空警-3000的雷達為什麼回到雙面陣_風聞
晨枫-自由撰稿人-古今多少事,都付笑谈中09-29 07:45

空警-2000是中國預警機的里程碑,其意義是怎麼強調都不過分的。空警-2000採用三面陣主動相控陣雷達,對正前、左側後、右側後保持360度全向全時凝視,這是世界上獨有的。
主動相控陣雷達的波束敏捷,凝視模式下洞察秋毫,空情掌握能力無出其右。配合先進數字處理和指揮控制技術,可以全面、精確控制空中戰情。
空警-2000的數量較少,有説法一共只造了4架。這裏面有成本高昂的原因,也有伊爾-76機體數量缺乏的原因。空軍在理論上可以拿出更多的伊爾-76來改裝預警機,但空運力量就更加不足了。
空警-200是平衡木設計,以成本較低、數量充足的運-8為基礎,但性能相對受到侷限。空警500採用小三面陣,結合技術進步,在不小程度上補足了空警-2000數量太少的問題,在技術性能上也足夠接近,成為中國空軍的主力預警機,在台海前線發揮了尤其大的作用。但是中國還是不滿足,推出了運-20為基礎的空警-3000。
運-20一出現,人們對其期望就包括改裝預警機,但首先填補運輸機短板更加急迫。現在運-20產能上來了,運油-20出來了,空警-3000自然水到渠成了。

更大的機體、更大的起飛重量能搭載更大的雷達天線罩,這是自然的。比空警-500更高的升限意味着更大的地平線距離,這也是大大的優點。但從三面陣改回雙面陣,還是機械旋轉的雙面陣,這出乎人們的意料。但這不是退步,是螺旋形上升。
雷達天線尺寸為王。在同樣的技術條件下,天線越大,靈敏度和分辨率越高,副瓣越小,這是物理規律決定的,再先進的數字技術也只能錦上添花,而不能倒轉乾坤。
空警-3000的天線罩可能比空警-2000更大,但增加的尺度還是有限的。這不是簡單的尺寸和重量問題,還有阻力問題。在幾何上,內接等邊三角形每邊的邊長為半徑乘以3的平方根。換句話説,可以用足直徑全長的雙面陣在長度上就有2/1.7321=1.155倍的優勢,15.5%的天線尺度增加是很有誘惑力的。
雙面陣也比三面陣輕,功耗相應降低,簡單粗暴地以線性長度推算,雙面陣的重量和功耗都只有三面陣的77%。
當然,缺點是不再保持全向凝視能力。
實際上,三面陣的全向凝視能力不是沒有問題的。相控陣雷達的陣面是固定的,依靠波束的電子轉向來掃視,視角一般不超過120度。換句話説,三面陣的“結合部”實際上“視力”較弱,形同缺口。在實用中,“操場跑道”式的橢圓形飛行路線經常在變,死區不時得到覆蓋,問題不大,但總是一個短板。戰艦上多用四面陣,只有“星座”級這樣的“便宜貨”採用三面陣,是一樣的道理。不過“福特”級航母也用三面陣,就很令人無語了。
改成雙面陣後,只能對前後陣面各自面對的120度範圍保持凝視,兩側各留下60度的缺口,需要機械迴轉,才能覆蓋360度。這點機械複雜性算不了什麼,關鍵是性能。
全時全向凝視對於近距離目標很重要,對於遠距離目標沒那麼重要。預警機的主要任務恰好是保持對遠距離空情的觀察和掌控,因為機械迴轉不礙事。但是凡事總有一個但是,空戰不是想保持在遠方就能保持在遠方的,另外360度裏,會有部分方向是監控重點,其他方向不必與最高威脅方向爭搶資源。
主動相控陣雷達可以分出很多波束,每個波束可以獨立控制,這對分清主次十分有用,在凝視場景裏大顯神威。天線陣轉動起來,依然可以通過波束的同步轉動對目標保持觀察,直到超過最大偏轉角,這時就要等下一個陣面的波束進入工作角度了。如果轉速夠快,這樣的間隙很小。波束掃描間隙期間根據目標上一時刻的速度、高度、加速度、升降率可以推算,等到下一次波束掃描的時候再更新,不礙事。在威脅方向集中、威脅程度很高的時候,也可以用變速轉動,延長對高威脅方向的觀察窗口,縮短對低威脅方向的監控窗口,依然保持主次有別。
高度數字化的主動相控陣雷達不再需要像早期機械掃描雷達一樣,對所有方向均勻分配掃描時間,變速轉動更加提高靈活性,因此雙面陣的兩側死角不是太大的問題,三面陣的死角反而更加不容易及時覆蓋。
也就是説,空警-3000的雙面陣不是從空警-2000的三面陣的退步,而是迂迴的進步。
更加寬大的機體提供了更大的指揮控制中心的空間。預警機不只是把雷達站搬到天上,是把指揮所也搬到天上了。觀察與指揮緊密結合永遠是最好的,再發達的數據鏈也永遠有通信滯後和受到干擾的問題。在預警機上就地處理威脅信息、然後發出的控制指令與下傳雷達的原始數據相比,通信要求極大降低,信道通暢和抗干擾能力天然就好。
現在有用低軌道預警衞星星座取代預警機的想法。在理論上,這可以保持對全球的凝視式監控。在實際上,這樣不分主次的全時全域凝視很浪費。更大的問題在於預警衞星不可能成為指揮控制中心,星上數據處理能力也有限,高度依賴星際和星地數據鏈註定帶來體系的脆弱性。部分預警衞星在關鍵時刻故障或者戰損的影響很大,補射衞星可沒有那麼快。預警衞星在高烈度戰爭中的生存力和可靠性挑戰還難以解決。
美國空軍的E-7預警機現在還在不上不下的當口中,中國空警-3000上線了。世界上曾經還有英國、以色列、俄羅斯、瑞典的預警機技術,現在貌似只剩中美了。