前言
20 世纪 90 年代初期,自中国空军引入苏 - 27SK 战斗机后,其作战理念发生重大转变,从以往单纯的国土防空逐步转向攻势防御。战术思想的革新必然要求装备体系的更新,在进攻作战中,摆脱对地面雷达网的依赖成为关键需求,这促使中国空军愈发重视预警机这一进攻型作战力量的倍增器。预警机作为各国空军尖端技术的结晶,当时仅有美国和俄罗斯具备自主生产能力,日本、英国和法国等国也只能通过采购来获取。近年来,中国空军积极推进空中预警机的研制计划,期间历经重重艰难险阻。2006 年,发生了震惊全国的 “6.3 空难”,此次事故致使包括一流工程师在内的 40 人不幸罹难,机上人员除 5 名空军试飞员外,其余均为电子领域的专业专家。这不仅是中国空军史上最为严重的空难事故,更是科研人才的巨大损失。然而,此次悲剧并未阻挡中国预警机事业前进的步伐,仅仅 4 个月后,试飞工作便再次重启。
一:艰难的发展历程
20 世纪 40 年代中期,美国海军率先尝试将雷达安装于舰载机之上,旨在实现对 100 - 120 千米范围内飞机的探测,当时主要依靠电报报文传输数据至母舰,并辅以简单的语音引导。但由于无法有效滤除海面杂波干扰,在海况恶劣的情况下,该系统基本失去作用。到了 70 年代,美国成功研制出应用脉冲多普勒体制,具备数据下传和话音指挥功能的 EC - I21、E - I 等型号预警机。秉持 “人有我有” 的发展理念,1971 年,中国利用图 - 4 轰炸机加装地面搜索雷达,改装出 “空警一号” 预警机,其结构与苏联图 - 126 预警机颇为相似,雷达天线的设置甚至超过美国 EC - I21 预警机。但受限于当时的处理与自动化技术水平,无法有效消除海面杂波影响,仅能通过语音传输空中情报,目标航迹还需人工描绘,且飞行时机体存在颤动问题,最终未能列装部队。不过,这次尝试积累了诸多宝贵经验。此后,又以运 - 8 运输机搭载 “空警一号” 的雷达开展预研工作,终因雷达性能及实用性欠佳,于 1979 年项目下马。这些经历让研制人员深刻认识到,必须先攻克超低副瓣天线技术和高纯频谱发射机技术,然而当时的处理器体积庞大,足有十几个柜子大小。
20 世纪 80 年代,美国的 E - 2C/K、E - 3A/B/C 等型号预警机成功解决了杂波滤除和低空目标探测等技术难题,集成电路技术的发展进一步完善了通信和指挥控制技术,数据链传输时间大幅缩短,从以往的分钟级提升至零点几秒。在海湾战争中,15 架 E - 3A 空中预警机平均每日连续飞行 14 - 15 小时,累计指挥控制达 3000 架次作战任务,总飞行时长 9000 小时,圆满完成了 99% 的作战任务。
中美关系蜜月期时,中国空军曾计划引进 E - 3A 空中预警机,但美国并未同意出售。1990 年,中国海军以反走私为名,斥资 6600 万美元引进 6 - 8 套英国 70 年代 “猎迷” 预警机所配备的 ARGUS - 2000 雷达,并将其安装于运 8 型运输机机鼻雷达罩内,改装成运 8J 海洋巡逻 / 预警机。该机型对海上舰船的侦测距离为 130 - 370 千米,对空中目标的侦测距离为 150 - 185 千米,主要装备于解放军海军航空兵部队,部署在临近上海的大场海航基地,为东海舰队作战提供支援,承担海上搜索以及反舰导弹分配和引导等任务。但由于该雷达扫描范围仅为 200 度,且缺乏完整的目标处理、控制和引导系统,严格意义上来说,运 8J 海洋巡逻 / 预警机并非真正合格的预警机。
由于西方国家的技术封锁,中国从西方引进预警机的计划均以失败告终。但通过多年的技术交流以及前期预研工作,中国对预警机技术有了较为深入的了解。苏联解体后,俄罗斯扩大先进技术装备出口,A - 50 预警机也在出口清单之列。然而,其价格超出中国军费承受范围,且 A - 50 是为苏联防空军研制,更适用于国土防空拦截引导,虽具备较好的巡航导弹搜索能力,但并不适合前线空战指挥需求,苏联空军自身也未计划大规模装备。
经研究发现,A - 50 预警机在引导控制功能方面存在明显缺陷,若引进该机型,不仅无法满足中国空军攻势防御作战需求,还需投入巨额资金引进一整套与中国空军现有体系完全不同的自动拦截指挥系统和配套拦截战斗机,因此最终放弃引进。相比之下,以色列研制的 EL/M - 2075 相控阵雷达引起了中国空军的关注,该雷达采用 L 频段,4 片相位阵列天线分别安装于机身前后及两侧,运用电子扫瞄方式,极大提升了对空中目标的侦测与追踪效率,远超当时预警机普遍采用的转盘式雷达性能,且以色列愿意提供技术出口。
1992 年,中国预警机项目在中以合作框架下得以重启,双方经过四年谈判,于 1996 年正式签署合作合同。中国最初计划引进一架用于技术学习,以色列则表示可以为中国生产一架,并可后续追加采购。但采用 EL/M - 2075 雷达的 “费尔康” 预警机以美国波音客机为改装平台,以色列缺乏其他合适载机,于是决定由俄罗斯提供伊尔 76 运输机机体,以色列负责提供雷达并实施改装工作,同时逐步向中国转移 L/M - 2075 相控阵雷达的设计和生产技术。
中国对该预警机机头和两侧存在较大探测盲区的问题表示不满,为此,在俄罗斯预警机天线罩基础上进行加大改进,打造出当时世界上最大的复合材料天线罩。为完成这一关键部件制造,专门投资建设了亚洲最大的高温热压成形罐。该天线罩中间厚、两边薄,对制造精度要求极高,其复杂程度远超 E - 3 预警机天线罩。E - 3 预警机天线罩与天线同步旋转,波束始终从具有良好透波性能的固定位置发射,而中国研制的预警机波束需向左右各 60 度方向转动发射,要求各个方向都具备良好透波性能,这需要进行极为复杂的计算,若在十年前,以中国当时的计算能力难以完成此项任务。
然而,1999 年,当第一架完成天线罩改装的预警机从俄罗斯飞抵以色列,准备加装 EL/M - 2075 雷达时,被美国卫星侦察发现,时任美国总统克林顿随即施压以色列中止合作。以色列起初并未理会,但在美国以停止军事援助相要挟下最终屈服,单方面提出终止合同。中国坚决反对以色列毁约行为,经过多方协调,以色列最终同意赔偿损失并解除合同。此后,中国转而向俄罗斯寻求采购 4 架改良版 A - 50 预警机,但该计划于 2002 年夏季宣告失败。尽管此前的预警机引进计划均未成功,但解放军始终未放弃自主研制预警机的决心。以色列的 EL/M - 2075 相控阵雷达虽存在雷达频率不足、短期内难以调整优化、实际使用性能表现一般等问题,但仍为中国预警机的自主研制工作提供了重要技术参考。
二:中国预警机的崛起
中国充分利用中以合作期间获取的 EL/M - 2075 相控阵雷达技术,在缺乏成品和图纸的艰难条件下,自主研发生产 T/R 收发组件等关键设备,并采用由简入繁、多路并行的研发策略,同步推进空警 2000 型、空警 200 型、空警 500 型等三大预警机研制计划。其中,“空警” 2000 属于与俄罗斯 A - 50 性能相当的战略级预警机;“空警” 200 是技术难度相对较低、采用 “平衡木” 式相控阵天线的中型预警机;空警 500 型则是配备传统旋转盘形雷达的中型预警机。预警机作为高科技、高投入装备,美苏等国从研制到装备部队通常需要耗费十年时间,而基础相对薄弱的中国电子科技集团公司同时开展三种不同技术路线的预警机研制工作,这一举动令国际社会大为震惊。实践证明,尽管多路并进的研发模式面临诸多挑战,但高投入也带来了高回报,中国预警机项目在短短几年内便实现重大技术突破。
“空警” 2000 预警机项目被列为国家一号工程,以伊尔 76 运输机为载机平台。在短短数年时间里,成功攻克 T/R 组件生产工艺和质量管理、改装结构设计、气动补偿、大功率供电和冷却系统等一系列技术难题,自主研发生产固态相控阵电子扫描雷达和编程指挥系统。与美俄预警机所采用的机械扫描雷达相比,“空警” 2000 预警机的设计更为先进,其雷达天线安装于机身上方的盘状整流罩内,外观与机械扫描雷达的转盘式天线罩相似,但无需旋转。该整流罩内集成三面主动相控阵雷达天线,通过电子扫瞄实现俯仰和方位探测,每面天线探测角度为 120°,三面天线可实现 360° 全方位覆盖。不过,由于伊尔 76 运输机高耸的 T 型尾翼结构,会对后方雷达探测视野造成部分遮挡。“空警” 2000 型预警机约于 2004 年完成装配工作,2005 年开始试飞,2007 年正式列装部队,共生产 4 架。该机型具备与海空舰机进行信息交互的能力,在借鉴俄罗斯技术并结合以色列技术改进的基础上,研发的空用数据链能够在强电磁干扰环境下实现预警机与战斗机之间的双向数据传输,从而有效指挥引导先进战机执行作战任务。
“空警” 200 预警机也迅速完成研制并达到装机条件,其长条状相控阵天线安装于运 8 运输机机背之上,外观与瑞典飞机公司研发的 PS - 890 型雷达相似。PS - 890 型雷达属于地面控制的机载雷达,需通过数据链将数据传输至地面进行处理分析,因此飞机上操作人员数量较少即可指挥数十架战机作战。外界曾一度认为 “空警” 200 的长条状相控阵天线技术来源于瑞典,但瑞典方面并无相关预警雷达出售记录。PS - 890 型雷达安装于 50 人座 SAAB2000 涡轮螺旋桨民航客机,受限于机上空间,操控台数量有限,整体管制功能较弱,雷达天线视角约 160 度,在平飞状态下无法实现 360 度全方位扫描,需采用 8 字形飞行航线来弥补这一缺陷。而中国运 8 运输机内部空间宽敞,可装载更多设备,留空时间更长,发射功率比 PS - 890 型雷达更大,探测距离增加 20% - 30%,能够充分发挥 “预警 + 管制” 的完整功能。尽管其性能较 “空警” 2000 预警机稍逊一筹,但造价更为低廉,适合大规模生产,可与 “空警” 2000 型预警机形成高低搭配的作战体系。
空警 - 500 预警机最初作为 “空警” 2000 的备份项目启动,以运 8DIII 型运输机(又称运 - 8 高新工程三类平台)为载机平台,配备 WJ - 6C 六叶涡轮螺旋桨发动机。与 “空警” 200 不同,空警 - 500 可视为技术简化版的 “空警” 2000,其并未采用 “平衡木” 雷达,而是装备了电子科技集团第 38 研究所研制的固定圆盘式内置雷达,能够实现 360 度全方位探测。此外,在平尾外侧增设了与 “空警” 2000 类似的小稳定翼,以增强飞机方向安定性,抵消天线罩对飞行稳定性产生的不利气动影响。空警 - 500 预警机的雷达罩天线厚度较大,机身后部两侧、头尾部位集成了组合侦测天线,这种将雷达探测、通信情报收集、定位和对抗功能融合为一体的设计理念,与美国最新的 E - 3G 预警机颇为相似,可在执行预警指挥任务的同时收集电子情报,一定程度上减少对专用电子侦察机的依赖。
不过,相比 “空警” 2000 与 “空警” 200 的组合,空警 - 500 的综合优势并不突出,因此中国主要将其作为出口型预警机推向国际市场,其出口型号为 ZDK - 03。ZDK - 03 型号名称中,ZDK 取自中电科的汉语拼音首字母,03 则代表这是中电科作为总设计单位研发的第三款预警机。巴基斯坦空军成为 ZDK - 03 预警机的首个用户,此前巴基斯坦也是瑞典 SAAB2000 型空中预警机的首位采购客户。2006 年 6 月,巴基斯坦与中国签订总金额达 12 亿美元的合同,计划采购 6 架 ZDK - 03 预警机,后于 2007 年 5 月将采购数量调整为 5 架,合同总金额相应减少 1.974 亿美元。
几乎与此同时,巴基斯坦向中国提出采购具备空中加油能力预警机的需求。由于巴基斯坦对 SAAB2000 预警机性能并不满意,该机型基于北约标准研发,巴基斯坦装备的 JF - 17 枭龙战斗机无法与其数据链实现互联互通,且载机平台航程和滞空时间有限,严重制约了预警覆盖范围。巴基斯坦迫切需要一款体型更大、续航能力更强,能够长时间执行任务并指挥更多战机的预警机。最终,巴基斯坦空军以 2.78 亿美元的价格购入 4 架 ZDK - 03 预警机,其采购价格仅为瑞典 SAAB2000 型空中预警机的三分之一,而综合性能却达到美国 E - 2C 预警机水平,在成本方面更具显著优势。
三:中国预警机的战术运用
拥有预警机如同在高空架设了一双锐利的眼睛与一套智慧的大脑,中国空军至此才真正构建起空中指挥体系,甚至能够掌控地面作战的实时态势,与地面作战指挥官协同实施指挥。“空警”200预警机和“空警”2000预警机的雷达功能各有侧重,彼此形成重叠互补的关系。“空警”200预警机的搜索距离与“空警”2000相近,但其在分辨率、精度、低空精准跟踪能力及目标跟踪数量方面更具优势,可弥补“空警”2000预警机L波段雷达的短板;而“空警”2000预警机的全向搜索能力与反隐身性能,又能填补“空警”200雷达的不足。此外,“空警”200预警机的成本仅为“空警”2000的三分之一,一架“空警”200的成本仅相当于美国E - 3D预警机的10% - 15%。美国采购4架E - 3C预警机的费用,可用于购买8架“空警”200和6架“空警”2000,只需投入相当于12架E - 3C的成本,即可在预警机规模上与美国空军形成制衡。
空中预警机陆续列装后,显著增强了对敌方活动情报的掌控能力。过去受限于雷达特性及地球曲率,解放军地面雷达站对低空飞行的战机与舰艇活动的监测存在较大局限,尤其是在东部海空域。但解放军预警机一旦升空,周边海空域的机舰活动便尽收眼底,敌方战机起飞、舰艇出海都会被实时追踪锁定,使其不再拥有可供隐秘调度兵力的“后方区域”。未来,即便敌方发射的巡航导弹在海峡上空飞行,也会被预警机发现并拦截,这大幅降低了巡航导弹的突防成功率。
此前,中国空军战机的空中管制依赖沿海地面雷达站,每套雷达仅能指挥2批军机,每批最多4架,整体指挥规模约24批,最多96架次。因此,在缺乏空中预警/管制的情况下,解放军难以开展大规模战术行动,即便拥有数量众多的战机,也无法实现同时投入作战。而获得空中预警机后,不仅能有效覆盖低空防空盲区,1架预警机还可管制30 - 40架战机,只需部署数架预警机,便可使战机作战效能成倍提升,对敌方空防构成更大压力。
“空警”2000采用先进的三面天线阵设计,主体结构与以色列EL/M - 2075相似,但比后者少用3组天线。以色列“费尔康”预警机配备768个T/R组件,而“空警”2000仅用384套T/R组件便达到了相同性能。“空警”2000的L波段雷达对大型目标的探测距离为480千米,对战斗机的探测距离为370千米,对重要空域的扫描频率为2 - 4秒,普通空域为10 - 12秒,更适合探测隐身飞机和巡航导弹。尽管“空警”2000的测距精度和搜索距离不及AN/APY - 1E - 3系列预警机(E - 3系列的S波段雷达对大型目标探测距离667千米,战斗机445千米,扫描间隔10秒),但其在目标发现时延上具备显著优势——E - 3系列发现首个目标需30 - 60秒,敌我识别更需1 - 2分钟,而有源相控阵雷达发现首个目标的时间为微秒级,从发现到跟踪确认最多仅需数秒,还能同时运行多种雷达操作模式,电子反制能力更强。其不旋转的固定天线罩结构简单,可靠性大幅提升,无疑领先于美国E - 3系列每分钟旋转6次的AN/APY - 1I/2机电混合扫描雷达。
E - 3系列预警机对以S、C、X波段为主的隐身战机探测距离会缩减三分之二,美军演习中F - 22隐身战机仅在几十千米内才能被发现。若隐身战机配备超远距空空导弹,预警机将面临极大威胁。E - 3系列从确认目标到引导战斗机拦截需数分钟,以战斗机900千米/小时的速度计算,数分钟内即可逼近上百千米,因此预警机对隐身战机的安全距离至少需230千米。而“空警”2000凭借L波段大功率相控阵雷达在波束方向、脉冲变换速度、瞬时信号带宽及搜索时间等方面的优势,可有效提升反隐身能力——其对速度999米/秒的小目标信噪比增加3dB,反隐身搜索效率显著高于E - 3系列的AN/APY - 1/2雷达。
四:结论
历经60余年的挫折与不懈探索,中国自21世纪初起,在相控阵雷达、数据链及高性能计算机技术领域实现了连续突破。2010年2月18日,美国智库詹姆斯基金报告指出,采用有源相控阵雷达体制、具备先进系统架构及软硬件信号处理能力的“空警”2000预警机,较美国E - 3C整整领先一代,已具备第三代预警机的核心特征。然而,与美国相比,中国在网络化协同、数据链普及及实战经验等方面仍存在差距,预警机体系仍有进一步提升与完善的空间。
#图文打卡计划#