简单的说一下空警500的雷达罩

     


    近期，网上出现了一架新型国产预警机的图片，该机最大的特点就是它的雷达罩不是传统的圆盘状，而是水滴形，这种雷达罩可能有效的降低飞机的阻力。

根据海外的消息，这架飞机可能就是最新国产空警-500预警机，配备这种雷达罩表面该机采用了我国新一代机载有源相控阵雷达，探测性能比空警200有了较大的提高。

有人可能要问，空警-500为什么没有继续采用空警-200的平衡木天线或者空警2000的圆盘状雷达罩，而要改变雷达罩的形状呢？我们知道预警机的改装并不是简单的拿一个飞机过来安装相关的设备就可以，因为飞机改装后配备了较多电子设备、天线等，这些都会对飞机的气动布局、结构、强度造成影响，此外还要考虑飞机的供电能力、空调能力、剩余强度、安全余度等因素。

在改装之中尤其需要注意的就是飞机设计极限性能的限制，这是因为必须清楚并严格遵守飞机设计极限、预留的设计裕度，才能进行正确的改装，这些性能设计极限包括：使用飞行包线、强度包线、重心包线等保证飞行安全的限制，同时其他一些性能也应该关注，如飞机稳定性的裕度、操纵面偏度余度等性能也有重要的意义，同样需要给予重点关注。

天线整流罩可能是预警机关键的部分之一



作为预警机来说，最复杂，也是最重要的部分可能就是天线整流罩的设计和安装，首先要按照预警雷达的性能要求确定天线罩的形状、位置，接着通过支架将天线整流罩安装在机身的预定位置，这样就涉及到了对飞机气动布局、结构强度等方面的影响，例如增加飞机阻力、降低尾翼效率、削弱机体结构强度、增加空重等问题，需要在改装之前和改装之中甚至在飞机服役密切关注，解决出现的问题。

即使解决了这些问题，还有一些问题需要解决，例如飞机飞行的时候，机体受到载荷，会产生弯曲和变形，这些弯曲和变形会通过连接件传递到天线之上，天线在工作的时候，辐射面性能保持平直，不能出现弯曲，另外机载预警雷达的天线较大，飞机多数部件出现在天线近场之内，雷达电波照射到机体之后，会发生遮挡，覆盖范围发生改变，这些问题都会影响雷达的正常工作，从而降低预警机的使用效能。

机身对雷达会有遮挡



正是因为预警机改装是如此的复杂，所以我们看到各国预警机的布局一直在改变，甚至连预警机的雷达天线整流罩的形状也在变化之中，原因就是各国一直在探讨预警机而已听最优设计。最初的预警机如美国的TBW-3采用的是机腹雷达罩，它的优点就是对于飞机气动布局影响较小，相应的改装工作量也较小，但是它的缺点就是影响雷达的探测性能，尤其是上视性能。此多见于预警探测性能要求不高的小型或者中型预警机。因此后来出现了机头配备了鼓包的布局形式，这种布局改善了飞机的上视性能，但是缺乏全向探测性能，英国为此研制了猎迷预警机，它采用机头、机尾两个鼓包（天线），共用一个发射机，通过一个波导开关来实现全方位的搜索。但是依然没有解决雷达全方位探测性能较低的问题。

最早的预警机采用机腹天线



我们现在常见的是预警机布局就是所谓的雷达罩-支架，它的优点就是雷达探测性能好，全方向覆盖范围大，可以沿着圆盘直径布置天线，增加天线的孔径尺寸，因此是目前机载预警机的主流布局，但是它的缺点就是圆盘状雷达天线整流罩及支柱增加了飞机的阻力，破坏了飞机的稳定性，由于雷达天线整流罩普遍重量在数吨，因此支柱较大，对于飞机结构强度削弱较多，因此飞机原有的设计平衡影响较大，改装工作量较大，技术难度比较复杂。

笔者举国内外两个例子，当年我国在改装空警-1号的预警机的时候，就曾经遇到过严重的振动问题，试飞员反映飞行员垂直抖动明显，座舱内设备发出间歇性的吱吱响声，后来进行研究发现是由于天线罩支柱整流不佳引起振动，从而产生涡流，后者的脉动压力作用在垂尾之上从而引进振动，美国的E-3A预警机也曾经发生过天线舱扰流作用在垂直尾翼，造成飞机航向稳定度下降，不得不降低最大的速度。所以根据大量的工程经验，国内外专家认为圆形雷达天线罩的直径应该低于飞机长度的0.3，厚度应该是直径的0.2，以-3A预警机为例，它的机长是46.3米左右，雷达天线罩的直径为9.14米，厚度为1.83米。





本世纪初，立足于打胜高技术条件下的局部战争，我国开始发展预警机，由于国内没有多少大型飞机改装大型预警机，所以空军竭尽全力也只改装了4架空警-2000型飞机，保证一个战略方向的预警能力尚且不足，为此中央军委决定搞大小结合，研制一型中型预警机来弥补大型预警机的不足，这就是空警-200。

不过改装空警-200碰到第一个问题就是载机，当时国内适合改装的飞机只有运-8C，但是空军、中航及陕西飞机公司等单位对相关数据进行分析后发现，加装预警雷达以任务系统之后，运-8C的航程、滞空时间有限，难以满足空军要求的相关指标，最后决定对运-8C进行了大的修改。这就是运-8高新工程三类载机，与运-8C相比，它的改动达到80%，几乎相当于新设计一架飞机。





首先增加载油量，这是保证航程、滞空时间的最基本手段，运-8高新工程三类载机采用了机翼整体油箱，航程由运-8C的3000公里提高到5000公里以上，增加发动机功率，为了克服飞机空重增加对飞机性能影响，运-8高新工程三类载机用WJ-6C发动机替代了原来的WJ-6发动机，并且换装了六叶复合材料螺旋桨，发动机功率提高到5300马力，保证了飞机的飞行性能。

雷达天线方面，空警-200采用了平衡木天线，它的优点就是可以突破机身限制，得到较大孔径的天线，从而提高雷达的探测距离，另外平衡木天线的阻力较小，对于飞机航向稳定性的影响也较小，根据相关资料，圆盘-支柱构型可以增加飞机阻力大约30%，而平衡木只有10-20%，对地飞机航向稳定性的影响，前者可以达到60%，后者只有30%，这样有利于提高预警机的巡航升阻比，增加航程，同时也改善了飞行性能。





另外空警-200在机身设计还进行了其他一些改进，比如运-8C原来是军用运输机，后机身开有较大的货舱门，这样会增加飞机的阻力，而空警-200取消了这个大门，并且对后机身进行修形处理，从而降低了阻力，减阻效果达到10%左右，为了提高航向的稳定性，空警-200还在平尾两端各增加一个端板，相当于一对小的垂直尾翼，由于这对端板避开了雷达天线罩的尾流，因此可以有效的补偿航向稳定性损失，提高了飞机的航向稳定性。

整体上看空警-200最终达到了设计的要求，成为一型战术技术指标较好的中型预警机，目前已经批量生产装备部队，不过平衡木天线也有自己的缺点，那就是缺乏前向探测能力，我们知道平面相控阵天线只能探测大约60度的范围，因此一块天线能够覆盖的范围只有120度，平衡木天线只有2个天线，这样它只能覆盖大约240度的范围，其他的只能通过采用一定的航线飞行来弥补，这样显然就会造成某些时间段内预警机对于战区掌握能力下降。

有的国家采取增加一个前向和后面天线来解决这个问题，例如美国的E-737“楔尾”预警机，它的天线安装有背鳍式，两个主天线安装在机身上的长条状整流罩内，各负责120度的探测范围，其上面还有一个前向和后向天线，负责余下的120度，前、后向天线采用了端射天线以保证一定的电气口径，不过它并没有从根本解决这个类型预警机全向探测的问题，并且系统结构比较复杂，成本较高。





正是因为如此，巴基斯坦空军向我国采购ZDK-03预警机的时候，并没有选择平衡木方案，而采用了传统的圆盘-支柱方案，里面安装有单面旋转有源相控阵天线，与空警-200相比，ZDK-03的天线孔径要低于前者，相应的探测距离也要少于前者，空气阻力、对于飞机航各稳定性的影响也要大于前者，但是它的优点就是全向探测能力强，当飞机飞离目标区的时候，可以转动天线，始终注视着战区。




行文至此，可能有读者要问，我国预警机布局丰富，有固定圆盘三角阵面、旋转单面阵，还有平衡木天线的，那么新一代预警机为什么还要改变雷达天线罩的形状，从我国空军担负的作战任务及作战对象来看，未来战场可能涉及到陆、海、空、天等各方面的目标，因此需要预警机具备较强的目标探测、识别、跟踪能力，目标刷新速度快，多目标能力和对付隐身、机动目标能力要强，，从这个角度来讲，平衡木天线虽然在自己探测范围内可以实现电子扫描，对付多目标及机动目标能力较强，但是它的全向探测能力较差，对于战区掌握能力较弱，难以适应这样复杂的战场环境。

单面旋转阵虽然全向探测能力较好，但是天线旋转速度有限，所以目标数据更新速率较低，因此对付全向攻击方向同样较差，因此同样不适应这样复杂的战场环境，既能实现全向覆盖，又具备较高目标数据更新速率的只有固定圆盘的三角阵面，但是它的缺点就是不能够按照直径来布置天线，而只能根据弦长，这样就降低了天线的孔径，如果想增加天线孔径，只能增加天线罩尺寸，这样又会影响飞机的飞行性能。尤其是改装中小型运输机的时候。





这样对圆盘天线罩进行改进的非圆天线罩就出现了，比如我们熟悉的当年S-3改装的预警机方案，以及苏霍伊无人预警机方案，它们都采用了三角形的雷达罩，根据相关的资料，它的阻力增量大约只相当于圆盘状雷达罩的80%，天线罩结构重量只相当于后者的90%，另外尾涡强度也要低于后者。所以比较适合中小型飞机改装。





行文至此，可能许多读者对于我国新型预警机为什么要采用新的天线整流罩，显然是尽可能增加天线孔径，同时将对载机的不利影响降低到最小。笔者认为除了对雷达天线罩进行改进之外，可能还需要对发动机的功率进行相应的提高，将现有发动机的功率提高到6000马力以上，以适应飞机任务系统重量的增加，以及有源相控阵雷达对于电力和冷却等系统的需求。

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2013-8-3 15:14 上传


     


    近期，网上出现了一架新型国产预警机的图片，该机最大的特点就是它的雷达罩不是传统的圆盘状，而是水滴形，这种雷达罩可能有效的降低飞机的阻力。

根据海外的消息，这架飞机可能就是最新国产空警-500预警机，配备这种雷达罩表面该机采用了我国新一代机载有源相控阵雷达，探测性能比空警200有了较大的提高。

有人可能要问，空警-500为什么没有继续采用空警-200的平衡木天线或者空警2000的圆盘状雷达罩，而要改变雷达罩的形状呢？我们知道预警机的改装并不是简单的拿一个飞机过来安装相关的设备就可以，因为飞机改装后配备了较多电子设备、天线等，这些都会对飞机的气动布局、结构、强度造成影响，此外还要考虑飞机的供电能力、空调能力、剩余强度、安全余度等因素。

在改装之中尤其需要注意的就是飞机设计极限性能的限制，这是因为必须清楚并严格遵守飞机设计极限、预留的设计裕度，才能进行正确的改装，这些性能设计极限包括：使用飞行包线、强度包线、重心包线等保证飞行安全的限制，同时其他一些性能也应该关注，如飞机稳定性的裕度、操纵面偏度余度等性能也有重要的意义，同样需要给予重点关注。

天线整流罩可能是预警机关键的部分之一



作为预警机来说，最复杂，也是最重要的部分可能就是天线整流罩的设计和安装，首先要按照预警雷达的性能要求确定天线罩的形状、位置，接着通过支架将天线整流罩安装在机身的预定位置，这样就涉及到了对飞机气动布局、结构强度等方面的影响，例如增加飞机阻力、降低尾翼效率、削弱机体结构强度、增加空重等问题，需要在改装之前和改装之中甚至在飞机服役密切关注，解决出现的问题。

即使解决了这些问题，还有一些问题需要解决，例如飞机飞行的时候，机体受到载荷，会产生弯曲和变形，这些弯曲和变形会通过连接件传递到天线之上，天线在工作的时候，辐射面性能保持平直，不能出现弯曲，另外机载预警雷达的天线较大，飞机多数部件出现在天线近场之内，雷达电波照射到机体之后，会发生遮挡，覆盖范围发生改变，这些问题都会影响雷达的正常工作，从而降低预警机的使用效能。

机身对雷达会有遮挡



正是因为预警机改装是如此的复杂，所以我们看到各国预警机的布局一直在改变，甚至连预警机的雷达天线整流罩的形状也在变化之中，原因就是各国一直在探讨预警机而已听最优设计。最初的预警机如美国的TBW-3采用的是机腹雷达罩，它的优点就是对于飞机气动布局影响较小，相应的改装工作量也较小，但是它的缺点就是影响雷达的探测性能，尤其是上视性能。此多见于预警探测性能要求不高的小型或者中型预警机。因此后来出现了机头配备了鼓包的布局形式，这种布局改善了飞机的上视性能，但是缺乏全向探测性能，英国为此研制了猎迷预警机，它采用机头、机尾两个鼓包（天线），共用一个发射机，通过一个波导开关来实现全方位的搜索。但是依然没有解决雷达全方位探测性能较低的问题。

最早的预警机采用机腹天线



我们现在常见的是预警机布局就是所谓的雷达罩-支架，它的优点就是雷达探测性能好，全方向覆盖范围大，可以沿着圆盘直径布置天线，增加天线的孔径尺寸，因此是目前机载预警机的主流布局，但是它的缺点就是圆盘状雷达天线整流罩及支柱增加了飞机的阻力，破坏了飞机的稳定性，由于雷达天线整流罩普遍重量在数吨，因此支柱较大，对于飞机结构强度削弱较多，因此飞机原有的设计平衡影响较大，改装工作量较大，技术难度比较复杂。

笔者举国内外两个例子，当年我国在改装空警-1号的预警机的时候，就曾经遇到过严重的振动问题，试飞员反映飞行员垂直抖动明显，座舱内设备发出间歇性的吱吱响声，后来进行研究发现是由于天线罩支柱整流不佳引起振动，从而产生涡流，后者的脉动压力作用在垂尾之上从而引进振动，美国的E-3A预警机也曾经发生过天线舱扰流作用在垂直尾翼，造成飞机航向稳定度下降，不得不降低最大的速度。所以根据大量的工程经验，国内外专家认为圆形雷达天线罩的直径应该低于飞机长度的0.3，厚度应该是直径的0.2，以-3A预警机为例，它的机长是46.3米左右，雷达天线罩的直径为9.14米，厚度为1.83米。





本世纪初，立足于打胜高技术条件下的局部战争，我国开始发展预警机，由于国内没有多少大型飞机改装大型预警机，所以空军竭尽全力也只改装了4架空警-2000型飞机，保证一个战略方向的预警能力尚且不足，为此中央军委决定搞大小结合，研制一型中型预警机来弥补大型预警机的不足，这就是空警-200。

不过改装空警-200碰到第一个问题就是载机，当时国内适合改装的飞机只有运-8C，但是空军、中航及陕西飞机公司等单位对相关数据进行分析后发现，加装预警雷达以任务系统之后，运-8C的航程、滞空时间有限，难以满足空军要求的相关指标，最后决定对运-8C进行了大的修改。这就是运-8高新工程三类载机，与运-8C相比，它的改动达到80%，几乎相当于新设计一架飞机。





首先增加载油量，这是保证航程、滞空时间的最基本手段，运-8高新工程三类载机采用了机翼整体油箱，航程由运-8C的3000公里提高到5000公里以上，增加发动机功率，为了克服飞机空重增加对飞机性能影响，运-8高新工程三类载机用WJ-6C发动机替代了原来的WJ-6发动机，并且换装了六叶复合材料螺旋桨，发动机功率提高到5300马力，保证了飞机的飞行性能。

雷达天线方面，空警-200采用了平衡木天线，它的优点就是可以突破机身限制，得到较大孔径的天线，从而提高雷达的探测距离，另外平衡木天线的阻力较小，对于飞机航向稳定性的影响也较小，根据相关资料，圆盘-支柱构型可以增加飞机阻力大约30%，而平衡木只有10-20%，对地飞机航向稳定性的影响，前者可以达到60%，后者只有30%，这样有利于提高预警机的巡航升阻比，增加航程，同时也改善了飞行性能。





另外空警-200在机身设计还进行了其他一些改进，比如运-8C原来是军用运输机，后机身开有较大的货舱门，这样会增加飞机的阻力，而空警-200取消了这个大门，并且对后机身进行修形处理，从而降低了阻力，减阻效果达到10%左右，为了提高航向的稳定性，空警-200还在平尾两端各增加一个端板，相当于一对小的垂直尾翼，由于这对端板避开了雷达天线罩的尾流，因此可以有效的补偿航向稳定性损失，提高了飞机的航向稳定性。

整体上看空警-200最终达到了设计的要求，成为一型战术技术指标较好的中型预警机，目前已经批量生产装备部队，不过平衡木天线也有自己的缺点，那就是缺乏前向探测能力，我们知道平面相控阵天线只能探测大约60度的范围，因此一块天线能够覆盖的范围只有120度，平衡木天线只有2个天线，这样它只能覆盖大约240度的范围，其他的只能通过采用一定的航线飞行来弥补，这样显然就会造成某些时间段内预警机对于战区掌握能力下降。

有的国家采取增加一个前向和后面天线来解决这个问题，例如美国的E-737“楔尾”预警机，它的天线安装有背鳍式，两个主天线安装在机身上的长条状整流罩内，各负责120度的探测范围，其上面还有一个前向和后向天线，负责余下的120度，前、后向天线采用了端射天线以保证一定的电气口径，不过它并没有从根本解决这个类型预警机全向探测的问题，并且系统结构比较复杂，成本较高。





正是因为如此，巴基斯坦空军向我国采购ZDK-03预警机的时候，并没有选择平衡木方案，而采用了传统的圆盘-支柱方案，里面安装有单面旋转有源相控阵天线，与空警-200相比，ZDK-03的天线孔径要低于前者，相应的探测距离也要少于前者，空气阻力、对于飞机航各稳定性的影响也要大于前者，但是它的优点就是全向探测能力强，当飞机飞离目标区的时候，可以转动天线，始终注视着战区。




行文至此，可能有读者要问，我国预警机布局丰富，有固定圆盘三角阵面、旋转单面阵，还有平衡木天线的，那么新一代预警机为什么还要改变雷达天线罩的形状，从我国空军担负的作战任务及作战对象来看，未来战场可能涉及到陆、海、空、天等各方面的目标，因此需要预警机具备较强的目标探测、识别、跟踪能力，目标刷新速度快，多目标能力和对付隐身、机动目标能力要强，，从这个角度来讲，平衡木天线虽然在自己探测范围内可以实现电子扫描，对付多目标及机动目标能力较强，但是它的全向探测能力较差，对于战区掌握能力较弱，难以适应这样复杂的战场环境。

单面旋转阵虽然全向探测能力较好，但是天线旋转速度有限，所以目标数据更新速率较低，因此对付全向攻击方向同样较差，因此同样不适应这样复杂的战场环境，既能实现全向覆盖，又具备较高目标数据更新速率的只有固定圆盘的三角阵面，但是它的缺点就是不能够按照直径来布置天线，而只能根据弦长，这样就降低了天线的孔径，如果想增加天线孔径，只能增加天线罩尺寸，这样又会影响飞机的飞行性能。尤其是改装中小型运输机的时候。





这样对圆盘天线罩进行改进的非圆天线罩就出现了，比如我们熟悉的当年S-3改装的预警机方案，以及苏霍伊无人预警机方案，它们都采用了三角形的雷达罩，根据相关的资料，它的阻力增量大约只相当于圆盘状雷达罩的80%，天线罩结构重量只相当于后者的90%，另外尾涡强度也要低于后者。所以比较适合中小型飞机改装。





行文至此，可能许多读者对于我国新型预警机为什么要采用新的天线整流罩，显然是尽可能增加天线孔径，同时将对载机的不利影响降低到最小。笔者认为除了对雷达天线罩进行改进之外，可能还需要对发动机的功率进行相应的提高，将现有发动机的功率提高到6000马力以上，以适应飞机任务系统重量的增加，以及有源相控阵雷达对于电力和冷却等系统的需求。

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