空中預警機,是指擁有整套遠程警戒雷達系統,用于搜索、監視海上和空中目標,并引導戰斗機執行作戰任務的飛機,其主要作戰任務是預警與指揮,在現代空軍作戰系統中扮演重要角色。空中預警機按照使用基地劃分可分為兩類,一類是艦載預警機,另一類是岸基預警機。按大小劃分,又可以分為輕型、中型和重型預警機。
空中預警機誕生于第二次世界大戰末期的美國,美國為了對付日本神風特攻隊,便開發出這樣一個空中雷達站,用以戰爭預警。1944年,一架TBM-3“復仇者”艦載轟炸機拆除機上的航空武器系統,安裝上一部經過改進的艦載搜索雷達,制成了世界上第一架艦載預警機——“TBM-3W”。1958年,美國成功研制第一代預警飛機E-1B“跟蹤者”艦載預警飛機。1971年6月10日,中國的第一架預警機“空警-1”首次試飛成功。1972年,美國成功研制E-2B、E-2C“鷹眼”第二代預警飛機。2007年,中國自主研發的重型預警機“空警-2000”正式服役,結束中國空軍沒有大型預警機的歷史。
隨著各國在預警機研發上投入更大的力度,21世紀預警機的功能已經愈發全面,它集偵察、指揮、控制、引導、通信、制導和遙控于一身,成為了一個名副其實的空中指揮所。
發展歷史
空中預警機的誕生
空中預警機的發展起源于第二次世界大戰后期,當時美國海軍部隊為了快速獲得日本轟炸機的敵情,便在1943年啟動了空中預警機計劃——“卡迪拉克”。“卡迪拉克”計劃是由麻省理工學院主導的科研項目,該項目主要是在軍用飛機上安裝地面搜索雷達,以便及早發現來襲的軍艦和飛機。1944年,美國軍隊一架TBM-3“復仇者”艦載轟炸機經過改裝后安裝了艦載搜索雷達,制成了世界上第一架艦載預警機——TBM-3W。1945年3月,“TBM-3W”預警機正式服役。
第一代空中預警機
20世紀40年代中期到70年代初期是空中預警機發展的早期階段,這一階段預警機主要是作為航母編隊中的空中節點。預警機最早被海軍廣泛使用,是因為海軍的軍事需求更為迫切,主要用以解決海上艦艇編隊的低空預警問題。20世紀50年代后期,預警機才開始被空軍廣泛使用。
1958年,美國研制成功第一代預警飛機E-1B“跟蹤者”艦載預警飛機,該機對艦船和飛機有一定的測位能力,但不能把測定的數據傳回航空母艦。第一代預警機以美軍AD-3/4/5W系列、E-1B和E-2A/B預警機為代表。第一代預警機解決了雷達裝機升空、探測低空目標等問題。但是,其雷達探測尚是人工讀報,情報也是通過傳統的話音和莫爾斯電碼報告至指揮中心。另外,第一代預警機的探測距離也有限,不具備控制引導能力。
第二代空中預警機
20世紀60年代中后期至90年代,是空中預警機發展的第二個階段,也是第二代空中預警機蓬勃發展時期。這一時期,預警機的定位已經是一個要素齊全的空中機動指揮所。相較于早期預警機更多地被海軍使用,第二代預警機在空戰中的地位進一步上升。
1972年,美國人研制成功E-2B、E-2空中預警機“鷹眼”第二代預警飛機,該機裝有新型雷達,用于執行艦隊防空預警和空戰指揮任務。第二代預警機的主要功能可概括為“偵察+指揮”,以美海軍的E-2C為代表。這一階段預警機的發展功能比較完善,預警機加裝了電子/通信偵察、敵我識別等新設備。采用了一定數量的短波、超短頻電臺,讓預警機的情報搜集能力和控制引導能力得到了顯著的提升。另外,第二代預警機上還可容納一定數量的控制引導人員,成了空中指揮自動化技術系統中的核心節點。
第三代空中預警機
21世紀初開始,第三代空中預警機的雛形出現。代表機型有E-2D艦載預警機、E-7“楔尾”預警機、“海雕”預警機等。第三代空中預警機的偵察能力、識別能力和響應能力更強。隨著有源相控陣技術與數據鏈的發展,第三代預警機更加注重網絡化作戰能力建設。這也讓第三代空中預警機成為網絡化作戰體系的核心裝備。
從1945年美國海軍TBM-3W正式服役至2021年,預警機的發展已經有近80年的歷史。在此期間,預警機在作戰角色上發生了巨大的變化,實現了從“預警偵察”到“預警偵察+控制引導”轉變。在技術能力上,預警機也從早期雷達與載機的簡單組合發展到要素齊全的空中指揮堡壘。未來,隨著技術的進一步發展,預警機在空中聯合作戰力量中所扮演的角色會進一步提升。
2021年3月,英國皇家海軍第一架“瞭望臺”空中預警系統機入列。同年9月,印度推動國產預警機研制工作,計劃基于中型客機改裝探測范圍較大的平衡木天線預警機。同年10月,俄羅斯喀瑯施塔得公司研發出一款預警無人機。
組成結構
空中預警機主要由任務電子系統、載機與飛行保障系統組成。預警機的性能主要取決于機載的雷達等電子設備。其中,任務電子系統又分為九大分系統,分別是雷達、數據處理、顯控、導航、通信、自衛電子、地面保障、任務軟件、電子偵察與通信偵察等系統。這些分系統相互配合、相互作用組建起了空中機動綜合信息系統,使預警機具備多種功能。
工作原理
空中預警機工作原理非常簡單,是通過機載雷達取得空中目標信息,然后將信息傳到地面站或者其它飛機進行信息處理。而雷達波是直線傳播的,因此,預警機需要飛到一定的高度執行搜索各類空中、海上或者是陸上目標的任務。否則,容易受到地球曲度限制,對低高度目標的搜索效果不太好,還容易受地形的干擾。如果對大飛機進行改裝,可以讓預警機容納更多電子設備與指揮管制人員,那么空中預警機在一定程度上可以取代地面管制站,直接指揮作戰任務。
預警機的作用
預警機的主要作戰任務是預警與指揮,因此,電子設備尤其是雷達和通信設備性能是其核心指標。
空中預警
空中預警機是在空中執行作戰任務的飛機,那么對于空中目標的預警和警戒是預警機最重要的任務。空中預警機可以在遠離己方空域的地方,及早發現識別和跟蹤各種目標,為己方部隊的反應提供足夠的預警時間。空中預警機除了提供空中預警以外,還可以與地面雷達站構成一個范圍更廣的防空預警網絡。
情報與指揮
空中預警機可以在多個不同的作戰方向,同指揮中樞進行遠距離的情報輸送,完成整個戰場的通信中繼任務。先進的預警機可以在大規模空戰中為戰斗機提供有效的引導和指揮控制,這樣可以極大提高己方空中部隊的突擊效果。另外,空中預警機還可以在地面雷達站引導配合下,對己方戰斗機進行遠程攔截引導。
無源探測
預警機的無源探測系統可以探測預警雷達探測距離以外的電子輻射源,在密集電磁環境中具有很高的截獲率。空中預警機通過與其它偵察設備的配合,可以迅速測定敵方軍機電子信號的方位和電子參數,并對收到的輻射信號快速識別。
提供空中通信
先進的空中預警機通常配備有大功率特高頻無線電臺、特高頻收發信機、甚高頻和特高頻調幅調頻無線電臺、高頻數據鏈和聯合戰術信息分發系統。這些系統的綜合應用可以形成一個完整的戰術空中通信中心,不僅能隨時同戰場飛機保持溝通,而且還可以同己方地面最高指揮中心保持聯絡。
減少地面防空投入
空中預警機的使用不僅可以減少戰斗機在空中巡邏的頻次,還可以大幅度減少地面防空力量的投入。一架先進預警機的工作效能可以抵得上10個左右高性能地面防空雷達站的工作效能。
代表機種
著名型號簡介
E-2“鷹眼”預警機
E-2是由美國諾斯羅普格魯門公司在20世紀五十年代末期研制的一種全天候艦載預警機。該預警機也是世界上產量較大的預警機之一,包括新加坡、日本等國家也購買了美國的E-2。E-2最初的型號名為E-2A,隨后又推出了改型E-2B、E-2C、E-2D、E-2T。
E-3“望樓”預警機
1962年,美國戰術空軍司令部(TAC)與防空司令部(ADC)聯合發布了針對機載預警和控制系統的聯合作戰具體要求。但是美國戰術空軍司令部與防空司令部,對于建設新一代機載預警與控制系統有不同的側重點,無法就研制新的空中預警系統達成一致共識。隨后,在美國空軍系統司令部(AFSC)加入之后,三方才達成研制“機載預警與控制系統”(AWACS)的一致方案,這就是E-3“望樓”預警機的雛形。1977年3月,首架E-3A“望樓”預警機在俄克拉何馬州廷克空軍基地入役。
E-3空中預警機預警機具備很強的空中預警和戰場生存能力,其對低空飛行目標的探測距離為40千米,對中高空探測距離超過了500多千米。美國軍隊用E-3預警機在對伊拉克的作戰行動中完成了400次任務,飛行超過5000小時。
A-50預警機
A-50預警機從20世紀70年代開始研制,1984年服役。蘇聯解體時,A-50預警機大約生產了40架。A-50相較于傳統地面雷達站除了可以準確顯示敵方目標的信號種類和距離之外,還可以用全景的方式顯示己方飛機的綜合情況,如機號、航向、高度、速度、剩余燃油等等。
空警-2000預警機
空警-2000預警機是中國在伊爾-76基礎上改裝的大型、全天候、多傳感器空中預警與指揮控制飛機。其在2003年11月完成首飛,2006年裝備部隊使用。2007年,“空警-2000”正式服役,結束中國空軍沒有大型預警機的歷史。空警-2000預警機采用相控陣雷達可進行360度全方位探測,能在大規模空戰中同時引導幾十架戰斗機進行攻擊。空警-2000預警機的研制創造了世界預警機發展史上的9個第一,突破了100余項關鍵技術。空警-2000的研制和服役,讓中國在武器裝備體系上彌補了空中預警探測的空白,具有劃時代的意義。
預警機的核心機載雷達
機載預警雷達是預警機最主要的傳感器,也是預警機的核心。機載預警雷達主要用來探測敵方戰機、艦船、導彈以及地面部隊等目標。機載預警雷達通常采用兆瓦級以上的超高發射功率,工作頻率集中在超高頻波段、S波段和L波段。探測距離通常在數百公里以上。進入21世紀以來,隨著電子技術進一步發展,機載預警雷達的功能得到了新的擴充。面對反輻射導彈、第五代隱身戰斗機、巡航導彈等尖端武器的出現,各國也在競相研制下一代預警雷達。目前,預警雷達的發展歷經了4個階段。
第一代機載預警雷達
第一代預警雷達以AN/APS-70/70A、AN/APS-82為代表。第一代雷達的工作頻率集中在S波段,峰值功率為1MW,波束掃描方式為機械掃描。早期的機載雷達具備了初步雜波濾除功能,而且采用了單脈沖技術,探測距離可以達到150km。
第二代機載預警雷達
第二代預警雷達以AN/APS-120、AN/APS-138、AN/APS-139和AN/APS-145雷達為代表。雖然同屬于第二代雷達,但是這四款雷達也有不同的側重點。AN/APS-120預警雷達應用了動目標檢測技術,提高了對雜波和飛行目標的辨別率。AN/APS-120雷達的亮點在于可以自動檢測海陸低空飛行目標。AN/APS-138、AN/APS-139兩款雷達采用了新型濾波器,并應用了一系列新技術提高了預警雷達的跟蹤能力。AN/APS-145雷達主要是改進了自動檢測能力、擴大了雷達的檢測范圍。
第三代機載預警雷達
第三代預警雷達以AN/APY-1和AN/APY-2兩種型號的預警雷達為代表。AN/APY-1和AN/APY-2兩款預警雷達的工作頻率都集中在S波段。這兩款雷達對小型低空目標和大型高空目標的探測距離都很遠,分別為300km和600km。同時,還能引導己方百架飛機實施對敵攔截,具有優秀的抗干擾能力。
第四代機載預警雷達
第四代預警雷達以多功能電掃描陣列雷達、以色列費爾康預警機雷達等為代表。第四代機載預警雷達最顯著的特征是應用多功能電掃描陣列和共形相控陣等技術。應用新技術的好處是雷達探測距離遠,比如對大型高空目標的作用距離為670km,對中型目標的作用距離為445km,對低空小型目標的作用距離為370km。
發展趨勢
目前全世界數十個國家都裝備了空中預警機。隨著,空中預警機在現代戰爭中發揮出來的作用愈發重要,在不久的將來,會有更多的國家裝備它。未來空中預警機的發展呈現出以下幾個趨勢。
重點發展中小型預警機
大型預警機雖然可搭載設備多、探測距離遠,但是這并不符合每一個國家實際需要。一些國家的領土面積較小,一味地研制大型預警機不僅很難攻克技術難題,而且也是大材小用。中小型預警機具有性能適中、價格低廉、便于維護等諸多優點。這對于大多數國家來說可以滿足它們的實際需求,因此研制中小型預警機將成為今后發展的趨勢。
增大預警功能
目前現役空中預警機對于隱身目標的探測能力有限,而且隨著下一代隱身戰機的研制以及隱身導彈的運用,也會進一步壓制預警機的警戒范圍,這會嚴重威脅己方國防安全。因此,新一代預警機需要增大預警功能,提高對隱身目標進行探測的能力,才能在未來戰場上持續發揮作用力。
發展無人預警機
無人預警機的概念由來已久,它相較于有人預警機有很多好處。一方面,無人預警機可以提升預警偵察單元在一定作戰空間的預警能力,增大預警的范圍。另一方面,隨著現代空戰中有人預警機承擔的風險越來越大,無人機預警機在一定程度上可以降低人員傷亡概率。可以說,發展無人預警機成為下一代預警機發展過程中必須攻克的難題。
融合新技術
在未來戰爭中,人機協同作戰、無人化作戰必然成為新的戰爭模式。而在無人化戰爭中,只有不斷應用機器學習、大數據、人工智能等技術,才能適應新的戰爭模式。才能在實際的作戰環境中提高預警機“觀察、判斷、決策、行動”的時間,贏得戰機。
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中國“預警機之父”:被兩部雷達改變的命運.新浪新聞.2023-04-04
E-2C Hawkeye (aka "The Hummer"). GlobalSecurity.org All rights reserved..2023-04-05
E-3“望樓”之變:從誕生、質疑到認可.澎湃.2023-04-04
A-50接連被傳遭擊落、損毀,俄軍將失去全天候空中預警能力?.環球國際.2025-08-19