国外预警机技术的发展分析*

吴 昊

(海军驻合肥地区军事代表室 合肥 230088)

国外预警机技术的发展分析*

吴 昊

(海军驻合肥地区军事代表室 合肥 230088)

预警机技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用。论文介绍了预警机技术的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展预警机技术的优势和重要性,重点探讨了几种预警机技术的性能及其特点,最后论述了预警机技术的发展动向与分析。

预警机; 发展动向; 分析

Class Number TN97

1 引言

预警机即空中指挥预警飞机(Air Early Warning,AEW),是为了克服雷达受到地球曲度限制的低高度目标搜索距离,同时减轻地形的干扰,将整套远程警戒雷达系统放置在飞机上,用于搜索、监视空中或海上目标,指挥并引导己方飞机执行作战任务的飞机。本文就预警机的装备、作用、发展动向、发展分析等,作进一步的研究和探讨[1]。

2 预警机装备

预警机比较常见的是以客机或者是运输机改装而来,因为这类飞机的内部可使用空间大,能够安装大量电子与维持运作的电力与冷却设备,同时也有空间容纳数位雷达操作人员。也有国家以直升机作为载具,不过这一类的小型空中预警机由于受到载机性能的影响,效果不如以中大型飞机机体改装而来的机种[2]。

2.1 美国的预警机

1) E-8战场联合监视机。E-8C“联合星系统”,其全称为联合监视目标攻击雷达系统(JSTARS或Joint STARS)。这是一种先进的远距空地监视飞机,虽然它也像E-3A预警机那样装有高性能雷达及其它先进设备,但该机所监控的对象并不是空中目标,而主要用于对付地面目标。E-8C可在任何气象条件下对地面目标进行定位、探测与跟踪。当它在空中巡航时,无论在前方、后方或侧面,都可对地面静止或移动目标进行探测与跟踪,其纵深距离可达到250km左右。由此可见,E-8C“联合星系统”是现代空地一体战的重要装备,对监视军事冲突和突发事件中的地面情况,控制空地联合作战都具有重要作用。

2) EC-121预警机。EC-121系列电子战和预警机是由C-121运输机发展而来。EC和RC系列飞机改型繁多,主要有EC-121D型和K型,主要用于预警和训练使用,EC-121M,预警、EC-121P,反潜探测平台、EC-121Q,预警和控制平台、EC-121R,传感器接力平台、EC-121C,EC-121S和EC-121T,预警和控制平台、JC-121,设备试验平台。

3) EC-130心理战飞机是美空军用于心理战的专用飞机,隶属于美国空军第193特种作战大队。它们是在C-130运输机的基础上,对EC-121电子战飞机的电子设备改造而成。这些心理战飞机装有高性能的广播发射系统,可以用标准的调幅、调频、高频模式广播,并能采用国际标准信号进行彩色电视节目的播放。EC-130同时结合了C-130和EC-121的优势,除一流的广播系统外,还装有先进的导航及防护系统。

4) 美海军的E-2C“鹰眼”和美空军的E-3A“望楼”。E-2C可探测和判明480km远的敌机威胁,它至少能同时自动和连续跟踪250个目标,还能同时指挥引导己方飞机对其中30个威胁最大的目标进行截击。E-3A对低空目标的探测距离达370km,可同时跟踪约600批目标,引导截击约100批目标。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。

2.2 英国的预警机

英国猎迷预警机采用PD雷达。除探测距离较小(250km)外,具有E-2C的良好海上搜索能力和电子侦察(ESM)能力,还具有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。

猎迷AEW.3预警机翼展为35.1m,机身长42m,直径3m,属细长形。因此机内布局是前部操作舱内导航席、通信控制台与6个雷达显控台排成一列,面向左侧。中部电子舱内两侧安装雷达发射机,信号处理器、数据处理器、其他任务电子设备和冷却设备。后舱是小型的乘员休息室与厨房。猎迷机的飞行高度与速度与E-3A相当,续航时间稍低,可保证在基地1、100km外巡逻7小时。值班乘员包括飞行组4人、任务指挥员1人和操纵员5个。另外,还可以加乘少量备份人员供替换。

为了提高对地面目标侦察监视能力,英国防部拨款12亿美元发展“哨兵”型机载防区外雷达飞机(ASTOR)。它包括五架加拿大制造的庞巴迪“全球快递”飞机平台、六个机动战术地面站、两个作战使用地面站,可向战场上的指挥员、技术人员和武器操纵员提供及时的战场信息。“哨兵”飞机平台为双人驾驶的远程飞机,航程为8500km,任务续航时间为14个小时。雷达可在几百千米外、1.5万米的高度上提供高分辨率的战场图像,同时还能发现并跟踪移动目标。“哨兵”与E-3D预警机和“猎迷”R1等型飞机组成“三位一体”的侦察监视预警网络。

2.3 俄罗斯的预警机

A-50预警机。A-50是选用四发大型喷气运输机伊尔-76改装成载机的。改装后的A-50起飞全重为190吨,载油65吨,最大时速850km,实用升限12000m,最大航程5500km,A-50能以700～750km的时速在9000～10000m高度上巡航7～5小时,在离基地1000km的地方可巡逻4个小时,并且还装有空中受油装置,能以空中加油的方式延长其滞空时间。A-50的总体性能略逊于E-3系列的机载预警雷达,虽然其对空探测能力在620km以上,但其下视小型战斗机的最大探测距离仅230km,A-50能跟踪50个目标批次,测高精度为距离的1%,可同时引导12架战斗机作战。A-50没有装载电子侦察系统,但是有电子自卫系统,包括雷达告警分系统和X波段与C波段的有源电子干扰机,另外在机头和机尾两侧还装有干扰箔条与红外弹投射器。

在俄罗斯的武器库中,除有A-50预警机外还有另一种型号的预警机,即图-126预警机。图-126起飞全重为175吨,气动外型布局与A-50一样是采用在机背中后加装雷达天线旋转罩,性能与早期的E-2预警机雷达相当。

3 预警机的作用

在现代战争中,空中预警机主要的任务是对空中目标的警戒和对空中作战的指挥控制。预警机还可以与电子战飞机协同实施电子侦测、干扰,作为空中战术通信中继平台进行联合战术信息分发等[3]。

1) 预警/警戒。对空中目标的警戒是预警机最主要、最基本的任务。预警机可以在远离己方的空域,及早发现、识别和跟踪各种目标,为己方部队提供足够的预警时间。和平时期,预警机用于对周边国家的监视,加强对某一地区、某一方向的监控。在防空作战中,它既可独立执行防空预警任务,也可与地面远、近程雷达共同构成防空预警网络。与普通地面雷达相比,空中预警机所能提供的预警时间要多好几倍。指挥控制空中预警机既能在战场范围内执行搜索、探测、指挥引导任务,又能在宽大的正面、几个作战方向和指挥中枢进行远距离情报信息联系,并完成通信中继任务。先进的预警机可对上百架飞机参加的大规模空中突击和空战活动实施有效的引导和指挥控制。它与拦截打击系统、系统的有关设施配合使用,C3I能提高防空系统的整体作战能力;与空中突击力量相结合,可极大地提高快速反应能力和空中突击效果。在执行拦截行动时,预警机可在地面雷达引导配合下,对己方战斗机进行远程拦截引导。

2) 电子战。先进的预警机通常装有无源探测系统和敌我识别电子干扰吊舱等电子战装备。无源探测系统可以探测预警雷达探测距离以外的电子辐射源,具有快速时间响应和高精度测频能力,在密集电磁环境中具有很高的截获率,能迅速测定敌方电子信号的方位和电子参数。敌我识别电子干扰吊舱,可以干扰敌我识别信号传输,提高电子干扰的抗毁性。它能够与专用电子战飞机和挂载电子吊舱的战斗机协同进行电子战,对敌方的C3I系统进行电子侦察和干扰压制,扰乱敌方的侦察预警和指挥通信系统,用红外对抗系统扰乱敌方的热寻的导弹,使之偏离目标;用欺骗、噪声干扰来压制敌方的C3I系统。用机载干扰物投放系统投放箔条弹、红外弹,以干扰敌方的防空系统。通信预警机通常装有大功率特高频无线电台、特高频收发信机、甚高频和特高频调幅调频无线电台、高频数据链和联合战术信息分发系统。它可作为战术空中通信中心,接收和中转联合战术通信。美国空军的E-3A预警机通过高级空中指挥所和全球指挥通信网,能同美国总统保持联系,直接接受美国总统的指令。战斗力的倍增器由于空中预警机在现代战争中承担特殊任务、发挥特殊作用,因而实际上它已成为一个国家军队战斗力的倍增器。

3) 节省兵力。在一个国家的防空体系中,如果拥有空中预警机,不但可减少甚至取消在空中进行战斗巡逻的作战飞机,而且可以大幅度减少地面防空值班兵力。在防空作战任务相同的情况下,有了预警机,就可以大大减少防空兵力兵器。美国空军防空专家经过计算,认为美国本土的防空,如果没有预警机,需要530架截击机;建立空中预警系统后,只要200架就足够了,可节省62%的截击机。一架高性能预警机的工作效率相当于8～10个高性能、大功率的地面雷达站。

4) 高效率。英国专家对没有预警机和拥有预警机的防空系统分别进行模拟计算表明,后者的防空效率比前者提高7.5～30倍。美国空军对防空作战也进行了模拟计算,其结论是拥有预警机的防空系统的防空效率可提高15～30倍,拦截和击落敌入侵飞机的数量将增加15～35%。

舰载机是航母编队的主要攻防力量,而舰载预警机则是舰载机部队的核心。美军每艘航母搭载一个舰载机联队,其中下辖一个舰载预警机中队(4～6架E2C预警机)。在有战斗威胁的情况下,一般有4架战斗机进行战斗巡逻,并且有一架E-2C升空。E-2C在离航母150～2110海里远的距离上巡逻。以E-2C为核心的战斗巡逻机,可以为航母提供300km以上的防空圈,比大多数反舰导弹的射程远,这就为航母编队提供了可靠的空中保护。

在执行攻击任务时,也由E-2C进行指挥和引导,进行反舰、对地攻击等作战。E-2C还担任攻击编队和航母编队之间的通信联络任务。舰载预警机还能够为舰船提供引导,并组织指挥海上搜救活动。因此,我国如果要发展航空母舰,舰载预警机是必需的装备。

4 发展动向

1) Telephonics公司为美国空军E3预警机集成敌我识别系统。Telephonics公司网站2012年10月25日报道:格里芬公司的子公司Telephonics公司10月25日宣布从“空军全寿命周期管理中心”(AFLCMC)获得了一份价值6000万美元合同。根据合同,Telephonics公司将为美国空军E-3机载预警和控制系统(AWACS)飞机提供AN/UPX-40敌我识别(IFF)询问器,包括提供安装包、安装和维护支持服务[4]。

Telephonics公司的系列询问器是唯一达到美国国防部AIMS认证标准的敌我识别产品,AIMS认证模式包括MARK XII、Mode 5、Mode S、多通道ADS-B。AN/UPX-40可使预警机以前所未有的空中监视能力支持综合指挥和控制作战管理,其实时空中监控画面可在联合军事行动中识别友好、中立和敌对活动,管理战区部队的作战行动,执行全海拔和全天候监视和预警任务。

Telephonics公司的IFF产品系列包括AN/UPX-40/43/44/505,可安装在各种平台上,如预警机、美国海军的MH-60R海上直升机、P-8A“海神”(Poseidon)多任务飞机、加拿大海军的CP-140“极光”(Aurora)侦察机、“哈利法克斯”(Halifax)级护卫舰、CH-148海上直升机和美国海军陆战队的地/空任务导向雷达(G/ATOR)系统。

2) 澳大利亚接受波音公司“楔尾”预警机的最终设计。波音公司网站2012年12月20日报道:随着接受“楔尾”(Wedgetail)机载任务段的最终设计,澳大利亚联邦政府近日完成了对六架波音737“机载预警和控制”(AEW&C)机及其相关任务系统的采购。“楔尾”预警机由澳大利亚空军(RAAF)使用,可为澳大利亚提供先进的机载监视、通信和作战管理能力[5]。

除了六架AEW&C飞机外,“楔尾”项目还包括地面支持,如操作飞行训练器材、作战任务模拟器材和任务支持系统。

“楔尾”项目经理迪宝说,在最近举行的高端联合演习中,“楔尾”的性能表明,我们正在打造澳大利亚空军的尖端作战能力。

3) 波音完成全部澳大达利亚空军的737 AEW&C空中预警机的交付。波音公司网站2012年12月20日报道:波音公司最近完成最后一架澳大利亚订购的737AEW&C空中预警机的交付。至此,波音完成澳大利亚空军全部6架737AEW&C的交付。澳大利亚空军应用最先进的737AEW&C用于空中监视、通讯和作战飞机管理[6]。

澳大利亚订购的AEW&C,还包括作战飞行训练装置、作战任务模拟器和任务保障系统。这些飞机部署在纽卡斯尔澳大利亚空军基地,基地也是AEW&C支持中心。

韩国在2012年向波音订购了四架AEW&C,目前正在建造中。

4) 美国防部批准E-2D“先进鹰眼”预警机项目进入全速生产阶段。英国《国际飞行》2013年2月12日报道:2月12日,在美国海军E-2D“先进鹰眼”预警机项目成功完成使用试验与评估阶段工作后,美国国防部长办公室(OSD)已批准该项目进入全速生产阶段。E-2D预警机项目计划生产75架飞机。目前主承包商诺斯罗普·格鲁曼公司已向美海军交付了9架E-2D预警机,另有11架正处于制造和交付前试飞的各个阶段;剩余的55架计划在今后十年生产出来;该项目可能实施具有成本效益的多年采购合同。预计美海军E-2D预警机机队在2015年达到初始作战能力。E-2D预警机全新的雷达兼具机械扫描和电子扫描能力,可提供360°扫描覆盖,并提供全气象跟踪和态势感知;该机具有“全玻璃”驾驶舱,以及改进的通信系统和数据链装置等;其航电系统为开放式架构并基于商业货架产品;该机具有多任务能力,包括指挥与控制、导弹防御和边境保安[7]。

5) 印度计划研发国产预警机。英国《国际飞行》网站2013年3月7日报道:印度内阁已经批准了一项自主研发预警机的计划。印度国防部长安东尼在写给内阁的一份书面文件中称,内阁安全委员会已经批准国防研究与发展组织(DRDO)研发预警机的计划。安东尼称:“预计自项目立项之日起7年内完成印度国产预警机的研发[8]。”

印度媒体今年2月援引匿名消息来源称,印度需要一种与伊尔-76大小相当的平台来发展预警机项目。其中由联合飞机公司和印度斯坦航空公司联合研发的双引擎多用途运输机(MTA)是一种候选机型。今年2月初在班加罗尔举办的印度航展上,MTA项目代表发放的宣传册中就将预警机列为了MTA未来任务之一。MTA计划于2017年首飞。印度媒体的报道中建议新飞机装备360°全向覆盖的有源电子扫描阵列雷达。

印度目前有六架预警机,其中三架已经具有作战能力,这三架预警机是基于伊尔-76平台并安装了印度斯坦航空公司生产的EL/W-2090空中预警与控制雷达系统改装而来的。另外三架是已经从巴西航空公司接装的EMB-145预警机,目前尚未安装印度国防研究与发展组织开发的有源电子扫描阵列雷达,任务系统安装完成后才能交付印度空军并服役。

6) 印度正式启动预警机自行研发工作。法国《航宇防务》2013年3月5日报道:目前,印度空军已装备三架预警机。该预警机只用于对特定地区的覆盖,而非对印度整个空域的监视[9]。

这三架预警机是网络中心战的主要装备,可以实现对特定区域的完全覆盖。此外,印度还将通过采购更多的预警机来提高空军的机载预警和指控能力。

为了充分利用印度在机载预警和控制系统(AEW&C)设计和开发过程中积累的经验和专长,印度国防研发组织(DRDO)提出了开发本土预警机的项目建议。2013年2月12日,印度内阁安全委员会已经批准了该项建议。预计,印度本土预警机的研制工作需要7年时间。

7) 两架升级版预警机抵达台湾。美国《防务新闻》2013年3月10日报道:美国空军称,台湾接收了最后两架升级版预警机,这将增强其对大陆的防空能力[10]。

台湾在1995年从美国获得了四架E-2T预警机,又在2006年获得了两架E-2K预警机。2008年,美国同意将这四架E-2T预警机升级为E-2K预警机,并作为其价值65亿美元军售的一部分。此次军售还包括先进的“爱国者”拦截导弹,阿帕奇武装直升机和潜射导弹。这两架新预警机是四架经升级的E-2T预警机的最后两架。E-2K预警机是格鲁曼公司E-2T预警机的升级版,但军事专家称它与美海军现役的E-2C 2000预警机相当。而美国空军拒绝提供其规格说明书。该预警机装配了两个八页片发动机,其背部还安装了远程雷达天线圆顶盖。分析家称,这种具备全天候预警能力,以及控制系统平台的雷达、软件、电子设备和发动机进行了升级改造的飞机,将进一步缩短台湾应对大陆空袭的预警时间。

台湾自由时报文章刊登的一张照片显示这两架飞机机翼折叠并用白色塑料保护薄片包裹,正从港口拖拽到附近的机场。该文章还称这两架飞机有望在一周内飞往位于南部屏东县的基地。这两架E-2K预警机抵达台湾后将使其先进预警机的数量跃升到6架。

8) 巴西试飞印度订购的最后一架EMB-145预警机。英国《飞行国际》网站2013年3月15日报道:巴西航空工业公司(Embraer)正在试飞为印度改装的最后一架(共三架)EMB-145预警机,在巴西的相关工作完成后,该机将交付给印度国防研究与开发组织(DRDO)的机载系统中心,安装印度国产的有源相控阵(AESA)雷达[11]。

巴航称,印度的另外两架EMB-145预警机已经安装了任务系统,正在DRDO进行测试。消息称,印度AESA雷达的研制工作得到了以色列的帮助。印度为EMB-145预警机加装了空中加油管,因此获得更好的航程和续航时间,这是巴航EMB-145 ISR(情报、监视和侦察)平台首次安装空中加油系统。印度拥有增购该型平台的选购权。

9) 萨博公司为巴西预警机升级“爱立眼”预警雷达。法国《航宇防务》网站4月9日报:瑞典萨博公司2月底与巴西航空工业公司签署一份价值约3.25亿瑞典克朗(5000万美元)的合同,为巴西预警机升级“爱立眼”预警雷达。该合同是巴西“巴西航空公司145预警机现代化”(145预警机又名E-99预警机)项目的一部分。此次升级将增强“爱立眼”雷达的作战能力[12]。

145预警机主要监控巴西空域及边界地区,阻止毒品走私和其他非法活动。它还将为2016年在巴西举行的奥林匹克运动会提供安全监视。“爱立眼”雷达于2002年首次装备145预警机,至今服役11年,具备优秀的监视能力。此次升级后系统将在2014～2017年交付。

“爱立眼”系统是瑞典自行研制的第一种远距离、高性能机载预警和控制系统,首套系统1997年服役于瑞典空军。

5 发展分析

预警机的发展趋势是,不仅作为空基预警雷达,而且作为空中指挥中心和信息中心[13]。

1) 中心节点。预警机本身是一个重要的信息探测平台,探测范围比地面和舰艇雷达广,具有雷达探测和电子战功能,所以适合作为信息融合的中心节点。

2) 通信能力。预警机具有较强的通信能力,而且不受地形障碍影响,可以为战区内其它目标远距离传输战术信息。

3) 机动性。预警机机动能力强,可以伴随舰艇编队、机群和地面部队行动。

4) 多功能。预警机作为信息战中心节点.除了雷达探测能力以外,主要需要有精确导航定位能力、电子侦察能力、通信和数据链系统。

例如,E-2C具有精确导航定位能力和雷达侦察能力,还装有卫星通信天线和先进的数据链,但是其综合能力不如A-50I大型预警机。主要体现在两点。

1) E-2C只具有雷达侦察能力,不具备通信侦察能力,因为进行通信信号的定位,在不同的频段上都需要一个天线阵,且要与其它频段的天线隔离开。因此需要较大的机身表面空间来安装这些天线,只有大型预警机才能安装。以色列“费尔康”预警机上即有这样的系统,称为EL/K-7031系统。A-50I上也可以安装同类系统。

2) 受限于通信设备的安装数量,E-2C的总通信信道少于10个,而大型预警机可以达到20个,战场通信能力要强于E-2C。通信信道的数量限制了E-2C作为信息战中心节点的能力。

6 结语

随着相控阵雷达、激光雷达、红外成像雷达技术的快速发展,空中预警能力越来越强,在未来现代化战争或局部战争中,对于防空反导来说,适时运用预警机进行预警/警戒,就能够有效地保护自身目标的安全[14]。

[1] 郦能敬.预警机系统导论[M].北京:国防工业出版社,1998.

[2] 马丽,张平定,刘飞.预警机支援下的空地协同目标定位研究[J].电光与控制,2009,16(2):39-41.

[3] 廖洪祥,罗继勋,王邑.预警机指挥多编队作战中的威胁评估算法研究[J].电光与控制,2008,15(10):55-57.

[4] Telephonics公司为美国空军E3预警机集成敌我识别系统[N].每日防务快讯,2012-10-30.

[5] 澳大利亚接受波音公司“楔尾”预警机的最终设计[N].每日防务快讯,2012-12-31.

[6] 波音完成全部澳大达利亚空军的737 AEW&C空中预警机的交付[N].每日防务快讯,2013-01-16.

[7] 美国防部批准E-2D“先进鹰眼”预警机项目进入全速生产阶段[N].每日防务快讯,2013-03-04.

[8] 印度计划研发国产预警机[N].每日防务快讯,2013-03-08.

[9] 印度正式启动预警机自行研发工作[N].每日防务快讯,2013-03-12.

[10] 两架升级版预警机抵达台湾[N].每日防务快讯,2013-03-13.

[11] 巴西试飞印度订购的最后一架EMB-145预警机[N].每日防务快讯,2013-03-29.

[12] 萨博公司为巴西预警机升级“爱立眼”预警雷达[N].每日防务快讯,2013-04-12.

[13] 陈浩,雷英杰.基于SEA的预警机低空预警效能分析[J].空军工程大学学报:自然科学版,2007,8(2):29-33.

[14] 曲东才.空中预警机的发展及关键技术分析[J].航空科学技术,2003(2):67-70.

Development Trend and Analysis of the Air Early Warning Technology

WU Hao

(Navy Faorce Representative Bueau in Hefei, Hefei 121000)

The air early warning technology plays more and more roles in the war today. The process of development of the air early warning technology of the America and equipment in some countries in the world and its modification are described. The technique performance and properties of several air early warning technologies are analyzed; and development trend and analysis of the air early warning technology are discussed.

air early warning, developments trends, analysis

2013年7月3日,

2013年8月25日

吴昊,男,工程师;研究方向:信息与信息处理。

TN97

10.3969/j.issn1672-9730.2014.01.007