解析美國空軍E-3預警機升級項目

徐國鋒　安琳 陳宇

解析美國空軍E-3預警機升級項目

徐國鋒安琳 陳宇

E-3“望樓”（Sentry）機載預警與控制系統(tǒng)（AWACS）是波音公司為美國空軍研制的全天候遠程預警機，從1977年3月第一架生產(chǎn)型E-3交付使用至今已經(jīng)發(fā)展了7個型號，最新型Block40/45版本E-3G已經(jīng)于2015年11月部署到中東，在RC-135“鉚釘聯(lián)合”和E-8“聯(lián)合星”的強勢挑戰(zhàn)下依然生機勃勃。

服役40年參戰(zhàn)無數(shù)

E-3“望樓”預警機是美國波音公司為美國空軍“空中警戒和控制系統(tǒng)”項目研制的全天候遠程空中預警和控制機，以波音707/320客機機身為基礎發(fā)展而成，能在各種地形上空監(jiān)視有人駕駛飛機與無人飛行器，是世界上最好的大型預警機之一。

E-3采用4部普惠公司的TF33-PW-100A渦扇發(fā)動機，單臺推力93433牛。機背上的雷達罩是E-3在外觀上與其他大型戰(zhàn)機相比最顯著的特征，雷達罩直徑9.1米，厚度1.8米，用兩個支柱支撐在離機身3.3米高處，內(nèi)部安裝有先進的雷達天線系統(tǒng)，能夠監(jiān)視大氣層、地面、水面的多種目標，對低空飛行目標探測距離超過320千米，對中空、高空目標探測距離更遠，雷達系統(tǒng)的敵我識別分系統(tǒng)具有下視能力，并能抗地面雜波干擾。

E-3A是“望樓”的首批生產(chǎn)型，機載設備包括搜索雷達、敵我識別器、數(shù)據(jù)處理、通信、導航與導引、數(shù)據(jù)顯示與控制等6個單元，乘員17名，其中機組人員4名、值班軍官1名、系統(tǒng)操縱人員12名，系統(tǒng)操作人員分別負責操作通信設備、計算機、雷達和9個多用途控制臺。E-3B由美軍用頭兩架E-3改裝而成，比A型提高了目標處理和探測艦艇的能力。E-3C是美軍E-3最后10架及北約其他國家采購的型號，基本性能與E-3B相同，主要改裝是機載抗干擾通信系統(tǒng)和地面臺站。

E-3“哨兵”參加2012年度“綠旗”演習

E-3A機載雷達是諾斯羅普·格魯曼的AN/APY-1型S波段脈沖多普勒雷達，可以根據(jù)不同的作戰(zhàn)條件把360度方位圓劃分成32個扇形區(qū)，分別在每個扇形區(qū)內(nèi)選用恰當?shù)墓ぷ鞣绞浇M合。AN/APX-103C敵我識別系統(tǒng)在一次掃描中能詢問200個以上裝有應答器的空中、海上和陸上目標。導航與導引系統(tǒng)的綜合導航精度不大于3.7千米。數(shù)據(jù)顯示和控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)顯示器、多用途控制臺、電傳打字機和輔助顯示器，能夠?qū)D像放大32倍率監(jiān)控和指揮多架戰(zhàn)斗機的空中格斗。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用來記錄、存儲和處理來自雷達、敵我識別器、通信、導航引導系統(tǒng)搜集的數(shù)據(jù)，能處理400～600個不同目標。機上的操作員通過控制臺上的顯示器，以文字或者圖形的多種格式查看各種信息，并做出各種監(jiān)視、識別、武器控制、戰(zhàn)場管理和通信的操作指令。

E-3采用4部普惠TF33-PW-100A渦扇發(fā)動機

北約國家采購E-3C

E-3預警機總產(chǎn)量68架，除裝備美國外，還出口英國、法國、沙特阿拉伯。美國空軍從1975年10月開始測試E-3“望樓”，使用波音707/320客機安裝大型雷達天線整流罩，機艙內(nèi)安裝任務控制系統(tǒng)，編制19名操作員，1977年交付廷克空軍基地，開始在美國本土和海外執(zhí)行空中預警和災難救援任務。截至2015年9月，美國空軍現(xiàn)役部隊共裝備了28架各型E-3預警機，太平洋戰(zhàn)區(qū)的E-3預警機分別部署在日本嘉手納空軍基地第961空中管制中隊和阿拉斯加州埃爾門多夫-理查德森聯(lián)合基地的962空中管制中隊。

諾斯羅普-格魯門AN APY-1型S波段脈沖多普勒雷達

日本嘉手納空軍基地第961空中管制中隊的E-3

1990年代，E-3預警機參加了海灣戰(zhàn)爭的“沙漠盾牌”行動，是最早投入部署的飛機之一，戰(zhàn)爭期間執(zhí)行了超過400項任務，參加了38次聯(lián)軍的空戰(zhàn)，飛行時間長達5000小時。此外，E-3預警機還參加了入侵格林納達、空襲南聯(lián)盟、“北方監(jiān)視”和“南方監(jiān)視”行動、伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭，所有行動中都表現(xiàn)出超強的戰(zhàn)場快速部署能力，機組人員通過大型雷達全天候地跟蹤控制美軍和盟軍飛機，監(jiān)視敵方飛機的作戰(zhàn)行動，同時向聯(lián)合空戰(zhàn)指揮中心實時傳送戰(zhàn)場圖像。目前，部署在中東的E-3機隊仍在伊拉克和敘利亞保障美軍的戰(zhàn)斗機打擊ISIS。

Block40/45升級最強性能

1999年，美國和北約聯(lián)合啟動了AWACS系統(tǒng)雷達升級項目，廷克空軍基地第552空中管制聯(lián)隊、漢斯科姆空軍基地的E-3系統(tǒng)項目辦公室、俄克拉荷馬城空軍后勤綜合體和波音公司共同參與項目，著重提高機載傳感器的信息獲取和處理能力，引入更直觀的人機界面提高處理速度，簡化機組人員作戰(zhàn)操作和日常訓練流程，增加信息輸出量，提高指揮效能，最終升級完成的版本在美國空軍也稱為E-3G。

E-3G Block40/45版本升級項目耗資27億美元，重點是對所有機身進行大修，換裝90年代末改良的部件，換代飛機的詢問機應答器系統(tǒng)，安裝先進的Link 16電臺，與新列裝的第五代戰(zhàn)斗機保持同步，由于20世紀70年代生產(chǎn)的硬件已經(jīng)嚴重老化，老式計算已經(jīng)無力處理大型雷達探測的海量數(shù)據(jù)，美國空軍將信息處理系統(tǒng)作為升級的另一個重點。具體包括以下升級內(nèi)容：

一是機身大修與升級。盡管E-3所用的波音707客機已經(jīng)很久沒有生產(chǎn)，但是由于當初采購的是全新的機體，而且在目前的全壽命周期內(nèi)維修工作進展良好，只需要通過必要的技術升級就能保證繼續(xù)服役。美國空軍空戰(zhàn)司令部指揮控制武器系統(tǒng)采購部主任帕特里克·斯肯德澤爾上校表示，E-3 Block40/45升級過程中波音公司對駕駛艙、任務控制和通信系統(tǒng)進行了徹底翻新，能夠保證E-3機體正常飛行到20世紀30年代。

二是升級詢問機應答器。美國Telephonics公司獲得美國空軍全壽命周期管理司令部（AFLCMC）6000萬美元的合同，為美國空軍現(xiàn)役31架E-3預警機升級最新一代AN/UPX-40詢問機應答器，換代原來的AN/APX-103C敵我識別系統(tǒng)，同時提供安裝和維護支持服務。AN/ UPX-40詢問機應答器采用先進的編碼校正算法，是一種多模敵我識別系統(tǒng)，能夠排除地波信號干擾，使預警機更好地跟蹤低飛狀態(tài)的飛機，增強預警機在最大距離在探測移動目標或弱信號源的能力，加快敵我識別的速度，提高E-3預警機的全天候、全海拔態(tài)勢感知能力。AN/UPX-40已經(jīng)達到Mark 13標準化協(xié)定（STANAG）4193標準和Mode S標準，獲得了美國國防部空中交通管制雷達信標系統(tǒng)敵我識別標記系統(tǒng)（AIMS）認證。2015年7月，漢斯科姆空軍基地的E-3預警機最先安裝了AN/UPX-40詢問機應答器。

E-3G量產(chǎn)之前項目組在廷克空軍基地一架預警機前合影

三是為北約的E-3機隊升級航電系統(tǒng)。北約E-3機隊的DRAGON升級項目價值14億美元，內(nèi)容是將駕駛艙內(nèi)已經(jīng)使用40多年的航電系統(tǒng)變?yōu)楝F(xiàn)代化的數(shù)字化儀表顯示器，包括艙座控制和顯示、飛行管理系統(tǒng)（FMS）和通信導航裝備，滿足目前和未來通信、導航、監(jiān)視/空中交通管理（CNS/ATM）領域的需求，并以開放型系統(tǒng)架構提供未來為飛機再升級的能力。此外，駕駛艙升級還將安裝一部氣象雷達，用來預測“風切變”等影響飛機起降的氣象變化，升級增強近地預警系統(tǒng)、發(fā)動機告警系統(tǒng)，加裝飛行音頻分配系統(tǒng)和機組報警系統(tǒng)。

升級后的E-3駕駛艙

E-3預警機升級為最新一代AN/UPX-40詢問機應答器

2006年，美國空軍開始測試E-3G Block40/45項目新升級的預警機，2009年E-3G進入低速生產(chǎn)階段，美國空軍計劃每年升級5架Block40/45版本飛機，滿足空戰(zhàn)司令部（ACC）的全球部署需求，到2021年形成完全作戰(zhàn)能力，屆時飛機將采用現(xiàn)代化的作戰(zhàn)流程，取消領航員座席，使機組人員從4人下降到3人。

2014年6月，E-3G Block40/45預警機具備了初始作戰(zhàn)能力，隨即參加了在內(nèi)利斯空軍基地舉行的“紅旗”軍演，2015年8月又參加了在阿拉斯加聯(lián)合太平洋靶場綜合體舉行的“北方利刃”（Northern Edge）演習，第964中隊和第966空中管制中隊（AACS）的2架E-3G指揮300英里（約483千米）半徑內(nèi)的100多架戰(zhàn)斗機和轟炸機進行了15個空戰(zhàn)指揮控制課目演練，測試并磨合了全部機載設備，檢驗了Block40/45系統(tǒng)的大空域態(tài)勢感知能力和作戰(zhàn)中的可靠性，堅定了美國空軍繼續(xù)升級該機型的信心，為中東地區(qū)的前沿部署做好了準備。

北約的E-3機隊也進行了航電系統(tǒng)升級

美國空軍第966空中管制中隊監(jiān)視系統(tǒng)技師丹尼爾·范霍姆中士在E-3的席位上參加“北方利刃”演習

E-3G參加“北方利刃”演習

2015年11月，阿拉巴馬州廷克空軍基地9架E-3預警機完成了Block40/45升級，機組人員全部獲得了資格認證，第一架最新型Block40/45版本E-3G已經(jīng)部署到中東地區(qū)某空軍基地，投入到下一代空戰(zhàn)指揮任務之中。另外，部署在日本嘉手納空軍基地的2架E-3預警機和阿拉斯加州埃爾門多夫-理查德森聯(lián)合基地的2架飛機也進行了升級。2015財年，E-3G機隊升級后的任務能力比例達到了82%，而E-8C機隊只有76%，從這一點也能看出Block40/45升級的巨大效果。

新機型挑戰(zhàn)下E-3頑強生存

美國空軍從2003年開始為E-3、E-8預警機、RC-135“鉚釘聯(lián)合”電子偵察機和EC-130專用電子戰(zhàn)飛機尋求換代機型，計劃用最新型E-10預警機替代四種老機型的全部功能。按照美國空軍的計劃，在升級E-3、E-8、EC-130性能的同時，E-10系列預警機分為3個階段、按3種型號研發(fā)。

美國空軍空中監(jiān)視軍官洛麗·波特上尉在一架E-3預警機上進行起飛前檢查

第一階段（2003～2012年），重點開發(fā)E-10A型機。采用“波音-767-400ER”客機的機身進行升級改造，配備先進的電子設備和硬件設備，強化地面監(jiān)視、瞄準、指揮控制和戰(zhàn)場管理能力，并將其用于實戰(zhàn)部署。按照美國空軍研發(fā)計劃，2011年首架生產(chǎn)型E-10A出廠，2013～2015年裝備7架E-10A型預警機，在2020年前總共裝備60架E-10系列預警機。

E-10預警機

第二階段（2013～2015年），重點開發(fā)E-10B型機。研發(fā)成功后的E-10B能夠識別空中移動目標，完成各種功能整合，具備與E-3預警機同樣的功能，從2015年開始代替部分E-3飛機。

第三階段（2016～2020年），開發(fā)E-10C型機。E-10C大量使用網(wǎng)絡技術，加裝新型信號和情報搜集設備，2018年后代替RC-135“鉚釘聯(lián)合”偵察機，成為空中信號情報平臺，形成天、空、地一體化的偵察、監(jiān)視、預警、指揮、控制、引導網(wǎng)絡。

三種型號的E-10預警機研發(fā)成功之后將具備多種作戰(zhàn)功能。

一是情報監(jiān)視偵察（ISR）功能。E-10預警機可以在2萬米高空滯留50～60小時、“持續(xù)存在”于戰(zhàn)場或附近的上空，主要作戰(zhàn)任務是探測和跟蹤隱身飛機、低空飛行的巡航導彈，能夠與“全球鷹”高空無人偵察機聯(lián)網(wǎng)，組成巡航導彈預警系統(tǒng)，探測美國大陸本土1850千米以外的巡航導彈、300千米以外的隱身飛機，同時具備目前E-8C預警機所具有的對地目標探測能力。

E-8C“聯(lián)合星”預警機

二是指揮控制（C2）功能。E-10預警機的作戰(zhàn)管理指揮控制系統(tǒng)可為無人機提供“信息批量處理”能力，對各種情報數(shù)據(jù)進行比較、融合，在地圖顯示器上形成實時綜合態(tài)勢圖，根據(jù)目標特性自動分配最合適的機載武器，具備接收、融合來自其他信息源的傳感器數(shù)據(jù)的能力，能進行協(xié)調(diào)、引導和指揮戰(zhàn)區(qū)內(nèi)情報偵察平臺和武器平臺的作戰(zhàn)計劃，迅速對來襲的地面目標或低空飛行目標進行識別和跟蹤，并能有效控制無人機，具備很強的作戰(zhàn)效果評估能力。

三是情報融合功能。E-10預警機裝備有新型網(wǎng)絡化多偵察平臺數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，可將多個ISR平臺收集的各種空中目標和地面動目標的圖像、信號、數(shù)據(jù)信息進行融合，產(chǎn)生高精度的實時戰(zhàn)場態(tài)勢圖，快速地實現(xiàn)實時打擊，作戰(zhàn)反應時間從原來的10分鐘縮短到“數(shù)秒鐘”，探測識別所需時間縮短了90%以上。

四是數(shù)據(jù)通信功能。E-10預警機的機載通信系統(tǒng)具有模塊化特點，頻率覆蓋范圍2MHz～2GHz，既可以兼容傳統(tǒng)通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柌ㄐ?，又可以支持不斷升級的功能模塊新的信號波形，比如最先進的Link 16作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈、“單信道地面和機載系統(tǒng)”通信電臺、增強型定位報告系統(tǒng)（EPLRS）、蜂窩電話、GPS、海事通信衛(wèi)星系統(tǒng)、單兵電臺、“數(shù)字寬帶傳輸系統(tǒng)”等數(shù)據(jù)。

盡管E-10預警機的各種功能幾近完美，但是項目在2007年由于預算縮減被迫取消，美國空軍從那時起將發(fā)展重點調(diào)整為E-8C“聯(lián)合監(jiān)視目標攻擊雷達系統(tǒng)”，計劃到2023年采購25架E-8C飛機。因此，E-3機隊也面臨著E-8C“聯(lián)合監(jiān)視目標攻擊雷達系統(tǒng)”（JSTARS）戰(zhàn)場監(jiān)視飛機的強力挑戰(zhàn)。

RC-135和E-3機隊一樣面臨換代挑戰(zhàn)

美軍的預警機技師還能與這個大天線共事多久？

E-8最初2樣原型機同樣使用波音707客機機體，后來由于波音707機體停產(chǎn)造成部件供應受到影響，維護運行成本也有所上漲，美國空軍在E-8后續(xù)研發(fā)時選用了新型商用飛機機體，繼續(xù)執(zhí)行“聯(lián)合監(jiān)視目標攻擊雷達系統(tǒng)”的任務，在這方面比E-3更有優(yōu)勢。但是，還是出于預算緊張的原因，美國空軍在2016年制訂了升級現(xiàn)有E-3機隊的計劃，通過升級改造使E-3機隊保持了良好的健康狀況，未來還能安全飛行很長時間，與同樣面臨發(fā)動機換裝和技術升級的E-8C機隊相比，在裝備可用性上并沒有太大的劣勢。

結語

美國空軍的預警機雖然采用了眾多高新概念，具備未來信息化戰(zhàn)爭所需要的多種作戰(zhàn)能力，極大提升了美空的體系作戰(zhàn)能力，但是我們也應該看到在未來日益發(fā)展的復雜電磁環(huán)境下，預警機也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。作戰(zhàn)對手的機載、陸基干擾設備的發(fā)射功率、覆蓋頻率等性能也在不斷增強，對預警機的機載預警雷達、指揮控制系統(tǒng)、通信設備等電子系統(tǒng)形成較強的軟殺傷威懾。另外，隨著隱身技術廣泛應用于各種作戰(zhàn)飛機、導彈、艦船，專門用于攻擊預警機的遠程低空的反輻射導彈和機載激光武器都是預警機的“天敵”，預警機面臨的硬摧毀威脅也不小，一架美軍E-3引領幾十架戰(zhàn)斗機在別國空域如入無人之境的時代已經(jīng)一去不復返。

編輯：趙靜蕊