近日，美國著名軍事論壇網(wǎng)站上出現(xiàn)一款國產(chǎn)新型預(yù)警機(jī)圖片，軍迷們稱之為“空警500”。該機(jī)以運(yùn)9運(yùn)輸機(jī)作為載機(jī)，外形與中國出售給巴基斯坦的ZDK-03型預(yù)警機(jī)相似，但機(jī)載雷達(dá)采用的應(yīng)是新型雷達(dá)，外觀上能看到雷達(dá)中心位置有一處明顯凸起。
近日，網(wǎng)上接連曝光了以運(yùn)-9飛機(jī)平臺(tái)為基礎(chǔ)研制的ZDK-03出口型預(yù)警機(jī)和國產(chǎn)二代預(yù)警機(jī)的圖片，一般來說，中國研制的第一代預(yù)警機(jī)為空警-200和空警-2000預(yù)警機(jī)，第二代預(yù)警機(jī)包括出口型ZDK-03預(yù)警機(jī)和自用的新一代中型預(yù)警機(jī)。據(jù)稱，中國空軍和海軍即將裝備的第二代預(yù)警機(jī)已經(jīng)在試飛當(dāng)中，在中國預(yù)警機(jī)之父王小謨的相關(guān)照片中，我們可以發(fā)現(xiàn)二代預(yù)警機(jī)的模型如此隱蔽，但經(jīng)過細(xì)心分析，這種新預(yù)警機(jī)已經(jīng)揭開它神秘的面紗。
王小謨院士的身邊擺放著三個(gè)預(yù)警機(jī)模型，他們分別是空警-200，空警-2000和神秘預(yù)警機(jī)，這架預(yù)警機(jī)最初被誤認(rèn)為是出口巴基斯坦的ZDK-03，但實(shí)際上，細(xì)心的人都能發(fā)現(xiàn)這架預(yù)警機(jī)模型涂裝是中國空軍的，其雷達(dá)采用了和空警-2000一樣的主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)，因?yàn)槔走_(dá)的黑色邊緣和空警-2000一樣，采用了三面陣的固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)，圓盤狀的雷達(dá)罩三塊黑色邊緣恰恰就是雷達(dá)發(fā)射天線對面的透波材料。
中國國產(chǎn)二代預(yù)警機(jī)的雷達(dá)和空警-2000類似，和空警-200的“平衡木”雷達(dá)完全不同。
我們知道，巴基斯坦國境狹長，且重要城市如首都伊斯蘭堡、最大城市卡拉奇都靠近印巴邊境，缺乏戰(zhàn)略縱深；加上印巴邊境多為山區(qū)，地球曲率和地形遮蔽造成地面防空雷達(dá)諸多的死角，容易被對方突然襲擊。第三次印巴戰(zhàn)爭，印度空軍正是利用租借的前蘇聯(lián)圖-26預(yù)警機(jī)指揮攻擊巴境內(nèi)縱深目標(biāo)，給巴方造成了較大的損失。
進(jìn)入新世紀(jì)，印度空軍獲得了更先進(jìn)的A-50EHI型預(yù)警機(jī)，該機(jī)裝備有大功率有源相控陣預(yù)警雷達(dá)，具備較好的探測與指揮引導(dǎo)能力。布署在印巴邊境的A-50EHI預(yù)警機(jī)可以探測到巴縱深數(shù)百公里地區(qū)的空情以及作戰(zhàn)布署，據(jù)此指揮己方戰(zhàn)機(jī)利用巴防御薄弱之處發(fā)起攻擊，拉大了印巴兩國空軍作戰(zhàn)能力的差距。在這種下，PAF迫切需要建立自己的空中預(yù)警與指揮體系。
2004年，PAF向瑞典采購了6架配備有PS-890相控陣預(yù)警雷達(dá)(也就是我們常說的“平衡木”)SAAB-2000預(yù)警機(jī)，合同價(jià)值11億美元，后來PAF削減了采購數(shù)量，金額也降低到9億美元左右。首架SAAB-2000預(yù)警機(jī)于2009年12月底交付，該機(jī)配備的PS-890是有源相控陣?yán)走_(dá)，天線尺寸為8米*0.6米，工作在S波段，有200個(gè)T/R模塊。
SAAB-2000預(yù)警機(jī)的巡航高度為7000米，對于大型空中目標(biāo)最大探測距離為300公里，小型戰(zhàn)斗機(jī)為200公里，巡航導(dǎo)彈為100公里，該機(jī)還擁有數(shù)據(jù)鏈可以直接對作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行指揮引導(dǎo)，或者將空情信息傳遞給地面防空指揮中心，具備較好的預(yù)警與指揮探測能力，同時(shí)價(jià)格和使用費(fèi)用相對也比較低廉。
但是PAF并不滿足，他們認(rèn)為SAAB-2000由于載機(jī)較小，內(nèi)部空間有限，因此飛機(jī)搭載的空勤人員和顯控臺(tái)數(shù)量不足，指揮引導(dǎo)能力有限，同時(shí)飛機(jī)的航程及滯空時(shí)間也不足，限制一架飛機(jī)所能覆蓋的范圍，這對于處于防御地位的PAF來說，是個(gè)不小的缺點(diǎn)。所以PAF需要有一種更大飛機(jī)，能夠長時(shí)間的邊境附近執(zhí)勤，同時(shí)盡可能的能夠指揮更多的飛機(jī)，以抵擋對方的突然襲擊。
ZDK-03預(yù)警機(jī)由中國獨(dú)立制造，機(jī)上裝備了電子掃描有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)。2010年12月巴基斯坦電視臺(tái)宣布巴空軍購買的中國首架ZDK-03型預(yù)警機(jī)已經(jīng)出廠。與中國空警200不同，該機(jī)并未安裝'平衡木'相控陣?yán)走_(dá)，而是采用了圓盤雷達(dá)。
2007年，有海外媒介報(bào)道中國ZDK-03型預(yù)警機(jī)抵達(dá)巴基斯坦空軍基地進(jìn)行實(shí)地測試，該機(jī)以中國運(yùn)-9運(yùn)輸機(jī)為平臺(tái)，采用了圓盤式天線，經(jīng)過多次測試和改進(jìn)，最終獲得了PAF的認(rèn)可，雙方簽署了采購4架該型預(yù)警機(jī)的合同。根據(jù)海外報(bào)道，PAF采購4架ZDK-03的價(jià)格還不到3億美元，即便考慮到ZDK-03采用的是機(jī)械掃描雷達(dá)，這仍然是一個(gè)非常優(yōu)惠的價(jià)格，顯現(xiàn)雙方深厚的友誼關(guān)系。
ZDK-03型預(yù)警機(jī)采用新型運(yùn)-9作為載機(jī)
從巴方公布的ZDK-03首架飛機(jī)照片來看，比原型機(jī)狀態(tài)又有提高，最大的區(qū)別就是采用運(yùn)-9替代原來的運(yùn)-8F-400運(yùn)輸機(jī)。運(yùn)-9高新工程三類平臺(tái)采用了國產(chǎn)渦槳-6C發(fā)動(dòng)機(jī)，功率從后者渦槳-6的4000多馬力提高5000多馬力，同時(shí)換裝國產(chǎn)六葉復(fù)合材料螺旋槳，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，降低了油耗和噪音。發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高，提高ZDK-03運(yùn)輸機(jī)的飛行、起降及巡航性能，特別是高原地區(qū)的作戰(zhàn)性能，這對于在克什米爾這樣的高海拔地區(qū)作戰(zhàn)相當(dāng)有利。
此外，運(yùn)-9平臺(tái)采用了機(jī)翼整體油箱，機(jī)內(nèi)載油提高到20噸左右，其航程由運(yùn)-8F400的3000多公里提高到5000多公里，滯空時(shí)間增加到8個(gè)小時(shí)以上。對于預(yù)警機(jī)來說，其需要長時(shí)間在空中滯留以維持對目標(biāo)區(qū)的警戒，因此滯空時(shí)間的增加，減少了飛機(jī)輪值次數(shù)，避免了因飛機(jī)輪班造成的空白，提高對目標(biāo)區(qū)空情的掌握能力。還有一點(diǎn)比較重要的是運(yùn)-9平臺(tái)加長了機(jī)體，由運(yùn)-8F-400的33米增加到36米，這意味著ZDK-03可以搭載更多的顯控臺(tái)，配備更多的空勤人員，在執(zhí)行任務(wù)中進(jìn)行輪換，同時(shí)還可以為機(jī)組人員提供休息的場所，在高度緊張的指揮引導(dǎo)作業(yè)中，降低執(zhí)勤人員的工作強(qiáng)度，這也助于提高飛機(jī)的指揮引導(dǎo)能力。
ZDK-03預(yù)警機(jī)雷達(dá)性能與E-2C相當(dāng)
從公開的照片來看，交付的ZDK-03仍舊采用了圓盤式雷達(dá)罩，從上面的橫條型圖案來看ZDK-03配備的雷達(dá)可能還是采用行波陣波導(dǎo)裂縫天線的機(jī)械掃描雷達(dá)，我們熟悉的美國E-3A預(yù)警機(jī)配備的APY-1雷達(dá)采有的也是行波陣波導(dǎo)裂縫天線，工作方式估計(jì)也差不多，方位采用機(jī)械掃描，高低采用電子掃描。
目前這種雷達(dá)中巴雙方都沒有透露更多信息，從原型機(jī)與雷達(dá)罩之間的對比，可以推測到ZDK-03的雷達(dá)罩直徑為8.5米，厚度大約為1.5米左右，這些尺寸小于E-3A的雷達(dá)罩，后者雷達(dá)罩直么超過9米，厚度接近2米，因此ZDK-03雷達(dá)的天線尺寸小于APY-1。筆者據(jù)此推測該雷達(dá)采用的頻率較高，這樣的話波長就較短，天線相對尺寸(天線實(shí)際尺寸和波長之比)就較大，同時(shí)天線的增益(天線有效孔徑與波長的平方之比)也較高，這樣就意味著雷達(dá)有較大的探測距離，考慮到大氣傳輸?shù)男盘枏?qiáng)度降低的問題，那么ZDK-03雷達(dá)應(yīng)該工作在S波段，S波段的遠(yuǎn)程性能雖然小于L波段，但是其精度較好，是目前對空探測與引導(dǎo)雷達(dá)的主選波段。根據(jù)有關(guān)資料，中國機(jī)載預(yù)警雷達(dá)天線副瓣電平低于-40DB，接近APY-1的水平，后者的副瓣電平低于-50DB；ZDK-03由于載機(jī)空間和載重較大，因此可以配大功率的發(fā)射機(jī)和電源；因此該機(jī)在性能雖然不能和E-3A這樣的大型預(yù)警機(jī)相比，但已經(jīng)能夠和一般預(yù)警機(jī)如E-2C一決高下了。
需要指出的是ZDK-03采用的雷達(dá)是中國在上世紀(jì)80年代研制的第二代空中預(yù)警雷達(dá)，(第一代雷達(dá)就是配備在圖-4預(yù)警機(jī)上面的雷達(dá))，該雷達(dá)主要解決第一代下視能力差的缺點(diǎn)，采用脈沖多普勒體制。上世紀(jì)90年代初中國成功研制出行波陣波導(dǎo)裂縫天線，但在中國預(yù)警機(jī)雷達(dá)的選型，中國空軍考慮到未來雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，采取了跨越式發(fā)展的道路，直接采用了有源相控陣?yán)走_(dá)，而這型雷達(dá)做為備用雷達(dá)繼續(xù)研制，隨著中國機(jī)載有源相控陣預(yù)警雷達(dá)的成熟，這型雷達(dá)便被推向國際市場，被PAF所采用。
許多人可能感覺奇怪，中國空軍裝備的空警2000和空警200型預(yù)警機(jī)都采用的是有源相控陣?yán)走_(dá)，鑒于中巴兩國是全天候友誼關(guān)系，因此對于PAF來說如果采購空警-200型預(yù)警機(jī)幾乎沒有政治或者資金上的障礙，為什么PAF此次采購的ZDK-03型預(yù)警機(jī)還要用“落后”的機(jī)械掃描雷達(dá)？
“平衡木”雷達(dá)存在探測盲區(qū)
首先空警200、SAAB-2000這些預(yù)警機(jī)為采用平衡木型天線，這是因?yàn)殡姶挪úㄩL越長，在大氣傳播中信號強(qiáng)度減少越低，因此探測距離相對也更遠(yuǎn)，，但是波長對于增加探測距離有利也有蔽，前面說過波長越長，在天線面積一定的情況下，天線相對尺寸和增益等指標(biāo)越低，這意味著雷達(dá)輻射能量在主瓣中的比例越低，這反而影響雷達(dá)的探測距離，解決的辦法就是增加天線的面積。但增加雷達(dá)天線面積會(huì)增加預(yù)警機(jī)系統(tǒng)重量和空氣阻力，對于大型預(yù)警機(jī)來說可能在接受的范圍之內(nèi)，對于性能較低的中小型預(yù)警機(jī)來說，其所能承受的天線尺寸和重量都是有限度。
那么如何在較小的飛機(jī)配備較大的天線？飛機(jī)的側(cè)面尺寸要遠(yuǎn)大于正面投影，并且天線側(cè)面的空氣阻力也遠(yuǎn)小于正面的空氣阻力，這就是平衡木出現(xiàn)的原因。實(shí)際上PS-890雷達(dá)也被稱為側(cè)視空中預(yù)警雷達(dá)(SLAR)，這種天線布置在一定程度解決在較小的機(jī)體上布置較大的天線的問題，它的局限性也很明顯，天線不能轉(zhuǎn)動(dòng)，飛機(jī)前、后會(huì)有一定的死角。
還有一個(gè)不容忽視的問題就是平面相控陣自身的問題，由于孔徑投影區(qū)的減少，導(dǎo)致增益的損失以及波束寬度增大等問題，平面相控陣天線掃描角度超過60度其性能就會(huì)明顯下降，因此要想實(shí)現(xiàn)全向空域覆蓋，至少需要三個(gè)陣面，而平衡木面對目標(biāo)區(qū)的只有一個(gè)天線，因此在預(yù)警機(jī)飛離目標(biāo)區(qū)時(shí)，會(huì)因?yàn)樘炀�掃描角度增加，雷達(dá)性能明顯下降。相比之下，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)雷達(dá)可以轉(zhuǎn)過身，始終“注視”目標(biāo)區(qū)，受到的限制就較小。
因此從這個(gè)角度來說，平衡木預(yù)警機(jī)更多是做為地面防空指揮引導(dǎo)系統(tǒng)的低空補(bǔ)盲雷達(dá)出現(xiàn)的，用于對重點(diǎn)威脅方向預(yù)警。而對于PAF來說，它需要一種能夠長時(shí)間在印巴邊境上空滯留，維持對相關(guān)空域進(jìn)行警戒的飛機(jī)，并且能夠在緊急的情況下，直接指揮戰(zhàn)機(jī)對入侵目標(biāo)進(jìn)行反擊，從這個(gè)角度來說ZDK-03顯然要比平衡木更加適合PAF的要求。
ZDK-03對于PAF更加深刻的意義在于；在PAF形成一條獨(dú)立于西方武器系統(tǒng)的完整的空戰(zhàn)體系，這對于巴基斯坦這個(gè)受到過多次西方禁運(yùn)的國家來說，有著深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
高新五號工程是空軍空警-200預(yù)警機(jī)項(xiàng)目，該機(jī)在高新工程中首次采用三類平臺(tái)，通過采用新型發(fā)動(dòng)機(jī)等新技術(shù)提高飛機(jī)的性能，空警-200是我國目前唯一實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)、機(jī)載系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)全部國產(chǎn)化的預(yù)警機(jī)，這對于維持我國空軍作戰(zhàn)能力的完整性和自主性具有重要的戰(zhàn)略意義。
“空警”-200預(yù)警機(jī)采用了運(yùn)-8運(yùn)輸機(jī)的升級型號——運(yùn)-9(運(yùn)-8系列III類平臺(tái)/高新工程第三類載機(jī))的機(jī)體，采用某雷達(dá)所研發(fā)的平板天線相控陣?yán)走_(dá)，又被稱為高新5號工程，屬于早期空中預(yù)警機(jī)。該機(jī)的平板雷達(dá)酷似瑞典愛立信公司研制的“愛立眼”機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)，俗稱為“平衡木”。由于平板雷達(dá)特有的性能，KJ-200探測海上目標(biāo)的性能將非常突出。
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