Разработка ЗРК Patriot (основной подрядчик - фирма «Рейтеон») велась в течение полутора десятков лет, и ее стоимость превысила 2,3 млрд. долларов. С учетом этой суммы затраты на приобретение к 1992 году 103 огневых единиц (батарей) и 6,2 тыс. зенитных управляемых ракет (ЗУР), согласно приведенным западной печатью оценкам, составляют около 12 млрд. долларов. По мнению иностранных специалистов, столь значительные ассигнования объясняются в первую очередь большой сложностью ЗРК Patriot, обусловленной стремлением добиться высокого уровня его тактико-технических характеристик.
Зенитный ракетный комплекс (ЗРК) Patriot, принят на вооружение в 1982 году. Оснащение комплексом Patriot сухопутных войск США в Европе началось в 1984 году.
ЗРК Patriot способен производить одновременный обстрел до девяти целей, вести стрельбу в условиях широкого применения средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и поражать сверхзвуковые воздушные цели на дальностях до 70 км и высотах до 24 км. Американские специалисты считают, что благодаря реализации при создании комплекса ряда новых технических решений он превосходит существующие ЗРК средней и большой дальности по огневым возможностям в 4 раза, а по помехозащищенности в 10 раз.
В состав ЗРК Patriot входят: многофункциональная РЛС AN/MPQ-53, пункт управления, ЗУР в транспортно-пусковых контейнерах, пусковые установки (до восьми ПУ), источник энергоснабжения, средства связи и вспомогательное эксплуатационное оборудование.
Многофункциональная РЛС AN/MPQ-53 предназначена для обнаружения, опознавания, сопровождения и подсветки целей, а также для сопровождения ракет, приема информации от их бортовой аппаратуры наведения и передачи команд на борт ЗУР. Станция способна обнаруживать воздушные цели на дальностях до 150 км, осуществлять сопровождение до 100 целей и обеспечивать выдачу данных, необходимых для одновременного обстрела девяти из них. Основными элементами РЛС являются: антенная система, передатчик, приемник, цифровой процессор, блок управления, аппаратура сопряжения, аппаратура опознавания «свой — чужой».
Аппаратура станции (за исключением антенной системы и сверхвысокочастотных устройств передатчика и приемника) размещена внутри кабины контейнерного типа и защищена от воздействия электромагнитного импульса ядерного взрыва, грозовых разрядов и электромагнитных помех. Кабина установлена на двухосном полуприцепе, который транспортируется колесным (6X6) тягачом М818. Длина тягача с прицепом 15 м, ширина 2,9 м, высота 3,6 м, а их масса около 30 т.
При развертывании на выбранной позиции (ее наклон не должен превышать 10°) РЛС горизонтируется с помощью гидравлических домкратов. Для работы станции в назначенном секторе ее кабина разворачивается в нужном направлении относительно платформы полуприцепа. При фиксированном положении кабины РЛС способна обнаруживать цели по азимуту в секторе до 90°, а наводить ракеты в секторе до 110°.
Антенная система РЛС, которая при транспортировке укладывается на крышу кабины, в боевом положении устанавливается под углом 67,5° относительно горизонта. Она состоит из фазированных антенных решеток (ФАР) различного назначения (основной, приемной, пяти дополнительных приемных, системы опознавания «свой-чужой») и компаратора. Последний, конструктивно совмещенный с высокочастотной аппаратурой приемника и передатчика, смонтирован на крыше кабины РЛС. Облучающий рупор и блок приемных рупоров компаратора находятся в фокусе основной ФАР.
Основная приемопередающая ФАР диаметром 2,44 м используется при обнаружении, сопровождении и подсветке целей, слежении за ракетами и передаче команд. Она представляет собой решетку с пространственным проходным способом запитки, состоящую из 5161 излучающего элемента с ферритовым фазовращателем. Запитка элементов решетки (в режиме передачи) осуществляется облучающим рупором компаратора, а формирование луча и электронное управление его положением в пространстве обеспечивается управлением фазовым распределением излучаемых сигналов посредством фазовращателей.
При этом фаза сверхвысокочастотного сигнала, излучаемого каждым элементом решетки, может принимать следующие фиксированные значения: 180, 90, 45 и 22,5°. Смена значений производится фазовращателями за время, не превышающее 12 мкс. В режиме приема электромагнитная энергия принимается элементами основной решетки и через управляемые фазовращатели направляется на блок приемных рупоров компаратора, где производится выделение суммарного и двух разностных сигналов, необходимых при измерении угловых координат моноимпульсным методом.
Приемная решетка диаметром 54 см, состоящая из 251 элемента, при нахождении ЗУР на конечном участке траектории полета получает с ее борта информацию, используемую для выработки команд наведения, а в остальное время функционирует как дополнительная приемная ФАР.
Пять дополнительных приемных решеток (по 51 элементу) шестиугольной формы применяются в системе подавления боковых лепестков диаграммы направленности основной ФАР для уменьшения воздействия на нее активных помех. Прямоугольная решетка системы опознавания «свой-чужой», расположенная под основной ФАР, связана экранированным кабелем с приемопередающей аппаратурой запросчика AN/TPX-46(V)7.
Передатчик РЛС в зависимости от режима работы станции формирует различные по виду модуляции, длительности и частоте повторения импульсов, мощности и рабочей частоте сверхвысокочастотные сигналы, которые по волноводу передаются на облучающий рупор компаратора. В передатчике используются 160 фиксированных рабочих частот, принадлежащих диапазону 4-6 ГГц. В зарубежной печати отмечается, что выбор этого диапазона (в станциях обнаружения применяются более низкие частоты, а в станциях наведения - более высокие) обусловлен многофункциональностью РЛС AN/MPQ-53.
Приемник РЛС производит усиление и сжатие импульсных сигналов, регулировку чувствительности и коэффициента усиления в зависимости от их мощности, стробирование импульсов по дальности, корреляционную обработку сигналов, обнаружение помех и защиту от них. Поступающие в приемник (на промежуточной частоте) суммарный и разностные сигналы из компаратора, а также сигналы с приемной и пяти дополнительных приемных ФАР после выполнения указанных операций преобразуются в видеосигналы.
Процессор станции после перевода сигналов, получаемых с выхода приемника, в цифровую форму выполняет ряд операций по их обработке, необходимость которой связана с обеспечением функционирования РЛС в различных режимах и решением ею нескольких задач одновременно.
Блок управления, основу которого составляет специализированная ЭВМ, в соответствии с поступающими с пункта управления командами осуществляет синхронизацию работы всей аппаратуры РЛС. По данным, получаемым в результате обработки сигналов процессором, он формирует сообщения, которые передаются на пункт управления. В состав блока входят микропроцессор, используемый для управления положением диаграммы направленности антенн, устройство управления аппаратурой системы опознавания «свой—чужой» и устройство ввода-вывода данных.
Аппаратура сопряжения принимает и декодирует поступающие с пункта управления команды, определяющие используемые значения параметров, режимы и алгоритмы функционирования РЛС и ее элементов, а также производит кодирование донесений и передачу их по экранированному кабелю. Последние принимаются аналогичной аппаратурой сопряжения, имеющейся на пункте управления.
Пункт управления AN/MSQ-104 производит обработку получаемой от многофункциональной РЛС информации, вырабатывает команды наведения ЗУР, а также команды и другие данные, необходимые для управления станцией и ПУ при стрельбе ЗРК. Пункт управления размещается в стандартной кабине, обеспечивающей защиту его аппаратуры от воздействия электромагнитного импульса. Кабина (длина 6,8 м, ширина 2,6 м, высота 2,1 м, масса 5,4 т) установлена на шасси грузового автомобиля М814. Их общая масса около 17 т.
Основными подсистемами пункта управления являются: ЭВМ, аппаратура индикации и управления, оконечные устройства радиорелейных станций и линии передачи данных, аппаратура сопряжения и энергораспределительный блок.
ЭВМ параллельного действия, производящая операции над числами как с фиксированной, так и с плавающей запятой, состоит из двух процессоров (быстродействие каждого 1 млн. опер./с), устройства управления вводом-выводом считывающего и трех запоминающих устройств.
Основное запоминающее устройство, выполненное на интегральных схемах со средней плотностью компоновки элементов, имеет объем памяти около 212 тыс. 24-разрядных слов. Американские специалисты считают, что за счет введения в его состав дополнительных блоков объем памяти может быть увеличен до 262 тыс. слов.
В дублирующем запоминающем устройстве (на магнитной ленте) содержатся все программы и основные данные, необходимые для управления огнем ЗРК. Они позволяют восстановить хранящуюся в оперативной памяти информацию в случае ее потери, искажения при воздействии электромагнитного импульса или замены вышедших из строя блоков новыми. Внешнее запоминающее устройство емкостью 410 млн. бит используется для хранения программ, обеспечивающих выполнение проверки функционирования аппаратуры ЗРК и поиска неисправностей.
Аппаратура индикации и управления размещена на двух оборудованных внутри кабины рабочих местах операторов. На каждом рабочем месте имеется консоль с индикатором воздушной обстановки, панелью контроля технического состояния средств ЗРК, пультом ввода данных в ЭВМ и различными органами управления.
Боевой расчет пункта управления, состоящий из командира и двух операторов, управляет всеми средствами ЗРК и решает при этом следующие задачи: оценивает воздушную обстановку; устанавливает последовательность обстрела целей; передает на РЛС команды, регламентирующие обработку информации, наведение ЗУР и использование средств защиты от помех; назначает ПУ и ЗУР для обстрела цели и управляет их предстартовой подготовкой; определяет режим стрельбы и производит оценку ее результатов. В материалах зарубежной печати отмечается, что предусматриваются стрельбы по целям как одной, так и несколькими (как правило, двумя) ракетами. В последнем случае различают стрельбу залпом, когда время между пусками двух ЗУР минимально, и последовательный обстрел цели.
При оценке воздушной обстановки данные, которые отображаются на индикаторах левой и правой консолей управления, различаются. Так, на левый выводятся данные о самолетах, которые опознаны как цели, с указанием предпочтительных приоритетов их поражения. На правом индикаторе полностью отображаются воздушная обстановка в секторе действия РЛС (для обозначения целей, своих и неопознанных самолетов используются разные символы), а также районы расположения прикрываемых объектов и другая информация, характеризующая боевую обстановку. Командир расчета, ведя наблюдение за обоими индикаторами, принимает решение на боевые действия.
Американские специалисты считают, что высокая степень автоматизации работы ЗРК Patriot обусловлена наличием в составе пункта управления высокопроизводительной ЭВМ и гибкостью ее математического обеспечения. Последнее включает три группы программ, предназначенных соответственно для приведения ЗРК в состояние боевой готовности, обеспечения его работы и контроля в целях выявления неисправностей.
Источник энергоснабжения AN/MJQ-20, предназначенный для обеспечения электроэнергией пункта управления и РЛС, состоит из двух установленных на автомобиле М814 генераторов переменного тока (мощность каждого 150 кВт, частота 400 Гц), приводимых в действие газотурбинными двигателями. На прицепе размещается емкость для топлива. Обычно источник энергоснабжения развертывается в непосредственной близости от многофункциональной РЛС и пункта управления.
Зенитная управляемая ракета MIM-104A, разработанная фирмой «Мартин-Мариетта», представляет собой одноступенчатую твердотопливную ракету, выполненную по нормальной аэродинамической схеме. Ее длина 5,2 м, диаметр корпуса 0,41 м, размах аэродинамических поверхностей 0,92 м, масса около 1000 кг.
Ракета состоит из пяти отсеков. В носовом имеется керамический радиопрозрачный обтекатель с толщиной стенок 16,5 мм, обеспечивающий термозащиту бортовой аппаратуры при высоких температурах, возникающих в результате аэродинамического нагрева. Во втором размещается блок цифровой аппаратуры наведения на конечном участке и полуактивная головка самонаведения (ГСН) с гиростабилизироаанной антенной и моноимпульсным приемником, работающая в режиме ретрансляции информации.
В третьем отсеке находится осколочная боевая часть (масса около 80 кг), предохранительно-исполнительный механизм и радиовзрыватель, а также блок цифровой аппаратуры наведения ракеты на среднем участке траектории полета, бортовой цифровой процессор и блок гироскопических датчиков. На корпусе этого отсека установлены антенны радиовзрывателя и антенны радиолинии передачи данных ГСН на РЛС AN/MPQ-53.
Далее идет четвертый отсек для двигательной установки. Разработанный фирмой «Thiocol» твердотопливный однорежимный двигатель ТХ-486, корпус которого является несущим элементом конструкции ракеты, снаружи покрыт теплоизолирующим материалом. Вдоль внешней поверхности отсека проходят два кабельных желоба. Заряд двигателя изготовлен из топлива на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами. Согласно приводимым в иностранной печати оценкам, во время работы двигателя (продолжительность горения топлива 12 с) сила тяги практически постоянна и равна 130 кН. В конце активного участка ракета имеет максимальную скорость, соответствующую М = 6.
Пятый отсек ЗУР образует хвостовое оперение с аэродинамическими рулями и блок гидравлических приводов, который размещается в пространстве между корпусом ракеты и наружной поверхностью сопла двигателя. Эффективность рулей в сочетании с хорошими аэродинамическими характеристиками ЗУР обеспечивают, как считают зарубежные специалисты, ее высокие маневренные возможности. Так, сообщается, что максимальная поперечная перегрузка достигает 40, а перегрузка на конечном участке траектории полета ракеты равна 25.
Наведение ракеты на цель является комбинированным. На среднем участке траектории полета используется радиокомандное наведение, а на конечном - так называемое «сопровождение через ракету» TVM (Track-via-Missile).
При радиокомандном наведении, начинающемся после непродолжительного по времени этапа вывода ЗУР на траекторию, данные о цели и ракете, полученные при их сопровождении лучом основной ФАР станции, обрабатываются на пункте управления и в виде команд передаются (той же антенной) на борт ракеты. При использовании данного способа наведения, как сообщается в иностранной печати, обеспечивается полет ЗУР по энергетически оптимальной траектории.
Способ TVM является разновидностью полуактивного радиолокационного наведения. Его отличие от последнего заключается в том, что принимаемые ГСН отраженные от цели сигналы на борту ракеты не обрабатываются, а передаются на РЛС комплекса. Вместе с данными о цели и ракете, получаемыми от основной ФАР станции, они используются для выработки на пункте управления команд наведения, передаваемых на борт ракеты.
Зарубежные специалисты полагают, что благодаря получению данных от двух источников (ГСН и РЛС), использованию сложных алгоритмов их обработки и большому быстродействию ЭВМ пункта управления достигнуты высокие точность и помехозащищенность системы наведения, а также способность обеспечивать стрельбу по постановщику помех.
ЗУР Patriot поступают в войска в герметичных транспортно-пусковых контейнерах (ТПК) из алюминиевого сплава. Масса контейнера с ракетой около 1700 кг. В ТПК, внутренняя поверхность которого покрыта огнеупорным материалом, ЗУР находится на рельсовых направляющих и удерживается от продольного перемещения (до пуска) стопорным устройством. На внешней поверхности контейнера имеются узлы крепления, используемые во время погрузочно-разгрузочных работ и при заряжании ПУ.
Пусковая установка М-901, на которой размещаются четыре ТПК с ЗУР, смонтирована на полуприцепе М860, транспортируемом колесным тягачом М818. В состав оборудования ПУ входят: опорная рама с механизмами подъема и поворота, электронный блок, антенна радиолинии передачи данных, автономный генератор переменного тока с дизельным двигателем. Емкость топливного бака обеспечивает работу в течение нескольких часов.
При развертывании ПУ на стартовой позиции ее опорная рама с ТПК разворачивается по азимуту в назначенном направлении стрельбы (максимальный угол поворота основания ±90°), устанавливается с углом возвышения 38° и фиксируется при помощи стопорных устройств. Управление ПУ осуществляется с пункта управления. Принимаемые антенной сигналы декодируются аппаратурой электронного блока и в виде команд поступают на борт ЗУР. Блок также формирует и кодирует сообщения об исполнении команд и техническом состоянии ПУ и ЗУР, которые по радиолинии передаются на пункт управления.
Средства связи комплекса включают радиорелейные станции AN/MCR-137 и антенно-мачтовые устройства. Последние представляют собой смонтированные на грузовом автомобиле М814 телескопические мачты (максимальная высота 30,5 м), на которых установлены антенны с изменяемым направлением излучения и приема. Использование этих средств обеспечивает связь между пунктами управления огневых единиц и с другими органами управления в условиях отсутствия линии прямой видимости.
Вспомогательное эксплуатационное оборудование комплекса включает:
— транспортно-заряжаю-щие машины (автомобильный тягач М819 с подъемным краном и полуприцеп М269А1 с четырьмя ТПК);
— подвижный пункт технического обслуживания (на шасси автомобиля М814) с генератором, размещенным на прицепе;
— машину для транспортировки малогабаритных запасных частей;
— автомобильный тягач М819 с подъемным краном и полуприцеп М269А1 для транспортировки крупногабаритных запасных частей.
Боевое применение и управление. Огневой единицей ЗРК Patriot является зенитная батарея. В ней имеются пункт управления, многофункциональная РЛС, источник энергоснабжения, восемь ПУ и комплект вспомогательного эксплуатационного оборудования. На стартовой позиции ПУ развертываются на удалении до 1 км от пункта управления.
Зенитно-ракетный дивизион Patriot состоит из шести батарей, а также подразделений управления и обслуживания. В дивизионе имеются расчеты РЭБ, предназначенные для развертывания вблизи РЛС передатчиков-ловушек, обеспечивающих, как считают американские военные специалисты, эффективную защиту станций от противо-радиолокационных ракет.
Командный пункт дивизиона AN/MRC-136 позволяет управлять шестью батареями, а также осуществлять взаимодействие с соседними дивизионами. На него могут поступать команды как от наземных органов управления ПВО, так и от самолетов дальнего радиолокационного обнаружения и управления (АВАКС).
По конструктивному исполнению и составу оборудования КП дивизиона в основном аналогичен пункту управления AN/MSQ-104, но отличается от него наличием одного, а не двух процессоров, а также математическим обеспечением, учитывающим особенности решаемых им задач.
В дивизионе Patriot предусматривается как централизованное, так и децентрализованное управление боевыми действиями. В первом случае на основе данных о воздушной обстановке на КП производится выбор целей, подлежащих уничтожению, и их распределение между батареями, устанавливается последовательность поражения. При принятии решения учитываются степень опасности воздушных целей, координаты и ориентация секторов стрельбы батарей, а также координаты, размеры и важность прикрываемых объектов.
Во втором случае управление осуществляется с пункта управления при сохранении его связи с КП радиолинии передачи данных. Вариантами являются полностью автономное управление и так называемое независимое управление, при котором команды от вышестоящих органов передаются по каналам радиотелефонной связи.
Тактико-технические характеристики
Максимальная дальность перехвата цели,км 80 (в секторе 90 o)
Минимальная дальность перехвата цели,км 3
Максимальная высота перехвата цели,км 24
Минимальная высота перехвата цели,км 0,06
Число одновременно обстреливаемых целей 8 (в секторе 90 o)
Вероятность поражения цели 0,8 (в боевых условиях 0,4-0,6)
Масса ракеты, кг 912
Масса ракеты в ТПК, кг 1696
Диаметр, м 0,41
Длина, м 5,31
Скорость, M 3-5
Mаксимальные поперечные перегрузки g 30
Управление С помощью крестообразных стабилирующих хвостовых плоскостей
Размах стабилизаторов, м 0,87
Двигатель РДТТ ТХ-486 фирмы Thiocol
Тяга двигателя 13
Время работы двигателя, сек 12
Система наведения
На среднем участке Радиокомандная
На конечном участке Радиолакационная TVM
БЧ осколочно-фугасная
Боевой заряд БЧ Обычное взрывчатое вещество
Взрыватель ХМ818, неконтактный
Габариты контейнера, м 0.99*1.09*6.1
Масса БЧ, кг 70 (РАС-1) 90 (РАС-2)
Время развертывания с марша, мин 30
