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中国“平衡木”/瑞典“爱立眼”机载雷达系统的发展

王朝家有宠物·作者佚名  2007-01-16
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一)研制背景

位于北欧斯堪的纳维亚半岛的小国瑞典,拥有北欧最大最完善的军工体系,不仅能生产火炮、鱼雷、导弹等武器,还能研发生产先进战机和潜艇,国防电子工业也比较发达。博福斯高炮、JAS-39鹰狮、BV206型全地形车、RBS-70防空导弹、还有那把美军航母群弄找不着北的哥特兰级潜艇等等,无一不是兵器中的精品。当然,这一串精品名单当中,更是少不了“平衡木”----PS-890“Ereye爱立眼”机载预警雷达系统。

“爱立眼”的诞生源于冷战高峰期。瑞典人认为前苏联和华约集团的攻击将来自空中或是穿过波罗的海狭长海域直接进入瑞典南部的心脏地带,进而控制北欧其他地区。面对有巨大数量优势的敌人,瑞典把他们的空中力量分散分布在山区、森林等地区,采用小队、多群快速攻击然后再分散隐蔽的战术来应对。(瑞典人使用高速公路起降的经验和技术恐怕在全球也是独一无二,唉,可怜的WW……)。为达到这一目的,瑞典人在主要威胁方向部署了一系列的雷达监视网,但由于众所周知的地球曲率原因和复杂的多山地形影响,这个地面雷达监视网对低空飞行的敌机探测性能不佳,即使瑞典人把他们的雷达架到了山项和100米高的铁塔上。无可奈何之下,瑞典人采用了最笨的方法,用人工光学系统对天空进行监测,发现异常后打电话向指挥中心报告……(和我们几千年前用的烽火没有什么本质上的区别,除了拨打110外……)。

要解决这一问题,机载预警系统当然是最好的选择。瑞典人仔细地研究了美国的E-2C“鹰眼”,却沮丧地发现E-2C在陆地上使用性能不佳(英国的“猎迷”就是因为这一原因最终夭折,瑞典人也同样关注过“猎迷”),而且,上述两种预警机对瑞典人的游击战术来说,实在于过庞大和笨重,战时的生存能力成了大问题(呵呵,大家想象一下E-2C从山洞里爬出来,在高速公路上艰难地滑行,还没有拉高却发现前面是山峰……)。没有合适的采购对象,瑞典人决定自行研制。

二)研制过程

1985年,瑞典爱立信集团微波系统公司开始研制“爱立眼”电子扫描阵列(ESA)相控阵机载监视雷达。雷达原型被安装在一架仙童·道尼尔公司MetroIII型飞机(即瑞典空军的TP88)上进行首飞。“爱立眼”电子扫描阵列(ESA)相控阵雷达的外形十分独特,它采取固定的双侧电子扫描天线,外形上就象我们所说的“平衡木”,用支架安装在飞机的顶部,完全不同于当时外界常见的旋转雷达天线罩或机械扫描系统的雷达系统,如美国的E-2C“鹰眼”、E-3“空中望楼”和前苏联的A-50“支柱”。由于采用了固定电子扫描天线,其雷达的结构简单,对载机改装的要求较低,同时具有可靠性高(10%的模块失效对系统性能无显著影响,不需立即维修;30%的模块失效,系统增益降低3分贝,仍可维持基本工作)、扫描波束快、抗干扰及区分近距离目标能力强等显著特点。这些特点,十分符合瑞典空军对它的最初要求。

下图为装备“爱立眼”雷达的MetroIII型飞机(原型机)

“爱立眼”在1986年巴黎航展上首次公开亮相,91年雷达进行了地面测试,并随后进行了空中飞行试验。测试的结果令瑞典军方十分满意。1992年12月国防装备管理局与爱立信公司签署生产合同正式生产6套“爱立眼”,于是,平衡木--PS-890“Ereye爱立眼”机载雷达系统顺利诞生了。

三)“爱立眼”在瑞典--S100B“百眼巨人”

瑞典军方共订购了6套PS-890“爱立眼”雷达系统,载机选定了瑞典萨伯公司生产的SF-340B支线客机(肥水不流外人田嘛……本来该客机也是仙童公司和萨伯公司共同开发的,但是,美国人退出了……飞机也改名成S340了)。1994年1月开始首飞,7月进行了雷达整合后的SF-340B首飞,1995年,整套系统被瑞典空军指定为S100B并正式命名为“百眼巨人”。1997年底4架S100B开始正式交付给瑞典空军使用。另外,2架SF-340B预留了雷达安装位置,在和平时期用于运输任务,战时加装预警雷达系统。同时,完整的S100B也可以在24小时内拆掉雷达转换成运输机(小国空军,真是精打细算呀…….)。

下图为装备瑞典空军的S100B“百眼巨人”预警机

主要性能:

翼展:21.44米

机长:19.73米'

机高:6.97米

全重:13155公斤

最大的起飞和着陆重量:12930公斤

发动机:2台通用电气GECT7-9B;1870轴马力

最高航速:530公里/小时

巡航速度:300公里/小时

全部有效载荷最大航程:1300公里

持久性:5-7小时

实用升限:7620米'

巡逻高度:6000-7000米

最小起飞距离:1290米

最小着陆距离:1035米

机组人员:二到六名

“爱立眼”雷达

T/R组件数:每面200个,

工作频率:2GHz-4GHz频率

重量:900公斤

天线长:9米

天线厚:0.5米

扫描角度:每侧120度

雷达最大探测范围:450公里(高度6000米)

雷达最大跟踪目标数:300个空中目标,300个海上目标。

值得指出的是,这时的“百眼巨人”还只是飞上天的“眼睛”而已----它不具备信息处理功能,它要做的就是简单地将探测到的信息传给指挥中心,成为真正的AWACS还是爱立信和巴西合作之后的事了。

顺便提一下,从一开始,由于威胁方向确定,从成本和战术的角度出发,瑞典军方没有要求“爱立眼”有360度环视的雷达扫描功能,由于电子相扫雷达的固有缺陷,其扫描波束一般限于天线阵面法线正负60度左右,因此,这时的“爱立眼”的扫描角度只有240度(2面)。解决这一问题达到360度全角度扫描有两种思路:一种是安排两架以上的预警机以不同航向巡逻,由指挥中心将数据整合;另一种则是增加天线阵面面数,如KJ2000的三面阵,SPY-1的四面阵。

四)“爱立眼”之巴西进化版与希腊进化版—EMB-145

瑞典毕竟只是一个小国,能装备的预警机数量很少,要继续改进“爱立眼”使之具有预警、指挥、控制功能还需要大量的投资来改进,但“爱立眼”作为一种中小国家也可以承担的预警机其市场前景十分可观,这时,有人上门合作来了----这就是巴西。

巴西这时准备建立一个庞大的监视网络覆盖520万平方公里的亚马逊地区,当时,这一地区充斥着盗伐森林,毒品种植和交易甚至非政府武装力量的活动。为了对这一广大地区进行有效监控,巴西需要建立起多层次的监控系统(中国与巴西的航天合作的ZY卫星也是该计划的一部分),而机载预警雷达就选定了“爱立眼”。

1994年在南美的智利航展上,爱立信公司展示的FSR-890“爱立眼”预警雷达系统(PS-890全套系统的型号)吸引了巴西。最早,巴西准备以巴西航空工业公司的ERJ-120作为“爱立眼”的搭载平台,但这种飞机比SF-340小,要在小机体上增加空中指挥系统难度很大。后来,巴西终于决定用较大的ERJ-145代替ERJ-120作为“爱立眼”的载机。1997年,巴西正式签约采购5套“爱立眼”和相应的空中指挥系统及敌我识别系统,并由爱立信公司负责整合成一个完整的系统—巴西称之为R99A,后来1999年由巴航、爱立信、汤姆逊联合推出国际市场时则把它称为EMB-145。这时,“爱立眼”终于修成正果,具有了空中指挥和控制能力。巴西空军一共订购了5架R99A,2002年开始交付巴西空军,2003年底全部交付完毕。

巴西版平衡木和原版的相比,增加了机载任务系统及其操作人员,所以成为名副其实的预警和控制飞机,不再像“百眼巨人”那样只充当雷达飞机使用。该型机长14.44米,高6.75米,翼展20.4米,尾翼展7.55米,机身直径2.28米,主动力系统为2台阿里逊AE3007A1S型涡轮风扇发动机,最大推力33千牛。最大起飞重量超过20吨,正常起飞重量17吨,最大平飞速度820公里/小时,巡航速度400公里/小时,航程约为3000公里。它比原版飞得更快、飞得更高,这有利于增强生存能力和探测能力。除此,“爱立眼”本身也经过T/R组件也经过改进,例如雷达扫描角度范围从原版的120度/面增加150度/面。机组人员除正副驾驶员外,另设5名任务系统操作人员和多达3名的后备机组人员。机舱内配备5至6个任务系统控制台,操作人员通过任务控制台可完成对目标的监视、跟踪、分类和判断,并指挥己方战斗机实施拦截作战,或向地面防空部队提供敌方情报。以下是巴西版EMB-145,有翼梢小翼和复杂的垂尾

1998年底,不愿受美国摆布的希腊空军抛弃了美国提供的“鹰眼2000”(就是WW空军用的那一种)和以C-130J为基础的预警机方案,向爱立信公司/汤姆逊公司订购了4架EMB-145,合同价格超过5亿美元。之后墨西哥也订购了一架同型机,用于边境和海岸线监控。作为过渡,在合同交货前,希腊租用了2架瑞典空军的S-100B作为训练之用,待EMB-145交货后再归还给瑞典。2003年9月,第一架希腊版EMB-145开始交付希腊测试和评估,2004年10月起正式交付希腊空军使用。希腊版的EMB-145功能更加强大,由于配备了补偿雷达,具备了360度的全角扫描能力并且可以跟踪1000个空中目标和1000个海上目标的能力。图为被否决的以C-130为载机的平衡木设想图

2006年5月,巴基斯坦内阁通过一项决定,计划花费10亿美元从瑞典萨伯公司和爱立信公司引进机载预警与控制系统(airborne early warning and control system, AWACS)。巴基斯坦内阁会议结束后,官方代表对外界宣布巴内阁一致通过了国防部的该项提议。该合同包括了6架以萨伯2000涡轮螺旋桨飞机为载机装有“爱立眼”机载雷达的AWACS。(奇怪了,小巴为什么不向中国买呢,是知识产权的原因吗?)

为寻找更多的潜在客户,EMB-145也曾来过中国,在2002年的珠海航展上亮相。中国目前以Y8为载机的高新工程项目,其机载雷达与“爱立眼”从外形上看十分相似。至于内中的奥妙,绝非吾辈所能猜想……

图中对比可以看出,高新工程项目平衡木安装比S-100B要高,估计是因为载机机体更大和Y8采用上单翼的原因。(用60吨的机体来做15吨的机体就可以做的事,是不是有些大材小用哦……也许是滞空时间要求的缘故…)

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