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机载预警与控制系统的现状与未来

战略前沿技术  · 公众号  · 科技媒体  · 2017-09-22 09:05

正文

本文由国际电子战(ID:EW21cn)授权转载,编译:温敬朋 

站在当今机载预警与控制领域最前沿的是北约,共拥有16架波音E-3A机载预警与控制飞机(简称预警机)。这些飞机部署在位于德国的北约盖伦基兴军事基地。作为北约建立的第一支多国飞行部队,E-3A机队在北约军事上拥有独特的地位。

在欧洲盟军最高统帅(SACEUR)的指挥下,北约预警机队的职责是执行监视、战斗管理以及指挥与控制任务,其首要目标是在计划制订与行动开展的各个阶段,增强各级指挥官的决策能力。                 

欧洲盟军最高统帅的指挥下,北约预警机队执行监视、战斗管理与指挥控制任务。

一名北约预警机部队军官讲:“在复杂的威胁环境中,北约预警机能够提供成功实施作战行动所需要的决策优势。位于盖伦基兴基地的E-3A机队与英国皇家空军沃丁顿基地的E-3D机队为欧洲盟军最高统帅提供了一支高度战备与快速反应的部队。这种高度战备与快速反应能力使盟军能灵活、迅速地在北约内的任何地点部署空中指挥控制能力。这在任何冲突发生的初期都特别关键,此时展开的对指示与警报信号的收集与分析是其它行动的基础;因此,北约预警机队通常是北约的第一个反应者,是北约快速反应部队的紧急战备分队与‘高度战备联合特遣队’的主要空中分队。随着危机的演进,预警机仍然扮演着重要角色,它们能够融合来自多个平台的战斗管理数据并分发给各级指挥官。”

自1978年成立以来, 北约E-3A机队为北约在一系列地区展开的军事行动提供了作战支援。这些地区包括伊拉克(1990-1991年、2003年)、巴尔干(1992-2004年)、利比亚(1992年、2011年)、地中海地区(2009年至今)、阿富汗(2011-2014年),以及在叙利亚与土耳其(2014至今)。E-3A机队参与人道主义救援与减灾行动所抗击的自然灾难包括:2005年美国“卡特里那”飓风、2005年巴基斯坦地震及2010年洪灾、2010年海地地震。另外,E-3A机队还在欧洲大陆一系列受人瞩目的重要事件中承担了警戒任务。

近期所执行的任务方面,北约E-3A机队在打击伊斯兰国的战役中为指挥官提供了监视与态势感知能力(北约预警机没有承担联合空中打击协调以及作战飞机的指挥控制任务)。在俄罗斯吞并克里米亚半岛并介入乌克兰东部事务后,自2014年3月起,为支持北约成员国作战,E-3A机队执行了1200架次以上的任务保障飞行,累计飞行时间达9000小时。

“北约预警机部队具备高度战备与快速反应能力,是北约第一时间对危机做出反应的部队,并一直保持处于前沿地位,”这名E-3A机队的军官说道,“保障飞行是为了实施空中监视、增强北约的态势感知,并为北约东部国家提供保障而执行的飞行任务。最初巡航路线设定在波兰与罗马尼亚上空,后来扩大到波罗的海各国以及土耳其”。此外,自2017年3月起,北约预警机部队开始执行专门针对土耳其的保障飞行任务。

部分成员国的预警机部队拓展了北约E-3A部队的作战能力,比如法国波音E-3F预警机与土耳其E-7T“和平鹰”部队。

飞赴东欧与中东上空执行任务之前,E-3A机队参加了北约打击利比亚前总统卡扎菲部队的“联合保护行动”。在这次任务执行中,从2011年3月到10月,E-3A飞机协助监视实施国际武器禁运及禁飞,同时对利比亚空域的空中行动提供实时监视及协调。E-3A在这次行动中共飞行了247个架次,累计飞行2120小时。

北约E-3A机队所执行的最大任务是“阿富汗援助”行动,这次行动在阿富汗北部马扎里沙里夫沙漠上空展开。从2011年1月到2014年9月,预警机队执行了空中监视与战斗管理任务,如支援与控制己方飞机制空作战中的进攻与防守行动、近距离空中支援、战场空中遮断、空中加油、战斗搜索与救援、侦察与战术空中运输等。E-3A机队在行动中共计执行了超过1240架次的飞行任务,合计飞行12240小时。在530次战斗行动的支援中,北约预警机共指挥控制了2万架飞机。

E-3机载预警与控制系统

机载预警与控制系统在这些北约行动中所发挥的作用凸显了其强大的作战使能功能,以及它在军事及民事行动中对指挥官及决策制定者的重要价值。E-3“哨兵”这款北约基于其构建了机载预警控制能力的预警机,仍然是衡量所有其它机载预警控制平台的标准。自1970年代末期在美国空军服役,以及近期在法国、北约、沙特和英国服役以来,这个基于波音707的机载预警与控制平台正在升级之中,将保证该平台至少到2035年仍具有先进军事能力。日本也正在沿着类似的路线对其基于波音767打造的E-767预警机进行升级。

在40/45批次(Block 40/45)任务系统升级中,将更换过时的硬件以及软件,包括新的平板电脑以及基于Windows的操作系统。这项工作的一个主要组成部分还包括用AN/UPX-40替换现在使用的AN/APX-103C敌我识别系统。AN/UPX-40能够消除地杂波,提供更好的探测、识别及跟踪低空飞行飞机的能力,同时任务机组成员(非飞行员)的席位从10个增加到14个。

2016年初,一架第一批完成升级将交回到美国空军的E-3G预警机出现在“红旗”演习中。美国空军整个预警机队将于2020年底完成升级。

第40/45批次任务系统升级的飞行测试于2006年7月到2008年8月间进行,并于2014年4月宣称获得初始作战能力。目前,在美国空军31架预警机中,仅有6架签订了此项升级合同,虽然剩余预警机也有望签订升级合同。第一批升级后的预警机被命名为E-3G,现在已经开始服役,而美国空军整个预警机队按照计划安排将于2020年底完成升级。

法国对其4架E-3F预警机进行了类似升级,其中包括一个新的增强型主显示器、一个改进的敌我识别系统,更好的战斗识别能力、Link 16数据链,改进的多源传感器与数据链数据集成程序,以及增加工作席位(同样从10个增加到14个)。2016年,完成中期延寿升级的E-3F预警机交付法国空军。

作为机载预警与控制系统的第二大用户,拥有16架(已减少到14架)E-3A的北约正在对其机队实施“用于全球行动和导航航空电子系统渐少的制造源替换”(DRAGON)驾驶座舱现代化计划,以使其与最新全球空中交通管理标准兼容,同时将飞行机组成员从3名减少到2名。美国空军也签署了同样的升级协议,法国承诺投资参与该项目,但现在还没有开始实施。

沙特阿拉伯最近完成了一项针对其5架预警机的雷达改进计划,重点解决性能不佳问题,改进探测范围以及探测和跟踪小目标的能力。这项工作于2016年底完成后,沙特皇家空军现在计划对其机队进行第40/45批次任务系统升级。

E-3D“哨兵”AEW1预警机于1991年开始在英国服役。包括7架飞机的皇家空军预警机队近年来进行了大量升级。然而,到2015年底,根据披露的计划,英国不但要对剩余的6架飞机进行现代化升级,而且还要将服役期从2025年延长到2035年。英国国防部并没透露这项升级计划的细节信息,但可能与40/45批次相似。

除了E-3用户外,日本拥有4架基于E-767的机载预警与控制系统平台。日本航空自卫队目前正在推进自己的升级计划,该计划虽然不同于40/45批次升级,但其相似程度足以与升级后的E-3保持极高的互操作能力。

尽管基于波音707与767的机载预警与控制系统平台以优异的表现服役近40年,并且还将至少再继续服役20年,但波音公司知道,升级已使这一传奇平台的服役年限达到了极致,平台的永久退休日期已经为期不远。到那时,波音已经开发并部署了另一个成功的后继平台——E-737机载预警与控制飞机。

E-737机载预警与控制系统

以737-700/800为模型,波音公司于1990年代后期推出了E-737机载预警与控制飞机。为首个客户澳大利亚建造的第一架样机于2002年10月下线。

澳大利亚E-7“楔尾”预警机

该平台没有使用E-3的圆盘形旋转雷达,而是使用了背鳍安装式雷达,机组成员为8-12人,包括两名飞行员。诺斯罗普·格鲁曼公司的多功能电子扫描阵列监视雷达能够对空中目标实施360度探测覆盖,探测距离超过174海里(322公里),对巡逻艇大小的海面目标的探测距离为130海里(241公里)。如果将雷达功率集中于特定方向,而不是进行常规扫描,探测距离将进一步扩大。

波音公司还计划对多功能电子扫描阵列雷达进行升级,使其能够探测与跟踪来袭弹道导弹。公司还计划把40/45批次E-3的升级技术应用到E-737预警机中,以加强该机型的机载指挥控制能力,以及其对于无人机的控制能力。

目前有6架E-737机载预警与控制系统飞机在澳大利亚服役;4架在韩国服役,并计划再购置2架;4架在土耳其服役;卡塔尔也于2014年底宣布将购买3架,尽管合同还没有签署。据报道,印度、日本与阿联酋也有购买意向。

考虑到可以像P-8“海神”海上多任务飞机那样,充分运用已经处于生产状态的波音民航飞机生产线,波音公司对于E-737预警机寄予了特别期望。至今为止,波音737已经飞行超过4500万小时,每年数百架新民航机从位于兰顿的生产线上被生产出来,为未来E-737预警机销售所做准备已经十分充分。

“空客”机载预警与控制系统

波音公司的欧洲对手——空中客车公司,在某种程度上是预警机市场的后来者,因为空客防务与航天军事分部在它以前的“空客军事分部”时期,将产品范围限定在运输机与加油机内。由于以往没有预警机订单,公司现在提供两种解决方案,以满足不同种类客户在频谱方面的不同需求。

在高端方案方面,据报道空客防务与航天分部在A330飞机基础上,为印度开发了一种机载预警与控制系统。这一机载预警与控制系统于2012年2月经印度内阁安全委员会批准立项,首批采购2套系统,此后或将再采购8套。2014年10月,空客防务与航天分部被确定为唯一投标方,系统将以A330商用客机为基础进行建造。虽然没有披露什么细节信息,但系统的一个模型显示它将采取与E-3预警机类似的设计,即在机身上部安装一个直径10米的雷达天线罩。尽管印度政府已于2015年为该项目分配了预算资金,但结果如何还充满变数,印度于2016年放弃了原定6架空客DS A330多用途加油机的采购。

与以色列IAI 集团埃尔塔系统公司合作开发的空中客车C295机载预警与控制平台目前还没有找到客户,空客防务与航天分部对那些已经购买C295运输机以及海上巡逻衍生机种的国家寄予厚望。

对于非高端方案,至少是从成本方面考虑,该公司开发了一种基于畅销的C295运输机改装而成的机载预警与控制平台。C295机载预警与控制平台于2011年5月向外界公开,它是一个与以色列雷达厂商Elta系统公司(以色列IAI集团的分部)合作开展的项目。与E-3及A330机载预警与控制系统相同,C295机载预警与控制平台雷达系统采用直径为6米的天线罩配置,而不是纵向阵列天线。空客公司声称,之所以为S波段有源相控阵(AESA)雷达系统采用这样的配置,是因为它能提供360度范围的连续探测,而使用纵向阵列天线则会在机身的正面及尾部留下盲区。该平台还提供了一个可选机腹安装地面动目标指示器(GMTI)/合成孔径雷达(SAR)/逆合成孔径雷达(ISAR)传感器供客户选择。未经证实的信息来源暗示Elta系统公司的EL/M-2022是备选系统之一。

这型有4到6个操作席位的飞机还没有找到首个客户,但空客防务与航天分部称那些已经购买C295运输机以及海上巡逻衍生机种的国家非常有望成为其首个客户。

以色列G550共形机载预警系统

新加坡空军一架G550共形机载预警系统两侧安装的两个共形孔径阵列之一。该机配备了以色列埃尔塔系统公司的EL/W-2085侧向与前向半球形S波段有源电扫阵列雷达,同时配备后向天线整流罩。

尽管已与空中客车防务与航天分部合作以C295为基础开发了机载预警与控制平台,以色列IAI集团公司还是向国际市场推出了自己的G550共形机载预警系统(CAEW),该系统采用湾流航空公司的G550支线客机作为搭载平台。

G550 CAEW飞机的两侧内整流罩内安装了以色列埃尔塔系统公司的EL/W-2085侧向与前向半球形S波段有源电扫阵列雷达的阵列天线,还安装了为探测后部区域而配备的后视天线罩。G550 CAEW飞机提供了5个操作席位,能够探测、识别、跟踪370公里范围内的空中目标。系统此前已销往以色列、意大利与新加坡,而美国空军与海军也各自独立提出了对该系统的采购需求。美国空军暗示其对于G550共形机载预警功能的青睐(有报道则称美空军将利用该机接续EC-130H电子战飞机,命名为EC-37B),而美国海军则为该系统赋予了特殊任务功能(试验靶场勤务保障)。

“环球眼”机载预警与控制系统

瑞典萨博公司制造的PS-890“爱立眼”雷达系统,使用机背平衡木天线,已被安装到一系列飞机平台上,包括应用最新标准的“环球眼”监视飞机。

萨博负责机载监视的高层艾里克·温伯格于2016年对媒体说,与最大探测距离为450公里的老式“爱立眼”系统相比较,“环球眼”所采用的“爱立眼增程”S波段有源相控阵雷达性能提高了70%,对小目标的探测能力更强。由于与前一代系统相比较探测距离更远,“环球眼”的“爱立眼增程”有源相控阵雷达对于直升机等高优先级及高挑战性目标的探测更新率更高,并且能够在有大量杂波及干扰的环境下正常工作。

2015年迪拜航展上的萨博公司“环球眼”预警机模型。

该预警机首个客户国——阿联酋将该系统称为“多任务侦察系统”(SRSS),系统被安装在庞巴迪环球6000商用喷气式飞机上,共有5个操作席位。一名萨博公司员工曾经披露,“环球眼”在能力上获得了极大提升,它集成了机载预警与控制系统、联合监视目标攻击雷达系统、海上巡逻机等多种功能。增加的水上及陆上监视能力来自于英国赛莱克斯·伽俐略公司生产的“海浪花”7500E(SeaSpray 7500E)I波段(8-12.5 GHz)机腹雷达(具有合成孔径能力)、美国前视红外系统公司(FLIR)的Star SAFIRE 380-HD光电传感器,以及安装在飞机腹部的天线阵。

阿联酋签订了第一批两架飞机的采购合同后,萨博公司又将菲律宾锁定为未来的潜在客户。

A-50/A-100机载预警与控制系统

除西方国家外,俄罗斯正在用一个新平台对其机载预警与控制能力进行升级。该升级以新近升级的伊留申“伊尔-76MD-90A” (伊尔-476)运输机为基础进行,该机是苏联时代伊尔-76“耿直”运输机的改进型。

A-50预警机的特征是在机身上安装了一个与机体分开的旋转式雷达天线罩。

现在以伊尔-76为基础建造的预警机名称为A-50“支柱”。俄罗斯基于“伊尔-76MD-90A”建造A-100预警机的信息于2011年首次披露,同时也公布了少量细节信息。该机基于有源相控阵雷达设计,而非A-50的机载旋转式雷达,这将会极大改进该平台对于机载及陆基目标的探测与跟踪能力。俄罗斯官方媒体称该机对于机载目标的探测距离可以达到600公里,对于舰船的探测距离可以达到400公里。基于“伊尔-76MD-90A”机体建造预警机,所带来的好外是能够使用新的航电设备并且节省燃油。

俄罗斯官方媒体最近披露,A-100LL试验机首飞计划在2018年进行。俄罗斯空天军最终很有可能使用A-100一对一地替换其20架A-50。该机也可能获得出口订单。

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