才装备就落后 当中国空警-600遇到美国E-2D预警机(图)

前言:由于地球曲率的影响,水面舰艇探测低空和超低空目标的距离极短,严重影响对空防御,为了应对这一问题,航母配备了预警机,在过在几十年,预警机是美国独有的信息优势,中国起步时间较晚,在很长一段时间内都没有预警机,海军更是一片空白,直到辽宁舰改造工程正式上马之后,中国真才开始考虑舰载预警机,但受条件限制,中国舰载预警机的发展经历了从引进预警直升机到固定翼舰载预警机的艰难过程,而美国在辽宁舰服役前就装备了E-2D舰载预警机。



一:中国海军的痛点

1945年,美国为了抑制了日本“神风"特攻队的突击,研制出世界上第一架预警机,二战后美军又陆续研制AD-3W .AD-4W、AD-5和WE-IA舰载预警机,1961年又推出E-2A“鹰眼”舰载预警机,这种舰载预警机主要特征是将雷达天布置在机身上方,采用了涡浆动力和四垂尾结构,不过主要用于舰队预警和空战引导,雷达技术要求不高,70年代,美军越来越注重对陆攻击作战,要求舰载预警机不仅可用于舰队预警和空战引导,还被要求能执行截击引导、空域监视、交通管制、搜救、导航、通信中继等诸多任务,格鲁曼公司又推出第三代E-2C“鹰眼"舰载预警机,外表与E-2A没明显区别,但所用的AN/APS-145型脉冲多普勒雷达探测距离增加了40%,覆盖范围扩大90%,目标跟踪能力提高400%,显示目标数量增加1000%,能同时指挥6架战斗机作战。



E-2C“鹰眼"舰载预警机几十年一直在美国海军中承担舰队空中指挥所和流动雷达站等重要角色,将1-2架预警机部署舰队前方几十到上百千米外,可探测到648干米外轰炸机和480千米外的战斗机,覆盖空域达1500多万平方公里,中国海军的辽宁舰工程上马之后就开始研制舰载预警机,中国虽然成功研发了多款陆基预警机,但尺寸重量都太大无法上舰,国内当时最小的平台是最大起飞重量21吨的运-7运输机,但运-7运输机原是民用运输机,改造成舰载预警机困难很大,不但要加强飞机结构,缩短机身,提高升力系数,采用可折叠机翼、新机尾,拦阻钩,高强度起落架、换装更大推力及推重比的涡桨发动机等等,2009年,西飞改装了一架JZ Y-01型舰载预警验证机,但没有拦阻钩,没有加强起落架,没有折叠机翼,只能在陆地跑道起飞,试飞数个架次后就放弃了。



辽宁号航母即将服役时,海军还是没有舰载预警机,只能先从俄罗斯引进了卡-31预警直升机,这种直升机采用了卡-29突击直升机的机体,最大起飞重量12.5吨,装有一台E801M“眼睛”型无源相控阵脉冲多普勒雷达,雷达位于机腹位置,长6米,宽1米,重200千克,10秒钟内旋转360度,可同时发现200个并跟踪其中的20个120千米处的战斗机目标,一小时内巡逻范围25万平方千米,缺点是不能同时完成对空和对海搜索,最高探测高度只有3200米,中国海军针对其缺点自主研制了直-18预警直升机,舍弃了机腹下方的雷达天线,在机尾安装了一部长1.8米、直径0.8米、重量200千克的柱状天线,采用有源相控阵雷达,可以同时探测和跟踪150-250千米的各类海空目标,部署在母舰100~ 150千米、高度3000米的空域可以提供10~ 12分钟的低空预警时间,是舰载雷达的10倍。



二:空警- 600舰载预警机的诞生

但无论是卡-31预警直升机还是直-18预警直升机,都存在飞行速度慢、飞行高度低、作战半径短、机载雷达天线阵面较小。功率较低、作用距离较近等缺点,和美国E- -2C预警机相比探测精度、探测距离、作战半径、滞空时间都存在巨大的差距,随空警- 200和空警-500预警机的研制成功,为舰载预警机的机载设备提供了成熟的技术,折叠机翼、拦阻尾钩以及防锈防蚀等因有歼-15舰载战斗机参考也解决了,舰载预警机项目也从2015年由西安阎良的西安飞机工业公司开始研制,2017年,空警- 600舰载预警机模型首次亮相中国船舶重工集团公司建造的“水泥航母”试验平台上,装有2台涡桨发动机,采用折叠机翼,保证气动效率的四垂尾,长18米,翼展25米,高6米,最大起飞重量20吨,与E-2系列非常相似,几乎是完全参考E-2系列非常成功设计。



直径7米的雷达天线罩同样安装在机身中部,天线罩呈碟形,形如一个扁扁的盘子,和空警-2000、空警-500预警机的椭球形天线罩完全不同,更像E-2D预警机,椭球形天线罩天线更大、更高,从而提高测角精度但空气阻力较大,不适合安装在小型预警机上,碟形天线罩空气阻力小,但在天线尺寸小的情况下只能采用较短的波长,天线增益降低、俯仰面测角精度不足,地、海杂波过高等问题,不过E-2预警机采用2排x18单元有规律排列的八木天线解决上述问题,八木天线由多根金属柱组成,质量较轻,刚好紧凑地布置在碟形天线罩内,可以缩减波束宽度、提高天线增益,通过机械控制天线360度转动扫描探测和目标刷新、跟踪,空警- 600则应用空警-500创新的数字阵列雷达技术技术。



预警机雷达的波段选择是设计的核心,系统的硬件、软件方案均要围绕这个频段展开,陆机预警机通常选用P、L、s等波段,波束越窄、TR组件的效率越低、大气衰减越大、系统越复杂、成本越高,大型预警机S波段是最优方案,舰载预警机的雷达功耗有限,只能选择P波段,优势是利于探测隐身飞机,但也存在陆地上空探测时的杂波较多,抗杂波、抗干扰性较差,天线副瓣也更高,不利于探测问题,地表和海面的杂波随地形地貌和海浪大小而起伏变化,有时高过目标的强度,尤其是超低空飞行的目标,2018年,中国在珠海航展上KLC-7预警雷达工作体制为STAP时空自适应处理,能同时处理对多个通道信号进行滤波,比脉冲多普勒处理的信号处理技术和能力上大幅提升,解决了相控阵雷达的杂波抑制问题,探测距离比出口巴基斯坦的ZDK- 03预警机提升了三分之以上。



机扫模式下雷达波束始终垂直于天线阵面,依靠机械伺服器转动,扫描360°耗时10~15秒,用于普通预警搜索,但雷达波束具有惯性,不能从一个扫描角度跃变到另一个扫描角度,机电扫结合模式下雷达波束会通过改变相位扫描,同机械伺服器带动天线扫描,在满足全空域覆盖的同时,还能2秒甚至1秒扫描一次重点关注区域,对之前扫描到的目标进行回访确认、跟踪,提高数据刷新率,电扫模式下机械伺服器停止转动,此时天线阵面主要对+450或+60°的特定扇区内加强化扫描和跟踪,探测距离超过400至450千米,战场态势的综合更为迅速,数据链系统的带宽达几十兆字节,不仅仅只是提供目标参数,还能跨越战斗机平台直接控制导弹改变攻击目标,从发现目标到打击完毕可能只有1分钟,KLC-7预警雷达只是外贸版本,自用型性能可能更先进。



三:当空警- 600预警机遇的E-2D舰载预警机

空警- 600预警机的作战样式主要有四类,区域防空作战、联合空中打击作战、协同反潜作战和非战争军事行动支援,航母在航渡状态下可升空1架空警-600预警机对360空域进行警戒,进入作战区后前出200至250千米的6000- 8000米高空,带领值班的舰载战斗机按照预先设计好的最有利于探测的巡逻轨迹和航路进行巡逻,为航母提供600至700千米的探测视野,当预警机发现敌机后先行判断敌机飞行轨迹和作战目标,如果敌机攻击目标是预警机自身,舰载机预警机则向战前预定好的某点机动飞行,寻求舰空导弹的支援,并指挥战斗值班的舰载战斗机发起拦截作战,如果敌机进攻目标为航母,那么将调动甲板上的战斗机起飞拦截,还可通过战术数据链和武器协同数据链系统把敌方目标信息传输给编队中的驱逐舰,指挥驱逐舰上的红旗-9B导弹远程防空导弹进行拦截。



空警- 600预警机的直接对手是美海军最新的E-2D舰载预警机,始于美国海军2003年启动的“先进鹰眼"计划,美国海军装备的E- 2C预警机于70年代开始服役,虽然经过多次升级,但对于濒海探测和战区导弹防御能力不足,滞空时间较短,不能满足21世纪的作战要求,格鲁门公司耗时十年才打造出E-2D舰载预警机,E-2D预警机外型与E-2C几乎完全相同,但架构均为全新设计,机身中段加固以承受更重的AN/APY-9机械扫描/电子扫描无源相控阵雷达和时空自适应处理技术,工作在UHF波段,频率为400~450兆赫,增加了协同作战能力、三维战场态势整合和战区导弹防御任务,为此设计了全新的任务系统和战术座舱,增加了红外搜索追踪系统和空中加油系统,可由加装了伙伴加油吊舱的F/A-18战斗机进行空中加油:加油一次可连续执行9个小时任务。



E-2D舰载预警机扫描方式和空警- 600预警机一样是三种模式,E- 2C型的2名雷达操作员最多可以指挥4架战斗机,而E-2D型的高速数据链和高速计算机可以自动向战斗机发送空情报告,并将来自各种平台的雷达数据和自身数据融合到一起,合成为一幅高质量、实时的三维图像,然后共享给整个航母战斗群网络内的所有飞机、舰船,并且指挥其作战,2名雷达操作员就可以同时指挥40架战斗机,指挥效能提升了十倍,E-2C预警机可同时跟踪2000个目标,并指挥截击最有威胁的40个目标,E-2D预警机则可同时追踪3000个目标,并指挥截击最有威胁的80个目标,雷达探测范围增加了约2.5倍,除了可以进行原先的防空预警搜索外,还可以兼容标准-6远程防空导弹的射控程序,直接引导最大射程达到400千米的舰载标准- 6型防空导弹攻击敌方飞机或对超低空掠海飞行的反舰导弹进行超视距拦截。



格鲁门公司吹嘘E-2D舰载预警机对3~5米平方米的目标的探测距离为620千米,但2025年5月16日美海军太平洋司令部提交的《隐身战机对抗评估》报告承认E-2D预警机的AN/APY-9雷达受限于砷化镓材料,功率仅有歼-20战斗机雷达的六分之一,对歼-20战斗机的稳定探测距离不足80千米,而空警- 600预警机采用氮化镓相控阵雷达,对F-22战斗机的发现距离超过300千米,实战中,歼-35战斗机通过空警-600预警机的数据链支持,能在300公里外锁定F-35战斗机,而E-2D预警机需逼近至80公里才能发现歼-35战斗机,F-35战斗机还没进射程就受到霹雳15空空导弹拦截了,美国海军计划采购75架E- -2D型预警机替换现有64架E- 2C型预警机,现在一看几乎是一装备就落后了。



四:结语

空警- 600预警机在全襟翼推重比为0.5时用滑跃甲板的起飞距离是130米,甲板风达到25节时,最大起飞重量起飞距离只需134米,这就代表空警- 600预警机不但可以从福建舰上起飞,也可以在辽宁和山东舰上起飞,大大提高中国海军的作战能力。
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