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预警机曾经是最受关注的一种特种机,但随着进入空警500时代后,大家发现无论是空军还是海军,预警机焦虑已经基本消失了,大量的空警-500及其改进型参军入伍,帮助海空军看穿战争迷雾。那么是不是空警500就是眼里最满意的预警机了呢?答案依然是否定的。
不可否认,加装了空中受油管之后的空警500A,综合性能已达到世界顶尖,但它所用的运-9平台依然还差那么点意思,飞行速度相比来说较低,机内空间还不算大,而且承载的雷达天线尺寸依然显小了。未来空战中,强敌的电子战能力和隐身机的普及,会极大压缩预警机雷达的发现距离,因此继续加大雷达天线尺寸,拓展发现距离就成了新的发展方向。
这让我们想起了最早服役的大型预警机空警2000,这个机型近年来的出镜率很低,因为本身数量也很少。虽然是老机型,但是伊尔-76平台还是要比运-9平台更具潜力,能搭载的天线尺寸更大,机内可以容纳更多的电子设备,供电能力也更强。因此在运-20B服役之后,在此基础上开发一种全新的大型预警机,取代空警2000,和空警500互相补充,就成了一种必要选择。这种运-20B平台发展的预警机,我们暂且称之为“空警3000”。
正好最近有西方的商业卫星,拍下了一张据称是中国某地相控阵雷达地面试验台的照片,可以比较清晰地看到三种大小和形制不太一样的圆盘状雷达天线。通过天线设计特点和大小尺寸对比,能判断最左侧是空警500的固定式三面有源相控阵雷达,最右侧的则是专供巴基斯坦的ZDK-03型预警的机械旋转式两面无源相控阵雷达。
中间这个雷达天线就很陌生了,看上去似乎也是类似ZDK-03的两面阵,但尺寸却大了不少,很显然这也不是空警2000的固定式三面有源相控阵雷达,那么它的身份很可能就是我们之前提到的空警3000的雷达。从图片来看,空警3000预警机回归了传统圆盘天线罩直径布置天线的三面阵天线或者更先进的保形天线设计。
空警2000拥有现役尺寸最大的空中预警雷达天线,注意它的天线采用三面阵设计
空警3000雷达这样布置雷达天线的原因,正是最大限度增加天线孔径,来提升雷达探测距离和性能,以便对抗五代机以及2030年之后出现的第六代全隐身战斗机。
根据雷达探测距离公式,天线孔径和辐射功率决定着雷达探测性能两个关键参数,想提高雷达探测距离和性能首先要在这两个参数上面取得突破。现有的空警2000和空警500均采用固定式的三面阵雷达,这种设计的优点是可以同时满足各个方向均实现电子扫描,雷达能够迅速对截获、确认、跟踪和锁定目标,适应对付饱和攻击和高机动目标。
不过三面阵天线设计势必要在孔径尺寸上做出让步,这在某些特定的程度限制了雷达的探测距离和性能。
现在美国空军正在加紧发展第六代隐身战斗机,第1架原机有可能在2025—2030年之前首飞,2030年初形成初始作战能力。这也代表着2030年之后,美军的第六代隐身战斗机、新一代隐身战略轰炸机、无人隐身作战飞机都将会投入战场。这些飞行器的隐身性能比现有飞行器有较大提高,因此对于预警机探测能力提出了更高的挑战。
为了保证预警机有足够的探测性能,增加天线孔径就很保险的做法,正是考虑到这一点,空警3000放弃了空警2000和空警500已经很成熟的三面阵天线布置,回归传统的按直径布置两面阵的设计,以便更好对抗国外第六代隐身战斗机。
还有人可能会问,空警3000为何不采用保形天线,就是把机体蒙皮作为天线,这样做才能够得到更加巨大的天线?其实国产无人预警机已经采用了保型天线,保型天线优点就是天线与飞行器表面融为一体,天线孔径非常大,对于飞行器气动性能影响也非常小。
不过保型天线不仅设计难度更大,成本和价格也非常高。另外保型天线对于前、后向视界探测性能较差,削弱了对于战区空情连续掌握能力。正是考虑到这些,空军决定空警3000继续采用传统天线布置,保型天线留给了无人长航时预警机去使用。
E-737“楔尾”预警机的矩形天线罩里,其实就安装了固定式双面有源相控阵天线
从国内外经验来看,预警机雷达天线的整流罩直径最多是机身长度的三分之一,厚度又是直径的三分之一。运-20的机长大约是53米,这样空警3000雷达天线米。这样庞大的天线整流罩能够安装足够大孔径的天线,以保证天线的探测性能。
当然这样只能布置一个或者两个天线阵面,平面相控阵天线缺点在于扫描范围较小,当扫描角度增加,波束将会展宽,有效孔径投影区减少,雷达探测性能降低。因此一块平面相控阵天线度,不能够实现全向覆盖,即便背面再加一块,也只有240度。为实现全向覆盖,只能增加机械扫描机构,但是想转动这样庞大的天线罩很费劲,机械旋转机构的体积和重量都会非常大,对于载机就提出了更高的要求。
运-20的载荷远大于伊尔-76,因此也驮得动更大更重的雷达天线大型运输机采用了先进的气动布局、主动控制技术和电传操纵系统,具备较好的飞行稳定性,飞行性能优异,可以为乘员和雷达提供良好的工作环境。另外最新的运-20B采用了国产涡扇-20大涵道比涡扇发动机,油耗低,噪声小,能够进一步改善飞机工作环境。
运-20大型运输机的内部空间也非常大,能安装更多的显控台、通信设施,战斗机之间的空战需要预警机提供详细的指挥引导,这样就要求飞机有较大的内部空间,以便安装更多的设备。从运-20大型运输机的内部空间来看,它能安装10个以上显控台,为20架以上战斗机提供指挥引导。
空警3000或许和A100一样,采用双面阵雷达天线年装备部队,至今已接近20年时间,由于它的载机是二手伊尔-76大型运输机,制造年代更早,因此空警2000在2030年之后就需要淘汰,用空警3000来接替。这样空军将会在2030年之后形成空警3000、空警500升级型高低搭配的空中预警机,以应付更为复杂的战场环境。
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