世界预警机机种与发展分析

-1-航空学院01010402班陈亮世界预警机机种与发展分析陈亮，雷博淇，李倩，胡伟，李文扬，廖盛祝（西北工业大学航空学院01010402班二组，陕西西安710072）摘要：首先谈及预警机基本信息，而后罗列各国预警机信息，（包括我国三种预警机）并介绍我国预警机发展历程，昀后分析预警机发展趋势，提出对我国发展预警机的必要性等的见解。关键字：预警机；主要参数；雷达；天线；预警机的发展一.名词解释预警机预警机是装有远距搜索雷达、数据处理、敌我识别以及通信导航、指挥控制、电子对抗等完善的电子设备，用于搜索、监视和跟踪空中和海上目标，指挥并可引导己方飞机执行作战任务的作战支援飞机。现代预警机不仅能及早地发现和监视从各个空域入侵的300～600千米以外的空中目标，而且还能引导和指挥已方战斗机拦截，所以又称预警指挥机。大多数预警机有一个显著的特征，就是机背上背有一个大“蘑菇”雷达的天线罩。预警机实际上是把预警雷达及相应的数据处理设备搬到9000～l0000米的高空，不但可以克服地面预警雷达的盲区，而且可以有效地扩大整个空间的预警范围。预警机一般都是利用续航能力强、载重量大的亚音速或高亚音速大型或小型运输机改装而成。空中预警机的起源自珍珠港事件及其后的珊瑚海、中途岛等海战显示出飞机对水面舰队的防空早期预警指挥体系。在二次大战期间，为及早发现来袭用敌机，除了依靠航母本身与护航舰只上配备的搜索雷达外，美国海军通常还在舰队外围部署配备远程雷达的驱逐舰作为雷达哨，但舰载雷达仍受限于地球曲率的影响，直线发射的雷达波无法探测到海平面以下的目标；虽然增加雷达的高度可提高探测海面目标的距离，但装配在军舰桅杆上的雷达天线的高度还是太低，昀多不过15～20米高，不像地面雷达可依托数百甚至数千米高的高山以扩大探测范围；过高的桅杆或上层结构会影响到舰艇航行时的稳定性。故舰载雷达的视距十分有限，对高空目标虽能拥有上百千米的探测距离，对海面目标的探测距离只有30千米左右。在飞机飞行速度越来越快的情况下，若敌机采取低空突袭，依靠探测距离有限的舰载雷达，将只能争取到几分钟的预警时间。另外，担任雷达哨戒任务的军舰本身也常常成为吸引敌机攻击的目标，因为军舰的体型庞大、机动性低且雷达哨戒舰通常位于舰队外围孤立无援，导致美国海军在战时损失了不少雷达哨戒舰。为此便出现了发展空中的预警机的构想。让雷达安装在飞机上担任警戒任务，其所带来的效益是十分明显的，假设1座天线高15米的雷达虽能探测到300千米外高度为19000米的目标，但在探测100米高的飞机目标时，其探测距离理论值昀多不超过50千米：若将同一部雷达升至10000米的高空，对同样100米高度的目标，雷达在40O千米外就能发现目标，所能覆盖的空域增加数十倍之多。空中预警机的雏形早在20世纪40年代初期，雷达就被装在飞机上作为夜间搜索和攻击敌方飞机的探测器，但限于体积和重量，当时机载雷达的效能还很低，探测距离只有几千米到十几千米，还不能满足防空警戒的需要，只能做为短距离搜索和火力控制之用。到二战末期的1944年时，美国海军开始进行以空中预警机取代雷达哨戒舰的研究。在委由麻省理工学院(MIT)负责的凯迪拉克计划(ProjectCadq11aC；因该计划在缅因州的凯迪拉克山进行研发及测试，因此得-2-航空学院01010402班陈亮名)，首先在1944年2月以应急方式修改了1架TBM“复仇者”(Avenger)鱼雷轰炸机的机体，在其机腹下方搭载1部AN/APS-20雷达，成为世界上第一架空中预警机，编号也改为TBH.3W。TB-3W对低空飞机目标的探测距离可超过100千米，对海面大型舰艇达320千米，大大扩展了舰队的对空探测范围，并可作为舰艇与滞空飞机间的无线电通讯中继站。TBM-3W于1945年3月正式在舰艇上服役，前后建造36～40架。AN/APS一20是1部采用S波段操作的搜索/早期预警雷达，由Hazeltine与通用公司制造，峰值功率高达0.8～1MW，天线直径2.4米，重达318千克，是当时昀大的机载雷达，是相当先进的产品。但因当时没有滤除杂波的技术，在海况恶劣时雷达的探测能力受海面反射杂波影响大为降低。AN/APS-20在二战中与战后初期，广泛地被许多空中预警机与反潜机所采用，经多次改良后一直服役到50年代后期。为改善TBH-3W缺点，并因日军日趋激烈的神风特攻队的攻击，继相当成功美国海军另外又进行了凯迪拉克Ⅱ计划，将同样的AN/APS-20雷达装配在经修改的B-17轰炸机的机腹下方，称为PB-1W，总共修改了24架飞机(其中23架由B-17G，1架由B-17F改装而来)。由于PB-1W较大的机体可搭载较多的雷达操作人员，故有多余的人员来操作机上显控台与无线电通讯，引导战机飞行员拦截目标，已具备初步的独立指挥管制能力。PB-1W为岸基部署，与舰载的TBM-3W配合共同支援舰队的防空预警任务，也兼作长程反潜任务使用，一直服役到1955年才由WV-2取代。继TBM-3W后，战后格鲁曼公司也在AF-2W守护者(Guardian)舰载单发大型反潜机的机腹下方配备1具AN/APS-20雷达，主要用来搜索潜艇露出水面的通气管等目标，配合另一型同系列配备火箭、深水炸弹等武器与AN/APS-30雷达的AF-2S，进行搜索、猎杀潜舰的任务，载有4名机员(驾驶1名，雷达、无线电操作员3名)，也兼有部分的空中预警能力，于1949服役，共生产了153架；到1955年时就被S-2F-1(S-2A)“追踪者”反潜机取代。鉴于格鲁曼在AF-2W上搭载AN/APS-20搜索雷达的成功经验，道格拉斯公司也修改了该公司著名的“天袭”者攻击机，同样搭载了1部改良后的AN/APS-20A/B雷达以担任预警机的任务。天袭者”空中预警机共有3名机员(2名为雷达操作人员)，道格拉斯前后共生产了3种“天袭者”预警机：AD-3W、AD-4W、AD-5W(AD-5W后来被重新命名为队一1已曾参与越战)，是美国海军19世纪50年代的主力舰载预警机^D系列预警机共生产了417架，以1中队4架的编组配置在各航母上，一直服役到1962年才除役。除了美国海军之外，英国皇家海军也曾于1951年接收了50架的AD-4W，作为其自行发展的“塘鹅”式舰载预警机服役前的过渡机种。这些自19世纪40年代末到50年代服役的初期空中预警机，往往在装备与机型上与反潜机相当类似，部分机种甚至是同时兼任反潜与预警任务，还没有很明确的专业分工，且此时的预警雷达在性能上也有许多的不足之处。但预警机本身的出现，就代表了人类对雷达的军事运用迈上了一个新的阶段，也开启了空中作战战术运用的新时代。预警机发展50年代，研究人员将新型雷达安装在飞机上，改装成早期预警机。E-1B是世界上第一次实用的预警机，它初步具备了探测，海上和空中目标、识别敌我、引导己方飞机攻击敌方目标的能力。它的雷达探测距离为200公里，可同时引导20-30架己方飞机进行攻击。70年代，脉冲多普勒雷达技术和机载动目标显示技术的进步，使预警机在陆地和海洋上空具备了良好的下视能力；三坐标雷达(可同时测定目标的方位、距离和高度)和电子计算机的应用，使预警机的功能由警戒发展到可同时对多批目标实施指挥引导。于是便诞生了新一代预警机，其代表是美海军的E-2C“鹰眼”和美空军的E-3A“望楼”。现代预警机实际上是空中雷达站兼指挥中心，所以它又被称为“空中警戒与控制系统”飞机。预警机可提高己方战斗机效能60％以上，所以它在现代战争中具有极其重要的作用。航空学院01010402班陈亮80年代中期以来，美国、以色列、瑞典、荷兰等国家为了增强预警机对目标、特别是对隐身目标的探测能力，竞相研制新一代相控阵雷达预警机，用电扫描相控阵天线取代机械扫描旋罩天线，是预警机雷达体制发展中的重大革新。有源相控阵雷达预警机具有在恶劣电磁环境中对付低空、隐身目标的作战能力，是提高系统可靠性的关键技术。它将大大改善和提高雷达以及飞机的作战能力和生存能力。其优点是：相控阵雷达技术的采用使雷达载机更具机动性能；探测能力强t可靠性高；波束扫描速度快，自适应能力强；抗干扰能力强，同时完成多种功能。随着电子扫描相控阵天线的技术发展和飞机蒙皮的共形使用，一种先进的机载射频传感器即共形“智能蒙皮”阵列正受到西方各国空军的高度重视。它是将有源电子扫描相控阵技术和多功能共形射频孔径技术结合为一体，形成宽波段多功能共形阵列天线。根据飞机桃体及外层蒙皮的雷达散射特征进行安装的有源电子扫描相控阵系统，安装的角度能使雷达沿照射方向反射的信号降至昀小值，加上采用吸波材料，很容易处理其边缘的衍射效应，使天线及其周围结构之间阻抗的不连续性降至昀低。因此，有源电子扫描相控阵系在控制和降低天线RCS方面，与机械扫描系统相比，成倍地减小，使作战飞机的隐蔽性和生存能力大大提高。预警机的分类按预警机功能的不同，可分为战略预警机和战术预警机，或大型预警机和中、小型预警机。战术预警机在局部战争中探测空中特别是超低空入侵目标，指挥弓}导已方空中和防空力量，它的续航力较弱，控制功能较小，造价和使用费用较低，如E-2C；战略预警机除具有战术预警机的功能外，还可担负国土战略防御任务，具有高级空中指挥和控制功能，续航能力强，系统复杂，造价和使用费用高，如E-3A.A-50。按载体可分为:预警飞机、预等直升机、预等无人机、预警飞艇，预等气球等。目前在世界各国使用的预警机大部分是第一类。从预警机产生到现在，出现过多种预警机，如：美国的TB-3W(第一种预警机)、E-1、E-2、E-3、E-8、E-10、E-767、EC-121、EC-130V，俄罗斯的TU-126、A-50、An-71、卡-31，以色列的“费尔康”系列、瑞典的“爱立眼”，英国的海王预警直升机、猎迷-MK3预警机,以及备受关注的中国空警200、空警2000；而许多机型又发展出许多改进型，如E-1发展出E-1B等型，E-2发展出E-2A、E-2B、E-2C，E-3发展出E-3A/B/C/D/F等，以色列的“费尔康”针对不同的用户也更改出不同的机型。二．部分预警机及其设备介绍(按国家排列)预警机及其设备介绍（图片请放大观看）-3-航空学院01010402班陈亮国别预警机信息A-50“中坚”载机伊尔一76运输机主要参数机长：46.59米机高：14.76米翼展：50.50米机翼面积：300.00平方米动力装置：D-30KP涡轮风扇发动机，功率为12O千瓦×4空载质量：119吨昀大起飞重量：190吨载油量：84600千克(64820千克)巡航速度：760千米/时昀大飞行速度：850千米/时巡航高度：0.8～1.0万米升限：1.22千米昀大航程：5500千米昀大续航时间：12小时空中不加油7.8小时距离基地1000千米处巡逻4小时，通过空中加油使留空时间延长至l2小时距离基地2000千米处巡逻1.4小时。起飞滑跑：820米着陆滑跑：1900米机组人员：飞行5人，任务10人俄罗斯预警机天线雷达设备雷达：“熊蜂”无线电技术系统。该系统重2O吨。包括脉冲多普勒3坐标雷达、电子对抗监视天线、敌我识别系统和数字式抗干扰通信设备等。头锥内装有气象雷达，头锥下后侧雷达罩内为地形测绘雷达。天线：机身上部装有一部直径10.5米高2米的全方位固定雷达天线罩-4--5-航空学院01010402班陈亮探测指挥能力探测半径：厘米波雷达可探测300-600千米的战斗机大小高空目标，200-400千米的地面和低空目标及400千米的海上目标。改进型上装配导弹发动机尾焰探测系统，在10千米的高空发现距离1000千米处导弹喷射的火焰，从而监视战术，战役及海基导弹的发射。监视跟踪：可同时跟踪50-60个目标(完善型系统可达150个目标)，同时引导10～12架歼击机发展型号1.A-50M：苏共中央和苏联部长会议l964年1月9日发布命令，要求别里耶夫公司研制装“大黄蜂”II雷达和D-90(PS-90A)发动机的改进型A-50M飞机。由Vega科学生产联合体牵头单位MNIIP研制的“大黄蜂”II雷达系统加大了探测距离，增加了