美軍“愛國者”導彈武器系統維修保障研究*

馮皙璇，田笑強

（北京航天情報與信息研究所，北京 100854）

0 引言

美軍“愛國者”導彈在海灣戰爭中成功對付了伊拉克的戰術彈道導彈“飛毛腿”而名聲大噪，自1960 年開始研制至1982 年裝備部隊已服役近40年。盡管美國陸軍在2004 年實施部隊編制模塊化計劃［1］中相信其空軍能夠保持空中優勢，在伴隨防空上實行“棄療”，把防空炮兵從師的編制中剝離出來，只保留了5 個防空炮兵旅，但基本都配置了“愛國者”營，足見“愛國者”導彈武器系統的重要地位。研究其維修保障的主要做法，能夠揭示美軍導彈武器系統維修保障狀況，對于持續提升我軍導彈武器系統維修保障水平具有重要參考價值。

1 兩級維修體制下的保障概況

2007 年美國陸軍修訂AR 750-1［2］《美國陸軍裝備維修政策》，基本確立了兩級維修體制［3］，即基地級維修和野戰級維修。為確保“愛國者”導彈武器系統兩級維修體制改革的持續推進和高效運轉，確保“愛國者”導彈武器系統先進作戰性能的發揮，在維修保障方面持續采取了相應的策略和措施。

1.1 基地級維修概況

“愛國者”導彈及其地面設備的基地級維修主要由陸軍萊特肯尼基地負責，包括平時存儲、測試、修理與維護等，而導彈詢問器的維修和測試主要由陸軍托比漢納基地負責。

1.1.1 陸軍萊特肯尼基地

（1）監測管理

自2010 年起，基地為“愛國者”導彈武器系統建立了一個戰區戰備監測設施，該設施提供了先進的電子技術處理能力，如在線文檔、自動數據傳輸和“無紙化”系統，可在導彈系統的整個生命周期內跟蹤關鍵資產，以增強數據和趨勢分析。戰區戰備監測局（theater readiness monitoring directorate，TRMD）通過該設施對“愛國者”導彈設施、測試設備、工具和人員的組織進行重新認證，也是唯一擁有該資格的部門。戰區戰備監測局主要關注“愛國者”導彈的庫存可靠性評估，一旦“愛國者”導彈離開萊特肯尼基地，它就會被證明可以可靠地發射和飛行，而無需現場單位進行測試或維修，最長可達12~15 年［4］。目前，戰區戰備監測局已更名為導彈和航空航天準備指揮部（directorate of missile and aerospace readiness，DMAR），繼續為用戶提供卓越的高質量服務。

2020 年9 月，為確保彈藥質量，基地采用了無損檢測法進行檢測，在節約成本的同時也提高了效率和準確度。通過使用染料滲透測試、磁共振成像和X 射線設備，做到了在無需破壞產品的情況下，安全檢測問題。這不僅為客戶節約了費用，也確保了產品的最終完整性［5］。

（2）精益技術管理

2002 年，基地引入精益理念［6］，從用戶角度出發查明生產過程中的浪費工序，并決定如何減少浪費。最初的意圖是改善倉庫維修工序以吸引新用戶，但隨著倉庫轉變為一個“基于能力的倉庫”，“讓用戶的資金收到最大效益”對倉庫來說勢在必行。“愛國者”導彈武器系統開展更新與修復計劃旨在將其支援系統恢復到接近全新的狀態。2003 年，基地將“愛國者”導彈發射器的更新計劃轉換成了一個真正的精益操作計劃，采用了精益制造工藝，訂貨周期從3~4個星期減少到1 天以內，同時零部件的加工速度也提高了87%。倉庫因此為用戶節約120 萬美元。

（3）現代化提升管理

2017 年，萊特肯尼支援第35 防空炮兵2 個“愛國者”導彈營，進行為期7 個月的基地級現代化維修工作，這是自1990 年以來從未實現過的現代化規模，包括9 個交戰控制站、9 個雷達組、2 個信息控制中心、6 個通信繼電器組和8 個連的維護中心。團隊將“愛國者”導彈武器系統帶入了一座大型建筑，并將它們拆成零件，然后用新組件重建它們。其工作空間可容納4 個帶底盤的方艙和2 個雷達，改裝套件以及所需的工具。對于帶底盤的方艙改造，團隊從中拆除電纜和底盤，并更換為新的、現代化的指揮控制站。傳統風格的陰極射線管被平板屏幕和觸摸控制所取代，還安裝了新的加密通信設備（數據或語音）；雷達修改包括拆除大量過時的硬件、修改方艙內的支架、安裝已更新的現代化數字技術軟件，還包括在整個雷達中布置新的布線。所有最終產品都需要使用移動測試設備進行廣泛的集成測試，以驗證軟硬件的可操作性，實現了“愛國者”導彈武器系統設備升級，現代化水平配置到C3+，包括最新的系統軟件和硬件升級，最終形成“愛國者”導彈武器系統的最現代，最新的變體，稱為“愛國者”配置3+（Patriot Configuration 3+）［7］。

2020 年9 月，基地開發專用倉庫管理應用程序，可以提高人力分配效率，自動存儲和檢索系統（ASRS Hive），如圖1~2 所示，為用戶提供集中工作負載需求的可視化描述，允許工作人員實時評估所有區域之間的差異和工作負載水平，從而提供更有效的報告和日常管理。該應用程序具有可視化指標，例如顯示排列、預測和完成的工作量，并使用戶能夠實時監督操作［8］。

圖1 自動存儲和檢索系統Fig.1 ASRS Hive application

圖2 自動存儲和檢索系統Fig.2 ASRS Hive application

1.1.2 陸軍托比漢納基地

托比漢納基地通信電子系統裝備維修保障基地，雖然隸屬美陸軍部通信電子司令部，但承擔著美軍全軍通信電子系統裝備基地級維修保障任務。在對美國各軍兵種提供維修保障支持過程中，基地可以承擔大型通信電子裝備戰損應急修復和部隊輪戰返回本土后批量通信電子設備的大修。為給作戰部隊提供直接支持，共設立了65 個前方維修機構。

陸軍托比漢納基地主要負責“愛國者”導彈詢問器的維修和測試，“愛國者”導彈武器系統旨在擊落敵機以及即將到來的導彈，詢問器是系統的一部分，用于識別敵我飛機。基地對“愛國者”導彈系統詢問器套件進行大修，意味著詢問器被完全拆卸，并送到基地車間，技術人員重新組裝并按照陸軍標準進行性能測試，確保詢問器在維修結束后就像新的一樣。技術人員完成所有維修和測試后，系統將被運送回萊特肯尼基地。技術人員也會前往萊特肯尼基地進行安裝并驗證“愛國者”導彈的詢問器是否符合陸軍標準［9］。

1.2 野戰級維修概況

“愛國者”導彈武器系統比較復雜，維修難度大，作業形勢多樣，要求其隨時處于良好的作戰狀態，因此其野戰級維修要保證延長其在作戰陣地的有效作戰時間，可分為部隊級維修和中繼級維修。

1.2.1 部隊級維修

“愛國者”導彈營的基礎編制為導彈連，又稱火力單元。下轄一個連部班；一個火控排，操作一臺雷達；一個發射排，共4 個發射班組，每個班組操作發射器，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。其中，維修排下設排總部、電機維修班、系統維修班。排總部對維修排進行指揮和控制，確保每個排能夠快速地對所有裝備執行預防性維護檢查和服務（preventive maintenance checks and services，PMCS）；電機維修班為所有車輛和發電機提供組織維護、車輛回收和加油；系統維修班對“愛國者”導彈武器系統專用設備、電子和維護測試設備等進行組織維護。組織機構如圖3所示［10］。

圖3 “愛國者”導彈連組織機構Fig.3 Patriot battery organization

部隊級維修通常由作戰部隊日復一日地進行，主要任務是保障好分配給它的“愛國者”導彈武器系統。維修人員使用系統內的控制計算機測試設備、維修軟件和配備的工具，進行預防性維護和狀態監控、排除故障的校正性維修等。

為了讓維修人員更明確自己的維修內容及步驟，陸軍士兵訓練出版物《“愛國者”導彈武器系統發射站增強型操作員/維護員》［11］界定了“愛國者”導彈武器系統發射站高級操作員/維護員技能的4 個等級。技能等級1 領域包括發射站的部署及相關執行命令，預防性維護檢查和服務，發射站系統與模塊的操作維護、道路行軍和車輛運營、導彈裝填、通信設備操作、生存操作技能、“愛國者”導彈支持維護裝備的部署命令和預防性維修；技能等級2 領域包括監督“愛國者”導彈武器系統（包括支持維護裝備）的戰場損壞評估和維修、部署、命令執行、預防性維護檢查和服務情況；技能等級3 領域包括監督發射站導彈裝填、道路行軍等操作情況；技能等級4 領域包括監測“愛國者”導彈及其支持裝備部署命令和預防性維修、發射站操作、戰場損壞評估及維修、道路行軍及車輛運行等方面的監督執行情況程序。

1.2.2 中繼級維修

中繼級維修工作包括對采購的組件和成品的有限修復，判定和解決部隊級維修無法解決的故障是中繼級的主要責任，進行電路板修復、軟件修復、裝配和制造修復的零部件等。維護人員使用輕便的測試設備和專用診斷軟件發現系統故障［12］，在海灣戰爭中，“愛國者”導彈武器系統軟件就進行多達5 項更改［13］。“愛國者”導彈武器系統要求該級維修技術人員有從事電子維修3 年以上的實踐經驗，最低是E5 級，要經過19周的基礎課程和38周的“愛國者”武器專業課訓練，并必須執行52次中繼實際任務才算合格［14］。

2 陸軍延壽計劃中的維修管理概況

美陸軍使用重置和資本重組［15］2 個過程來延長“愛國者”導彈系統的使用壽命，具體過程詳見表1，以通過提高系統可靠性和增強其作戰能力等方式來實現其長期目標——在2048 年之前保持該系統的可行性。

表1 重置和資本重組過程表Table 1 Relocation and recapitalization process

2.1 重置過程

在重置過程中，面臨著許多挑戰。在2014-2017年進行重置的7 個“愛國者”導彈營中，只有一個營根據陸軍政策在180天內收到了裝備。重置過程經常會延遲將設備返還給“愛國者”導彈部隊，從而影響了部隊訓練。陸軍經過分析，已經確定了影響“愛國者”導彈維護及時性的幾個因素，如表2所示。

表2 影響“愛國者”導彈維護及時性因素表Table 2 Factors affecting the timeliness of Patriot missile maintenance

（1）預防性的維護

一些部署“愛國者”導彈營的部隊領導并不強調預防性維護，因此裝備可能無法按照陸軍標準進行適當維護，并可能會在倉庫人員收到裝備時為他們帶來了額外的工作任務，例如進行額外的或更詳細的檢查。

（2）意外傷害

一些發送到倉庫的裝備狀況有比預期更糟糕的情況，要么是由于運輸過程中造成的損壞，要么是因為工作人員在上交之前沒有準確報告裝備的狀況。例如，2017 年12 月萊特肯尼基地官員記錄說，一個營的導彈發射器被送回倉庫，電纜意外嚴重腐蝕；某些裝備如發電機，完全無法使用；雷達在返回倉庫之前被壓力清洗，造成大面積損壞等。這些意外情況導致維修工作量比倉庫員工預期的要多。

（3）供應鏈挑戰

陸軍和國防部的供應鏈流程不能總是滿足萊特肯尼基地對零件的需求，甚至有些零件或系統不再生產。針對這種情況，萊特肯尼基地倉庫采用成本和進度績效指數指標來改進對零部件需求的預測能力，為項目經理提供更好的決策信息。同時，陸軍也采取了一系列措施來緩解零件可用性問題，例如破例讓倉庫在沒有支付資金的情況下獲得購買特定“愛國者”導彈項目關鍵零部件的許可，以最大程度防止可能出現的零部件使用延誤情況；讓倉庫利用自己的工具在短時間內制造一些如圖4所示的部件。

圖4 萊特肯尼基地制造的“愛國者”導彈相關部件Fig.4 Patriot missile-related components manufactured at Letterkenny

圖4中，左邊的部件是由基地倉庫制造的，以減少原有部件（右邊）造成的故障概率，倉庫制造的部分是由一塊金屬構成的，消除了原有焊接點帶來的缺陷。

（4）倉庫質量控制

修復維修錯誤和質量缺陷（例如不正確的裝配、有缺陷的零件或在倉庫操作期間被不正確地噴漆）所花費的時間可能導致倉庫完成工作的及時性受到挑戰。“愛國者”導彈武器系統很復雜，某些維修任務會造成裝備故障，例如，“愛國者”導彈雷達系統由數千個元件組成（見圖5），需要進行大量測試以確保每個元器件都能正常運行，其流程旨在確保成品符合操作標準，而這樣做有時需要比預期更長的時間。萊特肯尼基地使用一系列指標驗證和跟蹤報告等方法來監控、記錄和糾正“愛國者”導彈武器系統維修過程中的質量缺陷，以確保在返回部隊前發現任何維修錯誤或缺陷。

（5）裝備運輸

設備運輸時間包含在重置的180 天內，并且裝備從戰區運輸到倉庫通常需要大量時間。因此，根據陸軍文件，如果要按照180 天的計劃執行，倉庫只能在120 天內完成重置工作，然后才能將裝備返回給部隊。為了緩解這個問題，陸軍將一些重要的“愛國者”導彈地面裝備，例如雷達從戰區空運到倉庫，便于更早地開始重置工作。但是，這些與運輸相關的緩解行動不足以確保部隊在政策允許的180天內收到所有裝備。

2.2 資本重組

相對于重置過程，美陸軍更加希望通過資本重組來實現“愛國者”導彈武器系統的長期延壽目標，計劃每15 年對每個營的“愛國者”導彈裝備進行一次資本重組。“愛國者”導彈裝備的資本重組是對裝備進行重新配置、調整、組合等的過程，并為了實現和滿足這個過程，需要對現有的人力、物力、財力結構進行優化或革新，以此從戰略上強化“愛國者”導彈武器系統的競爭能力。

雖然陸軍強調了資本重組的重要性，但資本重組的步伐卻比較緩慢，主要影響因素如下：

（1）人員

萊特肯尼基地需要雇用具有“愛國者”導彈武器系統維修經驗的承包商來滿足增加工作量的需求。然而，培養熟練的“愛國者”導彈武器系統維修人員很困難，萊特肯尼基地15 個最關鍵的人員職位中就有11 個與“愛國者”導彈武器系統維修直接相關。陸軍官員們指出，由于系統的復雜性，“愛國者”導彈武器系統維修人員可能需要長達5 年的時間成為專業精通人員，且倉庫周圍地區可用工人數量有限，倉庫在擴大勞動力方面也面臨挑戰。

（2）設施和設備

萊特肯尼基地需要審查支持資本重組所需的工具、設施設備以及供應鏈的可行性。雖然萊特肯尼基地已經提議擴大其設施設備數量以滿足未來的工作需求，且已經規劃了在合并升級后繼續維護“愛國者”導彈武器系統所需的工廠和相關設備設施，但目前的條件還不能滿足陸軍每年對一個營以上的“愛國者”導彈武器系統進行資本重組。以“愛國者”導彈雷達為例，其資本重組就需要整整一年時間，其中包括3 個月的測試，而目前的雷達測試站點僅有2個。因此，考慮到所需的時間和單一的試驗場，目前的設施設備條件阻礙了“愛國者”導彈武器系統資本重組的進程。

（3）資本重置周期

陸軍決定每15 年而不是每10 年對設備進行一次資本重組，這延緩了現代化的進程，而且隨著“愛國者”導彈武器系統年齡的增長，進行資本重組的成本也會增加，再加上額外的作戰承諾同樣會減緩現代化進程并影響陸軍應對威脅的能力，加重了戰場維修的難度。直到2019 年10 月，陸軍授予雷神公司3.84 億元美元的合同，用于交付6 部生產型“低層防空反導傳感器”雷達來替代現有“愛國者”導彈雷達，并計劃2022 年形成初始作戰能力。但新興雷達單價造價昂貴，使其按照1：1 比例替換“愛國者”雷達的可能性不大，目前美陸軍列裝有超過60套“愛國者”導彈雷達，全球保有量約150 套，換裝代價很大，難以承受。

3 未來發展趨勢

3.1 現代化建設與資本重組成為減少維修項目的主要手段

“愛國者”導彈武器系統現代化升級能夠減少可能需要維修的項目數量，同時資本重組的“愛國者”導彈武器系統也將發生變化，促進裝備的更新迭代；“愛國者”導彈資本重組過程旨在為系統增添活力，為美陸軍提供漸進式現代化升級的機會，例如插入新軟件、插入技術或更換過時的部件。兩者相互促進影響，加快裝備升級換新，減少維修項目，提升裝備可用性，支持延壽計劃。

3.2 大數據分析在維修領域將得到大力應用

“愛國者”導彈武器系統維修通過監控手段在整個生命周期內跟蹤關鍵資產，隨時獲取相關數據，為部隊提供戰備信息，使維修人員能夠更快地預測指揮官的需求，更好地決策維修保障方式。因此，未來大數據解決方案在維修保障領域的應用將呈指數式增長。這些方案的應用將是維修保障人員、采購專家和軍事領導能夠更好地理解影響維修成本的各種因素，并在掌握更多信息的基礎上進行維修決策，更好地為作戰人員提供維修保障服務支持。

3.3 延壽計劃促使大修基地建設勢在必行

美國國防部、政府問責局等針對大修基地都展開了大量研究，發布了大量報告，充分體現了政府和美軍高度重視建制大修基地應對未來軍事需求的能力。“愛國者”導彈武器系統目前推行的延壽計劃，其關鍵考驗的也是維修基地對部隊提供的保障能力。資本重置帶來的設備設施短缺、擴大勞動力面臨挑戰、維修檢測站點稀缺等問題都可通過建設大修基地得到緩解和解決。同時，也應充分考慮衡量基礎保障能力、基地容量、作戰運用水平等因素對建制大修基地的影響。

4 結束語

美軍注重對“愛國者”導彈武器系統維修保障的全壽命［16］統籌管理，其質量管控、現代化建設、信息技術開發與應用、維修人員分級管理等多種保障手段，以及延壽計劃中重置和資本重組2 種維修保障管理方式，都在不斷地推進“愛國者”導彈武器系統的維修保障模式快速地適應現代化戰爭的作戰需求，其成功的經驗、做法和面臨的挑戰、問題，對于提升我軍裝備維修保障能力、提高裝備戰備完好性具有較強的參考意義。