面向二十一世纪的空中预警机

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预警机发展综述

空中预警机是指装有雷达和电子侦察设备,用于搜索、监视空中或海上目标,指挥引导己方执行作战飞行任务的一种特殊军用飞机。预警机一般由载机和任务系统组成,其中任务系统是获取特定信息的传感器、用于进行信息传输的各种通信链路以及用于信息处理等功能的软硬件,同时也包括机身外部的天线罩以及部分航空电子设备等。人们对预警设备的需求源于尽早发现敌人并采取措施的需要,因为这对于夺取战争的胜利是至关重要的。早期的人们曾使用飞艇和载人气球等作为登高望远的战场监视工具。但直到无线电雷达出现以后,人类才具备了超视距的现代预警手段。

20世纪30年代,英国科学家罗伯特.沃森.瓦特发明了雷达。雷达作为一种视域广阔、跟踪定位能力强的现代监视手段而备受人们的青睐,特别是对监视跟踪空中飞行器尤为有利。第二次世界大战中,正是由于雷达的合理运用和出色发挥,才使得德军入侵英国的计划彻底失败。但早先安装在地面的雷达发出的电磁波只能沿直线传播,由于受地球曲率和地形阻碍的影响,探测距离近,盲区大,低空探测性能也比较差。正是在这一问题的困扰下,人们首次有了将雷达安装在飞机上的想法。

通常人们认为,世界上第一架预警机诞生在美国。20世纪40年代,为解决地面和舰载雷达探测不到低空入侵飞机的问题,美国开始实施“卡蒂拉克”计划。1945年,美军在经过无数次的试验之后,终于成功地把一部AN/APS-20雷达装在了一架“复仇者”攻击机上并命名为TBM-3W,这是世界上最早的空中预警机。此后,美国又在多种飞机上安装雷达并进行了大量试验。世界上第一种实用型的预警机是在1958年试飞成功的E-1B“跟踪者”舰载预警机。该机装两台涡轮螺桨发动机,背负一个巨大的椭圆形雷达天线罩。主要机载设备有搜索雷达、通信系统、敌我识别器、定向仪表无线电指挥系统等。虽具有一定的探测海面船只和空中目标的能力。也可引导少量飞机作战,E-1B的多数装备是初级产品,技术不成熟,总体性能有限。

预警机由于具有得天独厚的高度和机动性,当空中来犯之敌出现时能比雷达提供更多充裕的预警时间,有利于防空部队和拦截力量的迅速部署,同时还可承担空中攻击的引导和指挥任务。1991年海湾战争期间,伊拉克意欲凭借其强大空军与陆军与美英联军对抗,在几次空中遭遇战中,伊拉克空军损失了35架战机,其中大部分是米格-25,英美联军则全无损失,这都是得益于空中预警机的出色发挥。

预警机的主要组成部分包括:

雷达探测系统。这也是预警机的核心组成部分。新一代预警机通常采用具有下视能力的脉冲多普勒雷达,能在地面和海面的严重杂波环境中探测和跟踪高空或低空、高速或低速飞行目标,能对数百个目标进行处理和显示;电子侦察和通信侦察系统。主要用于对各种雷达和通信信号进行探测、识别、定位和跟踪,是雷达探测系统主要的情报支援手段;导航系统。主要用于为预警机提供飞机的精确位置、姿态和速度参数。这些数据被输入计算机数据处理系统,从而给雷达系统提供基准位置,使各种传感器获得的信息能够准确地转换到大地参考系上去。数据处理系统。主要由一部处理速度达到每秒几十万甚至上百万次的计算机组成。

通信系统。包括机内部通信和外部通信。机内通信系统为操作员和机组建立话音通信;外部通信系统由数部短波和超短波电台组成,可将大量信息传递给空中友机、海上舰船或地面指挥所,信息传递可以是话音或数字模式;显示和控制系统。主要用于显示战区综合信息,供指挥员和操作员对战场进行控制指挥,发出指令,并进行数据处理和编辑。显示台分为搜索、引导拦截、指挥、电子侦察等多种功能。

预警机的主要功能是预警探测,这其中包括主动/被动探测和询问探测,此外还包括指挥控制功能。由于现代预警机上集中了多种探测器,多传感器的数据融合可以提高预警机获取信息情报的质量;通过丰富的数据链路,能够及时、安全和有效的传输预警机自身获得的各种数据及其战区内协同作战的其他作战单元所获得的各种数据,从而使预警机从单纯的雷达情报探测功能演进为具有空中综合指挥控制能力,并构成自主的C3I中心或C4ISR的重要结点,成为实现陆、海、空、天一体化作战的综合化的信息化武器装备。

美军空中预警机的发展状况

E-1B舰载预警机问世后不久,美国就开始了陆基预警机的研制。1949年6月,由C-121运输机改装成的陆基预警机开始试飞,经改进后定名为“警戒星”。该机机身背部和机腹下方各有一个高2.13米和3.5米的整流罩,里面分别安装测高雷达和监视雷达天线。此后美国又研制了一种把测高雷达和监视雷达天线装在一起的预警机,该机机身背部安装了一个直径达11.8米的盘状雷达天线,名为WV-2E。这种雷达天线的布局自此被保留并广为采用。

20世纪60年代的越南战场上,预警机首次投入使用。当时的预警机是美国海军E-1B“跟踪者”舰载预警机,由于缺乏向航空母舰传输雷达数据的发送装置,通信性能差,整体表现平平,因此无法满足美国海军空地海一体作战的能力要求。于是美国海军提出要研制E-1的后继机。这就是设计E-2“鹰眼”的初衷。

美军新型舰载预警机E-2“鹰眼”由格鲁曼飞机公司主承包研制,其主要机载设备由通用电机、利顿和阿林斯无线电机公司等提供。1956年3月开始设计,1961年4月19日,装备全套机载设备的飞机完成首次实用性飞行后,正式编号为E-2A。3年后这种新型预警机开始交付使用。E-2A是E-2的最初生产型,主要机载设备虽不如后来的型别先进,但与E-1预警机相比已有了很大提高。采用了AN/APS-96雷达、单延迟线固定目标对消技术,能抑制海上杂波干扰。可执行海面早期预警和战术指挥任务,具有海面监视、敌我识别、方位测定、目标跟踪和指挥作战等能力。E-2A“鹰眼”在越南战场上有相当出色的发挥。据资料记载,越战中美国海军飞机对北越的攻击有95%是由E-2A指挥引导的。E-2A的典型作战程序是:在搜索雷达发现空中和海上目标的,通过机载战术诸元系统进行数据处理,然后将目标距离、速度、高度和航向等信息,及时传输给航母上的海上战术诸元主系统,同时对已方作战飞机和其它武器实施指挥引导。但在使用中也暴露出了不少问题。主要是雷达性能欠佳、探测距离短、抗干扰能力差和精度低。为此,格鲁曼公司在E-2A的基础上研制出了E-2B。E-2B只是对电子设备进行了改进并加装了一个中央处理计算机。直到换装了AN/APS-120型雷达的E-2C问世后,“鹰眼”的性能才有较大幅度提高。1976年12月,E-2C又换装了AN/APS-125型雷达,进一步提高了目标探测和抗干扰能力,对不同目标的发现距离分别达到:高空轰炸机741公里,低空轰炸机463公里,舰船360公里,低空战斗机408公里,低空导弹269公里。此后,在1983年和1990年,E-2C又分别换装了AN/APS-138和145型雷达,探测跟踪能力、数据处理速度和抗干扰能力有了大幅度提高。1982年6月,由“鹰眼” 预警机引导的以色列F-15和F-16编队在黎巴嫩西海岸上空重创叙利亚空军,一举击落81架叙利亚战机而己方损失为0,一时间引起全球瞩目。1991年海湾战争中,“鹰眼”又有上佳表现,至今已在20多个国家和地区使用,是当今世界应用最广泛的预警机。

美军此后又发展了E-2B和E-2C,现在仍在生产的是E-2C型。E-2T是台湾订购的6架E-28经改装后的新编号,主要是改装AN/APS-138型雷达、电子监视和敌我识别系统。台湾希望改装后能达到E-2C的水平。实际上未必能实现,充其量可达到E-2C的中期水平。此外,E-2还派生了一种运输机,称为C-2A,共生产了19架,主要用于岸基与航母之间的客货运输。

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美国海军E-2C“鹰眼”预警机


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