北國中堅-展望俄羅斯新一代預(yù)警機

1、參加俄羅斯勝利日閱兵的A-50預(yù)警機 6月15日是，俄羅斯有關(guān)方面透露正在研制新一代預(yù)警機，該機性能將超越現(xiàn)有的A-50預(yù)警機，預(yù)計該機將和PAK-FA/T-50成為俄羅斯新世紀空中作戰(zhàn)體系的主體。俄羅斯空軍現(xiàn)在的主力是蘇-27戰(zhàn)斗機和A-50預(yù)警機，這兩種飛機都是在前蘇聯(lián)時代研制的，由于俄羅斯經(jīng)濟實力有限，一直未能進行改進，因此在西方新一代作戰(zhàn)飛機已經(jīng)形成作戰(zhàn)能力情況下，蘇-27和A-50的作戰(zhàn)效能直線下降，因此俄羅斯迫切需要新一代空中作戰(zhàn)體系。世界上第一種預(yù)警機TBM-3W我們知道，雷達是英國人發(fā)明的，并且在不列顛空戰(zhàn)中發(fā)揮了重要的作用，但是英國出于意識形態(tài)和戰(zhàn)后世界格局等因素考慮，只愿意

2、和美國分享雷達技術(shù)-美國第一種機載預(yù)警機APS-20（該雷達裝在世界第一種預(yù)警機TBM-3W上面）就是利用英國提供的磁控管技術(shù)研制的，而前蘇聯(lián)只能利用繳獲的德國雷達及生產(chǎn)設(shè)備來發(fā)展自己的相關(guān)系統(tǒng)，1951年前蘇聯(lián)進行了機載預(yù)警雷達系統(tǒng)的早期研究；將一部雷達安裝在里-2飛機的起落架之間，該雷達首次采用了非相參動目標(biāo)顯示技術(shù)，進行探測低空中目標(biāo)的首次嘗次，通過該系統(tǒng)前蘇聯(lián)初步掌握了動目標(biāo)顯示技術(shù)的原理及技術(shù)，為以后發(fā)展更先進的預(yù)警機打下了堅實的基礎(chǔ)。前蘇聯(lián)第一代圖-126預(yù)警機50年代，美國在噴氣式轟炸機、空中加油系統(tǒng)、遠程導(dǎo)航技術(shù)等方面取得了較大的突破，這意味著其可以越過北極地區(qū)向前蘇聯(lián)發(fā)動攻擊

3、，如果依賴地面防空探測與攔截系統(tǒng)來防御荒涼的北部地區(qū)，前蘇聯(lián)勢必要投入大量的資源，后勤保障也是個難題，因此為了提高北部及邊遠地區(qū)的防空能力，前蘇聯(lián)啟動了“全國防空現(xiàn)代化計劃”其中核心項目就是研制圖-126空中預(yù)警機，研制工作由莫斯科試驗機器制造廠（第156設(shè)計局）負責(zé)，平臺采用前蘇聯(lián)圖-114客機，雷達則采用儀器儀表研究院（NIIP）研制的蓮娜機載預(yù)警雷達，蓮娜雷達采用單脈沖體制，低脈沖重復(fù)率波形和動目標(biāo)顯示技術(shù)，峰值為2MW，對于大型空中目標(biāo)如B-52轟炸機的探測距離為370公里，巡洋艦為400公里，可以與電子偵察系統(tǒng)相配合使用，具備較好的抗電子干擾和反輻射導(dǎo)彈的能力，雷達天線罩直么為11米

4、，是第一種可以旋轉(zhuǎn)的雷達天線罩，首架飛機于1960年開始改裝，1962年首次試飛，1970年裝備部隊，共生產(chǎn)24架左右，配備于第67獨立空中預(yù)警機中隊，駐地在立陶宛希奧利艾空軍基地（需要指出的是由于相關(guān)系統(tǒng)高度敏感性，盡管駐扎在其他加盟共和國，但前蘇聯(lián)預(yù)警機都是由俄羅斯人來操縱，蘇聯(lián)解體后，這些飛機也都撤回了俄羅斯），根據(jù)實際操作及演習(xí)經(jīng)驗，圖-126預(yù)警機可與圖-128截擊機配合作戰(zhàn)，兩者形成的聯(lián)合空中攔截體系可以把B-52轟炸機攔截于離前蘇聯(lián)海岸線1000公里的地方，同時由于該機的機動性能和雷達覆蓋范圍都要大于地面防空雷達，因此可以迅速的提高主要威脅方向的防空探測能力或者增補防空雷達網(wǎng)的薄

5、弱環(huán)節(jié)。前蘇聯(lián)的圖-156預(yù)警機方案，與美國的E-3A相近60年代隨著地形跟蹤雷達、飛行控制及操縱系統(tǒng)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以進行低空突防的轟炸機及攻擊機，由于蓮娜雷達采用了單脈沖體制，因此下視性能較差，盡管圖-126可以采用了低空飛行，向上探測目標(biāo)的方法來彌補這個缺陷，但這種方法對于飛行員技術(shù)要求較高，并且難以探測可以進行地形跟蹤/迥避的飛機，1969年前蘇聯(lián)決定研制新一代空中預(yù)警機，第156設(shè)計局很快拿出初步方案，編號為圖-156，但是在尋找合適的平臺方面遇到了較大的困難，當(dāng)時圖-95系列性能有限，新型的圖-154飛機航程偏短，且由于采用尾置發(fā)動機需要較大的改動，為此圖波列夫設(shè)計局曾經(jīng)提出一個新

6、的預(yù)警機載機方案，其外形類似于波音707，采用4臺D-30KP渦扇發(fā)動機，但前蘇聯(lián)空軍認為其完成研制需要的時間較長，新型預(yù)警機的要求又比較迫切，因此將其否決，最后新型空中預(yù)警機載機選擇了新型軍用運輸機-伊爾-76，研制工作也因此改由別里耶夫設(shè)計局負責(zé)，1978年首架A-50預(yù)警機試飛成功，1985年設(shè)計定型并裝備部隊，到前蘇聯(lián)解體式，共生產(chǎn)了20架左右，這些飛機同樣裝備于第67獨立預(yù)警中隊，該中隊也由此升級成第144獨立空中預(yù)警團，1990年海灣戰(zhàn)爭，A-50在黑海上空飛行，探測從土耳其出發(fā)的美國及多國部隊作戰(zhàn)飛機及巡航導(dǎo)彈，前蘇聯(lián)解體后，這些飛機全部返回俄羅斯，布署于伊萬諾夫空軍基地并且參加

7、了第1、2次車臣戰(zhàn)爭，至今A-50預(yù)警機仍舊是俄羅斯空軍防空探測與引導(dǎo)系統(tǒng)的核心和骨干，A-50是前蘇聯(lián)空軍和現(xiàn)在俄羅斯空軍的作戰(zhàn)能力的中堅A-50采用的大黃蜂空中預(yù)警雷達仍舊由NIIP研制，雷達為脈沖多普勒體制，工作在S波段，具備較好的遠程探測能力，平均功率20KW，對于低空目標(biāo)如戰(zhàn)斗機探測距離大約為300公里，巡航導(dǎo)彈在200公里左右，高空轟炸機接近700公里，飛機可以通過數(shù)據(jù)鏈指揮作戰(zhàn)飛機攔截目標(biāo)，也可以將目標(biāo)信息傳遞給地面防空指揮所，總體性能與美國的E-3A預(yù)警機相近，但受限于前蘇聯(lián)微電子工業(yè)的技術(shù)水平，A-50預(yù)警機的機載系統(tǒng)多采用中小規(guī)模集成電路，與采用大、超大規(guī)模集成電路的E-3

8、A相比，其體積和重量較大，性能和可靠性較低，比如E-3A可以同時處理600個目標(biāo)，而A-50為300個，在一定程度上影響了其戰(zhàn)、技術(shù)指標(biāo)。A-50預(yù)警機最大起飛重量為190噸，載油為80噸左右，航程5100公里，滯空時間為7.8小時（無空中加油），值勤時間（標(biāo)準工作高度與速度，離基地1000公里）4個小時，根據(jù)A-50存在的缺點，前蘇聯(lián)在80年代又發(fā)展了A-50M型飛機，采用改進后的大黃蜂雷達系統(tǒng)，新的雷達系統(tǒng)加大了探測距離，增加了跟蹤目標(biāo)的數(shù)量，能指揮更多的戰(zhàn)斗機向目標(biāo)發(fā)起攻擊。首架飛機于1987年試飛成功，原計劃在生產(chǎn)約30架，但是因為前蘇聯(lián)解體，俄羅斯經(jīng)濟不振，A-50M實際上并沒有批量

9、生產(chǎn)，作為該計劃一種廉價的替代方案，俄羅斯空軍曾經(jīng)提一個A-50U計劃，主要是用新型的信號/數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來改進現(xiàn)有A-50預(yù)警機的大黃蜂雷達，從而提高雷達的探測與跟蹤目標(biāo)等性能，1993年完成首架飛機的改裝，但是由于缺乏經(jīng)費，這個計劃也無果而終，俄羅斯一度把希望寄托于對外銷售，通過對外出口飛機來籌集飛機改進的經(jīng)費，但是由于A-50價格昂貴，市場相對有限，特別是在中國、印度兩個傳統(tǒng)大客戶市場碰到了以色列“費爾康”相控陣預(yù)警雷達的有力挑戰(zhàn)，最終性能欠缺的A-50被對方擊敗，A-50預(yù)警機的發(fā)展陷入停滯不前的狀態(tài)。已經(jīng)在阿拉斯加執(zhí)勤的F-22F-35讓俄羅斯陷入隱身包圍圈與之相對應(yīng)，進入上世紀90年

10、代，西方新一代作戰(zhàn)飛機卻逐漸成熟、批量生產(chǎn)裝備部隊，如EF-2000、RAFALE等三代半作戰(zhàn)飛機，具備雷達橫截面小、電子戰(zhàn)能力強、機動靈活等優(yōu)點，特別是美國隱身作戰(zhàn)飛機更是取得了突破性進展，B-2隱身轟炸機研制成功，并參加了科索沃、伊拉克戰(zhàn)爭，F(xiàn)-22隱身作戰(zhàn)飛機開始裝備部隊，這些飛機對于俄羅斯現(xiàn)有的空戰(zhàn)體系形成了巨大的挑戰(zhàn)，尤其讓俄羅斯感覺不安的是隱身飛機已經(jīng)抵近到自家門口，如F-22已經(jīng)布署在阿拉斯加，F(xiàn)-35即將大量裝備歐洲國家空軍，從北歐的挪威到南歐的土耳其，與阿拉斯加的F-22遙相呼應(yīng)，形成一個隱身作戰(zhàn)飛機包圍圈，前面說過A-50的大黃蜂雷達本來就存在著信號/數(shù)據(jù)處理能力有限的缺點

11、，因此在對付雜波背景下的目標(biāo)探測能力不足，這也是A-50與費爾康競爭敗北的主要原因，那么其探測F-22/-35這樣具備較強隱身能力的作戰(zhàn)飛機時，能力就更加有限，因此研制新一代空中預(yù)警系統(tǒng)對于俄羅斯來說的確是一件迫在眉睫的事情。俄羅斯在機載有源相控陣雷達方面方面正走向成熟，圖為PAK-FA/T-50的AESA俄羅斯新一代空中預(yù)警系統(tǒng)會是什么樣子？筆者認為從俄羅斯面臨“隱身包圍圈”的角度出發(fā)，其新一代空中預(yù)警機極有可能是一種配備有相控陣雷達的預(yù)警機，這是因為相控陣雷達的優(yōu)點就是采用電子掃描，具備更好的多目標(biāo)跟蹤能力，可以根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)的差異來自適應(yīng)的改變本身的工作方式、參數(shù)和能量分配，可以在空間實現(xiàn)

12、功率的合成與疊加，從而增大探測距離，提高對于高機動和電子戰(zhàn)能力強目標(biāo)的探測能力，特別是相控陣雷達可以把能量集中在主要威力方向，以提高對于隱身目標(biāo)的探測能力，我們知道現(xiàn)代戰(zhàn)場上除了隱身飛機外，還有大量其他的低探測性目標(biāo)如各類戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、無人機等等，這些都迫切要求提高預(yù)警機對于低探測性目標(biāo)的探測能力，加上其他空中目標(biāo)數(shù)量增加、機動性能、電子戰(zhàn)性能增強等因素，因此新一代空中預(yù)警機都采用了相控陣預(yù)警雷達，另外目前國際軍貿(mào)市場上相控陣雷達預(yù)警機也是主流，包括以色列的費爾康、美國的E-737、瑞典的“平衡木”等，盡管俄羅斯一些傳統(tǒng)市場因為政治因素難以采購這些西方系統(tǒng)，但是中國相控陣雷達預(yù)警機的已經(jīng)

13、成熟，并已經(jīng)成功出口到巴基斯坦，因此這些客戶有了新的選擇，對于俄羅斯來說如果新的空中預(yù)警機不采用相控陣預(yù)警雷達的話，其未來國際競爭能力就比較有限，由于俄羅斯國內(nèi)經(jīng)費投入不足，相關(guān)武器裝備的發(fā)展費用很大程度上要依賴出口來維持，國際競爭能力有限顯然是一個無法接受的缺點，另外進入本世紀，隨著經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)，俄羅斯加大了對微電子及半導(dǎo)體工業(yè)的投入，特別是有源相控陣雷達的基礎(chǔ)器件-砷化鎵集成微波芯片已經(jīng)由俄羅斯半導(dǎo)體儀器研究所研制成功，并進入了工業(yè)規(guī)模化批量生產(chǎn)，為俄羅斯研制機載有源相控陣雷達打下了堅實的基礎(chǔ)，俄羅斯目前已經(jīng)推出多型機載有源相控陣火控雷達，研制機載有源相控陣預(yù)警雷達并不存在太大的技術(shù)障礙

14、，因此筆者認為俄羅斯新型預(yù)警機采用有源相控陣預(yù)警雷達的可能性非常大。有源相控陣雷達是新一代預(yù)警機的標(biāo)準配備，圖為擊敗A-50的費爾康預(yù)警機美國的E-737預(yù)警機美國下一代E-10A預(yù)警機也將配備有源相控陣雷達需要指出的是A-50本身也可以被作相控陣預(yù)警機，根據(jù)有關(guān)資料大黃蜂雷達和APY-1一樣，方位掃描采用機械轉(zhuǎn)動的方式，垂直面用移相器實現(xiàn)電子掃描，前蘇聯(lián)另外一種類似的雷達系統(tǒng)是安裝在卡-31預(yù)警直升機上面的E-801M雷達，就前蘇聯(lián)而言，其在相控陣雷達技術(shù)方面還是有較高的造詣的，是世界最早開始研制相控陣雷達的國家之一，第一種相控陣火控雷達-米格-31的SBI-16就是由NIIP研制的，只不過

15、由于微電子技術(shù)落后，因此無法減少相關(guān)雷達的體積和重量，如SBI-16雷達的重量高達1噸，以致于無法配備到戰(zhàn)斗機上面，80年代隨著前蘇聯(lián)微電子技術(shù)的進步，研制相控陣預(yù)警機也被提上日程，考慮到經(jīng)濟及技術(shù)原因，前蘇聯(lián)首先研制的是較小的安-88艦載相控陣預(yù)警機，該機是我們熟悉的安-71預(yù)警機的改進型，其最大的特點就是采用了在兩側(cè)保形天線-即把天線整合到機身蒙皮中去，這樣做的優(yōu)點去掉了重量和體積較大的雷達罩和機械轉(zhuǎn)動機構(gòu)，每個陣面可以做的相對較大，同時時對于飛機氣動性能影響減少到最小，但缺點就是雷達實現(xiàn)全向探測能力比較困難，常常需要多個天線來完成全向覆蓋，另外就是增加了信號/數(shù)據(jù)處理的難度，比如需要單獨

16、計算每一個陣元的波束控制數(shù)據(jù)碼，同時每一個陣元都需要對信號進行調(diào)節(jié)的相關(guān)設(shè)備，所以對于雷達相關(guān)系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)備要求較高，這樣其成本也要比常規(guī)的相控陣雷達要高，到前蘇聯(lián)解體時，前蘇聯(lián)只制造了3架安-88預(yù)警機的樣機，隨著烏克蘭的獨立，這些飛機和安東諾夫設(shè)計局都留在了烏克蘭，有海外消息指目前3架飛機中只有一架還停放在安局的機場上面。世界上第一種機載相控陣火控雷達-前蘇聯(lián)的SBI-16前蘇聯(lián)研制的安-88相控陣預(yù)警機，注意兩旁的天線開槽俄羅斯再一次接觸到相控陣預(yù)警機是幫助國外用戶設(shè)計A-50I飛機，該機將A-50的旋轉(zhuǎn)雷達罩改裝成固定雷達罩，3個費爾康有源相控陣天線呈三角形在雷達罩內(nèi)排列，以實現(xiàn)全

17、向的探測能力，同時機頭、翼尖及機尾進行了重新設(shè)計以容納電子系統(tǒng)，為了提高飛機的航行穩(wěn)定性，改進設(shè)計了后機身并增加了腹鰭，在隨后出口到印度的A-50EI飛機上，根據(jù)印度空軍的要求，用俄羅斯新型大涵道渦扇發(fā)動機PS-90A替代原來的D-30KP，PS-90A在推力、油耗等指標(biāo)方面優(yōu)于后者，因此A-50EI的飛行性能和滯空時間都好于A-50飛機，由于這些設(shè)計都是由俄羅斯別里耶夫和伊留申等設(shè)計局完成的，對于俄羅斯來說，其掌握了大量相關(guān)改進的氣動及工程數(shù)據(jù)和資料，相當(dāng)于國外用戶出錢讓俄羅斯相關(guān)設(shè)計局為A-50更換有源相控陣雷達和發(fā)動機，因此結(jié)合俄羅斯空軍此次仍舊選擇伊爾-76MD型飛機做為新型空中預(yù)警機

18、的平臺，考慮到技術(shù)難度及費用，筆者認為此次俄羅斯新型預(yù)警機可能和A-50EI一樣，仍舊采用傳統(tǒng)的圓盤式天線，里面有源相控陣天線呈三角形排列以提供全向的探測能力，發(fā)動機可能也會更換為PS-90A發(fā)動機，A-50I的有源相控陣天線呈三角形排列A-50EI采用大涵道渦扇發(fā)動機另外需要指出的是數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，我們知道預(yù)警機不但需要強大的探測能力，還需要有先進的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)以便能夠迅速、及時的把目標(biāo)信息傳遞給作戰(zhàn)飛機，形成聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)系統(tǒng)，真正把信息資源轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力，進入新世紀以來美國及西方國家預(yù)警機都普遍換裝了聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)分發(fā)系統(tǒng)-JTIDS和LINK-16數(shù)據(jù)鏈，A-50雖然也有數(shù)據(jù)鏈，但其性能僅相當(dāng)于美國上一代LINK-4的水平，只能傳遞一些簡單的信息、數(shù)據(jù)，且網(wǎng)絡(luò)容納的成員有限，抗干擾能力較差，為此俄羅斯研制了數(shù)據(jù)交換、導(dǎo)航和識別系統(tǒng)-OSNOA，該系統(tǒng)的性能和JTIDS相近，具備更快的通信速率、更大的容量和更好的抗干擾能力，是俄羅斯新一代指揮控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，俄羅斯新研制的蘇-35BM就裝備有該系統(tǒng)的終端，預(yù)計俄羅斯新型預(yù)警機也會裝備OSNOA系統(tǒng)，構(gòu)建俄羅斯空軍新一代聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)系統(tǒng)。俄羅斯新一代指揮控制系統(tǒng)示意圖俄羅斯新一代機載數(shù)據(jù)鏈示意圖盡管俄羅斯在改裝相關(guān)預(yù)警機的項目中獲得了較為豐富的經(jīng)驗，但是考慮到新型預(yù)