science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe patriottische raketten werken

Patriot raketlancering. Stocktrek-afbeeldingen / Getty Images/Stocktrek-afbeeldingen

Het Patriot-raketsysteem heeft een opmerkelijk doel:het is ontworpen om te detecteren, doel en vervolgens een inkomende raket raken die niet meer dan 3 tot 6 meter lang mag zijn en typisch vliegt met drie tot vijf keer de snelheid van het geluid. Het verbeterde Patriot-systeem kan ook inkomende vliegtuigen en kruisraketten vernietigen.

Het Patriot-raketsysteem is in veel situaties ingezet omdat het in staat is vijandelijke raketten neer te schieten (bijv. Scud-raketten) en beschermen soldaten en burgers tegen een raketaanval. Patriot-raketbatterijen werden verschillende keren geactiveerd in de oorlog in Irak en werden op grote schaal gebruikt in de Golfoorlog van 1991. In dit artikel, we zullen kijken naar de technologie waarmee een Patriot-raket zijn doel kan bereiken.

Zoals de Stinger raket en de Sidewinder raket, de patriot is een geleide raket . Echter, de Patriot is iets geavanceerder. In zowel de Stinger- als de Sidewinder-raketten, de infraroodzoeker is gevoelig voor motorwarmte. Een mens is verantwoordelijk voor het vinden en identificeren van het doelwit, de raket op de juiste manier richten zodat het hittezoekende oog zich op het doel kan richten, en dan de raket afvuren.

Een patriot-raket, in plaats daarvan, hangt af van de radar. Het Patriot-raketsysteem gebruikt zijn grondradar vinden, identificeren en volgen van de doelen. Een inkomende raket kan 80 mijl (80,5 kilometer) verwijderd zijn wanneer de radar van de Patriot erop wordt vergrendeld. Op die afstand, de inkomende raket zou niet eens zichtbaar zijn voor een mens, veel minder herkenbaar. Het is zelfs mogelijk dat het Patriot-raketsysteem in een volledig automatische modus werkt zonder enige menselijke tussenkomst. Een inkomende raket die op Mach 5 vliegt, reist ongeveer een mijl per seconde. Er is gewoon niet veel tijd om te reageren en te reageren zodra de raket is gedetecteerd, waardoor automatische detectie en lancering een belangrijke functie is.

Terwijl de Stinger een op de schouder gelanceerd wapen is en de Sidewinder lanceert vanuit vliegtuigen, Patriot-raketten worden gelanceerd vanaf Patriot raketbatterijen gebaseerd op de grond. Een typische batterij heeft vijf componenten:

  • De raketten zelf (MIM-104)
  • De raketwerper, die houdt, transporten, richt en lanceert de raketten (M-901). Dit onderdeel is nodig omdat elke raket bijna 1 ton weegt.
  • Een radarantenne (MPQ-53 of MPQ-65) om inkomende raketten te detecteren.
  • Een uitrustingswagen die bekend staat als het Engagement Control Station (ECS) herbergt computers en consoles om de batterij te besturen. (MSQ-104)
  • Een krachtcentraletruck uitgerust met twee generatoren van 150 kilowatt die de radarantenne en de ECS van stroom voorzien.
Klik hier voor een grotere versie van dit diagram. Afbeelding met dank aan Raytheon Company Copyright © 2002

Aangezien een Patriot-raketbatterij tot 16 draagraketten kan hebben, en er zijn ook reserveraketten om de lanceerinrichtingen te bevoorraden als de raketten worden afgevuurd, je kunt zien dat het inzetten van een Patriot-raketbatterij geen kleine onderneming is. Elke draagraket is ongeveer zo groot als een trekker-oplegger, net als de ECS en de voedingswagen. Er zijn ook bedienend personeel, technici, ondersteunend personeel, brandstof voor de generatoren, veiligheidstroepen om de batterij te beschermen, enz. Dit artikel beschrijft een "konvooi van ongeveer 300 voertuigen, waaronder infanterietroepen, tanks en mariniers" om een ​​Patriot-raketbatterij naar de frontlinies te verplaatsen en operationeel te maken. De inzet van Patriot-raketten is geen lichtvaardige beslissing.

In de volgende paragrafen zullen we kijken naar elk van de verschillende componenten en vervolgens hoe het systeem als geheel werkt.

Inhoud
  1. De patriottische raket
  2. De Launcher en andere systemen
  3. Alles bij elkaar zetten

De patriottische raket

Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Defensie

Een Patriot-raket is een eentraps solide raket die momenteel in twee vormen voorkomt. Er is de oudere PAC-2 raket, die groter en niet zo effectief is als de nieuwere PAC-3-raket die in 2002 werd ingezet.

De PAC-2 raket:

  • is 17 voet lang (5,2 meter)
  • heeft een diameter van 16 inch (41 centimeter)
  • heeft vinnen die nog eens 16 inch (41 centimeter) uitsteken
  • weegt bijna 2, 000 pond (900 kilogram)
  • draagt ​​een fragmentatiebom van 200 pond (90 kilogram) met een naderingszekering
  • vliegt op Mach 5 en is supersonisch binnen een seconde na lancering

Op een draagraket passen vier PAC-2-raketten.

Het idee is dat de PAC-2 recht naar de inkomende raket vliegt en dan explodeert op het punt van dichtstbijzijnde nadering. De explosie zal ofwel de inkomende raket vernietigen met de fragmenten van de fragmentatiebom, of sla de inkomende raket uit koers zodat deze het doel mist.

De PAC-3-raket heeft dezelfde lengte als de PAC-2, maar weegt slechts een derde van de hoeveelheid met 686 pond (312 kilogram). Het is slechts 10 inch (25 centimeter) in diameter. Door het kleinere formaat passen er 16 PAC-3-raketten op een draagraket. De fragmentatie kernkop weegt slechts 160 pond (73 kilogram) in de PAC-3.

Het idee achter een PAC-3 is dat de raket het inkomende doel daadwerkelijk raakt en explodeert, zodat de inkomende raket volledig wordt vernietigd. Deze functie maakt het effectiever tegen chemische en biologische kernkoppen omdat ze ver van het doelwit worden vernietigd.

Het grootste verschil tussen de PAC-2 en de PAC-3, en het ding waardoor de PAC-3 zijn doel daadwerkelijk kan raken, is het feit dat de PAC-3 zijn eigen ingebouwde radar zender: en begeleiding computer . De operationele verschillen tussen de PAC-2 en PAC-3 worden later in het artikel besproken.

PAC-3-raketten kosten momenteel $ 2 tot $ 3 miljoen per stuk. (Zie deze website en deze site voor details.)

In de volgende sectie, we zullen de launcher bekijken, radar- en ECS-systemen.

De Launcher en andere systemen

Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Defensie

Een Patriot-raketbatterij kan maximaal 16 draagraketten bevatten. Alle draagraketten in de batterij communiceren met de enkele ECS-bus via glasvezelkabels of radioverbindingen. Het ECS-busje stuurt commando's naar de draagraketten om de raketten af ​​te vuren.

Elke draagraket is ongeveer zo groot als een trekker-opleggerinstallatie. Een draagraket kan vier PAC-2-raketten of 16 PAC-3-raketten bevatten. Na het afvuren van zijn raketten, een bevoorradingstruck met een kraan stopt naast de draagraket om deze met nieuwe raketten te laden.

Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Defensie

Elke draagraket heeft zijn eigen voeding om de elektronica van stroom te voorzien en de raketten te richten, hoewel een Patriot-raket niet direct op het doel hoeft te worden gericht wanneer deze wordt gelanceerd.

Elke Patriot-raketbatterij heeft één krachtige radarantenne die verschillende rollen speelt. De antenne kan:

  • scan de lucht op inkomende doelen
  • een potentieel doelwit detecteren
  • het traject bepalen, snelheid en richting van het inkomende doel
  • informatie verstrekken om het doelwit te identificeren. Ideaal, de radar geeft voldoende informatie om te bepalen of het doelwit een vriend of een vijand is.
  • volg Patriot-raketten zodra ze zijn gelanceerd om ze op het doelwit te richten
  • verlicht het doel, wat belangrijk is voor het Track-via-Missile-geleidingssysteem dat door de PAC-2-raketten wordt gebruikt
Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Defensie

Het traditionele beeld van een radarantenne is de roterende, paraboolantenne gezien bovenop verkeerstorens van luchthavens en vliegdekschepen. Het Patriot-systeem gebruikt in plaats daarvan a gefaseerde reeks antenne. Deze antenne bevat 5, 000 faseverschuivende elementen waarmee de antenne meerdere, smal, nauwkeurig gerichte radarstralen die de lucht scannen. Met deze balken de radar van de Patriot kan tot 100 potentiële doelen volgen, evenals tot negen uitgaande Patriot-raketten. De radarantenne heeft een bereik van 100 kilometer.

De ECS-bus is het commandocentrum van de Patriot-raketbatterij. Het ECS bevat stations voor drie operators, evenals de computers die de batterij aansturen. De radarantenne en alle draagraketten in de batterij zijn verbonden met het ECS, en Patriot-raketten tijdens de vlucht communiceren ook met het ECS.

In het busje bevinden zich twee radarconsoles. Operators kunnen de status zien van alle doelen die het systeem momenteel volgt. Operators kunnen het systeem volledig automatisch laten draaien, of ze kunnen ingrijpen om doelen te selecteren of te deselecteren. Er is ook een communicatiestation waarmee de batterij kan communiceren met andere batterijen of met het commandocentrum voor de regio.

Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Defensie

Alles bij elkaar zetten

Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Defensie

Een Patriot-raketbatterij werkt iets anders, afhankelijk van of het PAC-2- of PAC-3-raketten afvuurt. We zullen eerst kijken naar de werking van de PAC-2-raket.

De radarantenne scant de lucht op zoek naar inkomende doelen. Zodra het een doelwit heeft gevonden, het scant het intensiever en communiceert met het ECS. Het doel van de scan is om de snelheid en richting van het doelwit te bepalen en ook om het te identificeren als een vriend of een vijand. Wanneer de operator of computer besluit dat er een vijand binnenkomt, de ECS berekent een eerste koers voor de Patriot-raket. Het kiest de Patriot-raket die het zal lanceren, downloadt de initiële begeleidingsinformatie naar die raket en lanceert deze.

Binnen drie seconden reist de raket op Mach 5 en gaat in de algemene richting van het doel. De radarantenne op de grond heeft op dit punt drie rollen:

  • Het blijft de inkomende raket volgen.
  • Het verwerft en volgt de uitgaande Patriot-raket om de ECS te voorzien van informatie over zijn koers en snelheid.
  • Het verlicht het inkomende doel.

Het verlichtingssignaal weerkaatst op het doel en wordt opgevangen door een antenne in de neus van de PAC-2-raket die zijn kant op komt. De PAC-2-raket stuurt dit signaal vervolgens terug naar de ECS. De ECS gebruikt de informatie van het verlichtingssignaal samen met de informatie van de radar over het spoor van het inkomende doel en de uitgaande Patriot om de Patriot-raket te sturen. De ECS stuurt geleidingscommando's naar de Patriot-raket om zijn koers aan te passen. Wanneer de Patriot-raket het doel het dichtst benadert, zijn fragmentatiebom ontploft.

In tegenstelling tot de PAC-2, de PAC-3-raket bevat zijn eigen radarzender en computer, zichzelf te laten leiden. Eenmaal gelanceerd, het zet zijn radar aan, vindt het doel en streeft naar een voltreffer. Dit is vergeleken met het raken van een kogel met een kogel. Het verschil is dat zowel de inkomende doelraket als de uitgaande Patriot-raket tot vijf keer sneller reizen dan een typische kogel en elkaar naderen tot Mach 10, of twee mijl per seconde. Bij die snelheid is er geen ruimte voor fouten -- als de raket zelfs maar 1/100ste van een seconde misrekent, het zal meer dan 100 voet (30,5 meter) verwijderd zijn.

Voor meer informatie over het Patriot-raketsysteem en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe radar werkt
  • Hoe Stinger-raketten werken
  • Hoe Sidewinder-raketten werken
  • Hoe het Global Positioning System werkt
  • Hoe kernbommen werken
  • Hoe vliegtuigen werken
  • Hoe gasturbinemotoren werken
  • Hoe landmijnen werken

Meer geweldige links

  • Patriot-productlijn
  • Patriot TMD
  • GlobalSecurity.org -- Patriot TMD
  • Patriot raket luchtverdedigingssysteem
  • Het patriot luchtverdedigingssysteem
  • Raytheon MIM-104 Patriot
  • Feitenbestand:Patriot raketverdediging
  • sneller, Nauwkeurigere patriot-raketten klaar voor gebruik indien nodig
  • Patriot duurt lang, Langzame reis door de Iraakse woestijn
  • De patriottische raket. Prestaties in de Golfoorlog beoordeeld
  • Het falen van de patriot-raket
  • Softwareprobleem leidde tot systeemstoring
  • 3D-beeld
  • Kleine turbines geëvalueerd

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is de fysieke expressie van een allel?
  2. Wat zijn de primaire functies van fosfolipiden?
  3. Wat gebeurt er met een Zygote na bevruchting?
  4. Wetenschapsprojecten: een skelet maken
  5. Waarom is de studie van de histologie belangrijk in uw algehele begrip van anatomie en fysiologie?
  6. De functie van macromoleculen
  7. Hoe krijgen mensen stikstof in hun lichaam?
  8. Erfelijkheid: definitie, factor, soorten en voorbeelden
  9. Welke soorten moleculen kunnen door het plasmamembraan worden gevoerd door eenvoudige diffusie?

Wetenschap