2015年12月27日星期日

中国人的争气机:空警2000

中国人民的争气机:空警2000

具有里程碑意义的空警2000预警机是中国人民的"争气机"

今年是抗日战争胜利70周年,我国将于9月3日在北京举行盛大阅兵式,届时将有众多新型武器亮相。《讲武堂》特推出《大国利器》系列文章,介绍我国现役最新型武器装备的性能和研发历程,第二十二期――空警2000预警机。

空警2000是中国空军装备的第一种预警机,它的列装表明中国空军的空情信息掌握能力和范围大幅度增加,提高了中国空军的整体作战能力。

需要指出的是空警2000的成功装备打破了霸权主义对于我国的封锁和禁运,也打破了西方国家对国际预警机市场的垄断,提高了我国在国际社会的威望和影响力,堪称中国空军的"争气机"。

新中国成立之后,国民党空军在美国的支持下屡屡进犯大陆,尤其是依靠美国提供先进的机载设备,利用人民解放军地面防空雷达低空空情范围掌握能力低的缺点,在夜晚低空袭扰频频得手,在这种情况下,研制国产空中预警机就被提上日程,上世纪60年代空军启动了1125防空自动化指挥系统工程,空中预警机被列为其中一个重要的分系统来发展。

中国人民的争气机:空警2000

中国预警机研制起步并不是太晚,图为空警1号预警机

1969年空军决定在现役图-4轰炸机的基础上研制空警1号预警机,它在图-4的基础上改装了密封增压座舱,加装了警戒搜索雷达,为此在机背上采用了一个直径为7米的雷达罩,机舱内增加了雷达显示器、数据传输与处理系统、多普勒导航系统等,发动机改为国产涡桨-6发动机。首架空警1号飞机于1971年进行首飞,而后又进行了不同地形下如平原、海洋、沙漠等条件下性能的摸底试飞,试飞结查表明空警1号可以明显扩大空军防空雷达网的覆盖面积,一架空警1号的覆盖范围相当于40个地面雷达站的面积,它对于大型空中目标可以提供300公里左右的探测距离,海面目标也可以达到250公里以上。

不过试飞之中也暴露出空警1号存在比较大的问题,那就是无法消除地面杂波干扰,在陆地上空难以探测目标,另外数据处理与传输手段落后,没有数据链,依靠人工标图和语音通报信息,对于快速、机动目标的拦截能力有限。在这种情况下空军在1979年决定空警1号停止研制,它的研制为空军和航空工业发展预警机积累了初步的经验。

80年代初根据国外先进预警机的发展经验,空军再次向中央军委上报了国产空中预警与指挥控制系统的发展规划。根据相关规划,国产空中预警与指挥控制系统的发展分两步进行,第一步发展国产第二代机载预警雷达,采用脉冲多普勒雷达,消除地面杂波影响,载机拟采用国产运-8运输机;第二步研制指挥控制系统,包括先进数据链,让国产预警机升级为预警与空中指挥控制飞机。

中国人民的争气机:空警2000

造型奇特的猎迷预警机,为了搜索方便前后都安装了雷达天线

不过当时国内经济技术薄弱,相关系统的研制缓慢,为此空军要求利用有利的国际环境引进国外先进技术和设备,解决国产预警机配套雷达的问题。当时英国刚刚完成猎迷预警机的APY-920雷达的研制,由于指标没有达到要求,被英国皇家空军放弃,为此生产商GEC-马可尼积极向中国空军推销。根据马可尼的说法,经过RPGP提高后的APY-920雷达已经解决了以前存在的诸多问题,如低空杂波虚警问题,完全可以满足中国空军的需要。

1988年陕西飞机公司向中国空军提出了以运-8原型机为载机,配备APY-920雷达的第二代预警机方案,方案命名为空警-5型,飞机象猎迷预警机一样,在机头和机尾两个部分加装了雷达天线,各负责180度范围。由于运-8原型机为非气密型舱,所以相关设备和人员装在两个带有空调装置的舱内,不过中国空军在经过评估之后认为,APY-920在研制过程中暴露的问题太多,是否全部得到解决心中无数,另外运-8原型机的非气密设计也限制了它的使用,最终还是放弃了这个方案。

90年代中国空军继续寻找新型预警机,当时国内与以色列在航空电子系统方面进行了一系列技术合作,为此以方向中国空军推荐了正在研制的费尔康机载预警系统。这个系统从80年代开始研制,1993年首架验证机开始飞行测试,该系统配备了EL/M-2075有源相控阵雷达,工作在L波段,需要指出的是费尔康系统并不是简单的机载预警系统,还包括了数据链、战术工作站、电子侦察系统在内的机载预警与指挥控制系统,它对于战斗机大小的目标可以提供370公里左右的探测距离,可以同时跟踪100批目标,指挥20批战斗机进行截击空战。

中国人民的争气机:空警2000

以色列版费尔康预警机缺点是天线的全向搜索能力不足,看不见后方

中国空军在对费尔康系统进行详细分析之后,认为它非常适合自己的需要,尤其是它配备的是有源相控阵雷达,代表了雷达技术未来发展的方向。通过这个系统的引进还可以促进国产雷达技术的提高,因此决定引进该机,作为新世纪的预警机。根据海外媒体的报道,1996年中国空军与以色列签署了引进4架费尔康空中预警机的合同,金额高达10亿美元。

中国空军引进的费尔康空中预警机与原型机存在较大的区别,首先它用伊尔-76运输机替代了原来的波音-707运输机。根据海外的资料,中国空军选择的是A-50预警机作为费尔康系统的载机,它的载机就是伊尔-76运输机,以便使用中国空军现有的后勤保障系统。飞机以生产型A-50飞机为基础,编号A-50I,去掉了俄罗斯的电子设备,根据安装以色列设备的要求进行相应的改进,改进项目包括:采用新天线罩和支架,为此对机身和相关结构进行了重新设计,加装了系统人员的休息区,扩充了相关设施,以便能够搭载更多的机组人员;改进机头、后机身和翼尖设计,以便能够容纳电子侦察系统天线;对于机体结构进行改进,以便容纳新系统的天线;对后机身进行改进,安装腹鳍,以增加飞机的航向稳定性;另外还对飞机的能源、冷却、空调等系统进行了有针对性的改进。

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印度"伊尔76+费尔康系统"的方案与中方原计划较为相似

雷达方向采用了传统的圆盘状天线罩,里面安装了三个呈现三角排列的相控阵天线,以实现全向探测。中国空军做出这样选择的理由就是让预警机能够拥有更好的全向探测能力。费尔康原来的设计是将雷达安装在机身两侧,这样可以得到较大孔径的天线阵列,其天线尺寸可以达到12*2米。由于它的雷达工作在较低的L波段,L波段的波长较长,对于隐身目标拥有较好的探测能力,因此需要较大的孔径保证雷达具备足够的天线增益,以提高探测距离。这样做的缺点就是缺乏全向的探测能力,平面相控阵天线的搜索范围只有120度,两个天线只有240度范围,所以波音707不得不在机头安装了一个较大的天线,但是也只能覆盖260度范围,机尾方向无法探测,另外当飞机在飞行的时候,机体会产生振动,这对于天线阵元会造成影响,从而影响雷达的探测性能。

相比较之下圆盘状天线罩可以得到较大的前向、后向天线的孔径,容易实现全向探测,并且全向探测性能比较均匀,有利于实现空情信息探测的连续性和稳定性,机身振动对于雷达天线影响较小。当然它的缺点就是侧向探测距离较小,受到圆盘最度的影响,天线孔径宽度较小,因此高低方向探测精度较差,天线罩、支架结构重量较大,空气阻力较大,对于机身结构强度影响较大,因此对于飞机的操纵性能有较大的影响,不过这种布局的技术比较成熟,难度较小,全向探测性能好,所以至今仍旧是各国预警机一个经典的布局,所以中国空军选择这样的布局也就不令人奇怪了。

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美国的阻挠让中国失去了A50,但是催生出了一款中国自产的空警2000

1997年首架A-50I在俄罗斯试飞成功,1999年飞赴以色列进行改装,但是在改装过程之中,受到了美国无理的阻挠,最终以色列抵挡不住美国的压力,放弃了这个项目。首架A-50I原型机在拆除了相关设备之后,于2002年交付中国空军。不过霸权主义行径并没有吓倒中国人民,相关单位和技术人员通力合作,艰苦奋斗,利用有限的技术资料,最终完成了国产相控阵预警雷达的研制,并且成功的安装到载机上面。首架空警-2000于2003年试飞成功,2007年设计定型装备,打破了国外的封锁和垄断,此后中国空军又改装了3架空警2000飞机,可以保证在一个战略方向形成全天候的警戒和指挥引导能力。

根据海外的资料,空警2000的执勤高度大约与俄罗斯的A-50相当,也就是大约9000-10000米左右,在这个高度上它的雷达视距可以达到400公里左右。由于采用了有源相控阵雷达,实现了电子扫描,波速转换迅速、指向精确,与普通机械扫描雷达相比,具备更好的多目标能力,可以对抗高速和高机动性能目标,另外在可靠性、自适应、抗干扰等性能方面都优于后者。另外空警2000雷达工作在L波段,加上有源相控阵雷达可以实现辐射功率在空间的合成和叠加,以提高孔径功率,从而提高了系统探测隐身目标的能力,这对于新世纪的战场是非常宝贵的。空警2000另外一个突出的特点就是配备了全军综合数据链,它相当于美国的LINK-16数据链,具备通信、导航、识别等多种功能,采用无中心网络结构,数据传输速率高,可以实现各军兵种的无缝化联接,可以显著增强人民解放军的三军联合作战能力,它的装备不仅仅是人民空军,也是人民解放军作战能力的一大突破。

中国人民的争气机:空警2000

中国又先后研制了空警200和ZDK-03等预警机

在空警2000技术的基础上,中国空军和国内相关单位继续向纵深发展,又研制了空警200、ZDK-03等型号的预警机,尤其是根据应对新世纪威胁的需要,采用了数字雷达技术,发展出第二代空警500预警机,将中国预警机的水平又向前推动了一大步。

空警2000目前存在最大的问题就是载机,它的载机是国内改装的伊尔-76运输机。由于空军装备的伊尔-76数量不足,所以难以抽调更多的飞机进行改装,所以空警2000的数量只能保持在4架左右。随着运-20等大型运输机的研制成功,可以在此基础上利用空警500的技术,改装中国空军的新一代预警机,以继续增强中国空军的空情信息掌握能力。

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全国产化的C919和运20都能成为优秀的预警机平台

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