Benutzer:Segelboot/Schmierblatt2

Meteor
Allgemeine Angaben
Typ	Luft-Luft-Rakete
Hersteller	MBDA
Entwicklung	1997–2013
Indienststellung	2014
Stückpreis	~900.000 EUR
Technische Daten
Länge	3650 mm
Durchmesser	178 mm
Gefechtsgewicht	185 kg
Antrieb Zweite Stufe	Feststoff Ramjet
Geschwindigkeit	Mach 4+ (offiziell)
Reichweite	100+ km (offiziell)
Ausstattung
Zielortung	Aktives Radar
Gefechtskopf	Hochexplosiv
Zünder	Einschlag/Annäherungszünder
Waffenplattformen	Eurofighter EF 2000, Dassault Rafale, Saab Gripen, Lockheed Martin F-35
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Die MBDA Meteor ist eine Luft-Luft-Rakete für große Entfernungen (engl. Beyond Visual Range, BVR), welche von einem europäischen Konsortium aus MBDA, EADS und Saab Bofors Dynamics entwickelt wird. Die Waffe ist ein großer Schritt in Richtung Unabhängigkeit von der amerikanischen Politik und Industrie, denn bisher sind europäische Kampflugzeuge im Bereich der BVR-Bewaffnung zur Gänze von den USA und deren AIM-120 AMRAAM abhängig. Darüber hinaus ist die Meteor die erste Luft-Luft-Rakete der Welt mit einem Staustrahltriebwerk.

Geschichte

Die Geschichte der Meteor geht auf Mitte der 80er Jahre zurück, als BAe, Marconi, Alenia and SAAB das gemeinsame S225X-Projekt ins Leben riefen. Dabei sollten eine Reihe neuer Technologien erforscht werden, unter anderem Staustrahlantriebe, Zwei-Wege-Datenlinks, Dualband- oder kombinierte Suchköpfe, Signaturreduzierung und ECCM. Zur gleichen Zeit arbeiteten in Deutschland DASA und Bayern-Chemie an der Advanced Air-to-Air Missile (A3M), welche wie die S225X von einem Staustrahlmotor (engl. ramjet) angetrieben werden sollte. Dazu wurde mit den Vereinigten Staaten von 1989 bis 1999 ein gemeinsames Forschungsprogramm durchgeführt. Von deutscher Seite nahm Bayern-Chemie daran Teil, von US-Seite das Ames Research Center, wo am Ende auch Tests des Antriebssystems durchgeführt wurden. Gleichzeitig vereinbarten Frankreich und Deutschland in den frühen 90ern eine Kooperation bei der Entwicklung einer zukünftigen Anti-Radar-Rakete, welche Aramis genannt wurde. Nachdem sich Frankreich 1996 aus dem Projekt verabschiedete wurde die Lenkwaffe in ARMIGER umbenannt.

Unterdessen wurde im Februar 1994 vom britischen Verteidigungsministerium ein Request for information zur Entwicklung einer neuen Luft-Luft-Rakete großer Reichweite ausgegeben, welche die veraltete Skyflash ersetzen sollte. Vier Konzepte wurden von Industriekonsortien eingereicht, alle waren mit einem Staustrahltriebwerk ausgestattet.

• S225XR von BAE Systems, Alenia Difesa, GEC-Marconi und Saab Bofors Dynamics
• Matra mit einer Weiterentwicklung der MICA
• Advanced Air-to-Air Missile (A3M) von DASA und Bayern-Chemie Protac
• Raytheon mit einer Weiterentwicklung der AMRAAM

Im Juni 1995 wurde beschlossen, das Projekt mit anderen Staaten in einem europäischen Rahmen zu verwirklichen, so stiegen Frankreich und Deutschland noch mit ein. Im Juli 1998 wurde von Großbritannien, Deutschland, Italien, Schweden und Spanien eine Erklärung unterzeichnet, eine gemeinsame BVRAAM zu entwickeln. Daraufhin bot Raytheon dem britischen Verteidigungsministerium die Extended Range Air-to-Air Missile (ERAAM) zum Kauf an. Diese Waffe war der späteren AIM-120D nicht unähnlich, ein Doppelpulsmotor sollte vorhanden sein. Laut Raytheon sollte die Rakete bei nur 50 % der Kosten 80 % der Meteor leisten können. Angesichts befürchteter Weiterentwicklungen der Wympel R-77, unter anderem einer staustrahlgetriebenen Version, wurde das Angebot abgelehnt. Die Situation wurde weiter verkompliziert als Deutschland Anfang 1999, nach dem Ende des deutsch-amerikanischen Projektes, begann mit der EURAAM eine eigene Lenkwaffe zu entwickeln. Die Waffe basierte auf dem A3M-Entwurf und verwendete Borane als Brennstoff des Staustrahltriebwerkes. Die letzten Angebote gingen beim britischen Verteidigungsministerium im September 1999 ein.

Im Oktober 2000 eröffnete die Bayern-Chemie Gesellschaft für flugchemische Antriebe mbH in Aschau am Inn das Testgelände „Ramjet City“, welches hauptsächlich für den als Meteor bezeichneten Flugkörper errichtet wurde. Auf der Paris Air Show am 19. Juni 2001 unterzeichneten die Verteidigungsminister von Frankreich, Schweden und Großbritannien ein Memorandum of Understanding (MoU), sich am Meteor-Programm zu beteiligen. Deutschland, Italien und Spanien wollten daraufhin innerhalb der nächsten Wochen unterschreiben, wobei es in Deutschland Probleme mit der Finanzierung gab. Ohne das deutsche Antriebssystem wäre der Flugkörper aber nicht verwirklichbar gewesen. In dieser Phase des Projektes finanzierte MBDA die Entwicklung des Antriebes privat weiter. Deutschland stellte zwei Bedingungen: MBDA sollte eine bestimmte Leistung garantieren, und Großbritannien sollte einen Kaufvertrag für die Waffe unterschreiben. Nachdem am 30. April 2002 dieses Ergebnis durch Verhandlungen zustande kam, bestellte Deutschland trotz der Kritik des Bundesrechnungshofes am 18. Dezember 2002 die Lenkwaffe und machte somit den Weg für die Meteor frei. Am 23. Dezember 2002 wurde mit MBDA als Hauptauftragnehmer der Vertrag unterschrieben. Die Produktionsanteile wurden wie folgt unter den Ländern verteilt:

• Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich:39,6 %
• Deutschland Deutschland:16 %
• Frankreich Frankreich:12,4 %
• Italien Italien:12 %
• Schweden Schweden:10 %
• Spanien Spanien:10 %

Die Entwicklung wird dabei von QinetiQ als unabhängigem Beobachter überwacht, um das Einhalten von Zeit- und Zielparametern zu überprüfen. Am 11. Dezember 2005 wurden auf dem Flugzeugträger Charles de Gaulle unter Verwendung einer Dummy-Rakete Tests an einer Rafale M zur Bodenhandhabung durchgeführt. Am 9. Mai 2006 wurde die erste Meteor von einer JAS 39 Gripen abgefeuert. Der Booster beschleunigte die Lenkwaffe zwar, die Schutzkappen vor dem Lufteinlass der Rakete öffneten sich jedoch nicht. Das Problem wurde in der Software entdeckt, der nachfolgende Test am 20. Mai 2006 war erfolgreich. Seitdem finden Testschüsse statt, um die Waffe wie erhofft bis 2013 einsatzbereit zu entwickeln.

Konzept

Die Meteor ist durch ihren Staustrahlantrieb (engl. ramjet) ein ungewöhnlicher Flugkörper. Ähnlich wie bei der AIM-132 ASRAAM war eine deutliche Erhöhung der Abschussdistanz (Terminus: F-Pole) das Hauptentwicklungsziel. Gegnerische Flugzeuge und Bomber sollen so bereits im Anflug (engl. pre-merge) zerstört werden, bevor sie ihre Lenkwaffen abfeuern können. Der Grundgedanke dahinter ist dass derjenige, der als Erster schießt, im Luftkampf die größten Gewinnchancen hat.

Eine F-22 Raptor feuert eine AIM-120 AMRAAM ab. Unterexpanison sorgt für das Rhombenmuster (engl. shock diamonds)

Bei Waffen mit Raketenantrieb wie der AIM-120 AMRAAM brennt der Motor nur in der Startphase um die Waffe zu beschleunigen, danach gleitet die Waffe auf einer semiballistische Flugbahn ins Ziel (engl. boost-glide profile). Die Höchstgeschwindigkeit wird dabei kurz nach Brennschuss des Triebwerks erreicht. Wenn das Ziel aufgeschaltet wurde und beginnt Ausweichmanöver zu fliegen (Terminus: end-game) verliert eine solche Waffe stark an Geschwindigkeit, was die Trefferchancen reduziert. Im Gegensatz dazu fliegen staustrahlgetriebene Lenkwaffen das Ziel auf einer flachen Flugbahn an, die Höchstgeschwindigkeit wird dabei während des Marschfluges beibehalten. Durch das laufende Triebwerk kann die Waffe nach einem Manöver wieder beschleunigen und/oder steigen, und somit ihren Energieverlust kompensieren was die Trefferquote erhöht.

Eine weitere Besonderheit ist die Vernetzung der Lenkwaffe mit anderen Einheiten. So ist es möglich, dass Flugzeug A die Meteor auf Ziel B abfeuert, während des Fluges aber der Waffe von Flugzeug C das Ziel D neu zugewiesen wird. Das Startflugzeug muß nach dem feuern also keinen Sensorkontakt mehr mit dem Ziel haben, die Rakete kann von anderen Einheiten kontinuierlich mit neuen Zieldaten zu versorgen werden. Dabei ist auch eine Lenkung durch AWACS möglich. Der leistungsfähige Radarsucher soll dabei das Ziel auf möglichst große Entfernung orten und aufschalten können.

Die weit verbreiteten AIM-120A, B und C erzielten bis Ende 1999 eine Trefferquote von lediglich 59%. Werden nur Schüsse außerhalb der Sichtweite des Piloten (engl. beyond visual range, BVR) betrachtet, sinkt die Trefferquote auf 46%. Keines der Ziele setzte moderne elektronische Gegenmaßnahmen oder Signaturreduzierung ein, der spezifische Leistungsüberschuss der getroffenen Flugzeuge (MiG-29, J-21 und MiG-25) war ebenfalls recht gering. Gegen moderne Maschinen vom Typ Su-35BM rechnet die Rand Corporation mit Trefferquoten von lediglich 10 bis 50%.

Technik

Bedingt durch die Anforderung nach möglichst großer Abschussdistanz wurde der Flugkörper so widerstandsarm wie möglich entworfen. Lediglich die unvermeidlichen Steuerflächen am Ende der Rakete und die Lufteinlässe stören die Aerodynamik. Die Wahl eines asymmetrischen Lufteinlaufes zwingt die Rakete zu einer besonderen Steuerung: Während herkömmliche Lenkwaffen den Vorhaltepunkt durch die Bewegung der Steuerflächen ansteuern (engl. skid-to-turn), muß die Meteor wie ein Kampfflugzeug erst rollen, bevor sie eine Kurve fliegt (engl. bank-to-turn). Damit wird verhindert das die Luftströmung in die Einläufe vom Rumpf abgeschirmt wird, was den Totaldruckverlust erhöhen und die Schubkraft reduzieren würde. Aufgrund dieser Verzögerung beim Manövrieren ist die Waffe gegen Kampfflugzeuge im hoher Manövrierfähigkeit im Überschall wie dem Eurofighter weniger effektiv. Das Steuerproblem ließe sich durch doppelt symmetrische Lufteinläufe wie bei der AS-17 Krypton umgehen, würde aber den Luftwiderstand der Waffe erhöhen.

Die Wahl asymmetrischer Lufteinlässe zwingt zu ungewöhnlichen Steuermethoden

Die Lenkrakete besteht im Prinzip aus drei Teilen: Sucher und Elektronik, Gefechtskopf und Antrieb. Der Radarsucher wird von MBDA und Thales entwickelt und ist eine Weiterentwicklung der 4A (Active Anti-Air Seeker) Produktfamilie, die auch in den MICA- und ASTER-Lenkwaffen zum Einsatz kommt. Wie diese besitzt er ein Keramik-Radom und arbeitet im K_u-Band (12 – 18 GHz), um trotz beschränkter Baugröße einen möglichst großen Antennengewinn zu erzielen. Der höhere Antennengewinn verbessert die Störfestigkeit deutlich und erhöht die Sucherreichweite, so dass auch Ziele mit einem Radarquerschnitt von <1 m² verfolgt werden können. Gegenüber der AMRAAM welche im I-Band (8 – 10 GHz) arbeitet kann so unter der konservativen Annahme gleicher Antennengröße, Sendeleistung und -technik gemäß der Radargleichung eine um 66% größere Reichweite erzielt werden; die größere atmosphärische Dämpfung kann dabei in der Stratosphäre vernachlässigt werden. Der gegenüber der AMRAAM dreimal größere Frequenzbereich des Suchers trägt ebenfalls zur Erhöhung der Störfestigkeit bei. Neben einem Home-on-Jam-Betriebsmodus kann der Radarsucher einigen Berichten zufolge auch passiv arbeiten, vermutlich im X-Band. Damit wäre es der Meteor möglich als “Anti-Radar-Luft-Luft-Rakete” gegen Flugzeuge eingesetzt zu werden, analog zu den rein passiven R-27P und R-27PE. Die Komponenten des Suchers werden zu 35% von Thales gefertigt, der Rest von der MBDA Seeker Division. Die Navigation während der Flugphase erfolgt mit einem inertialen Navigationssystem, welches auf dem der ASRAAM basiert. Das System wird von Northrop Grumman LITEF gefertigt und besteht unter anderem aus Beschleunigungssensoren und Laserkreiseln, um für alle 3 Achsen die Position der Rakete im Raum zu errechnen. Kurz vor dem Start wird der Meteor die aktuelle Position und der Kurs des Zieles vom Trägerflugzeug übermittelt. Während des Fluges werden diese Daten über einen Zwei-Wege-Datenlink aktualisiert; die Rakete sendet dabei ihren Status (aktuelle Reichweite, mit Radarsucher gefundene Ziele, aufgeschaltetes Ziel, u. a.) zurück. Dies ist wichtig, da die Rakete anders als andere Distanzwaffen auch von Dritten mit Daten versorgt werden kann. Der Datenlink ist mit Typhoon und Gripen kompatibel, nicht aber mit der Rafale, die Meteor mit einer anderen Antenne verwenden wird. Die Software ist wie bei der ASRAAM in Ada 95 geschrieben, die des 4A-Suchers mußte dabei von C umgeschrieben werden. Hinter dem Trägheitsnavigationssystem befindet sich der Radarannäherungszünder von Saab Bofors Dynamics, der auch den Aufschlagzünder enthält. Der Splittergefechtskopf wird von der TDW Gesellschaft für verteidigungstechnische Wirksysteme mbH entwickelt und ist eine tragende Struktur der Waffe.

Als Antrieb kommt erstmals in einer Luft-Luft-Rakete statt eines Feststoffraketenmotors ein Staustrahltriebwerk zum Einsatz. Der Vorteil solcher Antriebe gegenüber Raketentriebwerken liegt in der höheren Treibstoffeffizienz, da als Oxidator der Sauerstoff aus der Luft dient, der nicht im Treibstoff mitgeführt werden muss. Der Nachteil solcher Antriebe ist, dass sie für ihre Funktion mit mindestens Mach 1 gestartet werden müssen. Ein Feststofftriebwerk ist also notwendig, um die Rakete auch bei niedrigeren Startgeschwindigkeiten einsetzen zu können. Das düsenlose Feststofftriebwerk der Meteor ist im Ramjet integriert, durch den Ausbrand des Antriebssatzes wird die Triebwerkskammer freigegeben. Dabei beschleunigt die Rakete beim Abfeuern von hoher Unterschallgeschwindigkeit auf Mach 2 in ungefähr zwei Sekunden. Danach werden die Lufteinlassöffnungen freigegeben und die Marschphase mit dem Ramjet beginnt. Als Weltneuheit werden hier erstmals Borane als Treibstoffe eingesetzt, welche eine höhere gravimetrische und volumetrische Energiedichte als Kohlenwasserstoffe aufweisen (größer 50 MJ/dm³). Der Brennstoff liegt dabei in fester Form vor und wird oxidatorarm in einem Gasgenerator verbrannt, das boranhaltige Gas wird dann über ein Regelventil (engl. gas generator throat control valve) in die Brennkammer geführt. Dadurch kann der Flugkörper während des Fluges seine Geschwindigkeit der Situation anpassen, um die Trefferchancen zu erhöhen. Die Einlassrampen der Lufteinläufe garantieren eine verlustarme Schrägstoßverdichtung der Luft, diese wird in der Rakete auf Unterschall abgebremst, in die Brennkammer geführt und dort verbrannt. Da Borane zur spontanen Selbstentzündung neigen (engl. zip fuel) ist eine stabile Zündung und Verbrennung gewährleistet, ein Flammabriss ist ausgeschlossen. Das Heißgas wird anschließend in einer konvergent-divergenten Düse beschleunigt und ausgestoßen. Der Raketenmotor ist dabei aus Stahl gefertigt. Da die Waffe jedoch vor dem Kurvenflug rollen muß sind die Lufteinläufe aus einer Titanlegierung, um das polare Flächenträgheitsmoment möglichst niedig zu halten. Am Heck der Waffe sind vier Steuerflächen zur Lenkung des Flugkörpers angebracht, die von Indra Sistemas gefertigt werden.

Die Meteor wird zusammengebaut in einem hermetisch versiegelten Container ausgeliefert und bleibt dort ein Leben lang wartungsfrei liegen. Bei Benutzung kann diese einfach dem Container entnommen werden und ohne weitere Vorbereitungen an das Flugzeug montiert werden (engl. all-up round). Wenn das eingebaute Testsystem einen Fehler in der Rakete entdeckt, wird die Rakete im Container zum Hersteller geschickt und anschließend retourniert.

Technische Daten

Die Leistungsparameter des Flugkörpers wurden nicht veröffentlicht, relevanten Daten wie Launch success zone, F-Pole und No-Escape Zone sind Schätzungen zufolge dreimal so hoch wie bei Vertragsabschluss existierenden Waffen (AIM-120C-6 und R-77M). Laut MBDA besitzt die Lenkwaffe drei bis sechs Mal höhere Flugleistungen als existierende BVR-Waffen. Die Geschwindigkeit und Reichweite werden dabei nur ungenau mit “über Mach 4” und “über 100 km” angegeben.

Zumindest die Geschwindigkeit lässt sich gut eingrenzen. Theoretisch sind mit einem borangetriebenen Staustrahltriebwerk Hyperschallgeschwindigkeiten denkbar, was jedoch einen hohen Treibstoffverbrauch und eine große Belastung für die Flugzelle bedeuten würde. Da die Aster 30 eine Höchstgeschwindigkeit von Mach 4,5 erzielt und ebenfalls einen Sucher der 4A-Familie benutzt ist diese Höchstgeschwindigkeit warscheinlicher. Die Reichweite hängt wiederum von der Fluggeschwindigkeit ab: Ein langsamer, treibstoffsparender Flug hilft beim Erzielen einer größeren Reichweite.

Trotz ähnlicher Massen und Abmaße kann die Reichweite einer AIM-120D von etwa 180 km nur bedingt zum Vergleich herhalten; der Treibstoffmassenanteil wurde gegenüber der AIM-120-C7 kaum erhöht, die Reichweite jedoch um etwa 80% gesteigert. Hierfür wird hauptsächlich eine optimierte Flugbahn (vulgo: steilerer Einschusswinkel) verantwortlich sein. Interessanter ist dass die Ausschreibung der Briten für eine Future Medium Range Air to Air Missile (FMRAAM) eine Waffe mit einer Reichweite von 80+ nm (150+ km) verlangte, eine Zahl die auch für die Meteor häufiger genannt wird. Das Magazin Entrepreneur schrieb dazu 2007:

„[...] the transition to active-array technology on the Rafale's electronically scanned RBE2 was planned from the outset, avoiding the need for the more extensive (and expensive) modifications required on the mechanical antennas of the Typhoon and Gripen. The increase in range that the new technology will bring is deemed essential if the aircraft is to fully exploit the potential of the future ramjet-powered Meteor missile, due to enter service in the early years of the next decade. Without it, pilots will rely on target designation from another platform to strike targets at the limits of the Meteor envelope.“

„dt.: [...] der Übergang zu einem aktiven Phased-Array-Radar wurde bei dem elektronisch strahlschwenkenden RBE2 von Anfang an geplant, um die aufwändigeren (und teuren) Umbauten der mechanischen Radare von Typhoon und Gripen zu vermeiden. Der Reichweitengewinn durch diese Technologie wird als erforderlich erachtet wenn das Flugzeug das volle Potential der staustrahlgetriebenen Meteor ausnutzen soll, welche Anfang des nächsten Jahrzehnts in Dienst gehen soll. Ohne diesen sind die Piloten auf die Zielbeleuchtung einer anderen Plattform angewiesen, um Ziele in größtmöglicher Entfernung zu treffen.“

Da das EuroRADAR CAPTOR-C ein Kampfflugzeug auf etwa 185 km Entferung orten kann muß die Reichweite der Meteor folglich darüber liegen. In einem Werbefilm von MBDA wird die Reichweite der Waffe viermal größer als “gegenwärtige Distanzwaffen” dargestellt. Mit einer No-Escape Zone von etwa 50 km für eine AIM-120A läge die Reichweite somit bei etwa 200 km. Die Meteor kann damit das Einsatzspektrum von AIM-120C und AIM-54C beziehungsweise R-77 und R-33S gleichzeitig erfüllen.

Nutzerstaaten

Im Moment (2010) bekanntgegeben wurden:

• Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich:
• Deutschland Deutschland: 600 Stück, Zulauf ab 2014
• Frankreich Frankreich: 200 Stück, Zulauf ab 2018
• Italien Italien: 400 Stück
• Spanien Spanien:
• Schweden Schweden:

Boeing ist für die Vermarktung auf dem US-Markt und die Integration in eigene Produkte wie die F-18E/F Super Hornet zuständig.