解放军“千里眼”空警2000问世!三面阵相控阵雷达,隐身机克星

虽然空警2000的发展过程坎坷,但现在已经形成了可实现不间断工作的足够装备规模。现役的空警2000具备与国外战略预警机相当的综合性能,机载预警雷达采用了先进的三面阵技术。可以说有了空警2000,中国才算建立起了真正的战略空中预警指挥系统。

E3预警机则是美国波音公司根据美国空军"空中警戒和控制系统"(英文缩写AWACS——Airborne Warning and Control System)计划研制的全天候远程空中预警和控制机,别名E-3"望楼"。

解放军“千里眼”空警2000问世!三面阵相控阵雷达,隐身机克星

E3预警机技术发展于上世纪70年代,空警2000则是21世纪初刚刚成熟的产品。作为中国空中预警指挥系统"超英赶美"之作,其对标的自然是美国的E3预警机。然而两者的雷达却在技术特点上有显著区别,从而也决定了两款预警机的能力差异。

空警2000采用了三面阵盘型天线,在技术上体现了先进与成熟的组合。盘型天线与伊尔76平台的组合可以得到俄罗斯A50预警机的经验验证,技术难度较低并在生产和维护上有成熟技术可供参考。三面阵的雷达则与以色列之前想和俄罗斯、中国合作的A50I预警机上的EL/M-2075预警雷达类似,同样是较为成熟的产品。

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空警2000雷达系统的天线采用了有源相控阵,估计T/R组件数量在384套,工作波段是波长相对较长的L波段,比较适合探测低信号特征的目标,如RCS较低的隐身飞机、直升机、小型舰艇和巡航导弹,但L波段的天线增益明显不如波长更短、频率更高的S波段。对照类似的以色列EL/M-2075预警雷达,估计对大型目标的探测距离在480千米左右,对典型战斗机目标的探测距离在370千米左右,对直升机的探测距离在160千米左右。由于采取了相控阵机制,可以获得极高的刷新频率,迅速建立目标的运动轨迹。

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而E3预警机采用的是AN/APY-1/2机电混合扫描远程预警雷达。该雷达在水平面采用机械扫描的方式,在仰俯面则采用电扫方式。该雷达采用了S波段,远程搜索精度和抗干扰能力较强,其对大型目标的探测距离在600公里左右,对战斗机的探测距离在445千米左右。之所以探测距离较空警2000更远,是得益于较大的天线尺寸和效果更好的冷却系统。因为空警2000的相控阵雷达因为要满足全角度覆盖的需要,所以设置了三面阵相控阵雷达,每个阵列覆盖120°角的空域。

然而天线阵列并不能如同E3那样沿直径设置,而必须构成一个等边三角形,使雷达沿着天线盘120°切点间的连线布置。所以单幅阵列的尺寸必然小于E3。据报道,空警2000的雷达天线罩直径为14米,可以大概估算出,内部安装相控阵雷达的支架宽度大约在11米(尖点从外侧回缩1.5米)。考虑到相控阵天线T/R组件和冷却系统厚度比平板缝隙大得多,一般认为将达到0.5米左右,同时在两组雷达天线阵面交接点上是无法设置天线组件的。因此,研究认为空警2000的单面相控阵天线总长度在9米不到。E3的雷达天线罩尺寸要小的多,只有9.5米,但是因为可以在靠近直径的部位设置天线,所以等效长度要比空警2000还大。

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同样的,按照E3那样布置雷达,雷达罩内部剩余空间会更大,所以更利于设置更大功率的冷却系统,再加上机扫雷达本身发热量就小于相控阵,所以E3即使采用了能量损失更大、波长更短的S波段,其探测距离仍然要超过空警2000——虽然对于空警2000来说,对战斗机400公里以上的发现距离已经足够。另一方面,E3对低空低速目标搜索性能较差,海湾战争中多次漏掉低空飞行的伊拉克直升机。

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空警2000相控阵雷达采用了三面阵天线,使得雷达天线罩无需旋转即可以形成全向扫描。而E3则必须使用旋转雷达天线的方式才能进行全向扫描。旋转天线使APY-1/2的扫描数据更新为10秒,要建立三个点形成的运动轨迹需要30秒。这个时间在空警2000上可以缩减到3秒左右。而相控阵本身在多目标处理能力、抗干扰能力和对目标的持续"凝视"能力要高于机扫雷达,甚至可以分配出一部分波束对对方进行电子干扰,可谓是"全知全能"。美中不足的是,较大的雷达天线罩对飞行的品质产生了影响,导致了飞机飞行性能的下降。

解放军“千里眼”空警2000问世!三面阵相控阵雷达,隐身机克星

中国和美国在战略预警机上对不同雷达的选择,既有研制年代差异巨大导致的原因,更有两国对空中警戒和控制的战略需求的差别。对于中国来说,空军奉行的是空天一体、攻防兼备,其实空警2000研制时的思路还是主要满足国土防空需要。对于当时的中国空军来说,隐身飞机是最大的危险。因为隐形飞机的RCS极小,因此空警2000即使使用针对性较强的L波段进行搜索,发现F22这个级别的隐形机的距离估计也不会大于200公里,甚至会更小。

在这个距离上,如果使用E3那样的旋转雷达天线机扫,使用30秒确认目标的运动轨迹,再花时间完成敌我识别等工作,将会使预警机同F22的距离缩小20-30公里,从而使自身处于极大的危险之中。而E3预警机研制时,尚无隐身战机服役,一直以来美国也从未面对过隐身战机的威胁,因此,E3使用机扫雷达谋求更大的搜索距离,也是正确的选择。


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