原创 丝分缕解——剖析俄罗斯预警机现状
根据战争演习的数据,我们发现大多数飞机、导弹和无人机都在低空飞行,以此来躲避敌方雷达探测,地面雷达只能在直线视野范围内看到目标,而在不平坦地形的情况下,视野可能缩小到10公里甚至更短。因此,从战场上方观察目标的远程雷达探测飞机(AWACS也称预警机)的作用越来越重要。
一、各国预警机发展历史经纬
在第二次世界大战期间,英国人开发了第一架预警机。1960年,美国为航母开发了E2“鹰眼”预警机。为了简化设计,该预警机采用了工作波长为70厘米的雷达,由于结构轻小,所以非常适合在航母上使用,但是由于波长过长,目标探测性能(探测距离为210公里)较差。究其原因在于雷达波束宽度与波长成正比例关系,而“鹰眼”的波束宽度为7度,相较于其他雷达宽度较宽,雷达发射的能量不仅会照射目标,还会照射周围空间,探测效果大大削减。
1978年,E3“AWACS”预警机的研发取得了预警机研制方面的重大突破,它可以在空中值班10-11小时,并采用了10厘米的波长,波束宽度为1度,可以探测到350公里外的战斗机,具有高精度目标跟踪能力和极强的抗干扰能力。前几代预警机的主要缺点是机身上方预留了一个供机械式天线旋转的地方(被称为预警机上的“蘑菇”),同样,AWACS也存在这个问题。
后来以色列率先开发了一款没有“蘑菇”的预警机——FALCON,它被称为是最新一代的预警机,沿机身安装了固定有源相控天线阵列(AFAR),这使得天线的结构更加简单、空气动力学性能更优越、探测距离也变得更远。
图1机身顶上的蘑菇
二、苏联预警机发展
1965年,苏联的第一架预警机Tu-126在Tu-114客机的基础上制造完成,由于其雷达性能不高,苏联军方只生产了8架Tu-126。1985年苏联又开发了A-50“Hornet”,但Tu-114客机无法承受其重量。因此,苏军选择了伊尔-76运输机,它的燃油消耗率为6.5吨/小时,飞行时间为9个小时。根据专家评估,雷达的探测范围为300公里。除了雷达,还有用于确定敌方雷达方向和大致距离的电子侦察设备。但选择伊尔-76运输机致使A-50存在一些缺点:
一是运输机的后部有一个下降的楼梯,因此水平尾翼(稳定器)被抬到了垂直部件(龙骨)的顶部。机身上方有一个蘑菇型旋转机械天线罩。当天线转向尾部时,部分雷达波束会照射到稳定器上,从稳定器反射到地面,再从不平整的地面反射回来,从而产生干扰雷达信号的噪声,这让敌方战斗机在尾部扇区的探测距离降低了2-2.5倍,使得后方突袭的危险性大大增加。二是伊尔-76机身较宽,空气阻力增大,从而增加了燃油消耗,并且苏联发动机效率较低,损耗进一步加大。三是由于运输机飞行时间较长,机组不得不休息很长时间,降低了运输效率。
图2伊尔-76运输机
苏联还计划生产航母系列预警机,并决定复刻美国的“鹰眼”并将其命名为Yak-44“Quantum”。相应地,苏军开发了70厘米频段的雷达,并制作了试验样机。但是,由于苏联经济低迷,没有足够的资金完成Yak-44的开发,所以该项目被关闭。
三、苏联新预警机计划
20年来,俄罗斯雷达系统“Shmel”的性能已经落后于世界水平,因此他们决定在20年对该系统进行升级并命名为A-50U。同时,他们决定开发全新的RLS“Premier”,该系统具有活动相控阵天线,这样的DRLO被称为A-100“Premier”。在2009年,他们发布了A-50U试验样品。升级后,RLS的所有数字信号处理、指示器、操作员工作站、通讯设备等都已完全替换。这些结果令人满意,但升级速度缓慢,因为设备中存在无法替代的元件。苏联共生产了30个A-50,现在只剩下22个。
最初,A-100应该在24年开发,但后来时间推迟到27年,然后又推迟到20年。最后,20年,S.K.Shoigu表示,A-100将在24年交付。究其原因是因为Vega集团的开发商的财务状况不佳,工程师的平均工资只有莫斯科市平均工资的一半。与苏联时期相比,员工数量减少了几倍。因此可以推测24年可能也不是这个项目的交付年份。
图3A100预警机
但根据数据可以推测新预警机的探测范围将达到600-650公里。这可以通过使用AFAR技术来实现,其中数千个低功率收发模块放置在整个天线表面,而不是一个强大的发射器和一个接收器。这可以显着提高发射器的效率和可靠性。抗干扰能力也会提高。最初,固定AFAR的使用被假定,但将它们放置在II-76机身上不方便。最终苏军决定将3个固定AFAR放置在蘑菇型天线罩中。因此,原计划中雷达的重量大幅减少,而转向更经济的载体(例如Tu-214)的可能性消失了。最好的载体将是专门设计的长型AFAR无人机,这将使预警机的起飞重量减少4倍,并相应减少燃料消耗。此外,保护预警机免受战斗机的攻击的必要性也将消失。
有消息称,A-100“Premier”雷达将在两个波长上工作。具体的波长没有说明,但不难猜测,这些波长已经被用于远程预警雷达,即10厘米波段用于普通目标的探测,70厘米波段用于“隐形”飞机的探测。从照片来看,他们再次安装了旋转天线(每秒10转)。因此,他们决定采用一个10厘米波段的平面相控阵天线(AFAR),并在其后面加上一个70厘米波段的“Kvant”雷达天线,但这样设计效果不好。
如上所述,70厘米波段的雷达仅在结构简单和重量较轻方面有优势,但其性能要差得多。其探测范围不能显着超过300公里,对于“隐形”飞机只能达到250公里。取而代之的是,他们应该借鉴以色列的经验,采用一个中波段(23-25厘米)的单一波段。在这个波段中,敌人的飞机的隐形性降低,而探测性能仍然很好。
如果在天线罩中保留了3个固定的23-25厘米波段的AFAR,则可以连续监视周围所有目标(包括“隐形”)并迅速发现任何其行动。但现在,他们得到伊尔-76载机的所有缺点,昂贵的雷达,众多的机组人员,需要严格关注他们的安全,每小时飞行的成本非常高等等。显然,他们希望炫耀他们在20年的时间里成功地更新了上个世纪的远程预警雷达。结果将与A-50雷达相同。大部分时间,A-100将停在地面上。(胡烊睿杨靖凯刘凯予)
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