[原创]预警机专题（一）漫谈预警机的起源和发展！

雷达预警机是空中预警机或者是空中预警指挥机的简称，是一种在二战末期发展起来的高技术装备，随着电子、航空技术的发展和作战要求的需要，雷达预警机已经由当初的空中雷达站发展成了具备空中预警和指挥的控制站，技术上由简单的雷达与载机的结合发展成了集雷达预警、空中指挥、敌我识别、电子对抗等功能的电子系统和载机的结合。

下面先让我们从雷达预警机的历史和技术来认识雷达预警机。下面以几种不同国家研制的比较典型雷达预警机来说明。为节省篇幅，里面列出的数据基本上属于研制早期数据，至于以后的改进提高请铁血战友们自己去查找相关资料

第一代雷达预警机：

在二战末期，美国海军虽然在舰艇上装备了雷达，但还是对日本海军低空袭击美国舰队的鱼雷攻击机很是头疼，因为舰载雷达存在对低空目标探测存在盲区的问题，即使是现在美国的宙斯盾系统也一样，只有将它尽可能安设高一些以提高对低空目标的探测能力，欧洲几种新驱护舰的这方面的发展思路即为此。

美国海军面对日本海军的威胁，在1943年启动了‘卡迪拉克’计划，在飞机上安装雷达以早期发现低空来袭的日本飞机和军舰。1944年在一架改装后的TBM-3‘复仇者’舰载轰炸机上安装了经过改进的AN/APS-20的雷达，飞机型号为TBM-3W，而雷达工作在S波段，使用一个2.4米直径的整流罩遮蔽，在海面平静的情况，飞机可探测距离在100～120千米的处在150米飞行的飞机或者是在300千米的军舰，海情恶劣的时候探测距离下降。在飞机上只有一个飞行员和雷达操作员，雷达操作员将雷达探测到的目标和雷达指向用电台发送到军舰上供指挥官指挥。1945年，TBM-3W被部署到美海军的几艘航空母舰上。但还未来得及充分显示其作用，大战就结束了。作为世界上第一个能作战的预警机型号，它已具备了预警机的最基本组成要素：载机、大功率搜索雷达和雷达情报传递通信链。

英国在二战结束初，仍拥有多艘航母，因此亦需要装备舰载预警机。自1951年起，它引进了美国的AD-4W‘空袭者’预警机。稍后它又自制了AEW.3‘塘鹅’预警机。这是一种有同轴反相旋转双旋桨舰载机，机腹雷达仍用美国的AN/APS-20。机内可容2名雷达操纵员坐在驾驶员后面。‘塘鹅’AEW.3一直服役到1978年，伴随英国最后一艘航母‘皇家方舟’号退役而消失。

进入50年代后，除美、英两国外，前苏联亦开始了预警机的研制。其第一研制计划称为‘拉玛’计划，于1951-1954年间展开。该计划的内容是以苏制双发运输机‘里-2’作载机，装上新研制的S波段雷达。雷达天线与天线罩装在机腹下。天线波束宽为方位6°，俯仰10°。雷达发射峰值功率150Kw，脉冲宽度0.6μs，脉冲重复频率2000Hz。这一雷达的发射功率与天线孔径者较AN/APS-20低数倍，因此可估计其探测小型作战飞机的距离低于100千米。但该雷达已具有外相参动目标显示电路，即有初步的杂波滤除能力。

但就总体来看，早期的雷达预警机虽然也有空军型号，但基本上还是海军使用的多，这里的原因是什么呢？

预警机不是简单的将雷达搬上飞机并考虑空气动力学的影响就成的，在雷达上天后，雷达是俯视大地和海面，地面的各种物体会产生各种杂波，即使有低空目标也很难分辨出来。后来出现了一种叫做MTI的技术，简单的说就是一种滤波器，它是将第一个回波信号和第二个回波信号做比较，而地杂波是不动的，有差值后就可以知道那是什么了。不过这种技术在地面上是可以使用的，在空中则因雷达载机本身是运动体，本来不动的地杂波也因飞机的运动而运动起来，不再是零。直到50年代后期美国人发明了多普勒技术才算比较彻底解决这个技术难题，它的作用是将某些低速目标从雷达屏幕上给滤除掉。不过在早期由于海面上目标和作为背景的大海对差明显，而且雷达波长比较长，可以将海面作为镜面处理，因此早期雷达预警机可以在海面上使用，在陆地上空使用则大受限制。

第二代雷达预警机：

世界上真正使用的第一架雷达预警机是美国的E-2，E-2是由格鲁门公司和通用电气公司在50年代末期开始合作研制的成果。它的首要特点是：作为舰载预警机，能在高海情下探测距离在300千米外的低空小型目标，并具有一定的引导己方飞机能力，能在母舰300千米外巡逻4小时。

通用电气公司为达到对雷达所要求的探测指标，改用UHF波段(400Mz)。因为在舰载机能出航作战的各种海情下，海面对UHF雷达波的反射杂波更比S波段低10bB左右。

此外，在当时，用UHF波段的电子管大功率发射机可做到较小的体积和重量。但UHF的反射面天线，如要得到与AN/APS-20同样的方位角分辨力，则需10米左右的口径。这显然是舰载机难以负担的。因此通用电气公司采用了12单元八木天线阵来替代反射面天线。这样可使一个有AN/APS-20同样方位角分辨力的UHF天线，连同安置在其反向端的敌我识别(IFF)询问机天线阵，能够容纳在一个直径7．32米、高度0．76米的扁圆形天线罩内。通用电气公司又采用天线罩与天线一起旋转的办法，减轻了天线罩的电气与结构设计难度。‘旋罩’一词由此产生。

为了既能确保巨大的平均发射功率以支持雷达探测威力，又要尽量减少接收到海面反射的杂波功率，以求在高海情条件下目标信号不被杂波掩蔽。通用电气公司采取了50年代后期出现的雷达脉冲压缩新技术。雷达发射的脉冲宽12μs，但脉冲内有频率调制。在接收机电路中插入一个脉冲压缩电路，输出的脉冲信号就被压缩到约0．2μs。这样使接收到海杂波功率降低到了约1／60。因此再加上AN/APS-20改进型上已成熟的外相参动目标显示电路，这一雷达就达到了在高海情下远距离探测低空飞机的要求。

E-3“望楼”是美国波音公司根据美国空军‘空中警戒和控制系统’计划研制的全天候远程空中预警机。1963年美国空军提出要求，1966～1970年对比筛选出预警机方案。1964～1973年研制筛选出雷达方案。又用三年时间对预警机所用雷达、数据处理、显示、通信进行分系统与全系统综合试飞，最后以波音707客机为基础研制三架原型机，1975年首次试飞，对生产型电子设备进行了飞行试验。1977年3月，第一架生产型E-3交付使用。

主要机载设备：包括雷达、敌我识别、数据处理、通信、导航与导引、数据显示与控制与六个分系统。雷达为威斯汀豪斯公司研制的AN/APY-1型S波段脉冲多普勒雷达，平板隙缝式天线装在转速6转/分的天线罩内，可根据不同作战条件把360°方位圆分成32个扇转区，选用不同的工作模态和抗干扰措施。敌我识别器，以AN/APX-130询问机为基础的高方向性询问-接收式敌我识别系统。敌我识别天线在雷达天线的背面。通信系统，装有14种高频、甚高频、超高频设备。在第三批飞机上装有三军通用的分时数字数据传输系统。导航系统，装两套轮盘木马Ⅳ惯导系统，ARN-99奥米加导航仪，ANP-200多谱勒导航仪。数据显示与控制系统，装有9台多用途数据显示与控制台，用以显示目标与背景信息，在显示器的下方用表格显示目标的各种数据。显示器还能以放大32倍的倍率指挥多机空战。数据处理系统，其核心为IBM公司的4Picc-1计算机。

英国作为是雷达的发明国和最先的使用国，而且当时工业上的水平也不比美国落后。在受到美国的启发后，于60年代开始独立研究自己的预警机系统。英国科技专家对预警机与雷达方案上有和美国人不同的设想。他们主张雷达天线分两个安装在机头与机尾天线罩内，各自扫描180°，不受机身的任何阻挡。

对雷达本身他们曾主张用间隔调频连续波(FMICW)体制来探测强杂波中的目标信号。这种技术在电路上比PD雷达技术要简单。在当时只有模拟电子器件的条件下，在系统成本上与可靠性上有显著优点。

在1966年选定载机由英国航空航天公司制造的喷气式民航机‘彗星’为基础改进成的反潜巡逻机，在1968年开始调用一架彗星机作试验平台。到1971年，世界电子技术，特别是半导体、微电子技术与数字技术的发展，使预警机雷达体制方案不再对FMICW有利，经过长时间的讨论，1972年英国专家亦认为PD雷达体制更适宜于预警机远程雷达。‘猎迷’预警机方案也决定采用PD雷达。英国防部与英航空航天公司及马可尼(GEC-Marconi)公司签合同，由前者改装飞机，后者研制雷达和承担任务电子系统的总体配套。

英国军方对预警机系统的战术技术要求是较高的。除探测距离较小(250千米)外，它要求比美国E-2C的更加良好的海上搜索能力和电子侦察能力，亦要求有当时美国E-3A的三坐标定位功能和高分辨力，并且在陆地上空亦能下视探测低空飞行目标。

由于猎迷机的最大起飞重量只有波音-707-320的约一半，机内不能多载任务操纵员，因此军方一开始就要求系统能自动起始和跟踪目标航迹，最大达400批。

1982年3架猎迷机改装完成，其中2架有任务电子设备。此后即进行长时期的检飞试验。从1982年至1985年飞行试验140余次，超过1000小时，飞行地区主要在北海与英国上空，1982年马岛战争后，也曾在南大西洋试飞，并试验空中加油。1985年11套雷达与显示控制系统已生产出来。

猎迷样机检飞的纪录表明：该系统设计上存在两个缺陷：一是它采用中重复频率PD雷达体制，能探测到相对速度较低的目标，最低速为72千米／小时。这本来是一个优点，易于探测到尾追敌机和不丢失机动侧飞目标。但是60年代建成的英国和欧洲大陆上很多高速公路，有大量高速汽车能超过这一速度限制，构成了该雷达在陆上下视时的主要虚警来源。这些虚警使雷达无法进行航迹的正确互联，亦即它在陆上难以识别和跟踪低空飞机。

二是它的发射机可靠性设计不良，平均故障间隔只有17小时，无法保证系统的任务可靠度。另外，对载机容积狭窄，任务人员工作、休息条件差亦引起使用方不满，尽管载机选型是10年前军方确定的。

最后由于该机的性能不佳和美国的政治压力，虽然后期改进型已经基本消除了试验出现的问题，但是英国政府最终还是定购了美国的E3雷达预警机。

前苏联在与西方军备竞赛中亦努力发展预警机。与E-3相当的PD雷达预警机系统于80年代初研制成功，编号为A-50。A-50的载机选用伊尔-76运输机改装后的A-50机，起飞全重190吨，载油65吨，在9000～10000米高度上，巡航速度为700～760千米／小时，续航力7．5小时，在离基地1000千米处可巡逻4小时，还可接受空中加油以延长续航时间。A-50亦在机背中后部安装天线旋罩。旋罩直径10.2米、高2米。

A-50的雷达与E-3A的APY-1／2有多处相似。它亦采用S波段速调管作功率输出的发射机，平行开槽波导堆叠成的平面天线，高重复频率PD体制等。其不同处是：天线有较大口径(9．4米长×1．8米高)，发射机有较大的平均功率(20kW)。但天线的旁瓣电平稍高。特别是主瓣附近10°以内的旁瓣有-24～30dB；天线仰角上没有相位扫描控制，只有机电稳定电台；为了保证仰角上有足够的探测范围，天线仰角波束由3个4.2°波束堆积合成。信号处理电路与数据处理计算机都还采用小规模集成电种，元件数多，体积大，可靠性低。由于这些技术上的限制，A-50雷达总体性能上不及E-3系列。例如陆上下视小型战斗机的最大探测距离约230千米，最大跟踪目标批数为50，测高精度为距离的1％。

上述飞机均属于第二代雷达预警机，它们基本都使用了机械雷达。在对付多目标，探测距离上均有不足的地方，在现代低空巡航导弹，高速战机和隐身飞机的出现，向空中雷达预警系统提出了新的挑战。

第三代雷达预警机：

80年代以来有源相控阵雷达技术走向成熟。这种雷达以其扫描波束的高灵活性、系统的高可靠性和高效率等优点称著。因此雷达专家们预测这种雷达将成为新一代(或称第三代)预警机系统的多功能探测设备。

但由于新技术不成熟和工程上尚有很多难题，目前投入使用的也就只有几种型号的雷达预警机。下面先简述下相控阵相对传统的机械扫描的优点：

1．发现可疑信号后波束可立即控制回扫过去进行认证，确定是噪声还是目标信号。如是前者即放弃之，继续向前扫描搜索，如是后者则可起始目标航迹。这种回扫认证在0．1秒内可完成，而机械旋转扫描的雷达则要等到一个扫描周期(通常是10秒)之后才能再次观察此信号；

　　２．在正常全方位搜索的同时，可对重点目标进行“全跟踪”，即对这些目标提高探测数据率到4～5秒／次，并增大雷达波束对目标的照射时间。这样可对机动目标保持跟踪，并提高测量精度；

　　３．对重点区域可进行慢扫描以增大探测距离。如在机侧左右70o范围内以15秒／次的周期搜索，可增大探测距离约30％。法尔康预警机的任务电子系统中除雷达和显控台外，还包括电子侦察分系统、通信侦察分系统、通信分系统与导航分系统等。这些分系统都可采用新技术成果来提升性能。

第1个要介绍的相控阵雷达预警机是由以色列航空工业公司研制的。由该公司下属的埃尔塔电子公司研制有源相控阵雷达。以航公司在80年代中期就开始向外宣传它的‘第三代预警机’方案。称之为‘费尔康预警机’。它是相控L波段共形阵预警机的缩写。

费尔康预警机的方案是：采用波音707飞机作载机。在其机身两侧前后各加一长方形平面相控阵天线，天线口径前侧为10米宽×2米高，后侧为6．7米宽×2米高。在平面天线外加一玻璃钢整流罩，使天线阵与机身基本上‘共形’。机头天线为圆形平面阵，直径2．9米，装在一个圆球形天线罩内。机尾下部亦加装一个小天线阵。设想用喇叭阵，外面有扁平天线罩。

费尔康预警机的发射接收系统采用固体化发射／接收模块(简称T／R模块)。每一模块内包含晶体管驱动级和功率输出级、环行器、接收高频放大器、幅度加权级(即衰减器)与移相器，是一个混合集成电路，输出平均功率4瓦。8个T／R模块组合成1个T／R单元，有共用的机盒和冷却散热管道。有源相控阵天线本来要求阵面上每个(或一组)天线振子都连接一个T／R模块。

在费尔康系统中则为了降低雷达的成本、重量和耗电，全机184个T／R单元中仅80个固定连接在天线阵的中部各振子组(2个为1组)上；其余T／R模块则经高频功率开关与各阵面轮流连接。所以雷达通常还是用360度圆周扫描方式进行搜索。雷达对5平方米2目标机的最大探测距离是360千米。

此系统的销售业绩为：1989年起以航公司获得智利的合同，开始研制一种在此系统基础上简化的预警机系统。这一系统代号为‘神鹰’。1993年初完成系统综合，开始检飞，1993年又飞往法国，参加巴黎国际航展，1995年初交付智利空军。中国曾经计划采用俄罗斯的伊尔-76大型运输机做载机改装这系统，但受到美国的阻挠，以色列和中国被迫放弃该计划。

第二个要介绍的是由瑞典爱立信公司承包研制的‘埃里眼’预警机。该机的特点是将一平衡木形的天线与天线罩装在小型民航机米德罗Ⅲ的机背上这种背鳍式天线是一个创新。

背鳍式天线罩长9.7米，高0.8米，前端有一个冷却系统的冲压空气入口，内部有一个8米长×0．6米高的S波段相控阵天线。每面有178(水平向)×12(垂直向)个天线振子。两个面之间安装192个固体化的发射／接收模块，每一模块与8个天线振子连接，其平均发射功率为15W。模块内部含电子开关可受控与左面或右面天线阵相连。因此每一面相控阵在有源时平均发射总功率约3kW。

这一发射功率及天线面积如与E一3A相应参数比较，可推算出此雷达探测距离约为E一3A的70％。但整个‘平衡木’（天线罩与罩内设备)的重量仅800千克。

载机内除雷达信号处理器与数据处理器外只装一个显控台。由一名雷达操纵员将雷达探测到目标的数据通过无线数据链传送到地面防空指挥所。挂在机腹下的辅助电源吊舱(APUT-62T)输出功率为60kVA，供雷达等用。

除‘平衡木’外，任务电子设备总重700千克。因此，起飞总重仅7．85t的MetroⅢ小型机可以承载预警任务电子系统和一个雷达操纵员，在7，000～7，500米高度上经济航速270～300千米／小时，能在离基地185千米外，值勤4～6小时。

1992年底瑞典国防器材局向爱立信公司订购6架埃里眼预警机，但载机改为瑞典萨伯(Saab)公司生产的Saab-340型机。Saab-340较MetroⅢ大。机身长19．73米，翼展21．44米，起飞总重12．93吨。因此可装4个雷达显控台与相应操作员。

由Saab-340改装的埃里眼预警机飞行高度7500～8000米，巡航速度450～470千米／小时，可在离基地185千米处，值勤7～ 9小时。并且增加显控席位和通信设备后，它基本具备了控制、引导己方飞机的功能。

爱立信公司在1996～1998年向瑞典空军交付6架预警机。此外它又与荷兰福克飞机公司协议，准备在FOKKER 50民航机上安装埃里眼背鳍天线雷达，定名为王鸟MK2E。

Fokker50机比Saab340更大。该机长25．25米，翼展29米，起飞重量21吨。机舱内可载更多任务电子设备(如电子侦察分系统)和操作人员。飞行高度7600米，巡航速度480千米／小时，可在离基地556千米处，值勤8小时。

为了解决‘平衡木’此布局在飞机前后方向上存在的盲区，美国波音公司为澳大利亚空军研制波音737‘锲尾’雷达预警机时发展了‘平衡木’这种布局，这是一种改进型的背鳍布局，天线安装在机背上方，长10.7米、高2.35米、宽1.5米的T型截面的长方形整流罩里，长方形整流罩两侧各有一个天线阵面，前后两端也各有一个天线阵面，用这4个阵面解决了360度监视的问题（虽然前后不如两侧）。并保持了气动阻力小的优点，明显优于‘蘑菇’布局和‘平衡木’布局，雷达工作在L波段，对战斗机目标跟踪距离为370公里，同时跟踪3000个目标。此飞机除澳大利亚定购外，土耳其政府也购买了4架，而且参加了韩国的雷达预警机招标，并以接近胜出。

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