美军“爱国者”导弹武器系统维修保障研究

来源：现代防御技术 

作者：冯皙璇

摘 要： 美国及其他军事强国都将导弹武器系统维修保障作为每年国防投入的重点内容之一，维修保障也已成为国外军工企业拓展军品产业链、保障企业持续获得收入的重要业务之一。“爱国者”导弹武器系统作为美军防空的主战装备，研究维修保障主要做法能够揭示美军导弹武器系统维修保障状况。从“爱国者”导弹武器系统的两级维修体制、陆军延寿计划两大方面分析其维修保障的主要做法及未来发展趋势，对于持续提升我军导弹武器系统维修保障水平具有重要参考价值。

0 引言

  

   

美军“爱国者”导弹在海湾战争中成功对付了伊拉克的战术弹道导弹“飞毛腿”而名声大噪，自1960年开始研制至1982年装备部队已服役近40年。尽管美国陆军在2004年实施部队编制模块化计划中相信其空军能够保持空中优势，在伴随防空上实行“弃疗”，把防空炮兵从师的编制中剥离出来，只保留了5个防空炮兵旅，但基本都配置了“爱国者”营，足见“爱国者”导弹武器系统的重要地位。研究其维修保障的主要做法，能够揭示美军导弹武器系统维修保障状况，对于持续提升我军导弹武器系统维修保障水平具有重要参考价值。

1 两级维修体制下的保障概况

  

   

2007年美国陆军修订AR 750-1《美国陆军装备维修政策》，基本确立了两级维修体制，即基地级维修和野战级维修。为确保“爱国者”导弹武器系统两级维修体制改革的持续推进和高效运转，确保“爱国者”导弹武器系统先进作战性能的发挥，在维修保障方面持续采取了相应的策略和措施。

1.1 基地级维修概况

“爱国者”导弹及其地面设备的基地级维修主要由陆军莱特肯尼基地负责，包括平时存储、测试、修理与维护等，而导弹询问器的维修和测试主要由陆军托比汉纳基地负责。

1.1.1 陆军莱特肯尼基地

（1） 监测管理

自2010年起，基地为“爱国者”导弹武器系统建立了一个战区战备监测设施，该设施提供了先进的电子技术处理能力，如在线文档、自动数据传输和“无纸化”系统，可在导弹系统的整个生命周期内跟踪关键资产，以增强数据和趋势分析。战区战备监测局（theater readiness monitoring directorate，TRMD）通过该设施对“爱国者”导弹设施、测试设备、工具和人员的组织进行重新认证，也是唯一拥有该资格的部门。战区战备监测局主要关注“爱国者”导弹的库存可靠性评估，一旦“爱国者”导弹离开莱特肯尼基地，它就会被证明可以可靠地发射和飞行，而无需现场单位进行测试或维修，最长可达12~15年。目前，战区战备监测局已更名为导弹和航空航天准备指挥部（directorate of missile and aerospace readiness，DMAR），继续为用户提供卓越的高质量服务。

2020年9月，为确保弹药质量，基地采用了无损检测法进行检测，在节约成本的同时也提高了效率和准确度。通过使用染料渗透测试、磁共振成像和X射线设备，做到了在无需破坏产品的情况下，安全检测问题。这不仅为客户节约了费用，也确保了产品的最终完整性。

（2） 精益技术管理

2002年，基地引入精益理念，从用户角度出发查明生产过程中的浪费工序，并决定如何减少浪费。最初的意图是改善仓库维修工序以吸引新用户，但随着仓库转变为一个“基于能力的仓库”，“让用户的资金收到最大效益”对仓库来说势在必行。“爱国者”导弹武器系统开展更新与修复计划旨在将其支援系统恢复到接近全新的状态。2003年，基地将“爱国者”导弹发射器的更新计划转换成了一个真正的精益操作计划，采用了精益制造工艺，订货周期从3~4个星期减少到1天以内，同时零部件的加工速度也提高了87％。仓库因此为用户节约120万美元。

（3） 现代化提升管理

2017年，莱特肯尼支援第35防空炮兵2个“爱国者”导弹营，进行为期7个月的基地级现代化维修工作，这是自1990年以来从未实现过的现代化规模，包括9个交战控制站、9个雷达组、2个信息控制中心、6个通信继电器组和8个连的维护中心。团队将“爱国者”导弹武器系统带入了一座大型建筑，并将它们拆成零件，然后用新组件重建它们。其工作空间可容纳4个带底盘的方舱和2个雷达，改装套件以及所需的工具。对于带底盘的方舱改造，团队从中拆除电缆和底盘，并更换为新的、现代化的指挥控制站。传统风格的阴极射线管被平板屏幕和触摸控制所取代，还安装了新的加密通信设备（数据或语音）；雷达修改包括拆除大量过时的硬件、修改方舱内的支架、安装已更新的现代化数字技术软件，还包括在整个雷达中布置新的布线。所有最终产品都需要使用移动测试设备进行广泛的集成测试，以验证软硬件的可操作性，实现了“爱国者”导弹武器系统设备升级，现代化水平配置到C3+，包括最新的系统软件和硬件升级，最终形成“爱国者”导弹武器系统的最现代，最新的变体，称为“爱国者”配置3+（Patriot Configuration 3+）。

2020年9月，基地开发专用仓库管理应用程序，可以提高人力分配效率，自动存储和检索系统（ASRS Hive），如图1~2所示，为用户提供集中工作负载需求的可视化描述，允许工作人员实时评估所有区域之间的差异和工作负载水平，从而提供更有效的报告和日常管理。该应用程序具有可视化指标，例如显示排列、预测和完成的工作量，并使用户能够实时监督操作。

图1   自动存储和检索系统

Fig.1   ASRS Hive application

图 2   自动存储和检索系统

Fig.2   ASRS Hive application

1.1.2 陆军托比汉纳基地

托比汉纳基地通信电子系统装备维修保障基地，虽然隶属美陆军部通信电子司令部，但承担着美军全军通信电子系统装备基地级维修保障任务。在对美国各军兵种提供维修保障支持过程中，基地可以承担大型通信电子装备战损应急修复和部队轮战返回本土后批量通信电子设备的大修。为给作战部队提供直接支持，共设立了65个前方维修机构。

陆军托比汉纳基地主要负责“爱国者”导弹询问器的维修和测试，“爱国者”导弹武器系统旨在击落敌机以及即将到来的导弹，询问器是系统的一部分，用于识别敌我飞机。基地对“爱国者”导弹系统询问器套件进行大修，意味着询问器被完全拆卸，并送到基地车间，技术人员重新组装并按照陆军标准进行性能测试，确保询问器在维修结束后就像新的一样。技术人员完成所有维修和测试后，系统将被运送回莱特肯尼基地。技术人员也会前往莱特肯尼基地进行安装并验证“爱国者”导弹的询问器是否符合陆军标准。

1.2 野战级维修概况

“爱国者”导弹武器系统比较复杂，维修难度大，作业形势多样，要求其随时处于良好的作战状态，因此其野战级维修要保证延长其在作战阵地的有效作战时间，可分为部队级维修和中继级维修。

1.2.1 部队级维修

“爱国者”导弹营的基础编制为导弹连，又称火力单元。下辖一个连部班；一个火控排，操作一台雷达；一个发射排，共4个发射班组，每个班组操作发射器，全连共8部发射器；一个维修排，负责对系统及车辆进行检测和简单性维护。其中，维修排下设排总部、电机维修班、系统维修班。排总部对维修排进行指挥和控制，确保每个排能够快速地对所有装备执行预防性维护检查和服务（preventive maintenance checks and services，PMCS）；电机维修班为所有车辆和发电机提供组织维护、车辆回收和加油；系统维修班对“爱国者”导弹武器系统专用设备、电子和维护测试设备等进行组织维护。组织机构如图3所示。

图 3   “爱国者”导弹连组织机构

Fig.3   Patriot battery organization

部队级维修通常由作战部队日复一日地进行，主要任务是保障好分配给它的“爱国者”导弹武器系统。维修人员使用系统内的控制计算机测试设备、维修软件和配备的工具，进行预防性维护和状态监控、排除故障的校正性维修等。

为了让维修人员更明确自己的维修内容及步骤，陆军士兵训练出版物《“爱国者”导弹武器系统发射站增强型操作员/维护员》界定了“爱国者”导弹武器系统发射站高级操作员/维护员技能的4个等级。技能等级1领域包括发射站的部署及相关执行命令，预防性维护检查和服务，发射站系统与模块的操作维护、道路行军和车辆运营、导弹装填、通信设备操作、生存操作技能、“爱国者”导弹支持维护装备的部署命令和预防性维修；技能等级2领域包括监督“爱国者”导弹武器系统（包括支持维护装备）的战场损坏评估和维修、部署、命令执行、预防性维护检查和服务情况；技能等级3领域包括监督发射站导弹装填、道路行军等操作情况；技能等级4领域包括监测“爱国者”导弹及其支持装备部署命令和预防性维修、发射站操作、战场损坏评估及维修、道路行军及车辆运行等方面的监督执行情况程序。

1.2.2 中继级维修

中继级维修工作包括对采购的组件和成品的有限修复，判定和解决部队级维修无法解决的故障是中继级的主要责任，进行电路板修复、软件修复、装配和制造修复的零部件等。维护人员使用轻便的测试设备和专用诊断软件发现系统故障，在海湾战争中，“爱国者”导弹武器系统软件就进行多达5项更改。“爱国者”导弹武器系统要求该级维修技术人员有从事电子维修3年以上的实践经验，最低是E5级，要经过19周的基础课程和38周的“爱国者”武器专业课训练，并必须执行52次中继实际任务才算合格。

2  陆军延寿计划中的维修管理概况

  

   

美陆军使用重置和资本重组2个过程来延长“爱国者”导弹系统的使用寿命，具体过程详见表1，以通过提高系统可靠性和增强其作战能力等方式来实现其长期目标——在2048年之前保持该系统的可行性。

表1   重置和资本重组过程表

Table 1   Relocation and recapitalization process

2.1 重置过程

在重置过程中，面临着许多挑战。在2014-2017年进行重置的7个“爱国者”导弹营中，只有一个营根据陆军政策在180天内收到了装备。重置过程经常会延迟将设备返还给“爱国者”导弹部队，从而影响了部队训练。陆军经过分析，已经确定了影响“爱国者”导弹维护及时性的几个因素，如表2所示。

表2   影响“爱国者”导弹维护及时性因素表

Table 2   Factors affecting the timeliness of Patriot missile maintenance

（1） 预防性的维护

一些部署“爱国者”导弹营的部队领导并不强调预防性维护，因此装备可能无法按照陆军标准进行适当维护，并可能会在仓库人员收到装备时为他们带来了额外的工作任务，例如进行额外的或更详细的检查。

（2） 意外伤害

一些发送到仓库的装备状况有比预期更糟糕的情况，要么是由于运输过程中造成的损坏，要么是因为工作人员在上交之前没有准确报告装备的状况。例如，2017年12月莱特肯尼基地官员记录说，一个营的导弹发射器被送回仓库，电缆意外严重腐蚀；某些装备如发电机，完全无法使用；雷达在返回仓库之前被压力清洗，造成大面积损坏等。这些意外情况导致维修工作量比仓库员工预期的要多。

（3） 供应链挑战

陆军和国防部的供应链流程不能总是满足莱特肯尼基地对零件的需求，甚至有些零件或系统不再生产。针对这种情况，莱特肯尼基地仓库采用成本和进度绩效指数指标来改进对零部件需求的预测能力，为项目经理提供更好的决策信息。同时，陆军也采取了一系列措施来缓解零件可用性问题，例如破例让仓库在没有支付资金的情况下获得购买特定“爱国者”导弹项目关键零部件的许可，以最大程度防止可能出现的零部件使用延误情况；让仓库利用自己的工具在短时间内制造一些如图4所示的部件。

图 4   莱特肯尼基地制造的“爱国者”导弹相关部件

Fig.4   Patriot missile-related components manufactured at Letterkenny

图4中，左边的部件是由基地仓库制造的，以减少原有部件（右边）造成的故障概率，仓库制造的部分是由一块金属构成的，消除了原有焊接点带来的缺陷。

（4） 仓库质量控制

修复维修错误和质量缺陷（例如不正确的装配、有缺陷的零件或在仓库操作期间被不正确地喷漆）所花费的时间可能导致仓库完成工作的及时性受到挑战。“爱国者”导弹武器系统很复杂，某些维修任务会造成装备故障，例如，“爱国者”导弹雷达系统由数千个元件组成（见图5），需要进行大量测试以确保每个元器件都能正常运行，其流程旨在确保成品符合操作标准，而这样做有时需要比预期更长的时间。莱特肯尼基地使用一系列指标验证和跟踪报告等方法来监控、记录和纠正“爱国者”导弹武器系统维修过程中的质量缺陷，以确保在返回部队前发现任何维修错误或缺陷。

图5   “爱国者”雷达进行维护

Fig.5   Patriot radar maintenance

（5） 装备运输

设备运输时间包含在重置的180天内，并且装备从战区运输到仓库通常需要大量时间。因此，根据陆军文件，如果要按照180天的计划执行，仓库只能在120天内完成重置工作，然后才能将装备返回给部队。为了缓解这个问题，陆军将一些重要的“爱国者”导弹地面装备，例如雷达从战区空运到仓库，便于更早地开始重置工作。但是，这些与运输相关的缓解行动不足以确保部队在政策允许的180天内收到所有装备。

2.2 资本重组

相对于重置过程，美陆军更加希望通过资本重组来实现“爱国者”导弹武器系统的长期延寿目标，计划每15年对每个营的“爱国者”导弹装备进行一次资本重组。“爱国者”导弹装备的资本重组是对装备进行重新配置、调整、组合等的过程，并为了实现和满足这个过程，需要对现有的人力、物力、财力结构进行优化或革新，以此从战略上强化“爱国者” 导弹武器系统的竞争能力。

虽然陆军强调了资本重组的重要性，但资本重组的步伐却比较缓慢，主要影响因素如下：

（1） 人员

莱特肯尼基地需要雇用具有“爱国者”导弹武器系统维修经验的承包商来满足增加工作量的需求。然而，培养熟练的“爱国者”导弹武器系统维修人员很困难，莱特肯尼基地15个最关键的人员职位中就有11个与“爱国者”导弹武器系统维修直接相关。陆军官员们指出，由于系统的复杂性，“爱国者”导弹武器系统维修人员可能需要长达5年的时间成为专业精通人员，且仓库周围地区可用工人数量有限，仓库在扩大劳动力方面也面临挑战。

（2） 设施和设备

莱特肯尼基地需要审查支持资本重组所需的工具、设施设备以及供应链的可行性。虽然莱特肯尼基地已经提议扩大其设施设备数量以满足未来的工作需求，且已经规划了在合并升级后继续维护“爱国者”导弹武器系统所需的工厂和相关设备设施，但目前的条件还不能满足陆军每年对一个营以上的“爱国者”导弹武器系统进行资本重组。以“爱国者”导弹雷达为例，其资本重组就需要整整一年时间，其中包括3个月的测试，而目前的雷达测试站点仅有2个。因此，考虑到所需的时间和单一的试验场，目前的设施设备条件阻碍了“爱国者”导弹武器系统资本重组的进程。

（3） 资本重置周期

陆军决定每15年而不是每10年对设备进行一次资本重组，这延缓了现代化的进程，而且随着“爱国者”导弹武器系统年龄的增长，进行资本重组的成本也会增加，再加上额外的作战承诺同样会减缓现代化进程并影响陆军应对威胁的能力，加重了战场维修的难度。直到2019年10月，陆军授予雷神公司3.84亿元美元的合同，用于交付6部生产型“低层防空反导传感器”雷达来替代现有“爱国者”导弹雷达，并计划2022年形成初始作战能力。但新兴雷达单价造价昂贵，使其按照1：1比例替换“爱国者”雷达的可能性不大，目前美陆军列装有超过60套“爱国者”导弹雷达，全球保有量约150套，换装代价很大，难以承受。

3 未来发展趋势

  

   

3.1 现代化建设与资本重组成为减少维修项目的主要手段

“爱国者”导弹武器系统现代化升级能够减少可能需要维修的项目数量，同时资本重组的“爱国者”导弹武器系统也将发生变化，促进装备的更新迭代；“爱国者”导弹资本重组过程旨在为系统增添活力，为美陆军提供渐进式现代化升级的机会，例如插入新软件、插入技术或更换过时的部件。两者相互促进影响，加快装备升级换新，减少维修项目，提升装备可用性，支持延寿计划。

3.2 大数据分析在维修领域将得到大力应用

“爱国者”导弹武器系统维修通过监控手段在整个生命周期内跟踪关键资产，随时获取相关数据，为部队提供战备信息，使维修人员能够更快地预测指挥官的需求，更好地决策维修保障方式。因此，未来大数据解决方案在维修保障领域的应用将呈指数式增长。这些方案的应用将是维修保障人员、采购专家和军事领导能够更好地理解影响维修成本的各种因素，并在掌握更多信息的基础上进行维修决策，更好地为作战人员提供维修保障服务支持。

3.3 延寿计划促使大修基地建设势在必行

美国国防部、政府问责局等针对大修基地都展开了大量研究，发布了大量报告，充分体现了政府和美军高度重视建制大修基地应对未来军事需求的能力。“爱国者”导弹武器系统目前推行的延寿计划，其关键考验的也是维修基地对部队提供的保障能力。资本重置带来的设备设施短缺、扩大劳动力面临挑战、维修检测站点稀缺等问题都可通过建设大修基地得到缓解和解决。同时，也应充分考虑衡量基础保障能力、基地容量、作战运用水平等因素对建制大修基地的影响。

4 结束语

  

   

美军注重对“爱国者”导弹武器系统维修保障的全寿命统筹管理，其质量管控、现代化建设、信息技术开发与应用、维修人员分级管理等多种保障手段，以及延寿计划中重置和资本重组2种维修保障管理方式，都在不断地推进“爱国者”导弹武器系统的维修保障模式快速地适应现代化战争的作战需求，其成功的经验、做法和面临的挑战、问题，对于提升我军装备维修保障能力、提高装备战备完好性具有较强的参考意义。

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