作者:兰顺正
首发自:《兵工科技》
之前有报道指出,在美国空军未来的空中预警指挥体系陷入困境的当下,特朗普政府新的国防开支计划又出现了“重大政策变动”,美空军或放弃E-7改用E-2D填补空中预警能力的空缺。
日趋老化的E-3
很长一段时间以来,美国空军空中预警指挥体系的基干是E-3预警机。该型预警机以波音707/320客机为基础改制而成,总产量为68架,于1977年3月开始服役。
E-3翼展44.4米,机长46.6米,机高12.6米,采用4部普惠公司的TF33-PW-100A涡扇发动机,单台推力93433牛,最大速度855千米/时。机背上的雷达罩是E-3在外观上与其他大型战机相比最显著的特征,雷达罩直径9.1米,厚度1.8米,用两个支柱支撑在离机身3.3米高处,内部安装有先进的雷达天线系统,能够监视大气层、地面、水面的多种目标。
E-3自问世以来已经有了多个型号。以该系列的首批生产型E-3A为例,其机载设备包括AN/APY-1型搜索雷达、敌我识别器、数据处理、通信、导航与导引、数据显示与控制等6个单元。AN/APY-1作为一种S波段脉冲多普勒雷达,可以根据不同的作战条件把360度方位圆划分成32个扇形区,分别在每个扇形区内选用恰当的工作方式组合,对低空飞行目标探测距离超过320千米,对中空、高空目标探测距离更远。雷达的AN/APX-103C敌我识别系统在一次扫描中能询问200个以上装有应答器的空中、海上和陆上目标。导航与导引系统的综合导航精度不大于3.7千米。数据显示和控制系统包括数据显示器、多用途控制台、电传打字机和辅助显示器,能够将图像放大32倍率以监控和指挥多架战斗机的空中格斗。数据处理系统用来记录、存储和处理来自雷达、敌我识别器、通信、导航引导系统搜集的数据,能处理400~600个不同目标。机内乘员17名,其中机组人员4名、值班军官1名、系统操纵人员12名,操作人员分别负责操作各种设备,以文字或者图形的多种格式查看各种信息,并做出各种监视、识别、武器控制、战场管理和通信的操作指令。
1990年代,E-3预警机参加了海湾战争的“沙漠盾牌”行动,是最早投入部署的飞机之一,战争期间执行了超过400项任务,参加了38 次联军的空战,飞行时间长达5000小时。此外,E-3预警机还参加了入侵格林纳达、空袭南联盟、“北方监视”和“南方监视”行动、伊拉克战争和阿富汗战争。
但是近年来,虽然迭经改进,无奈E-3老态已显,机身寿命已超过预期服役年限,技术升级的空间也已经很小,因此美国空军开始着手安排其继任者。2023年,美国空军宣布购买26架E-7A预警机,以替代老化的E-3机队,当时美国空军手中尚有31架不同状态的E-3,但当中15架就在2023年开始退役。截至2024年底,美国空军E-3机队的规模只剩下16架。
或被放弃的“继任者”
E-7A“楔尾”预警机其实是20世纪90年代中后期,由波音公司为澳大利亚军方研制的一款大型预警机,2004年5月20日完成首飞,2009年交付澳大利亚空军。E-7A“楔尾”预警机采用波音一737-700IGW型客机为平台,并在此基础上进行了很大的改动。
首先机身中段结构得到加强,以便于在背部安装MESA雷达天线及其支撑物。其次飞机的发动机换装为CFM56-7B24,推力为118千牛,最大起飞重量达到了77110公斤,速度达到759公里/小时(最大876公里/小时),升限12496米。同时飞机底层安装有辅助油箱,航程达到7037-11112公里,巡航时间达到9小时以上,而且飞机增加了可拆卸空中加油及受油设备。另外飞机尾部加装了两片很大的腹鳍,这也是高频天线,既可以增加纵向稳定性,也可以平衡机头、翼尖和尾部增加的重量。E-7的人员配备则通常由两名飞行机组人员和8名左右的任务机组人员构成。
E-7A的MESA预警雷达安装在飞机机身后部,为不转动的电扫描天线阵列,其天线罩长10.6米,里面的天线每面长8.5米,高1.6米,呈三角形配置。在背鳍装置的雷达罩下,分为3个天线阵列,在背鳍两侧各有一个阵列,该阵列能够提供机身侧方的±60度范围;背鳍上另有一个名为“顶帽”的子阵列,该子阵列由上百个碳化硅固态收发模块构成,并且可以覆盖前后±30度的范围。雷达工作频率为1200MHz-1400MHz, L波段。该机雷达有3种工作模式,聚束模式主要用于跟踪优先目标,高重频模式主要用于瞄准探测空中目标,低重频模式主要用于探测地面及海上目标。
据悉,该机在9000米高度飞行时,其探测距离达850千米,对战斗机目标的下视探测距离为370千米,可同时指挥24架飞机作战。另外E-7A的MESA雷达的每个子阵列中都包含有一个敌我识别装置,在雷达功能未激活时使用,其敌我识别的有效作用距离超过555千米,理论上在目标进入雷达监视范围之前,敌我识别装置就能够对其进行检测和态势评估。
一开始美军认为,与E-3预警机相比,E-7A“楔尾”预警机在机身平台、雷达、航电等方面均具备明显优势,能够弥补E-3预警机的不足。根据最初的计划,美国空军将购买26架E-7A预警机,首批两架E-7A原型机将于2025财年开始生产,并在2027形成初始战斗力投入使用,但是事态的后续发展让情况急转直下。
一方面,自与波音的合同签订以来,波音已经将E-7A原型机的首飞测试节点推迟至2027年5月,相比原计划延误了9个月,报告表示,空军官员称延误是由于临时提出的“关键安全架构变更”,包含零部件的采购、认证测试和飞机的对应改装工作。2024年8月美国空军与波音签订了一份修订后的快速原型机生产合同,在这份价值25.6亿美元的合同中,交付“两架具有作战能力的E-7A原型机”的时间定在了2028财年,根据GAO的评估报告指出,由于软件和飞机子系统等额外的工程研发内容,总采办成本增加了33%,美国空军也在去年一直公开表示“与波音在敲定原型机合同时遇到了困难”。
另一方面,美国空军今年早些时候发布的一份合同还指出,所谓“生产代表型原型机”(RP)与最终完整量产版样本仍可能存在重大差异,包括可能换装新型雷达,目前美国出口型号的E-737/E-7使用的是诺斯罗普·格鲁曼研制的“多用途电子扫描阵列”(MESA)雷达组件。由于美国空军并不愿意接受外贸版E-7的配置,希望大幅修改和增加了机上的功能和组件,导致了飞机一再延期。
同时,E-7A受到冷落可能还与五角大楼最高领导层的立场与空军领导人以及部分国会议员之间存在分歧有关。在6月10日,美国国防部长皮特·赫格塞思对空中作战管理飞机(尤其是E-7“楔尾鹰”预警机)的未来实用性提出质疑,并表示天基能力代表了情报、监视和侦察(ISR)的未来(即未来用卫星替代预警机)。
临时补缺的E-2D
至于未来一段时间内空中预警能力的缺口,美军决定用E-2D预警机来弥补。E-2D是美国海军最新一代舰载预警指挥机,是E-2C的重大改进型,于2015年正式服役,而能够进行空中加油的E-2D在2017年试飞成功,后续E-2D都会增加空中受油管,可以通过空中加油增加留空和执勤时间。
相比E-2C,E-2D虽然外形上变化不大,但内部却完全升级。驾驶舱方面,E-2D具备“全玻璃”战术座舱,不仅可显示基本飞行画面,还可切换到战术任务显示画面,显示与任务座舱雷达工作台相同的雷达监视图像,并可进行战术操作,副驾驶员在必要时可担任任务操作员,增加了情报处理能力。动力系统方面,E-2D采用的第四代T56涡轮螺桨发动机,功率比E-2C使用的第三代引擎增加27%,燃油消耗反而减少13%,且可靠性大大提高。雷达系统方面,E-2D换装了新型有源相控阵AN/APY-9预警雷达系统,该雷达是美军首款采用有源相控阵雷达体制的机载预警雷达,有一个18通道的超高频(300MHZ-3GHZ)有源相控阵列,包括18通道的旋转耦合器和36个敌我识别天线单元,可以提供360度的海洋、空域探测能力,探测距离大幅增加至550千米。
此次美方声称,与海军通用预警机可能有助于降低双方的成本,还可能有利于E-2D的未来发展,而小巧的E-2D还可以灵活部署在跑道长度有限的“严酷作战地区”,并无需额外牺牲作战效能。
不过也有观点指出,E-2D机体远远小于E-3和E-7,包括两名飞行员在内的机组人数仅有5人,无法搭载在进行高度复杂作战任务以及传统预警机之外的其他任务时所需的额外人员,飞机本身也缺乏扩展能力。同时E-2的巡航速度与航程也远远小于E-3和E-7,因此在部署时需要更长的飞行时间,飞行高度偏低导致雷达、电子系统的覆盖范围相对偏小,限制了目标监视距离和分辨率,同样的空域所需的架次也更多。另外尽管机上的AN/APY-9雷达系统足够先进,但很多先进功能和数据融合中继设备是为匹配海军体系而配置的,因此这些系统或者要被拆掉,或者就在美国空军的任务中闲置,如果要将其替换为其它系统则需要更多的资金和时间。因此E-2D能否接替E-7A的职责还有待进一步观察。