Содержание:
Ну что же, наконец-то я добрался до самого современного, и самого… спорного американского зенитного ракетного комплекса MIM-104 PATRIOT (а не «Patriot»). Ввиду ряда обстоятельств, времени у меня было мало, а нервозности хватало, и поэтому статья, возможно, получилась несколько… сумбурной. Но все же я надеюсь, что она сумеет дать представление об истории и конструкции этой основы противовоздушной/противобаллистической обороны армии США и НАТО.
Во второй половине 1950-ых перед противовоздушной обороной армии США замаячила новая угроза: баллистические ракеты. Прогресс в области систем наведения и миниатюризации ядерных зарядов сделал ракеты вроде MGM-5 “Corporal” и Р-11 вполне эффективным оружием поля боя. Если раньше баллистические ракеты – даже атомные – могли эффективно применяться только против больших площадных целей, то теперь они могли поражать и ближний тыл и линию фронта.
Существующие и перспективные зенитные ракетные комплексы США, вроде MIM-14 “Nike Hercules” и MIM-23 HAWK, достаточно успешно решали задачи перехвата аэродинамических целей: самолетов и крылатых ракет. При определенных условиях они могли также перехватывать оперативно-тактические ракеты, вроде MGR-1 “Honest John” и 2К1 “Марс”. Однако перехват баллистических целей оказался намного более сложной задачей. Хуже того, относительная эффективность американских ЗРК против самолетов и крылатых ракет подталкивала потенциального противника (СССР) обратить особое внимание на баллистические.
Еще в 1951 году, армия США инициировала разработку ракетного комплекса SAM-N-19 “Plato”, который должен был защищать войска и ближний тыл от баллистических ракет малой и средней дальности. Эта массивная система развивала технические решения программы “Nike” (на определенном этапе даже предполагалось использовать в ней противоракету “Nike Zeus”). Мощный радар засекал приближение баллистической цели, другой радар с 6-метровой дисковой антенной сопровождал цель узким лучом и наводил на нее противоракеты с атомными боевыми частями. Созданием комплекса занималась с 1956 по 1959 год компания “Sylvania Electric Products”, но непрерывно встающие все новые проблемы и растущий объем необходимых работ привели в итоге к тому, что в феврале 1959 года программа “Plato” была закрыта – до того, как построили хотя бы один прототип. Интересно, что многие данные по ней засекречены до сих пор.
В качестве временного решения армия США разработала план модернизации зенитных ракетных систем MIM-14 “Nike Hercules” с той целью, чтобы придать им ограниченные противобаллистические возможности. За счет модернизации радаров и повышения быстродействия компьютеров удалось обеспечить поражение (атомными боевыми частями) баллистических ракет дальностью 300-500 километров. Однако, низкая мобильность комплексов “Nike Hercules” делала их пригодными только для обороны тыловых объектов. Кроме того, этот комплекс был одноканальным, и несколько одновременно запущенных ракет легко могли преодолеть оборону. Требовалось более эффективное и долговременное решение.
В 1960 году, вскоре после закрытия “Plato”, армия США начала программу FABMDS (англ. Field Army Ballistic Missile Defense System – Полевая Армейская Система Противобаллистической Защиты). Целью было создать полностью мобильный зенитный ракетный комплекс, способный перехватывать как аэродинамические, так и баллистические цели – и при этом обстреливать сразу несколько целей. В базовые требования закладывался одновременный перехват четырех и более целей, с вероятностью поражения каждой выше 95%.
Сформулировав требования к FABMDS, армия США обратилась к промышленности. К лету 1960 года, было получено семнадцать предложений от различных компаний. Отобрав из них наиболее перспективные, генералы заключили контракты на детальную проработку с компаниями “Convair”, “General Electric”, “Martin Company”, “Huges Aircraft Company” и “Sylvana Electric”. В итоге, год спустя лучшим был признан проект FABMDS от “General Electric”, предусматривающий разработку самоходного ЗРК с ядерной зенитной ракетой, способной перехватывать как самолеты, так и баллистические ракеты малой дальности.
Но контракта на разработку системы не последовало. Изучив предложение “General Electric”, министерство обороны США решило, что возможности FABMDS будут слишком ограничены, и не оправдают значительных затрат на разработку и производство комплекса. В результате, в октябре 1962 года, программа FABMDS была официально закрыта.
Однако практически сразу же армия США инициировала новую программу AADS-70 (англ. Army Air Defense System (for) 70s, Армейская Система Противовоздушной Обороны (для) 70-ых). Официально, основной целью программы была замена устаревающих ЗРК MIM-14 “Nike Hercules” и MIM-23 HAWK новой, единой системой, способной взять на себя задачи обоих. На деле, AADS-70 была де-факто продолжением FABMDS под более скромной оберткой.
Требования к новому комплексу поначалу были весьма расплывчатыми, желаемые характеристики менялись, но одно оставалось неизменным: AADS-70 должна была обеспечивать оборону не только от аэродинамических, но и от баллистических целей, причем нескольких одновременно. К середине 60-ых, постепенно выкристаллизовалась концепция многоканального зенитного ракетного комплекса, использующего новейшую технологию – радар с фазовой антенной решеткой – чтобы совместить сканирование в поисках целей, сопровождение обнаруженных целей и “подсветку” целей для головок самонаведения зенитных ракет. Ранее, в эпоху РЛС с механически вращающимися лучами, эти задачи требовали нескольких отдельных радаров. Фазированные антенные решетки, способные формировать лучи любой желаемой формы изменением полей на излучающих элементах, могли сделать это в составе одного комплекса. В 1964 проект переименовали в SAM-D (англ. Surface-to-Air Missile – Development, Ракета Земля-Воздух – Разработка).
В 1967 году, основным разработчиком SAM-D была выбрана компания Raytheon. За это время требования к SAM-D несколько раз успели измениться: теперь новый комплекс рассматривался в первую очередь как средство защиты от маневренных аэродинамических целей (с развертыванием в начале 80-ых), которому в дальнейшем предполагалось придать противобаллистические возможности. Предполагалось развертывание SAM-D как в армейских батальонах, так и в ПВО территории США, для чего одним из новых требований была возможность оснастить его ядерной боеголовкой.
В дальнейшем от этого требования отказались, но положение SAM-D какое-то время еще оставалось довольно шатким. Ему пришлось выдержать нешуточную борьбу за финансирование против конкурирующего проекта дальнейшей модернизации MIM-23 HAWK (который в целом пользовался большей симпатией Конгресса). Однако технически, проект находился в достаточно хорошей стадии проработки, и в 1969 году первые прототипы ракет поступили на полигонные испытания. К 1973 году работы по SAM-D продвинулись достаточно далеко, чтобы Raytheon перешла к изготовлению всех основных компонентов.
Однако в январе 1974, армия США внезапно и резко изменила требования к программе. Изучив имеющиеся данные по сопровождению баллистических целей, инженеры армии пришли к выводу, что обычное полуактивное радиолокационное самонаведение – при котором ракета наводится на отраженное от цели “эхо” луча наземного радара – не будет в достаточной мере эффективно. Генералы согласились с выводами, и потребовали, чтобы на новой ракете использовалось полуактивное командное наведение, также известное как “сопровождение через ракету” (англ. Track-via-Missile, TVM).
Метод “сопровождения через ракету” представляет собой своего рода гибрид полуактивного самонаведения и командного наведения. Он заключается в том, что ракета принимает своей антенной отраженное от цели “эхо” луча наземного радара – но сама его не анализирует, а вместо этого пересылает на наземную станцию управления. Наземная станция в результате “видит цель глазами ракеты”, и вырабатывает управляющие команды. Которые пересылает исполнительным механизмам на борту ракеты.
Главное преимущество метода TVM – ракета сама по себе ничего не решает. Обработкой информации, расчетом траектории и выработкой курсовых поправок занимается компьютер станции управления, гораздо более мощный и эффективный, чем куцые “мозги” самой ракеты. В результате ракета получается сравнительно простой и дешевой (преимущество командного наведения), и при этом точность наведения только улучшается по мере приближения к цели (преимущество полуактивного самонаведения). Еще одно преимущество в том, что станция управления видит цель сразу с нескольких позиций – с наземного радара и с борта ракеты – и может сопоставлять данные, значительно повышая точность сопровождения и фильтруя помехи.
Для SAM-D переход на TVM-наведение значительно упрощал разработку и существенно повышал эффективность. Но оборотной стороной было то, что инженеры были вынуждены переделывать всю систему заново. Все это существенно задержало работу над комплексом, и к полноценному проектированию приступили только в 1976 году – после того, как работоспособность метода TVM была доказана на нескольких прототипах.
В мае 1976, система получила альфанумерическое обозначение MIM-104 (англ. Mobile Interceptor Missile – Мобильная Ракета-Перехватчик), и название PATRIOT. Вопреки обычным представлениям, это бэкроним аббревиатуры Phased Array Tracking Radar (to) Intercept On Target (англ. Радарное Сканирование Фазированной Антенной (для) Перехвата На Цель). Первые серийные образцы поступили на вооружение в 1980 году, но на боевое дежурство MIM-104 «ПЭТРИОТ» вступил только в 1984.
КОНСТРУКЦИЯ РАКЕТЫ
Ракета MIM-104 имеет простой цилиндрический корпус постоянного диаметра, с оживальным головным обтекателем. Она лишена крыльев, и имеет лишь Х-образное хвостовое оперение, служащее для стабилизации и управления полетом.
Головной обтекатель изготовлен из кварцевого стекла толщиной около 16,5 мм. Он обеспечивает аэродинамическую обтекаемость и термическую защиту электроники ракеты, при этом оставаясь прозрачным в радиодиапазоне. Под обтекателем, на карданном подвесе размещается плоская моноимпульсная антенна, принимающая отраженный от цели сигнал наземной РЛС.
Как уже упоминалось выше, MIM-104 использует командное наведение через ракету. Ракета не ведет самостоятельной обработки принятого сигнала, а всего лишь сообщает на наземную станцию управления (при помощи небольших коммуникационных антенн в хвосте) насколько и в каком направлении отклонена цель от направления полета ракеты. Станция управления сопоставляет данные с борта ракеты с данными наземного радара о положении ракеты и цели, и на основании этого вырабатывает управляющие команды. Управляющие команды ретранслируются на борт ракеты через все ту же коммуникационную антенну наземного радара. Автопилот ракеты принимает команды и направляет ракету соответственно.
Управление ракетой в полете осуществляется с помощью хвостовых рулей (играющих также роль элеронов), приводимых в действие гидравлической сервосистемой.
Твердотопливный двигатель ракеты работает в двух режимах: разгонном (максимальной тяги) и маршевом. Дальность полета ранних моделей составляла около 75-80 км, на более поздних моделях (начиная с PAC-2) дальность полета увеличили до 160 км за счет оптимизации траектории. Предельный потолок перехвата составляет 24.000 метров.
Боевая часть M248 осколочно-фугасная, весом около 90 кг (200 фунтов). Она снаряжается зарядом взрывчатки Состав B, окруженным несколькими слоями готовых поражающих элементов – стальных кубов с ребром в 6 миллиметров, закрепленных эпоксидным клеем. Конструкция боевой части оптимизирована так, чтобы создать максимальную плотность поражающих элементов в конической зоне впереди ракеты.
Подрыв боевой части выполняется неконтактным взрывателем M818, Допплеровского типа. Взрыватель имеет несколько рабочих режимов и алгоритмов действия, в зависимости от типа цели и геометрии перехвата. Базовая модель взрывателя была аналоговой: в дальнейшем, ее сменили цифровые модификации M818E1 и M818E2
СОСТАВ КОМПЛЕКСА
Минимальной самодостаточной единицей «ПЭТРИОТ» является ракетная батарея: комплект из радара, командной станции, станции связи, полевого генератора и ракетных пусковых установок. От четырех до шести батарей составляют, вместе с штабом и частями обеспечения, батальон противовоздушной обороны.
Все компоненты «ПЭТРИОТ» смонтированы на трейлерах или грузовиках и полностью мобильны. Между собой они соединяются оптоволоконными кабелями – либо цифровой УКВ-связью по радио. Полное развертывание батареи с нуля занимает менее 1 часа.
Стандартная батарея «ПЭТРИОТ» состоит из следующих базовых компонентов:
РЛС обнаружения/сопровождения/управления
Центральным компонентом батареи “Пэтриотов” является “единая” РЛС AN/MPQ-53 (AN/MPQ-65/65A на современных моделях). Этот 10-киловаттный радар с фазированной антенной решеткой работает в 5-сантиметровом диапазоне, и выполняет задачи поиска целей, их идентификации “свой-чужой”, сопровождения выбранных целей и коммуникации с ракетами. Радар монтируется на шасси трейлера M860 и буксируется колесным тягачом M983 HEMTT.
Антенный комплекс радара установлен на общей плоской платформе, в рабочем режиме наклоненной под углом 67,5 градусов. Круглая основная антенна на 5161 излучающем элементе формирует широкие сканирующие лучи для поиска целей на дистанции до 170 км, и узкие тонкие лучи для сопровождения выбранных целей. Ниже основной антенны расположены вспомогательные: антенна транспондера “свой-чужой” AN/TPX-46(V)7, коммуникационная антенна для двусторонней связи с ракетами, малые боковые антенны для фильтрации приема по боковым лепесткам и анализа радиопомех.
Каждый излучающий элемент основной антенны включает 4-битный фазовращатель (управляемый центральным процессором радара) и, работая совместно, они отражают сферический волновой фронт от облучателя и превращают его в плоский луч необходимой формы. Работая на прием, они выполняют обратную задачу: преобразуют поступающий на антенну сигнал в сферический сходящийся фронт. Возможности антенны позволяют сформировать множество отдельных узких сканирующих лучей для отслеживания конкретных целей.
Важная деталь, о которой не все в курсе: базовая РЛС “Пэтриота” не имеет 360-градусного кругового обзора. Ее антенна может осуществлять поиск в пределах угла в 90 градусов, и сопровождение цели в пределах угла в 120 градусов. Для того, чтобы “взглянуть” в другом направлении, вся радарная установка поворачивается на вращающемся основании. Это означает, что комплекс не может самостоятельно заметить цель, приближающуюся за пределами 90-градусного угла, просматриваемого в текущий момент. Эта проблема была решена только на модели MPQ-65A, которая получила новый антенный комплекс с двумя дополнительными антеннами – обеспечивающими полный круговой обзор.
Станция управления
Станция управления AN/MSQ-104 Engagement Control Station (ECS) является “мозгом” батареи. Она располагается в компактном фургоне, смонтированном на шасси 5-тонного грузовика M819 или LMTV. Внутри фургона размещается компьютер WCC, два терминала обмена данными DLT, роутер RLRIU, три рабочих станции операторов и система защищенной УКВ-связи. Сам фургон герметичен, оснащен системой фильтрации и РХБ-защиты, а также заземлен и устойчив к ЭМИ на любых эффективных дистанциях поражения.
* Компьютер WCC (англ. Weapon Control Computer – Компьютер Управления Вооружением) представляет собой центральный вычислительный центр батареи. В базовой версии, это 24-битный, 6-мегагерцевый компьютер мультипроцессорной конфигурации. Он выполняет обработку данных с радара «ПЭТРИОТ», просчитывает траектории целей и точки перехвата, выполняет построение траекторий и выработку управляющих команд для ракет.
* Терминалы DLT (англ. Data Link Terminal – Терминал Обмена Данными) используются для связи компьютера с пусковыми установками, либо через УКВ-связь, либо посредством оптоволоконных кабелей. С их помощью WCC наводит пусковые установки, осуществляет предпусковую подготовку и запуск ракет.
* Роутер RLRIU (англ. Routing Logic Radio Interface Unit) предназначен для распределения потоков данных, идентификации компонентов батареи в ее внутренней сети, а самой батареи – во внешней сети батальона. Он также играет роль промежуточного интерфейса между другими компонентами, переводя их данные в единый формат.
* Три ультракоротковолновых приемопередатчика с интегрированным шифровальным/дешифровальным оборудованием предназначены для защищенного обмена данными за пределами батареи – либо с помощью антенного поста ОЕ-349, либо с помощью голосовой связи.
* Рабочие станции операторов (англ. Manstation-1-3) – предназначены для взаимодействия автоматики батареи с ее расчетом. Для вывода данных каждая рабочая станция использует монохромный черно-зеленый дисплей. Ввод данных осуществляется как с помощью системы переключателей вокруг дисплея, так и встроенной клавиатуры стандарта QWERTY и небольшого джойстика, управляющего курсором. На современных моделях “Пэтриота”, монохромные дисплеи и переключатели заменены цветными сенсорными экранами, а джойстик – стандартной компьютерной мышью.
Антенный пост коммуникации
Антенный пост OE-349 предназначен для обеспечения ультракоротковолновой цифровой связи и быстрого обмена данными как в пределах батареи, так и в общей коммуникационной сети. Он смонтирован на шасси 5-тонного грузовика M927 и оснащен двумя раскладными антенными мачтами с двумя 4-киловаттными антеннами на каждой. Полностью разложенные, антенные мачты достигают высоты 30,76 метров (100 футов и 11 дюймов) над поверхностью.
Основной задачей антенного поста является обмен цифровыми сигналами между РЛС, станцией управления и ракетными пусковыми установками. Использование УКВ-связи позволяет обойтись без соединительных кабелей и разнести компоненты батареи на большую дистанцию. Также антенный пост обеспечивает подключение к системе коммуникации PADIL (англ. Patriot Data Information Link), обеспечивающей связь и коммуникацию во-первых между батареями в пределах батальона, во-вторых между сетью батальона и общими тактическими сетями.
Генераторная станция
Самоходная генераторная станция AN/MJQ-24 смонтирована на шасси грузовика M811. Она оснащена двумя 150-киловаттными турбогенераторами и топливными баками общей емкостью в 400 галлонов (1520 литров) топлива. Запаса топлива хватает на 16 часов работы для каждого генератора, но обычно работает только один – второй стоит в готовности на случай поломок.
Генераторная станция соединена с РЛС, станцией управления и антенным постом при помощи силовых кабелей в металлизированной заземленной оплетке. Весь силовой комплекс батареи устойчив к ЭМИ, в том числе ядерного взрыва. На современных моделях, турбогенераторная станция заменяется дизель-электрической EPP-III на шасси M977 HEMTT – более экономичной и неприхотливой.
Пусковая установка M901/902/903
В состав каждой батареи входят восемь автономных пусковых установок M900, предназначенных для транспортировки, хранения и запуска ракет. Автономность пусковых установок выражается в том, что они имеют встроенные дизель-генераторы и системы УКВ-связи, и могут быть размещены на значительном удалении от командных систем батареи.
Пусковые установки смонтированы на шасси полуприцепа M860, буксируемого 10-тонным тягачом M983 HEMTT. На вращающемся основании размещена прямоугольная рама с четырьмя ячейками под транспортно-пусковые контейнеры. Установки модели M901 приспособлены только для ракет семейства PAC-1 и PAC-2, по одной в каждую ячейку. Установки модели M902 приспособлены для малогабаритных противоракет PAC-3, по четыре в каждую ячейку. Наконец, установки модели M903 могут вмещать как ракеты PAC-2 (по одной в ячейку) так и ракеты PAC-3 (по четыре в ячейку) и PAC-3 MSE (четыре блока по три ракеты вместо обычных четырех ячеек).
В ячейке пусковой, ракета размещается в запечатанном транспортно-пусковом контейнере. Во время полевого развертывания, “Пэтриот” не нуждается ни в каком техническом обслуживании. Регулярная диагностика ракеты и предпусковая подготовка выполняются путем обмена данными между контейнером и пусковой установкой. Сама пусковая установка связана со станцией управления посредством УКВ-связи, либо оптоволоконного кабеля, и непрерывно передает на станцию управления данные о состоянии ракет. Перезарядка пусковых установок осуществляется с помощью подъемного крана HIAB на шасси грузовика M985 HEMTT.
Запуск “Пэтриотов” осуществляется при фиксированном угле возвышения в 38 градусов, “горячим” пуском – то есть двигатель ракеты запускается прямо в ячейке. Такое решение позволяет сделать саму пусковую установку очень легкой и компактной: система газоотвода отсутствует, всю нагрузку принимает на себя одноразовый транспортно-пусковой контейнер. Оборотной стороной является невозможность вертикального пуска – ракета должна стартовать под достаточным углом, чтобы бьющие в грунт выхлопные газы не повредили пусковую установку.
