Tên lửa phòng không RIM-66M-5 Standard SM-2ER Block IIIB/RIM-161 Standard SM-3 Block IA ABM

Tàu khu trục lớp Atago được lắp đặt hệ thống phóng thẳng đứng VLS Mk-41 mod 20 với 64 hệ thống phóng ở phía trước và 32 ở phía sau. Trong tác chiến phòng không, tàu trang bị tên lửa phòng không tầm xa RIM-66M-5 Standard SM-2ER Block 3B tầm bắn từ 74–170 km, tầm cao 24 km, tốc độ hành trình Mach 3,5, lắp đầu đạn phân mảnh MK-115. RIM-66M-5 Standard SM-2ER Block IIIB do Tập đoàn Raytheon (Mỹ) nghiên cứu phát triển và đưa vào sử dụng trong những năm 1990. RIM-66M-5 được trang bị một động cơ phụ tăng cường lực đẩy Mk-72 ứng dụng hệ thống kiểm soát lực đẩy vector để điều chỉnh đường bay và không có vây ổn định. Tên lửa SM-2ER Block 3B được dẫn đường qua 3 giai đoạn, giai đoạn bằng quán tính, giai đoạn giữa thông qua radar AN/SPY-1D (V), giai đoạn cuối dẫn bằng radar bán chủ động. Mỗi quả tên lửa SM-2ER Block 3B có giá khoảng 3 triệu đô la.

Khi thực hiện nhiệm vụ chống tên lửa đạn đạo tầm trung, tàu sẽ sử dụng tên lửa đánh chặn RIM-161 Standard SM-3 Block 1A ABM. Tên lửa đánh chặn SM-3 được phát triển dựa trên SM-2 Block IV (RIM-156), tên lửa nặng 1,5 tấn, dài 6,55m, đường kính thân 0,34m, sải cánh 1,57m. SM-3 được thiết kế với 3 tầng động cơ đẩy nhiên liệu rắn cho phép đạt tốc độ đánh chặn 9.600 km/h (gấp gần 8 lần vận tốc âm thanh), tầm bắn trên 500 km, độ cao bay 160 km. Mỗi quả SM-3 Block 1А có đơn giá 9,5-10 triệu đô la. Ngày 21 tháng 2 năm 2008, sau quá trình chuẩn bị, tàu tuần dương USS Lake Erie của Hải quân Liên bang Mỹ đã sử dụng tên lửa SM-3 Block 1А để đánh chặn và phá hủy vệ tinh mất điều khiển USA-193 trên khoảng cách 275 km.

Nguyên lý hoạt động của SM-3 Block 1A là khi hệ thống radar mạng pha AN/SPY-1D (V) phát hiện mục tiêu tên lửa đạn đạo, hệ thống vũ khí Aegis dựa vào các thông số cần thiết (tốc độ mục tiêu, quỹ đạo bay) tính toán một giải pháp đánh chặn. Sau đó, hệ thống sẽ kích hoạt tên lửa đánh chặn SM-3 Block 1A để tiêu diệt mục tiêu. SM-3 Block 1A rời bệ phóng thẳng đứng Mk-41 mod 20 bằng tầng động cơ khởi tốc nhiên liệu rắn Mk-72 4 loa phụt. Giai đoạn này tên lửa chủ yếu được dẫn đường bằng hệ thống định vị quán tính.

Khi cháy hết nhiên liệu, tên lửa sẽ tách tầng khởi tốc Mk-72 và kích hoạt động cơ tăng tốc – hành trình 2 chế độ Mk-104. Giai đoạn này tên lửa được dẫn hướng thông qua radar AN/SPY-1D (V) trên tàu phóng với sự hỗ trợ của hệ thống định vị toàn cầu GPS. Sau khi tách tầng đẩy Mk-104, tầng 3 động cơ đẩy tăng cường Mk-136 (cháy trong 30 giây) sẽ được kích hoạt và đưa tên lửa vượt ra ngoài tầng khí quyển. Мk-136 là động cơ nhiên liệu rắn 2 lần khởi động do Công ty Alliant Techsystems (ATK) chế tạo. Nó được nạp 2 liều phóng rắn ngăn cách bởi hệ thống barier, kết cấu của nó làm bằng các vật liệu composite epoxy grafit và carbon-carbon. Để ổn định và định hướng tầng 3 tên lửa khi bay tự hoạt trong thành phần động cơ có hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng gas lạnh làm thể công tác.

Khi tên lửa tách tầng đẩy Mk-136, thì kết cấu tầng tự dẫn LEAP (Lightweight Exo-Atmospheric Projectile) nặng 23 kg được kích hoạt. Tầng tự dẫn LEAP sẽ tự động tìm kiếm mục tiêu thông qua các dữ liệu từ hệ thống chiến đấu Aegis trên tàu phóng tên lửa. LEAP dùng một cảm biến hồng ngoại kết hợp radar bán chủ động để xác định mục tiêu. LEAP có thể phân biệt được đâu là đầu đạn tên lửa, đâu là mảnh vụn tách ra từ tầng đẩy tên lửa. Trong module LEAP tích hợp đầu đạn động năng (dùng động lực để phá hủy mục tiêu thay vì thuốc nổ). Theo tính toán, động năng của vụ va chạm có thể đạt 130 Jun (tương đương với 31 kg thuốc nổ TNT) đủ khả năng phá hủy mục tiêu tên lửa đạn đạo.[10]

Tên lửa chống ngầm RUM-139 VL ASROC

Để chống ngầm, Atago mang theo tên lửa chống ngầm RUM-139 VL ASROC.Tên lửa chống ngầm RUM-139 VL-ASROC được Tập đoàn Lockheed Martin (Mỹ) phát triển vào năm 1983 và chính thức chấp nhận đưa vào trang bị năm 1993. Cấu tạo của RUM-139 tương tự các họ tên lửa chống ngầm của Liên Xô.  Nó gồm hai tầng động cơ phản lực nhiên liệu rắn, động cơ tầng thứ nhất là động cơ tăng tốc lấy độ cao, động cơ tầng thứ hai là động cơ hành trình nhiên liệu rắn.

RUM-139 VL ASROC có chiều dài 4,5m, đường kính thân 0,38m, trọng lượng 820 kg và đạt tầm bắn 28 km. Tên lửa mang một quả ngư lôi chống ngầm hạng nhẹ Mk-46.

Khi có thông tin phát hiện tọa độ khu vực hoạt động của tàu ngầm đối phương từ hệ thống radar, các thông tin, dữ liệu về tọa độ mục tiêu, quỹ đạo đường đạn sẽ được truyền tải đến hệ thống máy tính điều khiển của tàu. Từ bàn điều khiển, các binh sĩ sẽ tiến hành triển khai các hoạt động chuẩn bị tên lửa, nạp dữ liệu mục tiêu vào bộ nhớ máy tính tên lửa và phóng tên lửa. Hệ thống dẫn đường quán tính được sử dụng khi bay tiếp cận vị trí của mục tiêu trong cơ sở dữ liệu  Ở một vị trí định sẵn trên quỹ đạo đường bay, ngư lôi sẽ tự tách khỏi tên lửa và rơi xuống biển bằng dù hãm, việc này sẽ giúp giảm thiểu tối đa âm thanh khi rơi xuống nước. Sau khi cắt dù, ngư lôi tự kích hoạt bộ phận tự dẫn để thực hiện hoạt động tìm kiếm và tấn công mục tiêu. Điểm mạnh của tên lửa này là sử dụng tốc độ cao của tên lửa để nhanh chóng tiêu diệt tàu ngầm khi nó bị phát hiện. RUM-139 VL ASROC thường sử dụng cơ chế bắn loạt nhiều tên lửa về phía khu vực có tàu ngầm nên xác suất tiêu diệt mục tiêu rất cao. Ngoài ra, nó cũng có khả năng tự hủy sau một thời gian nếu tìm không thấy mục tiêu.[10]

Ngư lôi hạng nhẹ Mk-46

Tàu còn có sự hỗ trợ của 2 cụm phóng ngư lôi với 3 ống phóng 324mm Type 68 sử dụng ngư lôi Mk-46. Hệ thống phóng được thiết kế có khả năng xoay, điều hướng và và bắn từ xa (riêng việc bắn có thể thực hiện tại chỗ bằng tay) nhắm tới mục tiêu cần diệt. Các ống phóng được làm từ vật liệu sợi thủy tinh hoặc kim loại, bên trong ống được bọc một lớp sợi thủy tinh để có thể bảo quản ngư lôi trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt của Nhật Bản. Ngoài ra, tàu cũng có thể sử dụng các loại ngư lôi khác như Mk-50, Mk-54 hay loại Type 73 (tương đương Mk-46) do Nhật tự phát triển.

Chương trình chế tạo ngư lôi Mk-46 được bắt đầu vào năm 1960 nhằm thay thế cho ngư lôi Mk-44 đã lạc hậu. Ngư lôi Mk-46 chính thức được đưa vào trang bị năm 1967. Ngư lôi Mk-46 có vỏ làm bằng hợp kim nhôm, chiều dài 2,591m, đường kính 0,324m, trọng lượng 230,4 kg, vận tốc hành trình 45 hải lý (83,4 km/h) tầm bắn 11 km, khả năng lặn sâu 455m, hệ thống dẫn đường thủy âm chủ động - thụ động, đầu đạn nổ phá PBXN-103 43,1 kg, đầu nổ tiếp xúc, động cơ phản lực nước chạy điện giúp giảm tối đa độ ồn. Nguồn năng lượng được cung cấp bởi hệ thống ắc quy điện kẽm - bạc (cung cấp năng lượng cho động cơ điện công suất 35 mã lực). Mk-46 được trang bị 2 chân vịt quay ngược nhau.

Ngư lôi Mk-46 được phóng không tái nạp bằng cách nén không khí trong 2 bộ chứa thuốc súng phía sau. Sau khi phóng, ngư lôi được thả bằng dù và bắn sau khi lao xuống nước. Sau đó, Mk-46 bắt đầu tìm kiếm mục tiêu và cơ động theo đường ốc xoắn. Hệ thống dẫn đường có khả năng phát hiện mục tiêu ở cự ly đến 595m. Sau khi phát hiện mục tiêu, ngư lôi bắt đầu lao đến mục tiêu với vận tốc rất nhanh. Trong trường hợp tấn công không thành công, hệ thống dẫn đường cho phép tiến hành tấn công lại.[10]

Tên lửa chống hạm SSM-1B Type 90

Bên cạnh các vũ khí đối không, để tấn công chiến hạm đối phương, Atago được được trang bị 2 bệ, mỗi bệ 4 ống phóng kiêm bảo quản dùng cho tên lửa chống hạm SSM-1B Type 90. Bệ phóng được thiết kế nghiêng 45 độ và đặt đối xứng nhau. Do được thiết kế nghiêng 45 độ và đặt đối xứng nhau, hệ thống phóng rất cồng kềnh, tốn nhiều diện tích trên tàu. Khi phóng tên lửa, tàu phải xoay ngang làm tăng độ bộc lộ trước đối phương và mỗi lần chỉ phóng được 50% cơ số tên lửa SSM-1B Type 90 mang theo.

SSM-1B Type 90 được MHI phát triển vào năm 1988 và được đưa vào trang bị năm 1992. Type 90 là phiên bản trên hạm của hệ thống phòng thủ bờ biển Type-88. Type 90 có thiết kế khí động học pha trộn giữa tên lửa chống hạm RGM-84 Harpoon của Mỹ và Exocet của Pháp. Tên lửa có 4 vây ổn định lớn hình tam giác ở gần giữa thân hơi xích ra phía sau (sải cánh này lớn hơn so với Harpoon và Exocet) cùng 4 vây lái nhỏ hình tam giác ở đuôi tên lửa.

Type 90 có chiều dài 5,1m, đường kính 0,35m, sải cánh 1,19m, trọng lượng phóng 660 kg. Tên lửa có tầm bắn 200 km mang theo đầu đạn nặng 225 kg, tốc độ hành trình của tên lửa khoảng 1.150 km/h.

Khi tác chiến, tên lửa được đưa ra khỏi ống phóng bằng một động cơ tăng cường nhiên liệu rắn. Sau khi động cơ tăng cường cháy hết, động cơ phản lực Mitsubishi TJM-2 sẽ được kích hoạt để đưa tên lửa hành trình đến mục tiêu. Để có độ linh hoạt cao và tăng khả năng sống sót cho tên lửa hệ thống đẩy vectơ đã được tích hợp vào.

Tên lửa được dẫn hướng kết hợp quán tính ở giai đoạn đầu và giai đoạn giữa, giai đoạn cuối tên lửa sử dụng radar chủ động để tìm và xác định mục tiêu. Nếu không tìm thấy mục tiêu trong một khoảng thời gian tên lửa sẽ tự hủy hay nhận lệnh tự hủy từ bên ngoài. Type-90 có thể bay lướt mặt biển ở độ cao cực thấp và có khả năng bay vòng qua vật cản để đến vị trí mục tiêu. Khi bay ở giai đoạn kiểm tra cảnh giới, nó bay cách mặt biển 15m, ở giai đoạn cuối khi tiếp cận mục tiêu, nó chỉ cách mặt biển 2-3m, việc bay quá thấp như vậy hoàn toàn ‘làm mù” hệ thống radar cảnh giới của đối phương.

Đầu nổ của đầu đạn Type 90 là loại “bán xuyên giáp”. Trước tiên, dựa vào năng lượng vận động khi bay, đầu đạn có thể xuyên thủng mạn tàu đối phương, ngòi đầu nổ tên lửa có thể xuyên thủng mạn tàu địch, sau mấy giây xuyên vào trong tàu, ngòi đầu nổ tên lửa lại dẫn nổ, từ đó làm nổ tung đầu đạn có chứa lượng thuốc nổ cực mạnh ngay trong thân tàu, cộng với lượng chất đốt vẫn chưa cháy hết của tên lửa cùng tung ra theo tiến nổ, khiến cả khoang tàu bốc cháy, làm tàu địch bị phá hủy nặng nề. Đường kính lỗ đạn phá có thể rộng đến 10m. Loại tên lửa này có thể hoạt động trọng mọi điều kiện thời tiết và có khả năng chống nhiễu cao, nếu nó thấy bị nhiễu thì hệ thống điện tử sẽ thực hiện các bước chống nhiễu và nếu thấy không hiệu quả nó sẽ chuyển chế độ ra đa từ chủ động sang bị động dò nguồn gây nhiễu. Trong chế độ này nó sẽ ưu tiên diệt nguồn gây nhiễu trước để các tên lửa sau có thể dò ra mục tiêu cần diệt. Đầu tự dẫn radar kiểu chủ động có thể tự điều chỉnh đường ngắm trúng vào mục tiêu trong mặt phẳng góc + 30o, dẫn tên lửa vào chỗ tập trung mạnh nhất sóng phản xạ từ vỏ tàu mục tiêu về, thường tạo nên “tâm” bề mặt phản xạ của tàu.