История

Зенитный ракетный комплекс «Пэтриот» средней дальности начал разрабатываться в 1963 году в качестве замены устаревшим системам «Найк Геркулес» и «Хоук». Основные задачи, стоявшие перед разработчиками, включали в себя минимизацию необходимого персонала и оборудования для сокращения общих расходов, а также обеспечение характеристик, способных справляться с будущими воздушными угрозами.

В октябре 1964 года были сформулированы требования к новой системе, тогда известной как SAM-D (Surface-to-Air Missile-Development), и три компании — «Рэйтеон», «Хьюз» и RCA — начали конкурентную разработку ключевых элементов системы. В мае 1967 года «Рэйтеон» была назначена главным разработчиком, а задача создания ракеты была поручена концерну «Мартин-Мариетта». Первое испытание ракеты прошло в феврале 1970 года (хотя по некоторым данным, это случилось в ноябре 1969 года), и 11 января 1974 года ракета впервые выполнена маневры по командам от наземной радиолокационной станции. В ходе разработки базовой версии ЗРК SAM-D было осуществлено более 125 пусков на полигоне White Sands Missile Range.

В октябре 1980 года был заключён контракт на ограниченное изготовление нового зенитного ракетного комплекса «Пэтриот», а в декабре 1981 года первые комплексы были переданы армии США. В мае 1982 года комплекс, изначально известный как SAM-D, был официально принят на вооружение американских сухопутных войск под названием «Patriot». Производство ракет для системы достигло пика во второй половине 1980-х годов, составляя 600-700 штук в год. Всего на текущий момент было собрано более 170 комплексов и свыше 9000 ракет.

Комплекс «Пэтриот» предназначен, в основном, для защиты крупных административных и промышленных центров, а также военно-морских и военно-воздушных баз от любых возможных воздушных угроз. Он способен одновременно обнаруживать и идентифицировать более 100 воздушных целей, отслеживать восемь из них и подготавливать данные для запуска, а затем управлять до трех ракет, направленных на каждую цель.

Зенитная батарея комплекса состоит из 4-8 пусковых установок, каждая из которых оснащена четырьмя ракетами. Батарея является самостоятельным тактико-огневым подразделением, способным самостоятельно выполнять боевую задачу, хотя чаще всего используется в составе дивизиона.

Многофункциональная РЛС AN/MPQ-53

Многофункциональная радиолокационная станция (РЛС) AN/MPQ-53 установлена на двухосном седельном полуприцепе весом 15 тонн и перевозится с помощью колесного тягача М818.

Эта РЛС функционирует на волновом диапазоне от 5,5 до 6,7 см и состоит из различных компонентов: антенной системы, передатчика, приемника, цифрового процессора, управляющего блока, аппаратуры для соединения и оборудования для определения «свой или чужой». Все устройства, кроме антенны и устройств передатчика и приемника, находятся в контейнерном типе кабины и защищены от различных внешних факторов, таких как электромагнитный импульс ядерного взрыва, грозовые разряды и помехи.

Антенная система РЛС в транспортном положении убирается на крышу кабины, а в боевом располагается под углом 67,5° к горизонту. Она включает в себя разные фазированные антенные решетки (ФАР) и компаратор, который установлен на крыше кабины РЛС и связан с высокочастотными устройствами приемника и передатчика.

Основная приемопередающая ФАР диаметром 2,44 метра используется для обнаружения и отслеживания целей, а также управления ракетами. Она состоит из 5161 излучающего элемента с ферритовыми фазовращателями и работает с помощью специфического метода подачи. Фазовращатели позволяют изменять фазу излучаемого сигнала каждым элементом решетки на фиксированные значения: 180, 90, 45 и 22,5°, при этом смена значений происходит за время, не превышающее 12 микросекунд.

В режиме приема, основная решетка РЛС захватывает электромагнитную энергию и направляет ее через управляемые фазовращатели к компаратору. Там из энергии выделяются суммарные и два разностных сигнала, которые используются для определения угловых координат по моноимпульсному методу.

Приемная решетка, имеющая диаметр 54 см и состоящая из 251 элемента, получает информацию с борта ракеты на конечном этапе ее полета для генерации управляющих команд. В остальное время эта решетка служит в качестве дополнительной приемной ФАР.

Еще пять шестиугольных приемных решеток, каждая из которых содержит 51 элемент, используются для уменьшения боковых лепестков основной диаграммы направленности ФАР, снижая таким образом влияние активных помех.

Прямоугольная решетка системы распознавания «свой — чужой» находится под основной ФАР и соединена экранированным кабелем с приемопередающим устройством AN/TPX-46(V)7.

Передатчик РЛС генерирует разные сигналы в зависимости от рабочего режима, включая различные модуляции, длительность, частоту повторения импульсов и мощность. Сигналы передаются на облучающий рупор компаратора через волновод. Передатчик работает на 160 фиксированных рабочих частотах в диапазоне 4-6 Гц. Выбор этого диапазона объясняется многофункциональностью РЛС AN/MPQ-53, так как для разных задач могут потребоваться разные частоты.

Приемник РЛС отвечает за обработку входящих сигналов: усиление и сжатие импульсов, регулирование чувствительности и уровня усиления в соответствии с их мощностью, а также стробирование по дальности и корреляционную обработку. Он также обеспечивает обнаружение и защиту от помех. Суммарные и разностные сигналы от компаратора и сигналы с различных приемных ФАР преобразуются в видеосигналы после прохождения всех указанных этапов обработки.

Процессор станции занимается дальнейшей обработкой сигналов, переводя их в цифровую форму и выполняя различные операции, которые необходимы для многофункциональности РЛС, чтобы она могла работать в разных режимах и выполнять несколько задач одновременно.

Блок управления, основанный на специализированном компьютере, координирует работу всей аппаратуры РЛС в соответствии с командами от пункта управления. Он также формирует сообщения на основе обработанных сигналов, которые затем отправляются в пункт управления. В этом блоке есть микропроцессор для управления антеннами, устройство для системы распознавания «свой — чужой» и устройство для ввода и вывода данных.

Аппаратура сопряжения занимается приемом и декодированием команд от пункта управления, которые определяют параметры, режимы и алгоритмы работы РЛС и ее компонентов. Она также кодирует и передает сообщения по экранированному кабелю, где они принимаются аналогичным оборудованием на пункте управления.

В режиме поиска РЛС обзор азимута составляет от +45 до -45°, а угла места — от 1 до 73°. В режиме наведения через ракету эти значения составляют от +55 до -55° по азимуту и от 1 до 83° по углу места.

Обнаружение различных объектов имеет разную дальность. Головная часть ракеты с ЭПР 0,1 м² обнаруживается на расстоянии 60-70 км, ракета с ЭПР 0,5 м² — 80-100 км, истребитель с ЭПР 1,5 м² — 110-130 км, и бомбардировщик с ЭПР 10 м² — 160-180 км. Время обнаружения составляет 8-10 секунд.

Работа РЛС весьма автоматизирована и контролируется двумя операторами с пункта управления. Станция может одновременно обнаруживать, опознавать и сопровождать от 90 до 125 воздушных объектов, а также управлять ракетами, наводящимися на цели.

Система управления позволяет использовать ЗРК «Пэтриот» совместно с самолетом Е-3 «Сентри». В этой конфигурации «Пэтриот» работает в режиме радиолокационного молчания, получая данные о цели от воздушного АВАКСа.

РЛС использует принцип уплотнения времени при зондировании, приеме и обработке сигналов. Отслеживаемая зона разбита на 32 участка, каждый из которых просматривается лучом ФАР поочередно, с длительностью рабочего цикла на каждом участке 100 мкс, при возможности изменения режима от цикла к циклу.

Большая часть рабочего цикла посвящена поиску целей в заданной зоне, а меньшая — их сопровождению и наведению на них ракет. Полный период работы РЛС занимает 3,2 секунды. Также существует режим, в котором контроль осуществляется только в участках с наибольшей вероятностью появления воздушных целей.

Система управления ракетами «Патриот» функционирует следующим образом:

1. Поиск и Обнаружение: Многофункциональная РЛС выполняет задачи поиска, обнаружения, опознавания и определения координат воздушных целей.
2. Вычисление Траектории: При приближении потенциально опасных целей к зоне перехвата система автоматически вычисляет точки встречи и готовит план действий для запуска ракет.
3. Автоматическое Управление: Все вычисления и операции управления осуществляются в командном пункте автоматически с использованием центрального вычислительного устройства. Данные о последовательности запуска отображаются на экране.
4. Запуск Ракет: При приближении цели к зоне перехвата, пусковое устройство поворачивается в необходимом направлении и производит запуск ракеты.
   • Одиночная Цель: Если цель находится на большом расстоянии и одна, запускается одна ракета.
   • Множественные Цели: Если цели близки друг к другу и на таком расстоянии, что невозможно оценить результаты между запусками, происходит последовательный пуск ракет с интервалом 5-10 секунд. Если цели распределены, две ракеты не запускаются одновременно, чтобы РЛС могла последовательно обработать каждую пару «цель-ракета».
5. Сопровождение Ракеты: После запуска ракета в течение нескольких секунд входит в зону обнаружения РЛС, и включается система передачи данных. При прохождении луча РЛС через ракету, система захватывает ее для сопровождения.

В целом, система управления «Патриот» представляет собой сложный и высокотехнологичный механизм, способный автоматически реагировать на изменяющуюся воздушную обстановку и эффективно управлять ракетами для нейтрализации угроз.

В процессе наведения ракеты действия разделяются на два этапа:

1. Первый Этап (Наведение «на Проходе»):
   • Сопровождение Ракеты: Когда луч радиолокационной станции (РЛС) направлен на ракету, передаются команды наведения.
   • Количество ЗУР: Возможно одновременное наведение до 9 ракет, из них 3 на последнем участке траектории.
   • Диапазон Волн: РЛС работает на длине волны от 6,1 до 6,7 см, что позволяет различать цели на расстоянии 75-100 м.
   • Специфическая Частота: Для каждой ракеты используется своя несущая частота, чтобы обеспечить электромагнитную совместимость устройств управления.
2. Конечный Этап Траектории:
   • Переход в Режим Самонаведения: Здесь происходит переключение с командного метода наведения на автономное наведение с передачей данных с ракеты на землю.
   • Использование Импульсно-Доплеровских Сигналов: Подсветка ракеты и цели обеспечивается сигналами на длине волны 5,5 — 6,1 см. Отраженный сигнал ракета передает наземной РЛС для анализа и создания команд управления.
3. Цикл Работы РЛС: Общий цикл работы составляет 1 секунду:
   • Поиск и Сопровождение (100 мс): Время зарезервировано для поиска, сопровождения «на проходе» и командного наведения.
   • Подсветка Целей и Ракет: Остальное время используется для освещения целей и ракет на последнем этапе наведения, с переключением между различными парами «ракета — цель».

Таким образом, система управления ракетами включает в себя сложный процесс наведения, который включает два основных этапа с использованием специализированных сигналов и технологий для эффективного обнаружения и сопровождения целей.

Пункт управления огнем AN/MSQ-104

Пункт управления огнем (ПУО) ЗРК «Пэтриот» представляет собой командный центр, размещенный в специализированном контейнере на шасси автомобиля М814. Эта структура включает в себя следующие элементы:

• Распределение Оборудования: Внутри контейнера оборудование расположено вдоль стен, с одной стороны находятся аппаратура связи и рабочее место одного оператора, а с другой — ЭВМ, устройство передачи данных, место второго оператора и дополнительное оборудование.
• Операторы: В боевом расчете КП два оператора, каждый из которых обладает рабочим местом со специализированными инструментами управления.
• Рабочее Место Оператора: На каждом рабочем месте есть индикатор воздушной обстановки диаметром 53 см, управляющее устройство индикатора, клавишные переключатели для ввода и вывода информации, а также устройство для контроля работы аппаратуры.
• Отображение Информации: На левом индикаторе отражается общая картина в зонах обнаружения и управления ЗУР, а на правом — специфическая информация по управлению элементами батареи ЗУР и текущая воздушная ситуация.
• Диагностический Контроль: Специализированная сервисная аппаратура позволяет проводить диагностику работы устройств и всей системы ЗРК, даже во время боевых действий.

Таким образом, ПУО ЗРК «Пэтриот» является сложным и хорошо организованным центром управления, оснащенным всем необходимым для эффективного управления огнем и диагностики системы в реальном времени.

Зенитная управляемая ракета MIM-104

В носовой части ракеты расположена плоская радиолокационная антенна диаметром 305 мм. Она состоит из двух блоков: блока наведения для конечного участка (TC-6) и модульного блока для среднего участка (ММР). В боевой части размещены ММР, навигационная аппаратура, бортовая ЭВМ, инерциальный блок, дополнительное электронное оборудование, преобразователь сигналов, исполнительный механизм, антенны и боевой заряд.

Двигатель ракеты работает на твердом топливе и однорежимный, с средней тягой 109 кН и временем работы 11,5 секунд. Ракеты хранятся в транспортных контейнерах с гибкими крышками спереди и сзади.

Управление полетом ракеты происходит с помощью комбинированной системы наведения, включая программное управление на начальном этапе, радиокомандное на среднем, и метод TVM (сопровождение через ракету) на конечном этапе. Метод TVM комбинирует командное наведение с полуактивным, уменьшая чувствительность к электронному противодействию и повышая эффективность поражения целей.

В сущности, метод TVM работает следующим образом: в процессе наведения ракеты на цель, РЛС AN/MPQ-53 одновременно отслеживает цель и ракету. Отраженные сигналы обрабатываются антенной MDAGS, и угловые координаты передаются в ЭВМ пункта управления огнем. Там сигналы сравниваются, и на основе анализа вырабатываются команды наведения, которые передаются ракете. После обработки на борту, команды управляют рулями ракеты и приводами антенны, обеспечивая непрерывное слежение за целью. Эта сложная система обеспечивает оптимизацию траектории полета и высокую эффективность поражения целей.

Технические характеристики ракеты

Диаметр ракеты, мм	410
Длина ракеты, мм	5310
Размах стабилзаторов, мм	870
Масса ракеты, кг	912
Масса ракеты в ТПК, кг	1696
Масса боевой части, кг	91
Макс. скорость полета, м/с	1700
Дальность стрельбы, км
— минимальная	3
— максимальная	80
Высота поражения цели, км
— минимальная	0,06
— максимальная	24
Макс. поперечные перегрузки, g	до 30
Время полета, с	8,3-17,0

Пусковая установка M901

Пусковая установка служит для запуска, транспортировки и временного хранения ракет. Она установлена на двухосном седельном полуприцепе М860 и перемещается с помощью колесного тягача. В устройство пусковой установки включены различные элементы: подъемная стрела, механизмы для поднятия и наведения ракет по азимуту, устройство питания, привод для установки радиомачты (используется для приема команд и передачи данных в пункт управления огнем), электронный блок и оборудование связи.

На установке размещены четыре контейнера с ракетами. С помощью механизма наведения по азимуту стрела может быть повернута в нужном направлении на угол от 0 до 180 градусов. Механизм подъема же устанавливает стрелу на фиксированный угол в 38 градусов, который является стандартным для пуска ракет.

Как только поступает команда на пуск ракеты, начинается процесс ввода необходимых данных в запоминающее устройство ракеты. После нажатия кнопки «пуск» оператором, к управляющей аппаратуре подается питание, а наземная ЭВМ в пункте управления огнем автоматически активирует систему управления ракетой, производит нужные вычисления и подготавливает алгоритм полета.

Для уменьшения времени реакции зенитной ракетной системы (ЗРК) используются способы, такие как предварительный разворот стрелы пусковой установки (ПУ) в направлении возможного нападения и минимизация задержки времени на выход ракеты на траекторию полета. Каждой ПУ на местности отводится конкретный сектор пространства, и эти сектора перекрывают друг друга, обеспечивая возможность стрельбы со всех углов. Это делает систему «Пэтриот» отличной от ЗРК с вертикальным стартом ракет, где разворот к цели происходит уже после запуска.

Также стоит упомянуть, что в ходе разработки ракеты МIМ-104 рассматривалась возможность вертикального старта. Однако от этой идеи отказались, так как в то время подобная технология для американских ракет такого размера не использовалась.

Модификации

Ракеты и наземные компоненты нового комплекса Patriot подвергались тестированию до конца 1970-х годов, обойдясь в сумму более 2,3 миллиарда долларов. Хотя затраты на этот проект казались изначально огромными из-за его сложности, они впоследствии оправдали себя за счет экономии на содержание персонала и техническое обслуживание, особенно по сравнению с предыдущими системами MIM-14 Nike-Hercules и улучшенным MIM-23 HAWK. В октябре 1980 года был заключен первый контракт на создание MIM-104A Patriot, а уже в 1981 году начались успешные военные испытания. В 1984 году комплекс Patriot был принят на вооружение американской армии.

Первая модернизация системы началась с разработки версии «Patriot» PAC-1 в марте 1985 года. Это были первые обновления комплекса, которые успешно прошли испытания на полигоне Уайт-Сэндз в сентябре 1986 года. В тестах использовалась баллистическая ракета «Лэнс», летевшая на высоте 8 км и на расстояние 13 км, со скоростью 2 Маха (около 680 м/с или 2448 км/ч), в то время как скорость противоракеты достигала 3 Маха (1020 м/с или 3672 км/ч). После перехвата и взрыва боевой части противоракеты, атакующая ракета получила повреждения, изменила курс и упала на землю в 5 км от заданной цели. Если бы атакующая ракета несла ядерный заряд, то такое отклонение в 5 км не было бы критическим.

ЗРК «Patriot» PAC-1 были введены в боевое дежурство в июле 1988 года. Согласно документам, их шансы на поражение самолёта оценивались в 0,8-0,9, а тактической ракеты – в 0,3-0,4 при отсутствии помех. Однако на практике даже 30 ракет оказалось недостаточно для сбития российского ракетного комплекса Кинжал.

Характеристики системы «Patriot» PAC-1 включают максимальную скорость цели 2500 м/с (рекомендуемая для перехвата не более 1800 м/с), дальность поражения до 100 км, высоту поражения до 25 км и время реакции в 15 секунд. Эти показатели не достаточны для перехвата Кинжала, скорость которого достигает 10 Маха или 3400 м/с. За 15 секунд русская ракета успевает пролететь 51 км, если она обнаруживается в момент запуска.

Комплекс «Patriot» способен одновременно вести восемь целей, а интервал между пусками ракет составляет 3 секунды. Слабым местом системы является радар раннего обнаружения, ограниченный сектором 90°. На финальном этапе полета ракета наводится на сигнал радиолокационной станции подсвета и наведения ракет (РЛС РПН), что оставляет минимум времени на перехват и делает систему эффективной лишь против устаревших ракет. Это стало одной из причин начала переговоров между США и Россией о ядерном вооружении.

После смены позиции, комплекс готов к новому пуску через 30 минут. Это делает систему Patriot практически бесполезной при доминировании противника в воздушном пространстве (например, в случае Украины), но не критичным для США, обладающих мощной авиацией.

ЗРК «Patriot» PAC-2 был испытан в 1987 году и введён в вооружение в 1990 году. По своим характеристикам он почти идентичен предыдущей версии PAC-1 и скорее является маркетинговым маневром, нежели реальным техническим улучшением. Эта система стала предметом внимания, когда во время испытаний ВВС Республики Корея в 2018 году ракета PAC-2 взорвалась спустя 4 секунды после запуска из-за сбоя в программе полёта. К счастью, никто не пострадал.

ЗРК «Patriot» PAC-3, принятая на вооружение в 2001 году после испытаний в 1997 году, продемонстрировала небольшие улучшения в характеристиках. Вероятность поражения самолёта осталась на уровне 0,8-0,9, но вероятность поражения тактической ракеты увеличилась вдвое до 0,6-0,8 (при условии отсутствия помех). Максимальная скорость цели уменьшилась до 1600 м/с, однако высота поражения баллистических целей незначительно выросла (до 15-20 км).

Эти особенности позволяют противнику использовать ложные цели и ждать, пока ракеты «Patriot» будут запущены, оставляя 3 секунды до следующей готовности комплекса к пуску. После запуска всех 32 ракет, перезарядка займёт значительное время. Эта уязвимость дает возможность противнику атаковать комплекс даже без использования сложных ракет, таких как Кинжал, просто отслеживая пусковые установки и запуская ракеты до перезарядки «Patriot». В этой роли могут выступать даже дешёвые беспилотники, так как местоположение больших грузовиков системы сложно скрыть от воздушной и наземной разведки.

Недостаток ЗРК «Patriot»

Один из основных недостатков зенитной ракетной системы «Patriot» заключается в необходимости в специализированном военном спутнике. Этот спутник должен находиться на орбите над местом запуска целевой ракеты, чтобы система могла функционировать. В реальности необходима целая сеть таких спутников для обеспечения круглосуточного наблюдения. Это делает «Patriot» буквально бесполезным без поддержки американских разведывательных служб.

Данный спутник должен передавать зенитной ракетной системе «Patriot» точные координаты и траекторию полета вражеской ракеты, что усложняет рабочий процесс и предоставляет дополнительное время для подлета ракет к цели. Эта зависимость от спутниковых данных существенно ограничивает эффективность системы в условиях реального боевого применения.

Боевое применение

Зенитная ракетная система «Patriot» (Patriot Air Defense System) является одной из самых известных систем противовоздушной обороны, принятых на вооружение в армии Соединенных Штатов Америки и вооруженных сил некоторых других стран.

1. Операция «Пустынная Буря» (1991 год): Во время войны в Персидском заливе в 1991 году системы «Patriot» были впервые боевым образом применены для защиты от иракских тактических ракет «Скад». Сначала сообщалось о высоком проценте перехвата, но позднейшие анализы показали, что эффективность перехвата была ниже, чем ожидалось.
2. Конфликт с Израилем (1991 год): В то же время, системы «Patriot» также были развернуты в Израиле для защиты от атак ракетами «Скад». Эффективность в этом конфликте также остается предметом дискуссии.
3. Операции после 11 сентября 2001 года: После террористических атак 11 сентября 2001 года системы «Patriot» были развернуты в качестве части внутренней обороны США.
4. Продолжение войны в Ираке (2003 год и далее): В ходе вторжения в Ирак в 2003 году системы «Patriot» снова были использованы для защиты от ракетных угроз, включая перехват иракских ракет.
5. Развертывание во всем мире: Системы «Patriot» были также развернуты в ряде стран в рамках НАТО и военно-политических альянсов с США. Эти системы служат ключевой частью стратегической противоракетной обороны в многих регионах, включая Европу и Азию.
6. Модернизация и адаптация: С тех пор как система «Patriot» была впервые введена в эксплуатацию, она подверглась ряду модернизаций и адаптаций, чтобы соответствовать меняющимся военным угрозам. Варианты PAC-2 и PAC-3 включали улучшения, направленные на усовершенствование способности перехватывать различные виды целей.

Оценка эффективности системы «Patriot» в боевых условиях остается сложной и многогранной, поскольку она зависит от множества переменных, таких как тип угрозы, тактика противника, технические характеристики системы и обстоятельства боевых действий.

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

Метки: военная технология, глобальная стратегическая безопасность, Зенитная ракетная система «Patriot», ЗРК Пэтриот, модернизация Пэтриот, Операция "Пустынная Буря", противовоздушная оборона, системы перехвата ракет