从各种类型舰载预警信息直升飞机看国产航母的预警信息,大家仍必须固定翼预警机

时间:2020-08-07 21:14 点击:113

原标题:从各型舰载预警直升机看国产航母的预警,我们仍需要固定翼预警机

为何航母需要预警机

现代海空战中,航母最大威胁来空中,所以它需要强大的预警能力,来赢得时间去部署拦截力量,从而增强自身的生存能力。目前,各国航母的预警主要由舰载对空雷达和舰载预警机来提供。由于各国技术实力不同,所以采取的措施自然有所差距。以美国的尼米兹级核动力航母为例,虽然其满载排水量达10万吨,但舰载对空雷达却只有1部AN/SPS-48E三坐标对空雷达和1部 AN/SPS-49(V)5二坐标对空雷达,它们主要用于对中高空目标进行探测,对雷达反射截面积为5平方米的空中目标预警距离为380千米。尼米兹级舰载对空雷达相对简单,是因为把对空预警的重担更多的交给了舰载E-2C固定翼预警机。E-2C预警机通常在距离母舰370千米至520千米的地方巡逻,飞行高度9000米,机载雷达对5平方米的空中目标预警距离可达480千米以上。也就是说,E-2C可为母舰提供850千米至1000千米的预警距离。

E-2C预警机正在从航母起飞

“辽宁”舰、“山东”舰由于滑跃方式的限制,暂时缺乏像E-2C那样的固定翼预警机,所以必须依靠强有力的舰载对空雷达来提高预警能力。“辽宁”舰、“山东”舰舰岛前部上方和后部上方共装有4块相控阵雷达天线面板,与052C/D型驱逐舰上的四面阵相控阵雷达天线面板相同。但“辽宁”舰、“山东”舰的天线面板要比驱逐舰上的高得多,因此探测距离也会更远,推测其至少可以探测距离为400千米左右。而且,相控阵雷达的多目标探测和跟踪的能力很强,能有效应对“饱和攻击”,四面阵的布置方式可以实现360度全方位覆盖。

“辽宁”舰舰岛

可是相控阵雷达有一个探测难题无法解决,那就是低空目标的探测距离很短。这实际上也是所有舰载对空雷达的固有缺陷。因为地球是圆的,雷达波是直线的,受地球曲率影响,越往高空探测距离越大,越往低空则越小。举个例子,一部远程舰载对空雷达,对万米高空的目标探测距离为400千米,而对100米低空目标的探测距离可能只有约40千米。这也是现代战机多采用低空突防战术、反舰导弹强调掠海飞行能力的主要原因。

预警机和雷达对低空目标探测示例图

对空雷达要想提高对低空目标的探测距离,就需要把天线安装在更高的地方,但舰艇的高度是很有限的,所以就有了舰载预警机的出现。E-2C机载对空雷达向下“俯视”,自然能发现那些借助地球曲率进行低空突防的战机或反舰导弹。我们的国产航母当然也需要E-2C这样的预警机,但中国这样的预警机还在研发之中,而且“辽宁”、“山东”两舰滑跃起飞方式也不利于固定翼预警机的起飞。所以,要想快速获得一定的舰载空中预警能力,只能将雷达装到灵活方便的直升机上。那么舰载预警直升机的预警效果怎么样呢,从英国的“海王”使用来效果来看,虽然比不上E-2C这样的固定翼预警机,但效果还是不错的。

“海王”预警直升机

英国的“海王”预警直升机

1982年5月5日,英阿马岛战争中“谢菲尔德”号驱逐舰被击沉后的第二天,英国就立刻开始紧急研发预警直升机,在2架“海王” 直升机机身右后侧装上桶形凯芙拉材料雷达罩,里面装上1部“猎迷”预警机使用的“搜水”雷达,把它们改装为“海王”AEW.Mk.2A型预警直升机,为舰队提供早期预警。机上有2名雷达操作员,在3050米高度飞行时,对雷达截面积7平方米的空中目标最大探测距离为113千米—161千米,续航时间可达4小时。但“海王”AEW.Mk.2A型并没有赶上马岛战争,因为该机在7月23日才进行首次试飞,此时马岛战争已经结束1个多月了。英国皇家海军总共改装生产了了8架“海王” AEW. MK.2A,配备在“无敌”级轻型航母上。

2架“海王”在作飞行表演

进入21世纪后,英国皇家海军又研制出了“海王”ASaC.Mk.7舰载预警直升机,与之前的型号相比,其性能有了质的提升,主要表现在两方面:

第一是,换装了以X波段“搜水”2000脉冲多普勒雷达为核心的“守门狗”任务系统,具有良好的对小型隐身空中目标的探测能力,并具有在海岸杂波环境中探测目标的性能。“搜水”2000雷达对典型战斗机目标的最大探测距离为200千米,对水面舰只的最大探测距离为300千米以上,可同时跟踪250个目标。

第二是,加装了能提供保密语音和数据通信的联合战术信息分配系统终端、Link16数据链、敌我识别系统及1个战术显控台,具备空中指挥引导能力—可同时处理16个空中目标,并引导战斗机同时拦截其中的2个。2002年5月,首批2架“海王”ASaC.Mk.7交付英国皇家海军,最终的装备数量达到13架。

“海王”的继任者“梅林”预警直升机

2018年9月26日,英国的“海王”预警直升机全部退出现役,接替者是更为先进的“梅林”预警直升机。

中国采购了卡-31

除英国之外,苏联也有著名的卡-31舰载预警直升机。从时间上看,卡-31应该是世界上第一款舰载预警直升机,因为它在1980年就立项了。但因为机载雷达研发进度太慢,卡-31直到1987年才进行首飞,此后,又因为联解体等原因,直到1995年,才有2架卡-31进入俄海军航空兵服役。

卡-31舰载预警直升机,是以卡-29舰载直升机为基础研制的,总体结构设计上沿用了卡-29的机体结构、动力装置,有良好的稳定性,可在航母和驱逐舰摇摆度达到8度至10度、甲板气流速度达到20米/秒的情况下正常起降。该机装有E801M“眼睛”无源相控阵雷达,具有空对空、空对地两种工作模式。“眼睛”雷达天线为平板式,长6米,宽1米,重约200千克,采用可收放式结构,在垂直降落和飞行时雷达天线处于折叠状态,平贴在机身下部表面;工作时,机身下部的液压系统推动雷达天线展开并旋转90度。

卡-31预警直升机,机腹下的天线板清晰可见

“眼睛”雷达工作在L波段,工作时,平板式天线的旋转速度为6转/分,而且6次旋转扫描中,前5次执行对空目标探测,第6次执行对海面目标探测,不间断完成360度扫描监视。它可以探测和识别嘈杂背景下的200个目标,同时跟踪20个至40个目标,自动确定移动目标的坐标和参数,并自动进行敌我识别,它能在3000米高空中搜索并跟踪低空或超低空飞行的小型目标及海上目标,可以探测到110千米至115千米外的战斗机、直升机和巡航导弹,对海上小型舰艇的探测距离达250千米。

卡-31打开雷达天线

我国在2007年采购了9架卡-31舰载预警直升机,2010至2011年交付。此外印度也在1999年、2001年、2009年,分三批向俄罗斯采购了14架卡-31。

卡-31为何没有出现在国产航母甲板上

我国已经采购了卡-31,为什么还要自己研制直-18舰载预警直升机呢?主要原因有两个,首先当然是为了避免受制于人,再一个,那就是卡-31的性能已明显不足了:

中国引进的卡-31

第一,卡-31采用的E801M“眼睛”雷达工作在L波段,而“海王”SaC.Mk.7采用的“搜水"脉冲多普勒雷达工作在X波段。这样“眼睛”雷达在天线相对尺寸和增益等性能要低于后两者,探测距离小了不少。如果想提高探测距离,就要提高雷达的功率和天线孔径,但直升机的载重和内部空间都比较有限,没有多大的潜力可挖。

第二,尽管卡-31采用了联合式航空电子系统,但就数据处理能力和功能来说,与“海王”相比还有明显差距,特别是在多目标处理能力方面一一后两者可以同时跟踪250个目标,而卡-31最多仅能同时跟踪40个。

第三,卡-31内部空间狭小,内部无法布置战术显控台,乘员也只有2名—飞行员和雷达/导航系统操纵员,不具备对空指挥引导能力,雷达探测到的信息需要通过数据链传递给母舰,再由母舰对战斗机进行指挥,增加了指挥次数,反应时间比较慢。而且卡-31的数据传输距离只有150千米,这使其与母舰的实际距离被限制在了150千米以内。

卡-31的雷达天线板360度旋转

所以,卡-31最大的作用是进行低空补盲,并不能扩大预警距离。或许正是因为这些原因,我国海军虽然购买装备了卡-31预警直升机,但仍然研制直-18预警直升机。

直-18预警直升机

直-18预警直升机,是中国在直-8通用直升机基础上研发的。其雷达天线布置在机尾,是与卡-31相似的长条板,横向尺寸与直-18的机身尺寸接近,天线外面装有流线形天线罩。采用了先进的有源相控阵雷达技术。目前直-18预警机的具体数据还未公开,从“空警-2000”等预警机的机载雷达技术推测,直-18应该可以在200千米左右探测到战斗机目标,在250千米至300千米,探测到驱逐舰目标,估计能同时跟踪200个目标。与卡-31的无源相控阵雷达相比,有源相控阵雷达可靠性高灵敏度高,在强杂波背景下,可无损失地保留小目标信息,结合先进信号处理与目标检测技术可实现对小雷达反射截面积的目标探测。

直-18预警直升机

直-18将雷达天线布置在机尾,可以将雷达相关设备,如机柜、电源、电缆等集中在机身后部,从而腾出机舱前部或中部的空间用来布置战术显控台。从目前流传出的照片来看,直-18的内部空间比较宽裕,安置了两个战术显控台,从而具备在空中引导战斗机的能力。按照每个战术显控台,同时引导2架战斗机来计算。两个战术显控台可同时引导4架战机,基本可以满足航母日常的需求。如果战术显控台数量增加到3个,同时引导6架战斗机,那么这个引导能力与E-2C固定翼预警机相当了。

流传出的直-18内部图片

还是需要固定翼预警机

对“辽宁”舰“山东”舰来讲,直-18仍然不能满足远程探测的需求,这是因为直升机作为预警平台天然上就与固定翼预警机存在着巨大差距。从飞行能力上看,直-18与其他预警直升机其实并没有太大差别,巡航速度不超过270千米小时,海上飞行高度不超过4000,巡逻飞行时距离母舰不超过150千米,滞空时间不超过2.5小时。与之相比,固定翼的E-2C在这些指标上分别是540千米/小时、8800米、370千米—520千米和4.5小时,这还只是搭载平台上的差距,系统的差距更大!例如,E-2C所装的AN/APS-145型雷达能同时跟踪2000多个空中和水面目标,一次雷达扫描可覆盖1250万平方千米的空域,可在650千米外探测到轰炸机,在480千米外探测到战斗机。此外, AN/APS-145型雷达还具有很强的抗电子干扰能力。3部洛克希德马丁公司的 AN/UYQ-70增强型战术显控台和计算机外设,向机组人员提供所有彩色战术图像及辅助数据。至于预警距离,前面提到过,E-2C达850千米至1000千米,而直-18只能提供300多千米的预警距离,与卡-31相比并没有实质性的提高,和E-2C差距近3倍。

E-2C预警机内部

所以,舰载预警直升机在巡逻范围、飞行速度和高度、探测距离、多目标跟踪能力、指挥引导能力、留空时间等方面,都与舰载固定翼预警机有着巨大差距。对搭载短距起飞/垂直降落型战斗机和直升机的轻型航母、两栖战舰来说,舰载预警直升机是够用了;但对搭载固定翼舰载战斗机为主的中型和大型航母来说,舰载预警直升机的能力明显不够。固定翼舰载战斗机的作战半径可达500千米至1000千米,但预警直升机的预警距离仅300多千米,这就使得舰载战斗机根本无法发挥作战半径大的优势相比之下,固定翼预警机却可以提供远程预警。

E-2C预警机驾驶舱

所以,要想让“辽宁”舰、“山东”舰以及未来的003型国产航母充分发挥战斗力,就必须发展国产固定翼舰载预警机,从目前的消息来看,国产的固定翼舰载预警机正在研发当中,相信当国产弹射起飞式航母现身的那一刻,我们自己的固定翼舰载预警机也会掀开神秘的面纱!

未来中国海军固定翼舰载预警机设想


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