MIM-104爱国者导弹

研發與演進

20世紀60年代，美國陸軍考慮要發展新一代的防空武器，以取代MIM-14勝利女神-力士與MIM-23鷹式飛彈。該新武器系統被命名為FABMDS（Field Army Ballistic Missile Defense System，野戰陸軍彈道飛彈防禦系統）,1963年這個項目改名為AADS-70（ARMY Air Defense System 1970s，陸軍防空系統-1970）,1965年8月，陸軍飛彈司令部最終確定該武器系統是一種既能攔截高性能飛機、又能攔截近程彈道飛彈的地對空飛彈系統，定名為SAM-D（Surface-to-Air Missile-Development，地對空飛彈-發展型）。1967年5月，雷神公司被選為主承包商；1969年11月，SAM－D進行了第一次發射測試；1973年，工程發展階段開始，一年後，在1974年1月項目需求發生了重大變化，SAM－D被要求採用指令+TVM（Track-Via-Missile）導引模式。因為項目要求的變更，研發進度被拖延並導致了經費削減。直到1975年TVM經過驗證測試後，項目才在1976年1月進入了全尺寸發展階段，並在當年5月被正式命名為愛國者（patriot，來自系統所使用的雷達代號「Phased Array TRacking (to) Intercept Of Target」的首字母縮寫），測試飛彈獲得三軍統一命名編號XMIM－104A。1977年開始進行在電子干擾環境下發射多枚飛彈攔截不同目標的試驗；1980年10月，MIM－104A飛彈獲得了第一份生產合同；1982年，第一套愛國者飛彈系統樣機交付部隊；1984年，達到了初始作戰能力（IOC）。

MIM-104A

MIM-104A是愛國者飛彈剛服役時的基礎型號，只能攔截飛機而並不具備設計中的反導功能。

MIM-104B（PAC-1）

1985年3月開始進行的愛國者先進能力升級（Patriot Advanced Capability，PAC），該計劃分多階段，第一階段是為了使愛國者飛彈具有反戰術彈道飛彈的能力進行的地面設備軟體升級。升級後加高了雷達的搜索扇面（從25°增加到90°左右）。1986年9月在美國白沙飛彈試驗場，升級後的愛國者PAC-1在26000英尺高度成功攔截了一枚速度2馬赫的長矛飛彈，攔截彈的戰鬥部爆炸破壞了長矛飛彈的控制面，使其墜毀在距目標2公里的地面。

MIM-104C（PAC-2）

愛國者系統的第二階段的改進代號為PAC-2。PAC-2進一步優化了地面雷達算法，並且第一次對攔截彈進行了升級。對飛彈引信和戰鬥部的改進可以將來襲的敵方飛彈摧毀而不只是將其打擊偏離彈道。新的戰鬥部每個預製破片的重量從2克增至45克，破片的速度也稍快些，大大增強了對付密結構的戰術彈道飛彈戰鬥部的摧毀效力。M818E2雙模脈衝多卜勒引信替換了原來的XM818引信。該引信有雙錐波束：窄錐波束探測距離更大，用於對付飛彈目標；較寬的錐型波束則用於對付飛機。作戰時通過雷達至飛彈的上行數據鏈傳遞目標是飛彈還是飛機以及接近速度和橫向速度的信息，使引信的性能最佳化。1987年11月PAC-2測試成功，並於1990年交付陸軍。PAC-2被投入波斯灣戰爭戰場並取得了巨大的成功。

MIM-104D/E/F（GEM）

導引增強型飛彈（Guidance Enhanced Missiles，GEM）於1996年開始裝備，編號為MIM-104D。主要改進內容包括4點：改進飛彈的動力裝置、引信和C波段前置接收機，從而提高了飛彈的射程、射高和導引精度，使其能夠攔截射程達600公里的戰術彈道飛彈。GEM進一步升級為GEM-T與GEM-C。GEM-T稱為GEM+（MIM-104E），加裝了一個Ka波段毫米波主動雷達導引頭，使引導頭成為採用半主動C波段雷達導引頭與主動導引頭相結合的雙模導引頭，並於2002年11月列裝。GEM-T（MIM-104F）為針對低空低RCS目標如巡弋飛彈的升級型號。

PAC-3

PAC-3的發展有三個獨立階段，其中前兩個階段主要對雷達、通信系統進行改進，而第三階段使用了來自洛克希德·馬丁公司全新設計的攔截彈，一般所稱的愛國者3型飛彈或PAC-3都是特指此新型飛彈。
第一階段改進計劃即PAC-3(1)包括：使用了GEM攔截彈；改進火控計算機，使其數據處理速度和存取數據的容量分別達到原來的4倍和8倍；增加可擦寫磁碟系統和數據記錄儀，使作戰單位能夠藉助光碟及內裝的數據記錄器採集作戰過程中的所有數據；改進地面雷達處理器，使其具備在雜波中分辨巡弋飛彈的能力。為了配合硬體改進，還採用新型的控制軟體，解決了PAC-1/2系統作戰軟體對戰術彈道飛彈目標飛行軌跡推算能力不足、難以進行交戰控制管理的問題。
第二階段PAC-3(2)是PAC-3(3)形成戰鬥力前的過渡型號，主要包括對愛國者飛彈營系統和飛彈連繫統兩方面的改進。
在營級系統方面的改進是對愛國者飛彈營的通信能力增強改進計劃，主要是與Link-16聯合戰術信息分發系統（JTIDS）聯網，使愛國者具備與TMD信息互通和共享的能力,可從其它雷達系統中將目標的數據提供給愛國者火力單元。
在飛彈連繫統方面的改進包括：使用了GEM+攔截彈；升級了AN/MPQ-53雷達達的計算機系統和顯示控制系統，採用運算速度更快的晶片和存儲器並改進了雷達波束控制算法，以減小雷達副瓣，提高對抗反輻射飛彈的能力。
第三階段PAC-3(3)系統採用了體積更小，具有主動雷達導引引導頭和直接動能碰撞（KKV）戰鬥部的新型專用彈道飛彈攔截彈ATM2，也可同時之前系統的攔截彈兼容。由於新型攔截彈的直徑比舊型的飛彈縮小了0.155公尺, 一輛發射運輸車得以攜帶16枚愛國者三型飛彈（四具發射器當中，每個發射器配備四枚飛彈）。相比之下，舊型飛彈只有四枚（每車四個發射器，每個發射器一枚飛彈)。地面系統也進行了全面強化，雷達升級為AN/MPQ-65。2003年，僅有的50枚左右仍處於測試階段的PAC-3被投入伊拉克自由行動，並在兩次實戰攔截中都成功摧毀了目標。

ATM2

PAC-3攔截彈源自星球大戰計劃的ERINT（Extended Range Interceptor，增程攔截器）項目，ERINT於1992年6月進行首次飛行試驗，於1994年被選為PAC-3系統的攔截彈，於1995-1997年內進行了多次靶場測試與攔截試驗。PAC-3或稱ATM2由一級固體助推火箭、導引設備、雷達引導頭、姿態控制與機動控制系統和殺傷增強器等組成。全彈長4.635公尺，彈體直徑為0.255公尺，起飛重量304公斤，助推火箭關機後的重量為140公斤。彈頭與助推火箭在飛行中不分離，始終保持一個整體。其作戰距離160公里，作戰高度30公里，最大飛行速度5馬赫。
飛彈依靠控制面和彈體前部的180個微型脈衝固體火箭發動機（被稱為姿態控制發動機，ACM）進行機動，以實現動能擊殺目標，因此它完全摒棄了之前的近炸彈頭。不過為了增大攔截目標的有效直徑，以便靠動能摧毀目標，PAC—3攔截彈上有一個名為「殺傷增強器」的裝置。該裝置放在助推火箭與導引設備段之間，長127毫米，重11.1公斤。殺傷增強器上有24個214克重的破片，分兩圈分布在彈體周圍，形成以彈體為中心的兩個破片圓環。當殺傷增強器內的主裝藥爆炸時，這些破片以低徑向速度向外投放出去，等於增大了攔截彈的有效直徑，從而使目標或被整個攔截彈擊中，或被破片擊中。
PAC－3飛彈的作戰測試於2001年底開始，直到2003年才具備了初始作戰能力（比原計劃落後4年），雖然2002年年中的作戰測試只是部分成功，但是當年8月它被宣布進入戰備狀態，2003年3月，PAC-3飛彈被投入伊拉克戰爭。

PAC-3 MSE

飛彈分段增強型（Missile Segment Enhancement，MSE）在PAC-3基礎上採用了更強大的雙脈衝發動機，根據攔截目標的位置情況，PAC-3 MSE飛彈將控制發動機產生第二級推力的時間，從而最大限度地增加飛彈「命中即毀」目標的能量。為使飛彈能夠在更高的高度作戰使用，洛克希德•馬丁公司為飛彈安裝了更大的氣動舵；為增加飛行時間，飛彈還配備了新的電池和電子設備。 其他部分借用了PAC-3飛彈的核心技術，包括主動射頻導引頭、相同的導引處理器單元、姿態控制部件、慣性測量裝置和數據鏈。PAC-3 MSE尺寸比PAC-3飛彈更大，須使用新的12聯裝M903發射裝置，即一輛發射車可搭載12枚PAC-3 MSE，比PAC-3少4枚。改進後飛彈擴大了飛行包線，增大了防禦範圍，在分層化的飛彈防禦體系中，PAC-3 MSE飛彈可填補戰區高空防禦飛彈與PAC-3飛彈系統之間的空域。
PAC-3 MSE原被美國、德國和義大利聯合研製的中程擴展防空系統（Medium Extended Air Defense System，MEADS）選為攔截武器之一。MEADS包括具有360度監視與火控能力的雷達系統、網絡分布式戰術行動中心和輕型發射器，可以通過C-130和A400M運輸機運輸，以進行快速部署，只要一個發射器、一個戰鬥管理器和一套火控雷達，它就能具備作戰能力，當更多的組件到達時，它們無需關閉系統，類似即插即用模式，這些組件會自動無縫的併入網絡，從而進一步加強了作戰能力。雖然這個系統進行了多次成功的攔截測試，但項目的唯一採購者德國陸軍選擇了另一種飛彈IRIS-T SL用於MEADS。美國方面則於2011年宣布不會採購MEADS，並將MEADS與PAC-3 MSE上的技術移植到愛國者系統中去，以此在節省開支的情況下來提高後者的技術水平，最終PAC-3 MSE於2015年11月交付美國陸軍。

PAAC-4

愛國者經濟可承受先進能力 （Patriot Advanced Affordable Capability-4，PAAC-4），計劃地面系統繼續沿用愛國者3系統雷達、發射車和管理控制站；飛彈則採用以色列大衛投石索項目中的兩級多模製導致昏者攔截彈（Stunner）取代單級雷達導引的愛國者3攔截彈。致昏者攔截彈由助推器和殺傷彈頭組成，裝備雷達和光電複合導引頭，通過三脈衝發動機控制轉向，攔截高度40km，最高攔截速度6馬赫，具備全天候攔截作戰能力。計劃中基於「致暈者」飛彈的PAAC-4攔截系統單位成本僅為原愛國者3飛彈（200萬美元）的20%。

系統組成

愛國者飛彈的基礎編制為飛彈連，又稱火力單元。下轄一個連部班；一個火控排，操作一台雷達；一個發射排，共4個發射班組，每個班組操作2部發射器，全連共8部發射器；一個維修排，負責對系統及車輛進行檢測和簡單性維護。

雷達

AN/MPQ-53雷達是單脈衝體制多功能相位陣列雷達。雷達的主要組成部分包括：相位陣列天線、發射機、接收機、信號處理器、敵我識別器等。其中相位陣列天線由8個天線組成：1個用於目標搜索、跟蹤和攔截彈跟蹤、導引功能的主陣（5161個輻射陣元）直徑2.44公尺；5個用於電子對抗功能的副瓣對消天線子陣（每個子陣51個陣元）；1個用於TVM功能的子陣（253個陣元）直徑0.5334公尺；1個用於敵我識別功能的天線子陣（20個陣元）工作在L波段。AN/MPQ-53雷達可同時監視100個左右目標並引導8枚飛彈攻擊3～5個目標。該雷達可以獨立完成之前的防空系統需求幾部雷達才能完成的對目標搜索、識別、跟蹤、攔截全過程相應工作。PAC-3第三階段升級中相位陣列雷達使用雙行波管代替了原先的單行波管和正交場放大器，升級後的雷達被重新命名為AN/MPQ-65。AN/MPQ-65的平均功率較舊雷達增大了一倍，配合雷達的軟體升級使系統可以從誘餌或碎片中區分小型目標，並具有了一定的反隱形目標能力。

AN/MSQ-104交戰與火力控制站

作戰控制站是愛國者火力單元作戰時唯一需要有人操作的設備（由一名指揮官和兩名操作手操作），由武器控制計算機（WCC）、人機接口以及各種數據和通信終端組成。其自身的通信天線置於M927，作戰時可升至20公尺。作戰控制中心通過兩組程序控制武器系統的全部作戰過程：第一組程序使系統進入準備狀態，第二組程序控制整個交戰過程。

發射裝置

愛國者飛彈發射裝置，由15kW柴油發動機、發射架電子裝置、發射架以及相關機械設備組成，安裝在由M983HEMTT牽引車牽引的M860型拖車上，一個發射車組包括拖車共需3人操作。發射架裝載4個箱式發射裝置，發射架水平可轉動110°，作戰時仰角38°。發射裝置通過光纖或無線電通訊與指揮控制站互聯，部署時最大距離10公里左右，作戰時自動向控制站報告發射架及飛彈狀態並執行來自控制站的指令。

OE-349天線

天線塔由兩邊對稱設置的4個4kW天線構成。作戰時天線可升至30.76公尺，方位可調。無線電電台工作在甚高頻，可以和系統內單位、上級單位與相鄰火力單元進行通信聯絡，協調作戰。

EPP-III電站

電站為雷達系統與作戰控制站服務。主體是兩台150kW（400Hz）的柴油發動機、兩個燃料箱（280升）與配電設施，置於M977牽引車上，油箱加滿後可持續供電8小時以上。

1991年波斯灣戰爭

在波斯灣戰爭以前，彈道飛彈防禦一直只是一個未經實戰考驗的概念。愛國者飛彈被指派去擊落發射到以色列和沙烏地阿拉伯的伊拉克飛毛腿飛彈。1991年1月18日它第一次成功攔截及摧毀了一枚發射到沙烏地阿拉伯的飛毛腿飛彈。這是第一次一個空防系統擊落一枚敵方戰區彈道飛彈。

在宰赫蘭失效

1991年2月25日，一枚伊拉克飛毛腿飛彈擊中了沙烏地阿拉伯宰赫蘭的一個軍營，殺死了美國陸軍第十四軍需分隊的28名士兵。
政府調查指出該次失敗歸咎於飛彈系統時鐘內的一個軟體錯誤。在此之前，愛國者飛彈連在載赫藍已經連續工作了100小時。每一個小時，系統時鐘會有一個毫秒級延遲。飛彈系統時鐘暫存器設計為24 位，精度也只限於24位的精度。這個精度誤差漸漸放大，100小時後，飛彈的時鐘已經偏差了三分之一秒，相等於600公尺距離誤差。由於這個時間誤差，縱使雷達系統偵察到飛毛腿飛彈並預計了它的彈道，系統卻找不到實際上來襲的飛彈。在這情況下，美軍視起初的目標發現為假警報，偵測到的目標也從系統中刪除。以色列方面發現了這個問題並於1991年2月11日知會了美國陸軍及愛國者計劃辦公室（軟體製造商）。以色列方面建議重新啟動愛國者系統的電腦作為暫時解決方案，可是美國陸軍方面卻不明白每隔多少時間需要重新啟動系統。1991年2月26日，製造商向美國陸軍提供了更新軟體。這個軟體最終在飛毛腿飛彈擊中軍營後一天才運到軍隊。

該系統的心理影響

薩達姆·海珊曾誓言以飛彈襲擊以色列，迫使他對伊拉克攻擊，以至令其它阿拉伯國家站在伊拉克一方。以色列曾擔心飛毛腿飛彈上會使用化學或生物武器。愛國者飛彈在戰爭早期讓以色列政府安撫其國民。
在戰爭期間，以色列有兩人死亡及七百多人受傷。

2003年伊拉克戰爭

在2003年的伊拉克戰爭中，愛國者飛彈部隊成功地攔截了伊拉克軍隊向聯軍和科威特發射的24枚飛彈中的9枚，同時發生了3起誤傷友軍事件。
在被攔截的9枚飛彈中，6枚被GEM攔截，1枚被GEM+攔截，2枚被PAC-3攔截。愛國者的攔截對保衛聯軍的安全發揮了重要作用，2003年3月27日伊拉克軍隊從巴斯拉北部向聯軍最高指揮部科威特Doha兵營發射了一枚Al-Samoud 2飛彈，兩枚愛國者飛彈將其成功攔截避免了聯軍可能遭到的重大損失。餘下15枚未被攔截的飛彈中，因為伊拉克飛彈本身精度與穩定性差，美軍判定其並不會構成威脅，所以主動放棄了攔截。但是至少一枚由反艦飛彈改裝的巡弋飛彈成功穿過了防空網，落在科威特一個購物中心附近，不過達到的殺傷效果很有限。
3月23日愛國者系統將一架回航的皇家空軍龍捲風GR4型戰機誤認為伊拉克飛彈而擊落，兩名機員遭害殉職。緊接在該事件後，美國軍方聲稱事發時該架皇家空軍的戰機沒有把敵我識別系統打開。但是一名隨同愛國者飛彈連採訪的美國隨軍記者表示:「陸軍的愛國者飛彈把盟軍戰機誤認作敵軍戰術彈道飛彈」。24日愛國者系統又鎖定了一架美國空軍F-16CJ戰機，F-16飛行員為避免遭擊落搶先發射了一枚AGM-88飛彈將愛國者雷達擊毀。4月2日，愛國者飛彈再次將來自美國海軍小鷹號航空母艦VFA-195中隊的F/A-18大黃蜂戰鬥攻擊機擊落，造成一名飛行員身亡。

以色列作戰記錄

2014年9月23日，敘利亞內戰中敘利亞空軍一架蘇-24戰鬥轟炸機在戈蘭高地上空越境後被以軍愛國者飛彈擊落。

葉門內戰

2015年3月沙烏地阿拉伯主導的對葉門內戰干涉行動開始後，沙烏地愛國者防空飛彈部隊至少進行了100次彈道飛彈攔截，其中超過90次由PAC-2 GEM-T完成攔截。加上阿聯的愛國者單位，阿拉伯聯軍對胡塞武裝的彈道飛彈威脅進行了至少150次攔截。