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[转帖] “鹰眼”家族新成员:美国海军E-2D预警机[92P]

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“鹰眼”家族新成员:美国海军E-2D预警机[92P]

  20世纪60年代初,由格鲁门公司为美国海军研制的E-2 舰载预警机问世,并
在此后40多年时间里持续不断地改进发展,先后有A 、B 、C 等型号问世。

  

  由于具有独特的战术技术性能和显赫的实战功绩,“鹰眼”系列预警机一直
在美国海军中扮演着极其重要的角色。

  

  进入21世纪以来,为了满足美国海军网络中心战的迫切需要,诺斯罗普·格
鲁门公司开始着手发展一种更加先进的“鹰眼”预警机。2005年3 月14日,美国
海军航空系统司令部正式宣布,将这种正在研制的新一代舰载预警与指挥控制飞
机命名为E-2D预警机。

  

  时隔一个月,首架E-2D试验机已经开始制造,“鹰眼”家族的又一名新成员
即将问世。

  先期发展方案

  作为“鹰眼”家族的最新型号,E-2D预警机是美国海军在ATS 、E-X 和CAS
等一系列后续飞机替代计划屡遭失败的背景下开始酝酿的,并经历了一个技术不
断成熟的孕育过程。

  

  早在20世纪80年代中期,美国海军草拟了一项“先进战术支援飞机”(ATS )
计划,希望用于替代E-2C等飞机。然而ATS 成为了防务预算削减的牺牲品,于1991
年悄然终止。

  

  次年,美国海军详细制订出可以与未来航空母舰相适应的舰载预警机任务需
求,并暂时将这种预警机称为E-X.为此,洛克希德公司计划在S-3 飞机的机身上
安装一个三角形雷达罩,内装相控阵雷达天线。

  

  波音公司也提出了一种采用共形相控阵的连翼布局方案。但在评估了各种方
案之后,美国海军最终还是选择了继续对E-2C进行一系列的改进,E-X 计划销声
匿迹。

  

  90年代后期,美国海军还提出过一种“通用支援飞机”(CAS ),作为“鹰
眼”预警机的最终继任者。但考虑到预算削减的原因,CAS 项目仍然是无果而终。

  

  由于眼前没有可以看得见、摸得着的替代型号,海军只好期望E-2C继续服役
到2020年以后。1997年,格鲁门公司提出“鹰眼2000”计划,在获得美国海军的
认可后,其后由新合并成立的诺斯罗普·格鲁门公司负责研制发展。

  

  于是,美国海军针对21世纪网络中心战发展的迫切需要,将努力方向直接指
向继续发展和增强“鹰眼”预警机执行多种任务的能力。

  

  具体而言,短期内先实现“鹰眼2000”改进计划,长远则提出了“鹰眼2005”
发展概念,力争通过两步走的发展策略,进一步扩大E-2C预警机的作战使用范围。

  

  作为E-2C预警机的第4 个重大改型,“鹰眼2000”在E-2C GroupⅡ型基础上
进一步改进,主要特点是改装雷锡恩公司研制的任务计算机升级部件(MCU ),
引入洛马公司生产的先进控制指示设备(ACIS),增加了协同作战能力(CEC ),
综合了卫星通信、新型导航与飞行控制系统。

  

  其中,MCU 基于开放式结构的商业成品技术,增加了内存,具有更快的处理
速度。而CEC 由处理器、数据系统和天线等组成,将能够使“鹰眼2000”预警机
执行实时作战管理,从诸如卫星和舰载雷达等信息源融合和分发作战信息。

  

  通过这些改进措施,“鹰眼2000”显著地改善了数据处理、系统吞吐率、操
作员界面、连通性等方面能力,进一步提高态势感知能力,初步具备了战区导弹
防御能力,可以通过数据的传输和使用增加飞机间的协同作战能力。

  

  1998年4 月11日,按计划要求完全改装的第一架“鹰眼2000”完成首飞。

  

  从1999年开始,美国海军花费14亿美元购买21架全新生产的“鹰眼2000”,
并改进约50架现役的E-2C GroupⅡ型,预计到2010年将全部装备“鹰眼2000”。

  

  2001年10月,诺格公司向美国海军交付了首架“鹰眼2000”,第一批飞机部
署在第117 舰载预警机中队。

  

  2003年3 月,在参加伊拉克战争的“尼米兹”号航母上装备了4 架“鹰眼2000”,
同时航母战斗群中的“乔辛”(Chosin)号巡洋舰和“王子镇”(Princetown)
号巡洋舰都具有联合作战能力。

  

  这是“鹰眼2000”首次参加战斗,同时也是它首次具有协同作战能力。

  正式启动计划

  在“鹰眼2000”预警机尚未交付之前,美国海军就一直酝酿将“鹰眼2005”
概念付诸实施。

  

  究其原因,美国海军希望进一步扩大“鹰眼”预警机的作战范围,承担起沿
海区域监视、战区导弹防御(TAMD)的任务,这对于长期以来一直在远洋环境中
担负空中预警的E-2C来说是一个不小的变化。

  

  基于战术环境日益复杂和电子技术飞速发展这两方面因素,美国海军在2000
年1 月发布了一个指导性文件,正式提出了“先进鹰眼”(AHE )预警机的发展
计划。

  

  为了更好地推动“鹰眼”预警机的改进发展,美国海军要求工业部门所进行
的各项研究集中于先进电子扫描雷达、新型任务电子设备、任务软件和后勤支援
等四个主要领域。

  

  作为“先进鹰眼”的主承包商和系统集成商,诺格公司所属的综合系统分部
向美国海军提交了五项专题研究报告,分别涉及有关的技术问题以及对全套系统
的评估,同时还提交了几项有关传感装置的研究报告。

  

  根据这些报告,美国海军初步拟定了“先进鹰眼”的采购方针,最初计划在
2003财年就投入到工程制造发展(EMD )阶段,以便从2006年开始部署这种新型
预警机,但直到2002年前一直没有获得预算,导致整个进度有所推迟。

  

  2002年1 月,诺格公司与美国海军签署总额4 900 万美元的合同,主要针对
“先进鹰眼”的任务系统,建立了物理体系结构,拟定了技术规范,并提出了整
个项目发展计划。

  

  2003年8 月4 日,美国海军授予诺格公司的综合系统分部总额19亿美元的系
统开发和验证(SDD )阶段合同,正式启动了为期10年的“先进鹰眼”计划。

  

  随着研制过程顺利推进,今年初“先进鹰眼”预警机在美国海军武器库中正
式列编型号为E-2D.

  

  这样,E-2D预警机将继SPY-1 水面战舰雷达、“标准”舰空导弹和“协同作
战能力”后,成为美国海军构建“综合火力控制作战空间”的四个重要支柱之一。

  

  根据合同要求,诺格公司在SDD 阶段内将把两架“鹰眼2000”升级为E-2D的
构型,其中包括设计、开发、制造、组装、综合、测试以及软硬件评估和相关的
工程服务。

  

  这项改进计划的重点是更换E-2C旋转雷达天线罩内的AN/APS-145雷达及其相
关电子设备。

  

  由于“鹰眼”预警机服役时间已经超过40年,诺格公司从结构强度方面考虑,
将对E-2D的机身中段进行加固,以解决因雷达系统升级导致重量增加所产生的影
响,其它部位基本保持不变。

  

  与此同时,美国海军考虑到在现有机型上进行升级会增加飞机重量,有可能
影响到原有的飞行包线,为此专门求助于美国航空航天局(NASA)来确定飞机的
载荷曲线,以便确定相关改进对飞行包线产生的影响。

  

  2004年秋天,一架用于试验的E-2C从美国海军航空站飞抵德赖顿飞行试验中
心。

  

  为了模拟E-2D的载荷,飞行载荷实验室的研究人员通过试验,在飞机的机翼
和尾翼上加载,使这架E-2C的空重从19 051千克增加到20 412千克。

  提高飞行性能

  从气动外形上看,E-2D预警机在很大程度上保持着原有的布局,但随着新型
螺旋桨投入应用、嵌入式卫星天线的日渐成熟和加装空中加油设备等改进措施的
逐步实施,其总体飞行性能将会得到显著提高。

  

  E-2D将直接安装汉密尔顿·桑德斯特朗公司生产的新型八桨叶NP2000螺旋桨。

  

  目前,E-2C上的四叶螺旋桨使用了机械控制,桨叶为钢制材料,而NP2000螺
旋桨采用数字化控制,桨叶为复合材料制造。

  

  相比之下,新型螺旋桨不仅振动更小、噪声更低,而且减少了零件数目,降
低了维修费用,可以在机翼上直接更换单个桨叶,利用维修设备在飞机上就可以
平衡螺旋桨。

  

  从2004年4 月起,美国海军开始以中队为单位,为现役E-2C换装NP2000型螺
旋桨,直至2006年结束。

  

  E-2D将继续采用T56-A-427 型发动机,但出于可靠性方面的考虑,罗·罗公
司正在为其发展一种可改善功能、提高处理速度、降低成本的全权数字发动机控
制(FADEC )系统。

  

  目前,T56 发动机的FADEC 是20世纪80年代的单通道双箱体设备,没有监视
发动机的能力。

  

  罗·罗公司将负责研制一种集发动机控制和监视能力于一身的双通道单箱体
的FADEC 设备,将大大提高发动机工作过程的实时监控能力。

  

  E-2D提高飞行性能的另一举措是将采用一种新型嵌入式卫星通信(SATCOM)
天线。

  

  目前,E-2C采用的锥形卫星通信天线延伸在它的旋转式雷达罩上面,如果用
一个具有同等性能的新型嵌入式天线取代现有天线,其优点显而易见。

  

  为此,诺格公司从2003年6 月开始从事嵌入式天线的试验,在关键的可承载
的复合材料结构方面取得重大进展。

  

  试验结果表明,在飞机的外蒙皮中安装嵌入式天线,不但可以改善天线系统
的性能,而且可以减轻飞机重量,有利于提高飞行性能。

  

  据介绍,新的嵌入式天线将减少“先进鹰眼”预警机的气动阻力,并可减重
9.1 千克,从而增加预警机的留空时间、提高单发的爬升率和改善全机的飞行品
质。

  

  增加空中加油能力是E-2D的一个显著特点。

  

  美国海军在2004年10月开始对E-2C进行空中加油试验,目的是将其从传统的
空中预警角色转向空中指挥与控制平台。

  

  这是吸取了“持久自由”行动和伊拉克战争的经验,促进了E-2 预警机职能
的这种转变。

  

  预计加装空中加油设备后,可以使预警机空中执勤时间增加一倍,达到8 小
时。

  

  这项试验还要考察机组人员忍耐和疲劳问题。

  

  为E-2 预警机加油的飞机将是安装有伙伴加油吊舱的F/A-18战斗机,或者是
KC-135和KC-10 加油机。

  

  在提高飞行性能的基础上,E-2D针对执行监视沿海和陆地任务的性能,对内
部关键电子设备进行了全面升级,其中最重要的一个方面是已经实施多年的“雷
达现代化计划”(RMP )。

  

  该计划将采用具有先进时空自适应处理技术的电子扫描UHF 雷达、红外搜索
和跟踪传感器(SIRST )、增强型ESM 系统、模块化通信设备、战术座舱的改进、
多源传感器融合、精确攻击和目标指示能力等。

  换装新型雷达

  2003年8 月,洛马公司根据一份价值4.135 亿美元的转包合同,利用早期曾
经投标澳大利亚“楔尾”计划的先进雷达设计方案,为E-2D预警机开发出新型ADS-18
雷达,以替代目前正在使用的APS-145 型雷达。

  

  该雷达将采用模块化结构,从而更容易升级,并且通过引入坚固耐用的商业
成品部件来降低成本。

  

  ADS-18雷达天线具有两个显著特点。一是采用了18个天线模块,实现电子扫
描。二是在360 °机械扫描基础上,当旋转雷达罩保持静止时,能以机械加电子
扫描等多种工作模式,将更多的能量集中在一个目标上,使探测距离大幅度增加。

  

  ADS-18雷达采用特殊技术,可以长时间跟踪主要的目标。同时,雷达可以消
除混杂在移动目标回波中的因地形和固定物体产生的雷达回波,从而轻松地辨别
出远离内陆低空飞行的巡航导弹,向航母战斗群提供预警。

  

  除了电子扫描天线外,ADS-18雷达还率先采用了目前最先进的数字式时空自
适应处理(STAP)技术。这项技术实现了机载雷达对地面运动目标的跟踪。

  

  与传统雷达系统相比,ADS-18雷达截获的数据将通过STAP处理电路,更快地
得以数字化。

  

  STAP处理器判断来自天线的信号,不仅从强地杂波中检测小目标与慢运动目
标,还能自动抑制来自多方向的有源干扰。

  

  因此,ADS-18雷达显著改善了干扰环境中的目标探测能力,增加雷达的探测
精度。

  

  ADS-18雷达系统的另一个关键技术是采用了全新设计的旋转耦合器。它构成
了机内电子设备和旋转天线之间的接口,将来自旋转天线的各种无线电频率信号
转发到机身内部的固定电缆中。

  

  相比以前型号,E-2D更加需要耦合器的工作。ADS-18雷达系统将通过耦合器
处理来自18个天线模块的全部18个信号,通过数字系统处理后,帮助消除杂波和
干扰。

  

  正是由于采用单脉冲技术和先进的跟踪技术,ADS-18雷达具有近乎完美的连
续跟踪性,对于空中和海上目标的定位精度可增加一个数量级。

  

  通过CEC 和16号数据链融合链接后,E-2D预警机可为美国海军水面舰艇和飞
机提供一幅真正的一体化的战场态势图,从而全面感知防区外威胁。

  

  据美国海军航空系统司令部有关人士称,与目前所使用的APS-145 雷达相比,
ADS-18雷达可以探测更多目标,在探测距离和监视目标数量等方面几乎增加了一
倍。

  

  在陆地上空以及辽阔海面上方的更多杂乱回波、更强电磁干扰和抑制环境中,
可以更好地探测到各种各样的威胁。

  加强态势感知

  为了承担起向整个航母编队提供有关导弹监视与跟踪信息的新任务,E-2D预
警机将加装红外搜索与跟踪监视系统(SIRST ),增强在战区预警与指挥控制方
面的作用。

  

  诺格公司负责SIRST 系统的集成、设备安装、地面和飞行测试的支援保障工
作,雷锡恩公司负责设计分系统及其集成。

  

  据诺格公司项目负责人介绍,作为远程侦察、探测和跟踪战区弹道导弹的红
外系统,SIRST 系统的红外传感器将不仅安装在E-2D上,还将有一个传感器安装
在航母舰队中,这项工作也属于“先进鹰眼”计划的一部分。

  

  SIRST 系统的一个小型红外传感器将安装在E-2D的机鼻位置,并利用飞机内
部的处理器、控制器和显示装置,为任务机组人员提供导弹的监视与跟踪信息。

  

  SIRST 系统仅具有角度跟踪能力,而不具备测距能力。但是,它能够利用雷
达同步监测的数据,实时计算导弹的发射点和攻击点,最终通过与之相连的数据
链路,为航母战斗群提供非常准确的三维位置图像和跟踪信息。

  

  美国海军航空系统司令部的一支飞行试验小组,已经在海军航空站试飞了一
架加装红外搜索与跟踪监视系统的E-2C.

  

  在飞行过程中,该系统成功地发现并跟踪了一枚从新墨西哥州白沙靶场发射、
处于上升阶段的战区弹道导弹,并判断出导弹的发射位置,这意味着E-2D将承担
弹道导弹防御的新任务。

  

  E-2D的战术座舱将综合航空电子领域的最新技术,不仅将满足飞行员驾驶飞
机的需要,而且将允许两名驾驶员中的一人担任第四任务系统操作员。

  

  新驾驶舱的设计特点是采用了“玻璃座舱”,包括3 个430 毫米×430 毫米
的战术多功能彩色显示器,同时可以显示飞行数据,这是与当前所使用的机电飞
行仪表显示器相比最大的变化。

  

  E-2D的战术座舱主要集中了综合导航、控制和显示系统(INCDS ),为飞行
员提供增强的态势感知。飞行员或者副驾驶将能够控制战术显示器,有效地减轻
其他机组人员的任务负荷,而且能够看见后面位置的操作员正在观察和注视的图
像。

  

  这就好像是通过光学链接,在预警机上增加了一个额外的虚拟工作站。飞行
员能够将飞行显示器转换到战术显示器,这样就能够看见空中图像,确定目标来
自何方、敌我识别、飞行方向和飞行速度等。

  

  综合导航、控制和显示系统还将增加两个控制面板,用于管理三个战术显示
器、两个备份飞行显示器、两个电子/ 飞行控制计算机、两个嵌入GPS/惯性导航
(EGI )部件、一个记录和补偿导航和系统维护的信息的飞行数据加载器、两个
双通道空速系统、冗余的导航和通信Mil-Std-1553B 数据总线和多路ARINC 429
数据总线。

  

  2004年2 月,BAE 系统公司开始为“先进鹰眼”预警机改进敌我识别系统,
可以提高美国海军战场数据网络化能力。

  

  敌我识别系统与升级后的雷达和天线阵相结合,构成了E-2D的决策系统,进
而把战场看成一个三维空间,探测敌方飞机和导弹,分配海面舰船数据,引导飞
机进入目标,并把敌方图像纳入相关体系内。

  协同作战能力

  E-2D预警机扩展防空任务的一个关键是协同作战能力,通过数据链将来自各
种平台的雷达跟踪测量数据融合为一幅高质量、实时合成的跟踪图像,实时地参
与到军舰和飞机的信息网络中。

  

  例如,E-2D接收到舰载系统发送的初始通信数据后,机上的CEC 系统检验这
些数据,识别飞机同时跟踪同一目标,增加其自己监测的相关雷达数据后,再次
将所有的信息发送回到军舰。这一过程允许网络内的所有作战平台在其传感器的
监视容量内同时看到完整的空中图像,并且协同应对各种威胁。

  

  2003年伊拉克战争中,美国海军VAW-117 预警机中队的一位操作军官对此深
有体会。他介绍,“鹰眼2000”预警机的CEC 类似一幅维恩图,如果考虑4 或5
个不同雷达的交集,其结果一定更加精确。

  

  正是凭借着CEC 各节点之间的数据链传输,航母战斗群指挥官和战场指挥官
可以看到正在共享数百英里之外的跟踪数据,这远远超出了所预计的CEC 能力。

  

  因此,“鹰眼2000”预警机通过数据共享,产生了更好的舰队态势感知,从
而提供更多时间用于对抗快速移动的空中威胁。

  

  E-2D的雷达将进一步依靠改善精确性来增强CEC 图像,从而针对不确定的较
小区域进一步改进的探测距离,以及改善跟踪的连续性,识别目标将变得更加容
易。

  

  E-2D还将支持进一步增强的交战解决途径,即当舰载相控阵雷达未能锁定机
动目标时,ADS-18雷达的探测能力可以填补空白。此外,该雷达还向舰载CEC 网
络提供了更高的保真度、更丰富的细节,并且潜在地更加频繁地更新目标数据。

  

  CEC 允许更好地探测、跟踪类似巡航导弹这一类的低可探测性、高机动性的
目标。这样,“鹰眼”预警机就可以在高空与海上军舰形成网络,有效地超越地
平线的制约,相互分配各种不同水面作战任务,扩大态势感知图像和增加舰队反
应时间。

  

  雷锡恩公司针对E-2D预警机的发展需要,正在研制CEC 电子设备的减重型。
这包括一个“迷你型终端”,将无线电功能、接收机/ 合成器和CEC 处理器集成
到一个部件内,重量只有235 千克。

  可以看出,作为美国海军迈入网络中心战的重要一步,“先进鹰眼”预警机
正在从为航母战斗群提供远距离预警的传统角色,转变成为一种承担整个战场指
挥与控制任务的全新角色。

  

  作为实现21世纪海上力量战略的重要一环,美国海军已经确定采购75架E-2D,
未来还可能进一步增加采购数量,使每艘航母装备8 架,以便实现连续7 天24小
时地执行任务。

  

  根据研制进度,预计首架E-2D验证型将在2007年首飞,首批2 架初始生产型
将在2011年形成初始作战能力。毫无疑问,E-2D预警机将成为美国海军网络中心
战中极其重要的一个空中节点。
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四立尾?由此看出东西方差异:在飞机横向稳定性上美帝是通过垂尾面积来实现、而前苏联是通过腹鳍、背鳍来实现,我们则是坚持后者

舰载预警机貌似是一个新兴机种,可能也是只有美帝这种海防大国才需要研制的吧?毕竟航母在海平面上本身隐身性就还算不错,没有太大必要防范突然袭击
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舰载固定翼预警机不十么新兴机种,上世纪就有了。苏联也有几个研制型号,只不过没有对应航母。
固定翼预警机可以用作方位,但更主要是用来进攻指挥的~~,几次的战争里E-2系列发挥了巨大的指挥攻击作用。、
E-2D的性能以前有谈过,这机还是比较麻烦,尤其是日本也要装备~~ 还是需要加强戒备。

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一直没有想通一个问题,我们的小平顶都能生产了,然后水上飞机也能生产了,为什么水上飞机和预警不能结合,结合后的产物上小平顶也行的嘛。折叠翼应该对现在中国的技术能力应该不是什么挑战了吧。反正目前中国基本海上还是登陆及夺岛。航母这么个大家伙也不可能直接用于登岛,放在小平顶身后,做空域保护就好了。有固定翼就用固定翼,没固定翼就让小平顶带水上飞机载体的预警飞机也行嘛
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