03.04 为什么预警机要背个大圆盘?

流星雨的私语


图注:圆盘雷达各方面的性能是最为均衡的

因为这个大圆盘里装着预警机最重要的装置——预警雷达。也不是所有的预警机都背着大圆盘,还有背着“棍子”(如萨博-2000、EMB-145、空警-200预警机等),或是机身两侧鼓着包(如“费尔康”)的预警机。不过,圆盘构型仍是最主流的方式。

大部分预警机之所以喜欢使用圆盘构型,主要是早期容易实现。在相控阵雷达还未研制出来时,当时的预警雷达都是多普勒体制,必须采用机械扫描方式来扩大监视范围。这样的话,圆盘型天线罩就是最好的选择,因为它是中心对称的,最容易实现360度旋转,且不会在旋转时产生气动差异。

图注:圆盘形的雷达天线罩

其次,圆盘构型的预警机性能最为均衡。与之相比,采用“平衡木”体制的预警机虽然在气动性能角度对飞机的不利影响更小,而且可以充分利用机身头尾的尺寸,把背负的雷达天线长度做得很大,从而提高探测距离。但是,这种性能的提升是以牺牲覆盖范围为代价的,虽然机身两侧方位象限的探测能力很强,但在机头和机尾方向却存在一定的盲区。采用机身共形天线的以色列“费尔康”预警机也存在这方面的问题,虽然为弥补探测盲区在机头和机尾都布置了雷达,但受尺寸限制,探测能力仍比两侧方位弱得多,全方位覆盖不够均衡。

其实对于预警机来说,很多时间不一定要求你探测距离有多远,但必须保证全方位无缝隙覆盖,而圆盘构型的预警机,不论是采用不转的三面天线还是旋转的单面天线,全方位覆盖能力都是最好的。


兵工科技


大圆盘是预警机的雷达天线罩,天线罩的设计五花八门,不是非要背个大圆盘不可。我们先来说不顶大圆盘的,如图,以色列的费尔康是个大鼻子(包括英国“猎迷”),G550“海雕”则使用了最前卫的设计,采取了共形阵雷达天线,像贴磁砖似地在贴天线;美国与土耳其、韩国、澳大利亚装备的顶帽;瑞典“顶板”预警机,中印都有借鉴。所以说,未来预警机发展正如以色列的共形阵,这是预警机发展方向,不影响载机平台或尽量减小气动外形,布置位置更灵活。过去顶着一个大圆盘,犹似一个大蘑菇,对载机飞行性能多有影响,依美国E-3A“望楼”为例,直径9.1米,厚1.8米,重约2吨,由此看来,不是大飞机平台,顶这个玩意,真是不轻松。雷达天线设计不拘一格,以为共形阵天线才是未来方向。

动与不动。这个大圆盘的天线设计,借鉴的是昆虫复眼,由数只或数万只小眼组成,每只自成体系,预警机雷达天线为了得到更好的视野,采取了转动的方式,仍以美国E-3为例,每分钟6圈,旋转的机械设计十分复杂,而且要耗费大量的能量,这是脉冲多普勒雷达技术的有限吧,中国采取了有源相控阵雷达,天线可以是固定的,而且效果并不差,当然我们固定不转的天线设计,并不是处于机械装置复杂,搞不了,我们出口给巴基斯坦的zdk03式预警机,即采取了转动的方式。多所比较,在使用了之后发现,还是不动得好,以后发展空警-500,也使用了不旋转的方式。不过仍有例外,美国全新打造的舰载固定翼预警机E-2D,使用了全新的数字阵列式雷达,与我们空警-500等同,高度扫描使用电扫,方位扫描电扫与机描相结合,避免了“盲速”的出现。

未来天线什么样?要涉及到下代预警机的方向,正在朝“网络化、一体化、多元化、轻型化”发展,原因是电子技术的进步,多种平台装备的雷达越来越先进,减弱或抵消了大型预警机的技术优势,本身预警机伴随作战也是一个麻烦事,本身不具安全能力,空中作战体系化以后,大量隐身和微型无人机出现在战场,各种作战态势感知能力可即时性实现数字传输,使战场更趋透明,大型预警机越来越不赶时髦,不符合作战需求,所以未来预警机,轻型化是一大趋势,作为空间战场一个重要节点,以其隐微作用在前沿,正能发挥预警与侦察的作用。然这一步绝非朝夕之功,在可见的明天,预警机还将持续生存一个时期,这个时期有多漫长,就看技术发展速度了。

空警-600不是中国的名字。这是美国人为我们起的,一款舰载固定翼,会如何设计,是否如之E-2一样的?随着002型弹射型航母工作的展开,固定预引发人们的关注度越来越高,成飞所在珠海曾经展示一款名为“跃龙”的垂直起降无人机,方便灵活部署,大开一个脑洞的话,没准作为预警机使用,也许是不错的选择。无人机大型化的趋势越来越明显,随智能化的进步,二者的结合堪谓天造地设。魂舞大漠觉得吧,实现跨越式发展,超前技术设计,方得赢得未来。影响气动设计的大圆盘式天线,会随着电子技术的跃升,渐行渐远,毕竟把大型雷达搬到天上已经多年,大型飞机平台始终是一个挥之不去的梦魇,一旦被敲掉,损失的不只经济,由此而输掉战争才是军国大事。


魂舞大漠


简单说,预警机背上的大圆盘是其装载的雷达天线,包括可转动的机械扫描天线(如E-2、E-3等)和不可转动的相控阵雷达天线(如空警2000和印度版费尔康2090等)。



此外,还有部分预警机的雷达天线其实不是圆盘,而是长条状“平衡木”或“大鼻子”等,例如“爱立眼”和费尔康2075/2085等(关于费尔康,可以看我此前写过的一篇头条文章)。


为什么预警机要把雷达带上天呢?由于地面雷达受到地球曲度限制,对低高度目标搜索距离有限。因此,人们把整套雷达系统放置在飞机上,借由飞行高度,扩大搜索范围,减小地球曲率对雷达信号的影响,对较大范围内的空中目标起到搜索、引导、指挥的作用。


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预警机为什么会被个大圆盘呢?难道是为了避雨?


答案:当然不是

我们会发现大多数预警机背上会背一个大圆盘,有的背着的是一根木棍。在现在战争中可以说预警机是作战时绝对的核心,一方用作预警机作战比没有预警机作战的一方往往具有巨大的优势。此外预警机还有远程警戒,用于搜索、监视空中或海上目标等作用。

那预警机背上的圆盘到底是干嘛用的呢?那是预警雷达的天线罩,里面装有监视雷达天线和敌我识别天线。预警机通过它可以像周围发射电磁波,雷达波碰上物体会有回波,预警机通过计算这些回波引导己方飞机和导弹对敌方进行攻击。



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预警机作为通过雷达搜索,为各个空中和地面部队提供战术情报的军用飞机,其雷达自然有着过人之处。但是为什么非要在机背上背一个大盘子呢?


首先,就是因为这个雷达太大了,以至于大到不放在机背上已经没有别的地方可以进行安装。一般的战斗机雷达并不大,孔径最大的Mig25回风雷达直径也没有超过两米。但是,由于极高的探测距离要求,预警机雷达尺寸往往要达到五六米长。而且,在有源相控阵诞生前,雷达天线需要旋转,这个硬性要求就直接确定了雷达要安装在那个盘子里。

而且,由于绝对的精度要求,雷达为了受到机体内金属零件的干扰,尤其是让雷达的主瓣避开机体内的金属零件,将雷达抬升到那个高度也是迫不得已的。同时这样做还有进一步提升预警机探测距离的功能。

当然,如果只是满足这样的要求,那为什么不将雷达布置在机腹上呢?要知道英国海军曾经就服役过雷达在机腹上的舰载预警机的。其实原因是保护雷达。预警机作为一种非常精密的信息支援飞机,拥有相当多的电子元器件,在冷战初始时,精密的电子元器件可是非常稀有且贵重的,而且那时大型喷气机也没有这么可靠,迫降的几率并不低。这一切都决定了雷达要处于绝对的保护中,最起码不能因为迫降而损坏。于是雷达便被安放在了除非倒扣着着陆就能保护好的机背上。


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预警机上的雷达,有机械的(早期,)有相控阵列的


有圆的,有方的,有长的。

相控阵列早期是方阵列。不用机械转动,但不如机械的呈像均匀无变形,

后来又向圆形相控阵扫描发展,圆形相控阵列,扫描均匀无变形。

这是美国葵花双螺线相控阵扫描阵列。呈像均匀无死角,无旋转件。重量更轻,效果更好。能多线双向扫描,同时锁定众多目标。


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大圆盘是预警机的雷达天线!预警机的雷达天线有二种:一种是长条型,探测角度有限,一般只能达到120度角。一种是圆形,可以360度探测。同样是圆形天线,工作原理也有不同。有种是机械旋转,就像圆盘转动的微波炉。还有种是电子式旋转,就是圆形天线里面装几组天线,依次轮流开机,模仿机械式均匀转动。


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则是因为,预警机出现在机械扫描雷达时代,如果要做到360°全方位扫描,雷达就不能做到固定不动,必须要旋转,这只能在背上托个旋转的大圆盘才能做到,雷达天线就安装在这个旋转的大圆盘里面,而且雷达的机械部分的重量非常大,即使预警机停在地面,这个圆盘也得不停地转动,否则就会卡死不能动了,当然,现在的电子扫描的雷达就不用转动了,也不一定非要这个圆盘,可以灵活布置。


老何157501439


那个是雷达


科学点兵


那一定是雷达……谢谢!


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