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中国海军称雄南沙需要依靠大型预警机(图)  

2007-05-14 12:12:20|  分类: 军事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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核心提示:可以预见在未来20年内,我国海空军的作战范围必须延伸到第一岛链以内的地区,即朝鲜半岛,冲绳岛、台湾岛和南海海域。这一范围距我国海岸线约500~1500千米,已经超出了地面雷达的控制范围,必须有预警机充当空中指挥和预警平台。

以“伊尔76”为平台的国产“空警2000”大型预警机

编者按:最近网上有关中国预警机的讨论很多,资深作者张鹏翼对此发表了他个人的看法。

对预警机的迫切需求

可以预见在未来20年内,我国海空军的作战范围必须延伸到第一岛链以内的地区,即朝鲜半岛,冲绳岛、台湾岛和南海海域。这一范围距我国海岸线约500~1500千米,已经超出了地面雷达的控制范围,必须有预警机充当空中指挥和预警平台。除此之外,国土防空任务对预警机的需求也十分迫切。由于地面雷达对低空目标探测范围有限,很难有效对巡航导弹进行有效的预警。而且地面雷达机动性差,易受攻击,对方只需集中兵力在攻击方向上摧毁几部重要雷达,就能打开一条入侵的通道。预警机恰恰就能弥补这些缺点。

如果我国海军想走出第一岛链,进一步扩大活动范围,那么航空母舰是必需的武器。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300千米以上的防空圈,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。

对预警机的技术要求

考虑到我国在未来二三十年内的可能的战争威胁,预警机应当具有以下的性能:大航程、长航时,足以满足第一岛链以内及南海海区的作战需要。具有较高的可靠性,以保证长时间执行任务时少出故障。先进的雷达系统,具有优越的探测性能和抗干扰能力。具有一定的信息战能力,包括数据融合能力、数据链系统、精确导航能力和远程通信能力,使该机不仅是个空中预警平台,而且是个空中指挥中心。具有在野战机场起飞的能力,而且易于维护。这样才能避开优势敌人的先期打击,提高飞机的生存力。飞机平台及机载任务系统有可靠的生产和维护保障。

对飞机平台的选择

为了应付未来可能出现的战争威胁,预警机在航程上要能够满足在南沙群岛作战的需要,所以在1000千米距离上执行任务的时间应当大于4小时,也就是说飞机的航程应当大于5000千米,续航时间不小于7小时。

要满足这条件,且国内能够获得的飞机平台,只有伊尔-76运输机、运-8运输机,或者对大型民航客机进行改装。但是大型客机基本上是两方生产,很可能遭到技术禁运,生产和维护没有保障。而且客机不具备在野战机场起飞的能力,对机场条件要求高。在战时.我国很可能在军事力量上处于劣势,如果预警机对机场条件要求过高,极容易被对方判断出活动规律,生存力低。而一般军用运输机都具备在野战机场起飞的能力。因此选择范围基本限于伊尔-76和运-8。

空警2000预警机

我国是一个大国,从长远看,必须要发展大型预警机。大型预警机的任务系统一般重达1O~20吨,因此预警机的空重要比原型运输机增重10吨以上,而且雷达天线会增加飞机的阻力,续航力相比原型机会有明显降低。例如A-50预警机的最大航程只有5400千米,而其原型平台伊尔-76的航程则超过9000千米。

运18最大载荷只有20吨,装上大型预警机的系统之后接近满载,续航能力必然下降很大,因此不能满足需求,而伊尔-76最大载重量50吨,续航时间10小时,可以在野战机场起飞。而且我国空军已经引进使用伊尔-76运输机多年,在后勤维护上有一定的保障能力。所以伊尔-76平台改装预警机是目前最好的选择。

大型预警机虽然技术难度高,造价昂贵,但是带来的好处也是显而易见的。大型飞机机舱容积大,可以容纳10~20名空中指挥人员,例如美国E-3预警机的电子系统操作人员最多可达17名,空中指挥能力强。而且人员的活动空间大,可以布置休息场所.可以轮换值班,延长了执行任务的时间。

其次,飞机可以安装更大的雷达天线罩,增大雷达天线尺寸可以提高雷达分辨率、增大雷达探测距离。

第三,飞机的发动机功率更大。可以提供充足的电力,满足多种电子设备的需要。

第四,机内空间大,方便各种设备进行隔离安装,提高了电磁兼容性。

所以大型预警机又可以称为战略预警机,是进行空中指挥和预警的核心力量,而其他中小型预警机只起到辅助的作用。例如,在E-3和E-2同时位于战场的时候,E-2要受E-3的指挥。

对雷达系统的选择

世界上新开发的预警机,一般采用相控阵雷达体制,例如以色列的“费尔康”和瑞典的S-100B等。美国的E-3和俄罗斯的A-50仍然采用的是原来的机械扫描雷达。因为预警机的电子设备多,系统复杂,而执行任务的时间又很长,一旦某个部件出现故障,则会影响全系统的工作。这就要求整个系统的可靠性很高,一旦形成一个成熟稳定的系统,就不轻易更换。例如E-2和E-3都服役30多年,预计还会服役20年左右。

但是对于新开发的系统来说,采用相控阵雷达有明显优势。相控阵雷达在内部传输上的损耗低于普通雷达,因此探测距离更远。相控阵雷达的目标信号刷新速度快。E-3上的雷达,天线罩转速一般为每分钟6圈,这就意味着目标信号更新周期为10秒。在目标稀疏的空域问题不大,但是在目标密集、情况紧急的时候就显得太慢,容易丢失目标。而相控阵雷达无需机械转动部件,可以灵活地控制波束的扫描,目标信号更新周期可以缩短到4~5秒。而且可以对重点区域进行重点扫描,能够提高这一方向上的雷达探测距离。相控阵雷达有几百个至几千个“收/发(T/R)”组件,即使损坏一部分雷达还能继续工作,因此持续无故障时间高于机械扫描雷达。相控阵雷达的旁瓣很低,功率大,抗干扰能力强。

从长远来看,我国新研制的大型预警机,应当采用相控阵体制的雷达,以保证未来几十年内的技术先进性。目前,雷达天线和机体的结合方式有三种,一种是类似E-3的圆盘形天线罩;一种是共形方式,即雷达天线和机身外形紧密结台,“费尔康”预警机具有共形式的雏形;一种是平衡木式,例如瑞典的S-100B,雷达天线罩呈长方形,位于机身背部,与机身轴线平行。

其中共形式是预警机雷达将来的发展趋势,但是目前来说技术难度较大,主要是天线和机身之间的电磁干扰难以计算,天线罩的受力和飞机蒙皮不一致。

平衡木式天线阻力小、尺寸大,缺点是只能探测两侧各120度范围,存在较大雷达盲区。如果仿照“费尔康”的模式在机头增加雷达,整个系统就会变得复杂。而且表面上是弥补了机头方向的雷达盲区,实际上受限于机头尺寸,这部雷达的天线远小于机背的天线.探测距离必然会下降。

圆盘形天线罩的优点是可以提供360度的扫描范围,如果采用相控阵天线,天线不需要旋转,可以同时提供360度的视场。缺点是外形庞大,阻力大,气流对垂尾有影响,升力对飞机的安定性有影响。但是,如果天线罩的直径不超过翼展的30%,还是可以接受的。大型飞机,采用圆盘形天线罩比较合适。其他系统的选择预警机作为空中指挥预警平台,对导航定位,远程通信的要求很高。飞机必须首先确定自已的方位,才能精确指示目标或者己方飞机的位置,将其转换到大地坐标系上去。预警机如果远离国土作战,地面导航台不能提供精确定位。如果采用GPS定位系统就很容易解决这个问题。但是考虑到GPS在战时的可靠性,只能使用惯性导航。惯性导航的积累误差对长航时的预警机影响很大,所以必须尽快发展自己的卫星定位系统

                                              空警2000采用在圆盘形天线罩内安装相控阵预警雷达的方式。预警机的远程通信可以靠卫星通信来实现,但是战场通信必须有数据链系统,否则单靠指挥员的人工指挥,不能满足现代战争对信息的要求(只能发送命令,不能传输数据和图像)。

除了硬件设备以外,任务软件及人机界面也是非常重要的系统。在信息化作战条件下,预警机实际上承担了空中数据处理中心的任务,任务软件要求能够满足:1本机各系统的管理、检测;2本机飞行任务的规划;3数据融合的计算;4战场数据链网络的管理。

良好的显控设备和人机界面能够提高预警机的指挥效率。在一般情况下,一个空中指挥人员能够指挥5~6批飞机的飞行定位,或者1~2批飞机的空战。在激烈空战中,良好的人机界面和通信手段能使指挥员更快地将命令发送给战斗机飞行员。同时,足够多的指挥人员是保障预警机指挥能力的基础,这也是大型预警机的主要优势。

中型预警机的需求

但是大型预警机的造价和使用费都很高。例如我国曾经试图购买的“费尔康”系统,仅系统改装费用就高达2.5亿美元/架(不包括机体),日本购买的4架E-767,单价估计在3.8亿美元以上。而且大型预警机的使用费用很高,例如伊尔-76每小时飞行的耗油量就是运-8的4倍。因此,一般国家都不装备或者仅装备少量大型预警机。而中国国土面积广大.国境线和海岸线很长,因此,仅装备少量的大型预警机不能满足需求。

首先,飞机的使用寿命是有限的,因此日常的巡逻不可能经常使用大型预警机。中国有2.2万千米的陆上边界线和1.8万千米的海岸线。假设一架预警机的探测距离是400千米,有30%的地区需要预警机巡逻,每机每次执勤4小时,则需要90架飞机,这还不包括二线的飞机及维修、备用的飞机。因此,单以国土防空的需求,就需要100架以上的预警机。

其次,在战时,大型预警机一般用于主要方向、执行主要任务,但是其他地区的防空也需要大量的预警机。而且,预警机的生产周期很长,在战时发生损失不可能及时补充,所以也需要一定数量的备用飞机。

所以,除了以少数大型预警机为核心以外,还需要大量的中型预警机作为补充。这种飞机以国产的运-8平台为载机比较合适。运-8可以完全国产,生产不受限制。运-8飞机的最大航程5600千米,最大续航时间11小时,最大载重量20吨,机舱长13.5米,宽3.5米,有较大的容积,可以满足中型预警机的需求。

中型预警机一般采用平衡木式天线比较合适,这种布局阻力较小,天线长度不受机身宽度的限制,新开发的中小型预警机一般都采用这种布局方式,例如瑞典的S-100B,巴西的R-99A和澳大利亚的E-737等。这种天线的缺点是机头和机尾有雷达盲区。陆基预警机有地面雷达的补充.而且威胁来袭方向有明确的参考,因此对于消除雷达盲区并不是要求很高。而且可以通过飞“S”形航线或者两架预警机组网等方式消除雷达盲区。

           已经向巴基斯坦出口的运8预警机

运8“平衡木”预警机,采用了相控阵雷达

舰载警机的需求

像前面所讲的那样,舰载预警机对航母编队的防空以及航母舰载机的作战有重要意义,中国如果要发展航母舰队,舰载预警机是必需的装备。否则航母的活动半径不能超过岸基预警机的掩护范围,也就是不能超过1500千米,只能充当一个“加油平台”。

对于舰载预警机,有两种选择,一种是在轻型的运输机上改装,一种是使用直升机作为平台。运输机的问题是,必须要有弹射器,必须装备在4万吨以上的航母上。直升机对载舰的要求较低,但是它也有致命的弱点。

预警直升机速度慢,活动范围小,探测距离近,而且机内空间狭窄,雷达操作人员少。

其雷达性能仅相当于一部战斗机火控雷达。综合起来看,舰载预警直升机只能提供短距离内的对空预警,相当于提高了舰艇雷达的安装位置,用于防范低空来袭目标。但是不具备作战指挥功能,不能伴随舰载战斗机群作战,还称不上是真正的预警机。因此,从长远来看,必须研制固定翼的舰载预警机。

我国要研制舰载预警机,应当参照E-2C为标准。类似的国内飞机平台有运-7。运-7和C-2基本属于同一等级的飞机,运-7是普通运输机.体积较大而重量较轻,C-2是专门为舰载起飞设计的运输机,机身短,重量较大(为了弹射起飞的需要)。运-7的续航性能有一定差距,不过运-7使用的是50年代的发动机,通过更换现代的发动机可以大幅度降低油耗,提高续航能力。

运-7的缺点在于机身较大,不适合在航母上停放。如果改成预警机,空机重量还要增加3吨以上,因此需要减轻原机重量。结构强度也不适合弹射起飞,如果要上舰要做很大的改进。

但是我国在60年代就实现了运-7的国产化,所以现在针对上舰需求对运-7进行大改,或者设计一种新的同级别运输机都不是非常困难。

运7在海岛小机场起飞

螺旋桨飞机在航母上滑跑起飞的能力其实并不差,例如二战时美国首次空袭日本,B-25就是在排水量只有2万吨的“大黄蜂”号航母上直接起飞的。但是滑跑起飞的最大起飞重量受到限制,不能携带更多的燃油。为了提高起飞重量.增大航程,一般应当采用弹射起飞。此类飞机的最大起飞重量约为25吨以内,还不及苏-33、F/A-18E等舰载战斗机,所以弹射起飞也没有问题。E-2C不仅能在美国的大型航母上起飞,目前也已经在法国的“戴高乐”号中型航母上服役。所以,和E-2同级别的舰载预警机部署在4万吨以上的航母上没有任何问题。

机载雷达可以选择相控阵雷达,天线布置方案有圆盘型和平衡木式两种。这两种方式的优劣点在前面已经提到过。作为一种小型预警机,本应当采用平衡木式,阻力较小,天线对飞机影响小,例如巴西的R-99A,瑞典的S-100B。但是舰载预警机不同于陆基预警机。在海上没有明确的目标来袭方向,因此舰载预警机要提供360度的扫描范围。而且陆基预警机的雷达扫描盲区可以通过地面雷达或者多架预警机组网来弥补,而航母携带舰载预警机的数量十分有限,一般都是单机执行任务,所以舰载预警机对雷达扫描范围的要求比较高。

在这种要求下,采用圆盘式布局比较合适。E-2上雷达罩的直径达到71米,而E-3上的雷达罩直径为9米,相差不大。如果采用E-2同级的飞机,通过气动上的优化设计,雷达罩直径的问题是可以解决的。

舰载预警机重量比较轻,机内空间小,设备和乘员都比较少,所以性能肯定比不上大型预警机。航母长期在远洋作战,维修条件差。所以,我们在研制舰载预警机的时候,应当追求高可靠性,尤其是适应海洋上高腐蚀环境的能力,在性能要求上可以适当降低,主要满足预警探测的功能即可。

在现代战争中,信息获取是一切后续阶段的先决条件。预警机是空中情报的主要来源,同时又是数据融合、分发和传递的信息处理中心,是空中作战的核心。预警机的存在对战斗机的作战能力带来质的改变。相信我国很快就会拥有自己的预警机,在不远的将来还会拥有自已的舰载预警机,建立起一只“攻防兼备”的空中力量,更好地维护国家利益。(舰船知识)

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