[转帖]预警机的发展趋势

随着作战环境的发展，预警机在作战中的地位不断上升，它的功能也在不断扩展，对于它未来的发展也提出了许多新要求
　　预警机是一种装有远距 搜索雷达、数据处理、敌我识别以及通信导航、指挥控制、电子对抗等完善电子设备，集预警、指挥、控制、通信和情报于一体，用于搜索、监视与跟踪空中和海上目标，并指挥、引导己方飞机遂行作战任务的作战支援飞机，能起到活动雷达站和空中指挥中心的作用，是现代战争中重要的武器装备。
　　在和平时期，预警机可用来进行空中值勤，监视敌方行动，以防突然袭击。在战争时期，用预警机执行警戒、指挥和武器引导任务，不仅可以加大预警的距离，使截击机的拦截线大大向外延伸，而且还可以把各参战部队紧密地联成一个整体，统一控制战区内所有的防空兵器，有效地指挥各军种协同作战。
　　一架现代预警机的机载雷达覆盖面积可达到约50万平方千米，相当于30多部地面雷达的探测范围。
　　复杂的预警机组成
　　预警机按功能，可分为战略预警机和战术预警机；按尺寸则可分为大型预警机和中、小型预警机。
　　战术预警机在局部战争中用于探测空中（特别是超低空）入侵的目标，指挥和引导己方防空和空中力量。它的续航能力较弱，控制功能较小，但造价和使用费用较低，如E-2C。
　　战略预警机除有战术预警机的功能外，还可担负国土战略防御任务，具有高级空中指挥和控制功能，续航能力强，系统复杂，造价和使用费用高，如E-3A和A-50。
　　预警飞行器还可按载体不同分为预警飞机、预警直升机、预警无人机、预警飞艇、预警气球等。目前在世界各国使用的预警飞行器大部分是第一类。
　　预警机的最大特点是都装有巨大的雷达天线罩，尽管天线罩使飞机的外型变化较大，但经过气动优化设计后，基本上能保持飞机原有的飞行性能。
　　仅有强大的雷达还不能构成预警机，组成完整的预警机需要有多种分系统，包括载机分系统、监视雷达分系统、二次雷达分系统、电子侦察和通信侦察分系统、导航分系统、数据处理与显控分系统、通信分系统和自卫电子分系统。
　　载机分系统　　对预警机系统载机的基本要求为有足够的载荷能力；有足够的机舱容积；有足够的续航能力。因此，当前世界上服役的预警机，几乎都选择运输机作为载机。如美国的预警机系列选用波音707和767，俄罗斯的A-50选用伊尔-76。
　　监视雷达分系统　　预警机的监视雷达通常采用具有下视能力的脉冲多普勒雷达，能在地面和海面的严重杂波环境中探测和跟踪高空或低空、高速或低速目标，能够对数百个目标进行处理和显示。要求其抗干扰能力强。
　　二次雷达分系统　　预警机二次雷达分系统包括二次雷达系统和敌我识别系统。
　　电子侦察和通信侦察分系统　　电子侦察分系统是预警机上除主雷达外的第二号重要目标信息来源，目前各国预警机系统中都已普遍装备这一分系统。通信侦察分系统主要用来截获敌方空-空与空-地通信，以判断敌方的战术意图，通常只在大型预警机上才装备这一分系统。
　　导航分系统　　预警机导航设备能提供载机的当前地理位置、高度、航向等参数，这些参数被输入计算机数据处理分系统，给雷达分系统提供精确的基准位置，使各种传感器获得的信息能够准确地转换到大地参考系上去。
　　数据处理与显控分系统　　数据处理与显控分系统是预警机系统中操纵人员与任务电子系统各传感器之间的人机接口。
　　通信分系统　　通信分系统分为机内通信和外部通信两部分。信息的传递可以是话音或数字模式。
　　自卫电子分系统　　这个系统是预警机的防护技术措施，它的功能是探测和对抗敌方武器的攻击。
　　全球装备情况
　　由于预警机在现代战争中的重要地位及其在实战中的出色表现，尽管每套预警机系统的价格十分昂贵，许多国家和地区的政府还是不惜重金发展自己的空中预警力量，目前世界上有大约300余架预警机在服役。
　　美国是世界上研制和装备空中预警机型号最多的国家，共装备约168架空中预警机，其主要机型是E-2C和E-3系列。
　　俄罗斯防空军装备的主要是图-126预警机和A-50预警机。其中A-50预警机功能与E-3相仿，它的雷达具有下视能力，作用距离可达400～600千米，可同时探测和跟踪50～60个地面和水面上低空飞行的目标，导引10～12架战斗机。
　　局部战争中使用情况
　　 1991年海湾战争期间，美国动用了27架E-2C和11架E-3预警机参战，其中E-2C预警机共出动1183架次，飞行4700小时，用于空中预警和通信中继。
　　 E -3预警机在"沙漠风暴"行动期间共出动448架次，飞行5546小时，指挥控制了9万架次飞机的飞行，平均每天2240架次，不仅向战区指挥中心提供了原始空情，还与RC-135电子侦察机、战地空中指挥与控制中心、战术空中指挥中心及E-2C预警机建立了数据共享网络。
　　 由于在空战中有预警机指挥控制，以美国为首的多国部队未损失1架参战飞机，反之伊拉克则在空战中被击落了40余架飞机。
　　伊拉克战争中，美军在伊拉克周边地区共集结了各型飞机约1145架，其中预警、侦察等支援飞机140多架。作战期间，美英联军共出动了41780架次的飞机对伊拉克数千个目标进行了大规模空袭，平均每天1600架次，最多时达2000架次。飞机出动的强度如此之大，使得美军对通信的需求量大约是1991年"海湾战争"时的10倍，而美国军用通信卫星保障能力明显不足。因此，美军部署了20架E-2C"鹰眼"预警机、20架E-3"望楼"预警机和4架E-8C"联合星"飞机以满足美军对通信的巨大需求。
　　由于在战争中伊拉克空军的飞机没有起飞，美军的E-2C和 E-3两种预警机担负了对伊拉克导弹发射的侦测和预警。
　　当云层较厚或者油田的油烟弥漫时，卫星侦察效果就受到了很大的影响，这时美军就用E-8 C飞机来对地面机动目标进行监视。
　　美军利用以上三种飞机组成了低空、中空信息侦察网，并构建了空中通信网络平台，将情报实时发送给美英战机的飞行员，然后由他们对目标进行打击。伊拉克军队的一般活动情况很难避开它们的眼睛。整个战争期间，这三种预警、监视飞机出动的次数超过3000架次。
　　四大发展趋势
　　自60年代初第一代预警机装备使用以来，经过不断改进和完善，已发展到第三代。目前的预警机不仅能及早截获和监视低空入侵的目标，而且还可引导和指挥已方战斗机进行拦截和攻击，从而成为空中预警指挥中心。今后，随着作战环境的变化，对预警机的要求将越来越高，预计预警机今后的发展将遵循以下四大趋势。
　　 1.大中型预警机以改进为主。
　　随着航空技术的发展，作战环境也随之发生变化，如美国的B-2隐身轰炸机的雷达截面积仅有0.3平方米，而"战斧"巡航导弹的雷达截面积更小（约0.1平方米），因此，现代战争需要探测能力更强的预警机。
　　在目前的国际形势下，由于冷战已经结束，许多国家正在大幅度削减国防预算，再加上现役预警机功能较强，有改进的余地，因而预计在今后相当长一段时间内新的大型预警机的发展将受到限制，将以改进为主。如美国空军拟使E-3至少服役到2020年，美国海军拟使E-2C至少服役至2025年。
　　由于大中型预警机的服役时间已经普遍很长，如E-3已超过20年，其载机平台已经陈旧，而且也不再生产了，因此，为这些大中型预警机改进或更新载机平台和发动机应是其改进中的重要内容。
　　 2.中小型预警机以发展新型号为主。
　　海湾战争后，世界上许多国家与地区出现了研制、采购预警机的热潮。由于大型预警机价格太高，而许多中小国家国土不太辽阔，海岸线、国境线也不太长，使用大型预警机是大材小用，再加上大型预警机技术过于复杂，掌握与使用都很因难，因此大多数中小国家对大型预警机望而却步。而中小型预警机具有价格低廉、性能适中的优点，能满足多数国家的需要，再加上使用维护较为方便，对机场要求也不高，因而研制中小型预警机将成为今后的必然发展趋势。
　　一些国家还在积极发展无人预警机。例如2000年，美国空军研究实验室提出了一种新型的无人机，其平台形状像一颗钻石，称为"传感飞行器"无人机。该无人机最突出的一点，就是将预警雷达天线与侦察雷达天线共装在无人机的机翼上，使该无人机可同时完成对空中目标的预警与对地面目标的监视。
　　 3.采用数据融合与相控阵雷达等先进技术。
　　进入21世纪，预警机将安装先进的相控阵预警雷达，并对通过战术数据链传来的其他传感器的数据进行融合，以便更好地探测隐身飞机、直升机、巡航导弹、弹道导弹等目标。预警机还将装备功能很强的大规模并行计算机和大量数据库，能更好地识别目标和剔除干扰信号。此外，先进的红外探测技术、计算机数据处理技术和卫星技术也将在未来的预警机上得到重点应用。
　　相控阵雷达是预警雷达的发展方向。有源相控阵预警雷达的优点是：重量轻；一些模块损坏只使其性能稍有降低，而不会完全失效；波束扫描速度快而且灵活，增加了功能灵活性；通过先进的处理算法可提高雷达的抗干扰能力；能将主波束中间隔很近的目标分开。
　　今后的有源相控阵天线可能采用高效的砷化镓单片T/R模块和超大规模集成电路，将双波段或多波段阵列安装在静止的顶部天线罩、机身、机翼和尾翼上。以色列研制的"费尔康" 相控阵预警雷达系统是世界上第一种投入使用的相控阵预警雷达。除以色列外，瑞典和美国也在研究相控阵预警雷达技术。
　　 数据融合的目的是为了提高预警机的敌我识别能力和隐身目标探测能力。目前，预警机上的主要传感器仍是雷达，为了提高目标识别能力，采取的措施是增大探测距离以及在雷达关机时仍能跟踪目标，机上还装有敌我识别系统、电子支援措施系统和用于接收其他传感器数据的数据链。要充分利用其他传感器的数据，就需将它们综合起来，进而融合起来，综合后所得到的位置和速度信息比单一传感器得到的更好。为进行数据融合，需采用具有很强功能的计算机和开发新的算法。
　　另外，通过采用新的技术，取代了以前的把天线直接链接到预警机系统外部结构上的方法，从而提高了预警机的电气性能、结构完整性和空气动力效率。
　　无源探测是预警机获取情报信息的主要来源之一。近年来，热成像技术发展迅速，国外的武器系统日趋广泛地装备热成像探测系统。
　　热成像技术以被动方式工作，隐蔽性强，保密性佳，预计不久将会发展成为预警机上重要的探测装置之一。
　　计算机系统是空中预警机的核心，采用高性能计算机对提高整个空中预警系统的工作性能有着重要的作用。
　　卫星占据着地球的"制高点"，对提高预警机的电子战能力将起"倍增器"的作用。卫星技术将可完成侦察、导航、通信及气象预报等多种任务。
　　 4.注重增强高生存力的设计。
　　 为了提高预警机的任务可用性，不致因设备故障而放弃任务，在设计中对电子设备采用高可靠性的元器件和数字器件，关键部件均备有余度，在故障时，能自动切换。而且预警机具有大量自检电路，可在计算机软件的控制下进行自检，将故障隔离到电路板，并具有飞行中的维修能力。
　　预警机的速度不快，目前都没有装备自卫武器，为了应付可能遇到的各种战斗机、地空导弹和空空导弹的威胁，现代预警机都将具有完善的电子反对抗能力，其主要措施有：尽量减小旁瓣；采用干扰抵消技术；用被动探测方法测量干扰机的位置，以引导己方战机进行攻击；采用频率捷变、多脉冲重复频率以及改变极化的方式。
　　采用多种通信方式，如高频、超高频、卫星通信及通信、导航、识别"三位一体"的综合性系统（即JTIDS）等。JTIDS系统保密性佳，抗干扰性能强，系统无节点，抗摧毁性强。
　　提高预警机的飞行性能，选用高性能载机对提高预警机的生存能力至关重要。
　　不携带攻击性武器的预警机，当遇到有拦截能力的敌机时，往往只能被动挨打，所以预警机若能携带数枚空-空导弹作为自卫手段将是非常有必要的。随着作战环境的发展，预警机在作战中的地位不断上升，它的功能也在不断扩展，对于它未来的发展也提出了许多新要求
　　预警机是一种装有远距 搜索雷达、数据处理、敌我识别以及通信导航、指挥控制、电子对抗等完善电子设备，集预警、指挥、控制、通信和情报于一体，用于搜索、监视与跟踪空中和海上目标，并指挥、引导己方飞机遂行作战任务的作战支援飞机，能起到活动雷达站和空中指挥中心的作用，是现代战争中重要的武器装备。
　　在和平时期，预警机可用来进行空中值勤，监视敌方行动，以防突然袭击。在战争时期，用预警机执行警戒、指挥和武器引导任务，不仅可以加大预警的距离，使截击机的拦截线大大向外延伸，而且还可以把各参战部队紧密地联成一个整体，统一控制战区内所有的防空兵器，有效地指挥各军种协同作战。
　　一架现代预警机的机载雷达覆盖面积可达到约50万平方千米，相当于30多部地面雷达的探测范围。
　　复杂的预警机组成
　　预警机按功能，可分为战略预警机和战术预警机；按尺寸则可分为大型预警机和中、小型预警机。
　　战术预警机在局部战争中用于探测空中（特别是超低空）入侵的目标，指挥和引导己方防空和空中力量。它的续航能力较弱，控制功能较小，但造价和使用费用较低，如E-2C。
　　战略预警机除有战术预警机的功能外，还可担负国土战略防御任务，具有高级空中指挥和控制功能，续航能力强，系统复杂，造价和使用费用高，如E-3A和A-50。
　　预警飞行器还可按载体不同分为预警飞机、预警直升机、预警无人机、预警飞艇、预警气球等。目前在世界各国使用的预警飞行器大部分是第一类。
　　预警机的最大特点是都装有巨大的雷达天线罩，尽管天线罩使飞机的外型变化较大，但经过气动优化设计后，基本上能保持飞机原有的飞行性能。
　　仅有强大的雷达还不能构成预警机，组成完整的预警机需要有多种分系统，包括载机分系统、监视雷达分系统、二次雷达分系统、电子侦察和通信侦察分系统、导航分系统、数据处理与显控分系统、通信分系统和自卫电子分系统。
　　载机分系统　　对预警机系统载机的基本要求为有足够的载荷能力；有足够的机舱容积；有足够的续航能力。因此，当前世界上服役的预警机，几乎都选择运输机作为载机。如美国的预警机系列选用波音707和767，俄罗斯的A-50选用伊尔-76。
　　监视雷达分系统　　预警机的监视雷达通常采用具有下视能力的脉冲多普勒雷达，能在地面和海面的严重杂波环境中探测和跟踪高空或低空、高速或低速目标，能够对数百个目标进行处理和显示。要求其抗干扰能力强。
　　二次雷达分系统　　预警机二次雷达分系统包括二次雷达系统和敌我识别系统。
　　电子侦察和通信侦察分系统　　电子侦察分系统是预警机上除主雷达外的第二号重要目标信息来源，目前各国预警机系统中都已普遍装备这一分系统。通信侦察分系统主要用来截获敌方空-空与空-地通信，以判断敌方的战术意图，通常只在大型预警机上才装备这一分系统。
　　导航分系统　　预警机导航设备能提供载机的当前地理位置、高度、航向等参数，这些参数被输入计算机数据处理分系统，给雷达分系统提供精确的基准位置，使各种传感器获得的信息能够准确地转换到大地参考系上去。
　　数据处理与显控分系统　　数据处理与显控分系统是预警机系统中操纵人员与任务电子系统各传感器之间的人机接口。
　　通信分系统　　通信分系统分为机内通信和外部通信两部分。信息的传递可以是话音或数字模式。
　　自卫电子分系统　　这个系统是预警机的防护技术措施，它的功能是探测和对抗敌方武器的攻击。
　　全球装备情况
　　由于预警机在现代战争中的重要地位及其在实战中的出色表现，尽管每套预警机系统的价格十分昂贵，许多国家和地区的政府还是不惜重金发展自己的空中预警力量，目前世界上有大约300余架预警机在服役。
　　美国是世界上研制和装备空中预警机型号最多的国家，共装备约168架空中预警机，其主要机型是E-2C和E-3系列。
　　俄罗斯防空军装备的主要是图-126预警机和A-50预警机。其中A-50预警机功能与E-3相仿，它的雷达具有下视能力，作用距离可达400～600千米，可同时探测和跟踪50～60个地面和水面上低空飞行的目标，导引10～12架战斗机。
　　局部战争中使用情况
　　 1991年海湾战争期间，美国动用了27架E-2C和11架E-3预警机参战，其中E-2C预警机共出动1183架次，飞行4700小时，用于空中预警和通信中继。
　　 E -3预警机在"沙漠风暴"行动期间共出动448架次，飞行5546小时，指挥控制了9万架次飞机的飞行，平均每天2240架次，不仅向战区指挥中心提供了原始空情，还与RC-135电子侦察机、战地空中指挥与控制中心、战术空中指挥中心及E-2C预警机建立了数据共享网络。
　　 由于在空战中有预警机指挥控制，以美国为首的多国部队未损失1架参战飞机，反之伊拉克则在空战中被击落了40余架飞机。
　　伊拉克战争中，美军在伊拉克周边地区共集结了各型飞机约1145架，其中预警、侦察等支援飞机140多架。作战期间，美英联军共出动了41780架次的飞机对伊拉克数千个目标进行了大规模空袭，平均每天1600架次，最多时达2000架次。飞机出动的强度如此之大，使得美军对通信的需求量大约是1991年"海湾战争"时的10倍，而美国军用通信卫星保障能力明显不足。因此，美军部署了20架E-2C"鹰眼"预警机、20架E-3"望楼"预警机和4架E-8C"联合星"飞机以满足美军对通信的巨大需求。
　　由于在战争中伊拉克空军的飞机没有起飞，美军的E-2C和 E-3两种预警机担负了对伊拉克导弹发射的侦测和预警。
　　当云层较厚或者油田的油烟弥漫时，卫星侦察效果就受到了很大的影响，这时美军就用E-8 C飞机来对地面机动目标进行监视。
　　美军利用以上三种飞机组成了低空、中空信息侦察网，并构建了空中通信网络平台，将情报实时发送给美英战机的飞行员，然后由他们对目标进行打击。伊拉克军队的一般活动情况很难避开它们的眼睛。整个战争期间，这三种预警、监视飞机出动的次数超过3000架次。
　　四大发展趋势
　　自60年代初第一代预警机装备使用以来，经过不断改进和完善，已发展到第三代。目前的预警机不仅能及早截获和监视低空入侵的目标，而且还可引导和指挥已方战斗机进行拦截和攻击，从而成为空中预警指挥中心。今后，随着作战环境的变化，对预警机的要求将越来越高，预计预警机今后的发展将遵循以下四大趋势。
　　 1.大中型预警机以改进为主。
　　随着航空技术的发展，作战环境也随之发生变化，如美国的B-2隐身轰炸机的雷达截面积仅有0.3平方米，而"战斧"巡航导弹的雷达截面积更小（约0.1平方米），因此，现代战争需要探测能力更强的预警机。
　　在目前的国际形势下，由于冷战已经结束，许多国家正在大幅度削减国防预算，再加上现役预警机功能较强，有改进的余地，因而预计在今后相当长一段时间内新的大型预警机的发展将受到限制，将以改进为主。如美国空军拟使E-3至少服役到2020年，美国海军拟使E-2C至少服役至2025年。
　　由于大中型预警机的服役时间已经普遍很长，如E-3已超过20年，其载机平台已经陈旧，而且也不再生产了，因此，为这些大中型预警机改进或更新载机平台和发动机应是其改进中的重要内容。
　　 2.中小型预警机以发展新型号为主。
　　海湾战争后，世界上许多国家与地区出现了研制、采购预警机的热潮。由于大型预警机价格太高，而许多中小国家国土不太辽阔，海岸线、国境线也不太长，使用大型预警机是大材小用，再加上大型预警机技术过于复杂，掌握与使用都很因难，因此大多数中小国家对大型预警机望而却步。而中小型预警机具有价格低廉、性能适中的优点，能满足多数国家的需要，再加上使用维护较为方便，对机场要求也不高，因而研制中小型预警机将成为今后的必然发展趋势。
　　一些国家还在积极发展无人预警机。例如2000年，美国空军研究实验室提出了一种新型的无人机，其平台形状像一颗钻石，称为"传感飞行器"无人机。该无人机最突出的一点，就是将预警雷达天线与侦察雷达天线共装在无人机的机翼上，使该无人机可同时完成对空中目标的预警与对地面目标的监视。
　　 3.采用数据融合与相控阵雷达等先进技术。
　　进入21世纪，预警机将安装先进的相控阵预警雷达，并对通过战术数据链传来的其他传感器的数据进行融合，以便更好地探测隐身飞机、直升机、巡航导弹、弹道导弹等目标。预警机还将装备功能很强的大规模并行计算机和大量数据库，能更好地识别目标和剔除干扰信号。此外，先进的红外探测技术、计算机数据处理技术和卫星技术也将在未来的预警机上得到重点应用。
　　相控阵雷达是预警雷达的发展方向。有源相控阵预警雷达的优点是：重量轻；一些模块损坏只使其性能稍有降低，而不会完全失效；波束扫描速度快而且灵活，增加了功能灵活性；通过先进的处理算法可提高雷达的抗干扰能力；能将主波束中间隔很近的目标分开。
　　今后的有源相控阵天线可能采用高效的砷化镓单片T/R模块和超大规模集成电路，将双波段或多波段阵列安装在静止的顶部天线罩、机身、机翼和尾翼上。以色列研制的"费尔康" 相控阵预警雷达系统是世界上第一种投入使用的相控阵预警雷达。除以色列外，瑞典和美国也在研究相控阵预警雷达技术。
　　 数据融合的目的是为了提高预警机的敌我识别能力和隐身目标探测能力。目前，预警机上的主要传感器仍是雷达，为了提高目标识别能力，采取的措施是增大探测距离以及在雷达关机时仍能跟踪目标，机上还装有敌我识别系统、电子支援措施系统和用于接收其他传感器数据的数据链。要充分利用其他传感器的数据，就需将它们综合起来，进而融合起来，综合后所得到的位置和速度信息比单一传感器得到的更好。为进行数据融合，需采用具有很强功能的计算机和开发新的算法。
　　另外，通过采用新的技术，取代了以前的把天线直接链接到预警机系统外部结构上的方法，从而提高了预警机的电气性能、结构完整性和空气动力效率。
　　无源探测是预警机获取情报信息的主要来源之一。近年来，热成像技术发展迅速，国外的武器系统日趋广泛地装备热成像探测系统。
　　热成像技术以被动方式工作，隐蔽性强，保密性佳，预计不久将会发展成为预警机上重要的探测装置之一。
　　计算机系统是空中预警机的核心，采用高性能计算机对提高整个空中预警系统的工作性能有着重要的作用。
　　卫星占据着地球的"制高点"，对提高预警机的电子战能力将起"倍增器"的作用。卫星技术将可完成侦察、导航、通信及气象预报等多种任务。
　　 4.注重增强高生存力的设计。
　　 为了提高预警机的任务可用性，不致因设备故障而放弃任务，在设计中对电子设备采用高可靠性的元器件和数字器件，关键部件均备有余度，在故障时，能自动切换。而且预警机具有大量自检电路，可在计算机软件的控制下进行自检，将故障隔离到电路板，并具有飞行中的维修能力。
　　预警机的速度不快，目前都没有装备自卫武器，为了应付可能遇到的各种战斗机、地空导弹和空空导弹的威胁，现代预警机都将具有完善的电子反对抗能力，其主要措施有：尽量减小旁瓣；采用干扰抵消技术；用被动探测方法测量干扰机的位置，以引导己方战机进行攻击；采用频率捷变、多脉冲重复频率以及改变极化的方式。
　　采用多种通信方式，如高频、超高频、卫星通信及通信、导航、识别"三位一体"的综合性系统（即JTIDS）等。JTIDS系统保密性佳，抗干扰性能强，系统无节点，抗摧毁性强。
　　提高预警机的飞行性能，选用高性能载机对提高预警机的生存能力至关重要。
　　不携带攻击性武器的预警机，当遇到有拦截能力的敌机时，往往只能被动挨打，所以预警机若能携带数枚空-空导弹作为自卫手段将是非常有必要的。