预警机的发展趋势
2005-07-01
经过60年的发展，预警机已成为空中的C3I中心。展望未来，预警机的，C3I功能将不断完善，成为C4ISR(通信、指挥、控制、计算机、)情报、搜索和侦察)空中枢纽。本文将谈及预警机的主要发展趋势。
继续改进现役预警机
为使预警机适应未来战争的需要，美、俄、法、日等国都在加紧完善现役预警机，着手对机载任务电子系统进行改进。
提高机载预警雷达功能
机载预警雷达是预警机主要的传感器和情报来源。在现代战争的复杂电磁环境下，预警雷达作为预警机的主要探测设备，面临着隱身目标、低空突防、反辐射导弹和电子干扰等四大严峻挑战。
90年代以来，隐身技术已经相当成熟，因此要求预警雷达进一步提高探测隐身目标的能力，扩大覆盖空域。美军已安排计划改进E-3和E-2的预警雷达。在科索沃的作战表明，经“雷达系统改进计划”(RSIP)改进的E-3与未经RSIP改进的E-3相比，探测小目标和隐身目标的能力提高了1个量级。美国海军的E-2C后继机型“先进鹰眼”，也将换装根据“雷达现代化计划”(RMP)研制的电子扫描雷达，雷达的主要参数比现有AN／APS-145雷达改善20分贝，从而使雷达性能“跃升两代”，无疑将提高探测小目标的能力。
新研制的预警雷达将普遍采用有源相控阵体制。因为相控阵可以在数微秒内改变波束指向，形成自适应能力，即根据威胁程度的不同灵活调整扫描速度、信号波形和其他参数，将多个天线单元发射的信号合成在一起，从而增强探测隐身目标的能力。在相控阵天线的布局上采用共形阵，也被认为是反隐身、扩大雷达作用距离的有效手段。搜索雷达的作用距离与雷达的辐射功率及天线面积成正比，而共形阵能获得较大的天线面积，在加上有源相控阵体制的较大功率，就能有效地补偿由于目标反射能力下降而造成的雷达探测距离的降低。
增加辅助探测设备
除了不断改进预警雷达外，预警机上还需要增加一些与雷达互补的探测设备，如电子支援措施／电子情报侦察、通信支援措施／通信情报侦察、红外搜索与跟踪等设备以及先进的电子自卫设备，以提高预警机的整体作战效能，以及在复杂电磁环境下的生存能力。其中最有发展前景的是红外探测设备。目前美海军正在为“先进鹰眼”研制“红外搜索与跟踪设备”(IRST)，用于探测和跟踪来袭导弹，以承担战区导弹防御任务。
开发重要的预警机技术
非合作目标识别技术
1988年，美国参议院武装委员会就提出了要研发“非合作目标识别”(NCTR)技术，作为已有“敌我识别系统”(IFF)的辅助设备甚至取而代之。现有的询问-应答式敌我识别系统并不保险，例如，友军飞机的IFF设备可能出故障或编码失效，在战时还可能为了免遭敌方反辐射导弹攻击而关机。此外，民航飞机和私人飞机也可能没有IFF设备。因此，没有应答的目标不一定都是敌机，由此引发的悲剧已有几起。例如，1994年4月14日，美、英联军在伊拉克北部上空执行禁飞区任务时，因E-3识别有误，把2架陆军的UH-60直升机误认为是伊拉克的“米-24”而引导2架F-15将其击落，造成26人死亡。因此，预警机上除了安装IFF设备外，还需要非合作目标识别设备来识别没有应答的目标。非合作目标识别技术包括：利用敌方的IFF系统；采用合成孔径或逆合成孔径雷达探测目标，以及分析目标反射信号特征，与数据库中储存的目标特征进行对比，从而识别目标等。
多情报源信息融合技术
现代战争正在从平台中心战转变为网络中心战。在传统的平台中心战概念中，各平台主要依靠自身的探测设备和武器进行作战，平台之间的信息共享非常有限。而网络中心战采用先进的信息技术实施协同作战。美国海军的“协同作战能力”(CEC)系统被认为是第一个网络中心战系统，其核心设备是“数据分发系统”和“协同作战处理器”，而支撑后者的正是多情报源信息融合技术。美军已开始构建“单一综合空中图像”(SIAP)系统，用于融合多个信号源的数据。不同军种的指挥官能够看到同一幅空中目标图像，因此可以避免在协同作战中可能导致的自伤问题。
任务系统与载机一体化设计技术
载机为任务系统提供了平台，同时，载机的外形、体积、重量和气动性能等因素也限制了任务系统的设计。因此，有必要对任务系统与载机进行一体化设计。一体化设计有两种可能的途径。一是在选定已有载机的情况下，将电子设备天线(主要是雷达的相控阵天线)与载机外形共形，例如智利的707“费尔康”预警机方案。共形阵与平面阵相比，可以提高天线增益和测角精度，解决载机气动外形与天线布局的矛盾；但是对阵面辐射单元的幅相控制要复杂很多，同时还要解决机身和蒙皮在飞行中的变形问题。任务系统与载机一体化的第二种可能途径，是使飞机外形与多面相控阵天线相适应，实际上就是为预警机研制专用载机。这种一体化设计更为彻底，但是成本太高。
另外，任务系统自身的一体化设计也是一个发展方向。在相对狭小的空间内布置大量的前端发射、接收和处理装置，对于系统设计是一个难题。开展多传感器设备的复用设计，可以极大地改善系统的电磁环境，降低系统风险和研制成本。开展模块化和公用化设计，有助于提高预警机的可靠性、互换性，改善系统的可维修性和可测试性。
开放系统体系结构技术
60～70年代的预警机采用专用计算机和非开放式体系结构，使得研制和维修费用过高，改进起来也费时、费钱。如专门设计的军用计算机比同等商用计算机的价格一般高10～20倍，升级也不方便。为了提高经济性和可持续发展能力，在E－3的改进中采用“开放系统体系结构”(OSA)，充分利用了现成的商用货架产品(COTS)软硬件及其标准。这样既提高系统性能和可靠性，又减少寿命周期费用和设备的体积重量，还能提供“即插即用”的能力；从而减少了任务系统升级所需时间、经费和集成的复杂性，也不需要重新编写操作软件、进行集成测试。E-3的中期现代化改进，就是通过直接选用性能更高、成本更低的商用货架产品，用它们替换旧的系统部件来实现升级的。
对预警平台的多样化构想
目前，世界各国预警机的载机选择呈现出多样化的特点：大、中、小型预警机均有，固定式和旋翼式平台并存，气球载预警系统也得到青睐。根据未来战争的需求，考虑到战术要求、研制成本、装备数量等综合因素，各国特别是
美国对预警机的发展提出了一些新的构想。
多传感器指挥控制群
采用相控阵体制，在一架飞机上同时实现预警雷达和合成孔径雷达两种功能，是美国预警机研究的重点之一。2001年，美国空军提出了“多传感器指挥控制群”(MC2C)的概念。MC2C是一个分布在天空、地(海)面和太空的庞大系统，由空基系统、无人机、地面站以及新型“多传感器指挥控制飞机”(MC2A)等组成。各种传感器数据经通信链路组网“融合”，构成一个完整的情报、侦察和监视系统，可以为指挥决策提供依据、为打击武器提供火控数据。“多传感器指挥控制飞机”是MC2C的核心，由波音公司在2002年提出初步构型，以波音767-400作平台实现。机身前半部安装改进的E-8对地监视雷达，后半部装波音737预警机的对空(海)监视雷达，在同一架飞机上兼有E-8和E-3的功能。为了解决电磁兼容和载机供电等棘手的技术问题，美空军调整发展思路，于2003年2月启动了E-10“多传感器指挥控制飞机”的研制(详见本刊2005年3月号)。
预警战斗机
美军设想在战斗机上改装共形的、方位可覆盖360°的预警雷达，构成预警战斗机。由于飞机本身的限制，预警战斗机的发射功率和作用距离将小于现有的预警机。在作战使用时，一次派出多架预警战斗机，对每架飞机指定战术监视范围，预警机或地面指挥中心接收各预警战斗机的雷达数据并进行综合，形成完整的空中战术态势图像。这是应用“蜂窝”原理进行分布式监视的工作方式，优点是可以扩展监视范围，缺点是机载雷达改装工作量大、费用高；而且预警战斗机工作时增加了被敌方发现和杀伤的风险。这种设想目前尚处于概念性研究阶段。
预警无人机
可在无人机上安装预警雷达构成预警无人机。作战使用时，一次派出多架预警无人机分赴战区不同方向，由预警机或地面指挥中心接收并融合预警无人机的雷达数据，获得完整的空中战术态势图形。初步考虑有战术型和长航时型两种预警无人机。战术型飞行时間在10小时以内，作战半径不超过240千米；长航时型飞行时间大于10小时，作战半径超过240千米。这个设想的优点是可以扩展监视范围，缺点是费用高，也易被敌方发现并击落。在对空监视方面，这个设想处于概念性研究阶段。在对地监视方面，北约经过多年论证，最终为其“联合地面监视”(AGS)计划选择了A321大平台与RQ-4B“全球鹰”无人机相结合的方案，大小平台上安装尺寸不同的对地监视雷达。
双基地雷达
这是将无人机与预警机以双基地方式配合使用。在无人机上安装雷达接收机，接收预警机雷达照射目标后产生的侧向回波信号，并通过数据链将信号转发给预警机进行综合处理。由于无人机能靠近目标，运用双基地雷达工作原理可以提高预警机发现隐身目标的能力。诺斯罗普·格鲁曼公司曾于2000年夏用“全球鹰”无人机对上述方案进行过演示试验。美国空军很感兴趣，但目前仍处于概念研究阶段。
预瞥雷达卫星
基于全球战略的需要，美国空军正在研究如何把机载预警和控制系统应用于空间。一种可能的办法是预警雷达卫星、预警机和预警无人机的综合使用，以扩展预警监视能力。设想用星载预警雷达照射空中目标，由预警机接收目标回波信号并进行处理，也可用靠近目标的无人机将接收到的目标回波信号转发给预警机。这个设想的优点是卫星监视覆盖范围宽，可以不冒预警机进入战区的风险而获取敌方纵深的空中或地面态势情报；缺点是卫星在战时易被地基激光器和粒子波束武器等反卫星武器摧毁。另外，天基监视平台还有许多问题要解决，如传感器的集成、监视雷达工作模式的转换等，最重要的是能否研制出预警雷达卫星。美国空军已经进行一些初始试验，以确定用卫星照射空中目标的可行性。
