预警机是空中预警与控制飞机的简称,它集空中巡逻警戒、指挥、控制和通
信功能于一体,是世界各国空军预警和作战指挥系统的重要组成部分。预警机已经成为现代战争中不可或缺的关键装备,尽预警机的技术复杂、研制难度大,采购和使用费用都十分昂贵,但世界各国空军都把装备预警机作为重点发展,以此提高自己在未来战场的战斗力。20世纪60年代,在对国民党飞机夜间入侵的拦截作战中,中国空军单纯以地面雷达作为探测手段的预警指挥体系暴露出了相当大的问题,由于地面防空雷达存在探测盲区和地面杂波的干扰,难以较早地发现和跟踪到入侵目标,经常无法发现低飞的目标,即使发现了也没有足够的反应时间进行拦截,因此当时国民党空军的P-2V夜间侦察机和RF-101超音速侦察机对大陆的低空窜扰频频得手。如桌能把翻达搬到空中去,这样就可以有效地消除雷达探测的盲区并能更有效地进行作战指挥,于是研制自己的空中预警机成为空军的当务之急。空警一号1969年9月,中央军委正式下达研制空中预警机的命令,并组成了以国防部第六研究院下属的西安大型飞机设计研究(603所)为主、空军和电子工业相关研究所、工厂配合的空中预警机研制队伍。由于国内当时还没有能力生产可以作为预警机运载平台的大型飞机,而在伊尔-18、安-12、图-4、图-124、三叉戟、子爵等几种进口的大中型飞机中,经过比较分析
空警一号
最终选择了图-4轰炸机来改装第一架空中预警机的试验样机,并将改装任务称为“926任务”。图-4是一种四发活塞式重型轰炸机,是苏联仿制二战期间美军著名的B-29轰炸机而成的,飞机的尺寸和载重量都较大,容易满足改装预警机的各项技术要求。而且中国在20世纪50年代初就进口装备了一批这种飞机,对该机的内部结构和使用维护比较了解,部分零配件当时国内已经能够修配提供。之前国内还在这种飞机上进行过加装雷达改装夜间拦截机的尝试,有一定的经验,因此成为当时改装预警机最适合的机型。第一架预警机被命名为“空警一号”,改装设计工作从1969年12月开始,到1970年7月就完成了全部设计图纸。改装最主要的内容是在机上安装预警警戒雷达设备。为了能容纳下这些设备,拆除了飞机上原有的机载雷达和所有炮塔。由于当时国内电子工业技术很落后,无法研制出专用的机载预警雷达,只能将地面使用的雷达稍加改动后安装在飞机上。为了支撑雷达罩及支架的重量,在图-4飞机原后机身结构上专门加装了承力框架来承担。除了警戒雷达外,改装完成的空警一号飞机于1971年6月10日进行了首次试飞,随后进行了一系列的试飞测试。先后在青海湖和渤海地区上空进行了长达8年的试飞,共飞行600余架次,700多小时,最长的一次飞行达到了7小时30分钟。试飞表明空警一号在空中可探测到320千米范围内的海上小型舰船以及200千米以内类似安24或运-7飞机那样大小的空中目标。由于采用的雷达是一种老式地面警戒雷达,采用的是电子管,体积笨重、耗电多。最严重的缺陷是没有下视能力,对低空目标的探测能力很差。特别是空警一号在陆地上空飞行时,低空行目标的反射信号完全被淹没在地面强烈的回波当中无法分辨。另外空警一号的数据处理和引导指挥手段也比较落后,不得不依靠人工标图和人工语音通信通报空情。机上还加装了数据显示处理、敌我识别、通信、导航、电子对抗等分系统。飞机中段原来的炸弹舱被改装为密封的乘员舱,用来布置机上增加的7个雷达操作和指挥员。由于背负了这样大的雷达罩导致飞机阻力大增,另外雷达各分机设备、天线及罩体等加起来增加了数吨的重量,这就使图-4飞机原先的四台AⅢ-73TK活塞发动机的功率不够用了,于是采用四台AH-20K型涡轮螺旋桨发动机来替换。这种发动机是之前随安-12飞机一起进口的备份发动机,当时国内正在组织对其仿制。AH-20K发动机单台功率4000当量马力,比AⅢ-73TK发动机提高了67%,完全可以满足改装预警机后飞行重量增大对动力的需要。为了容纳体积更大的AH-20K发动机,图-4飞机的发动机短舱被重新设计,增加了一个向前伸出的过度段。发动机前伸造成重心前移以及背上的大雷达天线罩的影响,使飞机的安定性下降,难以保证飞行安全。为此又将水平尾翼面积加大了5.3平方米,同时配合在平尾两端加装端板、增腹蜡等措施,解决了改装后的飞行安定性和振动问题。空警一号实际上只是将雷达站搬到空中来扩大雷达的探测范围和减小探测盲区,整体性能无法满足空军20世纪80年代的需要,最后于1979年9月停止了研制工作,中国的预警机发展的初次尝试没有成功。之后曾将其警戒雷达拆除恢复成为轰炸机,1988年又再次被恢复成预警机状态,陈列在北京的中国航空航天博物馆里。
经过20世纪80年代初叙利亚和以色列两国间爆发的贝卡谷地战争,中国更清晰地看到了空中预警机在现代高技术战争中的重要作用,装备空中预警机再一次被提到了优先位置。当时中国正与西方国家处于一段关系良好的“蜜月期”,中国也得以有机会接触到西方的大量先进军事技术和武器。并试图通过西方国家来帮助自己拥有空中预警机。中国先后对美国的E-3和英国的“猎迷”预警机进行了考察,但最终都由于价格和政治原因未能引进成功。此时中国研制的运-10飞机刚试飞成功,上海飞机设计研究所于是在1982年7月提出了将运-10飞机改装为预警机的方案,所需预警雷达由美国引进。但由于美方提出的价格太高中方无法接受,加之运-10飞机后来也未能研制下去,该方案只好被放弃。1988年7月,陕西飞机制造公司又提出了在已经投入批生产的运-8飞机上改装预警机的警-5方案。这个方案与之前空警一号和运-10预警机方案所采用的飞机背部安装圆形旋转雷达罩不同,而是采用了类似英国“猎迷”预警机的雷达天线布置形式,在机头和机尾各布置一个椭圆球形雷达罩,首尾的两个雷达天线各负责自己方向上的180度区域并略有重叠区以消除探测盲区,从而完成对空360度全向扫描。雷达直接采用英国马可尼公司当时为猎迷预警机研制的现成设备,这样采用进口雷达和国产载机平台进行整合可以大幅度降低整个预警机的采购成本。由于当时运-8飞机的货舱为非气密舱,雷达控制操作人员和机载电子设备只能装在两个带有空调装置的气密柜内。由雷达技术的局限性和运-8飞机非气密货舱的使用限制,警-5方案也未能研制下去。除了上述方案外,陕西飞机制造公司还提出了在机背安装圆盘雷达骤方式的运8预警机方案,该方案同样也面于雷达的问题和非气密货舱的限制而没有成功。
进入20世纪90年代,随着我国引进苏-27及国产新型歼击机的陆续服役,仅仅依靠地面的引导控制已不能发挥新型战机的作战性能。如没有空中预警机的控制,引导及信息传递,将严重制约空军战斗力的全面提升。就在中国引进苏-27后不久,俄罗斯就已提出了向我国出售其研制的A-50预警机来与苏-27配合使用的建议。A-50是前苏联20世纪70年代末以伊尔-76运输机为载机研制的大型空中预警机,机上加装了具有下视能力的预警雷达,该预警机于1984年研制成功,1986年开始装备前苏联空军和防空军。但由于种种原因,我国最终并未引进A-50预警机。之后,中国又考虑从以色列引进“费尔康”预善雷达系统,但以色列迫于美国压力中止了合同。
在试图从以色列引进预警机计划受挫之后,中国认识到依靠外国人来拥有高技术国防装备的想法是靠不住的,于是决心依靠国内的力量自行研制预警机来获得空中预警与指挥控制能力,要不惜一切代价搞出自己的“争气机”!并确定由西安飞机工业公司负责预警机整机的改装工作,南京某研究所则负责预警雷达系统的研制,另外国内数百家研究所和工厂也参与了研制过程。国内技术人员在绝秘的状态下开始新型预警机的研制,在克服了一个又一个技术难题之后,被称为“争气机”的新型预警机终于在2003年10月横空出世。新型预警机被命名为空警2000预警指挥机,是以大型运输机为载机,搭载国产机载预警警戒雷达系统而成的大型预警指挥机。采用机背安装圆形雷达罩的布局形式,雷达天线被安装在直径14米、高2米的雷达罩内。其预警戒雷达与之前美苏两国所采用的脉冲多普勒雷达不同,采用了更先进的固态有源相控阵雷达。扫描速度更快的电子扫描方式取代了传统的机械扫描方式,因此雷达罩是固定不转的。圆形雷达罩内按等边三角形排列有3个天线阵列,每个阵列各自扫描自己120度方向上的目标。机上安装了包括预警雷达、敌我识别、中央计算机、通信和情报传输以及电子干扰防护系统组成的整套作战指挥系统,具备比较全面的预警和指挥引导功能。在多次军事演习中,空警2000都成功地完成了任务。空警2000预警机的功能全面,除担负空中巡逻警戒,监视、识别、跟踪空中和海上目标外,还能指挥引导我方战机和地面防空武器进行作战,同时还能配合陆军和海军进行协同作战。值得一提的是2008年5月四川汶川大地震期间,空警2000也参与了救援行动,对当时数量众多的救援飞机进行空中监控指挥,保证各类飞机在繁忙的空域内安全有序的飞行和起降。随后的北京奥运会期间,空警2000又再次出色地完成了空中指挥任务。
尽管空警2000飞机的性能比较全面,但考虑到大型预警机采购、使用、维护费用都很高,难以大批装备空警2000这种大型预警机。因此作为必要的补充,在空警2000研制的同时,一种采用国产运-8飞机为载机研制的成本较低、功能适中、完全国产化的中型预警机也开始研制。空军设想用少量高性能的大型预警机与数量较多、性能略低的中型预警机搭配,共通构建覆盖完整的空中预警体系。而运-8为国产飞机,在机体生产、零配件供应以及使用维护等方面也更具有优势。新型预警机方案是在运-8飞机基础上加装合肥某研究所研制的类似“平衡木”的主动相控阵雷达,该雷达天线与瑞典的“爱立眼”预警雷达极为相似,采用双面侧视电子扫描相控阵天线,由两个背靠背的阵列构成,每个阵列扫描120度方向上的目标,天线阵列安装在一个长盒状的雷达罩内。2005年1月,首架空警200预警机首飞成功。不仅使运-8飞机各项技术指标和性能有了质的飞跃,而且为后面研制各类电子作战特种飞机提供了较为理想的平台。空警200主要用于空中巡逻警戒任务,同时也能一定程度上对我方机群进行指挥控制,引导其对夹目标实施攻击。