永遠銘記王小謨院士

航空之家 發佈 2024-04-07T09:34:57.561928+00:00

張聚恩/文今晨,驚悉王小謨病逝,享年84歲。2021年2月我曾連續撰寫和發表三篇微文,向公眾介紹中國的預警機事業,盛讚以王小謨院士為代表的國之功臣。值此悲痛時刻,我將前文再次編輯發布,以表達對他的尊敬和哀悼。中國預警機事業走過了一條發展時間不長、卻成就輝煌的道路。

張聚恩/文

今晨,驚悉王小謨病逝,享年84歲。

2021年2月我曾連續撰寫和發表三篇微文,向公眾介紹中國的預警機事業,盛讚以王小謨院士為代表的國之功臣。值此悲痛時刻,我將前文再次編輯發布,以表達對他的尊敬和哀悼。

中國預警機事業走過了一條發展時間不長、卻成就輝煌的道路。本世紀初,偌大中國,竟沒有一架預警機。為了裝備預警機,受盡了別國的刁難,幾次合作均中途夭折。

在王小謨等的率領下,短短十數年,我們一舉填補了此項空白,昂首挺進世界預警機領域的先進行列。我們有了四款自用預警機,還有了一款出口型。

我們必須記住這個偉大的名字——王小謨。

其實,我已經不止一次地誇讚過這位年過八旬的老人。但在這裡,我要更多地用他自己說的話,來詮釋他為中國預警機事業奮鬥一生的卓越功績,從而更深地理解他的人格與造詣。

2013年1月18日,在輝煌的人民大會堂,時年75歲的王小謨因對中國預警機事業的傑出貢獻,榮獲2012年度國家最高科學技術獎。對他的褒獎詞這樣評價他:

著名雷達專家,我國現代預警機事業的開拓者和奠基人。20世紀90年代,他作為中方總設計師,對外合作解決預警機裝備急需,在世界上首次提出基於二維有源相控陣體制的三面陣背負罩新型預警機工程方案,並帶領和組織國內同步研發,鍛鍊和培養技術隊伍,為我國自行研製預警機奠定了堅實基礎。國產預警機正式立項後,他主動推薦優秀年輕專家擔任總設計師,自己擔任總顧問,傾心指導年輕的總師們確定總體技術方案,開展工程研製,為我國首型預警機的成功研製做出了重要貢獻。他還率先提出開展輕型預警機預先研究,並主持制定了技術方案,為國家決策研製輕型預警機創造了條件。他提出利用國產飛機實現預警機出口的設想,主持完成了原型樣機設計與製造,推動實現了我國預警機裝備出口。他還主持完成了數字陣列雷達預警機地面樣機技術攻關,為研製新型預警機奠定了基礎。

他的豐功偉績的關鍵詞就是「預警機」,他也由此而成為獲此殊榮年紀最輕、成果最新的國之功臣。國家褒獎他,人們讚譽他,他只是淡然而又充滿真情地說:

我一輩子就做了一件事:研製雷達,然後負責將世界上最先進的技術應用到預警機上,把設計變為現實。我只是一位普通人。國家給我這個獎,是對整個科研團隊的肯定,我代表他們領獎。

王小謨和KJ-2000總設計師陸軍院士(右)在一起。王小謨主動推薦當年38歲的陸軍任電子系統總師,他自己擔任總顧問。陸軍不負眾望,不負師恩,出色完成任務,成就預警機事業,也譜寫了薪火相傳的另一段佳話

KJ-2000上裝載的雷達性能與以色列的「費爾康」雷達相近,但探測距離要比後者遠100km,可同時跟蹤60~100個空中目標,還可以引導遠程防空飛彈系統對無線電地平線以外的目標實施攔截。美國政府的軍事智庫「詹姆斯敦基金會」曾發表評論說:中國的預警機比美國的E—3C領先一代。對此,王小謨卻很清醒,他如是說:

我們有很多先進技術,但也有很多不足的地方。美國的主流產品E-3預警機,有30多架在服役,海軍的E-2預警機有70多架。儘管我們的這套裝備比美國E-3領先一代,美國也認可了這一事實,但應該看到,美國的這些預警機都是上世紀70年代研製的。這是什麼概念呢?這就比如人家十年前買了一輛汽車,一直沒有壞,就不願意再花錢買輛新的了。而我們是剛買了一輛車,當然會好一些。如果他們再買輛新車,可以比我們的更好。

當人民讚譽他為「中國預警機之父」時,他把預警機的研製成功說成是弘揚中國預警機精神——自力更生,創新圖強,協同作戰,頑強拼搏——的勝利成果。而後,他說道:

中國預警機研製團隊龐大,集中了全國百餘個研究院所和工廠,覆蓋到很多行業和很多專業。管理上採取雙總師體制,中國電子科技集團公司負責電子系統總成,中航工業集團負責載機平台改裝工作。其中,電子系統設計的單位就有幾十家研究院所、數萬人參與其中。同時,預警機的研製要耗費巨資才能堅持下來,不僅僅是研製費用,研製出來後還要進行各種試驗和數千架次的試飛,費用更高。預警機的研製是國家行為,預警機的成功,是國家綜合實力的體現。

中國預警機的今天是怎樣走來的,未來又將向什麼方向發展,王小謨說:

在最初的自主研製中,我們就有著長遠考慮。因此,第一個型號做出來後,後面的各種機型也都能做出來了。我們現在的預警機已經形成一個非常完整的系列。......當然我們也不能盲目自大。......預警機現在向小型化、網絡化、多功能化、使用方便、價格便宜等方面發展。尤其是成本方面,從發展來看,以後的預警機會越來越便宜。打個比方,第一代預警機就像「大哥大」手機,今後預警機會像現在的手機一樣,買起來不貴,同時外形小巧、功能豐富。也可以按需來做,像汽車一樣,可以經常有新款更新。我們有信心不斷做得更好。

獨立自主,不畏困苦,中國的預警機之路誠如兩彈一星的研製一樣,留下了燦爛的篇章。長路漫漫,我們已經越過黑夜,但「費爾康」風波在時時提醒我們,核心科技必須牢牢掌握在自己手中!讓我們以王小謨院士的展望與期盼引領中國預警機事業的後續發展,薪火相傳的後來者在前人成就的基礎上繼續奮鬥,定將在這一領域攀上新高峰,做出新的歷史貢獻。

王小謨院士千古!

中國人民將永遠記住王小謨的豐功偉績!


【說明】為了幫助大家更好地了解預警機和認識王小謨的豐功偉績,我將兩年前撰寫的第455和456兩篇微文,原文張貼於此。我們的事業在發展進步,有些數據有了新的提升,但並不影響大家對於這項事業的理解,我也就不做更新修改了。


第455篇《預警機的「要」與「難」》

2021-01-17 19:30

當我們把記憶拉回到2009年建國60周年大閱兵時,你一定記得那宏大的參閱空中隊伍。在151架飛機構成的空中方隊的第一編組中央,領飛的是一架機背上頂著一個龐大圓盤的特殊飛機,它,就是我國獨立研製的、大名鼎鼎的空警2000(KJ-2000)預警機。十年後,在慶祝建國70周年的閱兵時,它再次飛臨天安門廣場上空;和它一起接受檢閱的還有這個家族裡的兩位「小弟」——空警200(KJ-200)和空警500(KJ-500)兩款中型預警機。

本世紀初,我國的預警機還是空白,如今,我們已經有了三型國內裝備的系列化產品和一款出口型,其性能跨入世界先進行列,且服役總數已達數十架。我們為中國預警機事業的崛起而驕傲,為中國預警機從無到有、自主發展的輝煌歷程而自豪,更要永遠銘記為預警機事業做出貢獻、甚至獻身的戰友們。

什麼是預警機

預警機的全名是空中指揮預警飛機,英文名為Air Early Warning(AEW),有時也把它稱為空中預警控制系統,或機載預警控制系統(AWACS,Airborne Warning And Control System)。預警機就是指擁有整套遠程警戒雷達系統,可用於搜索、監視空中或地面、海上目標,指揮並引導己方飛機和武器裝備執行作戰任務的飛機。形象地說,預警機是設置在天上的「指揮部」,是名副其實的「天眼」。

預警機的發展可追溯到第二次世界大戰後期。飛行速度和高度都大為提高的飛機的大規模參戰,使快速獲知戰情成為必需。為了解決戰場感知問題,英國人首先發明和使用了雷達,主要用於地面。為了克服地面雷達的盲區,擴大空間預警範圍,1945年,根據美國海軍的要求,格魯門公司在TBM-3「復仇者」艦載魚雷攻擊機上安裝了一部警戒雷達,製成世界上第一架預警機——艦載預警機AD-3W。

世界第一架預警機AD-3W的改裝平台TBM艦載魚雷攻擊機

60年代,英國和蘇聯也相繼研製出各自的預警機。70年代後,新一代預警機都採用了能夠抑制地面雜波干擾的脈衝都卜勒雷達,具備了探測低空或超低空飛行目標的能力;機上還裝有用於敵我識別、情報處理、指揮控制、通信導航和電子對抗等功能的電子系統,使預警機不僅能及早截獲和監視低空入侵的目標,還能引導和指揮己方戰機進行攔截和攻擊,成為空中預警指揮中心。80年代後,更普遍採用相控陣雷達,使得預警機的性能得到很大提升。

科學常識告訴我們,雷達波是直線傳播的,而地球表面卻是彎曲的,這就限制了地面雷達的探測範圍。要想讓雷達探測得更遠,就必須增高雷達距離地面的位置。架設在高山上的雷達,就要比地面或海面艦艇上的雷達擁有遠得多的探測範圍。而如果把雷達安裝在飛機上,會帶來更明顯的效益。假設一部天線高15m的雷達,能探測到300km外高於19km處的目標,但在探測100m高的飛行目標時,理論上最多不超過50km。而同樣一部雷達,若設置於10km高度,對100m高處的同樣目標,其探測距離可達400km,所能覆蓋的空域將增加數十倍。

預警機有多重要

預警機的重要性可以作如下表述:由於預警機在空中工作,具有集情報探測、指揮控制、通信導航、電子對抗、信息傳輸於一體的綜合功能,就防禦而言,它是國土防空中增強低空、超低空預警探測和空中指揮引導能力的重要手段;就進攻而言,它是提高基於信息系統的體系作戰能力的關鍵環節;綜合而言,預警機是使防空效率提升或空中作戰能力增強的力量倍增器。

在《未來美國空軍空中預警與控制:一種概念方法》(The Future of USAF Airborne Warning & Control: A Conceptual approach)一文中,這樣描述預警機在體系中的作用:

——可提供全面的、戰區範圍內的實時三維監控場景;

——為大量的進攻性一攬子打擊計劃提供戰區範圍內的信息支持;必要時,也可以為防禦性空軍提供這樣的支持;

——可協助進行大多數空戰任務,包括戰區安全通道、空中加油、近距離空中支援、搜索與救援、對非作戰飛機的威脅警告等;

——允許更廣泛/更大量的控制活動。


隨著戰爭環境的複雜化和戰爭規模的不斷擴大,預警機的重要性與日俱增。有無預警機,對於一個國家的空中防禦或攻擊能力有著極為重大的影響。在1982年4月的英阿馬島之戰中,英國艦隊因為沒有裝備預警機,不能及時發現低空來襲的阿根廷飛機,以致遭受重創。同年6月的敘以戰爭中,以色列空軍使用美國預警機導航,襲擊敘利亞軍隊駐貝卡谷地的防空飛彈陣地,一舉摧毀對方19個飛彈連,擊落80架飛機。而從1991年海灣戰爭,到1999年科索沃戰爭,預警機的巨大作用更不斷被現代戰例證實。

請看海灣戰爭中預警機的戰效數據。

在發生於1990年8月2日-1991年2月28日期間的海灣戰爭(Gulf War)中,美軍首次將大量高科技武器投入實戰,展示了壓倒性的制空、制電磁優勢。戰爭期間,美軍共出動作戰飛機11.2萬架次。其中,9萬架次是通過預警機指揮的,占80%;平均每天2240架次。在海灣戰爭的第二項軍事行動——「沙漠風暴」(Operation Desert Storm,1991年1月17日至2月27日)中,預警機共飛行448架次,飛行5546小時。

E-3S預警機支持了所有日常空中任務指令活動。不僅指揮作戰,還負責上百架飛機和加油機同時完成空中加油的管理。除控制己方戰機,預警機還幫助確保聯軍避免發生空中碰撞,而預警機自身在作戰行動中未受任何毀傷。

美國E-3S預警機

在空戰預警指揮方面,海灣戰爭的 82%空戰記錄中,預警機可比戰鬥機更早地發現目標。平均而言,預警機發現目標時,目標與己方戰機的距離超過130km;而戰鬥機自身發現目標的平均距離為78km,發射飛彈的平均距離為18km。

海灣戰爭對冷戰後國際新秩序的建立產生了深刻影響,同時,它所展示的現代高科技條件下作戰的新情況和新特點,包括預警機在戰爭中的高密度、高強度使用,對軍事戰略、戰役戰術和軍隊建設等帶來諸多啟示。

綜合而言,預警機的作用歸納為以下六項:

第一,預警探測——由於地球曲率和地形影響,地面雷達的探測距離和範圍受到很大限制,而預警機由於自身飛行高度,可以大幅提高探測範圍,提供更多的預警時間。

第二,空中指揮——預警機將地面指揮所的職能搬上天空,不僅可以隨時掌握最完整的信息,還可以在裝備體系內進行及時高效的交聯、反饋與共享。

第三,高效通訊——與雷達探測類似,空地通訊同樣會收到地形影響,預警機則不僅可以在很大程度上避免和解決這個問題,還可以成為通訊中繼節點。

第四,戰場協同——由於在預警、指揮、通訊等方面的諸多優勢,由預警機作為戰區各軍兵種協同的核心節點無疑是最高效的選擇。

第五,反低空突防——當敵方戰鬥機、轟炸機等採用低空突防模式來襲時,地面雷達對低空目標的探測距離有限,同時還可能因地形造成雷達盲區,而預警機從高空「俯視」,可以有效探測低空突防的敵機,進而有效地反突防。

第六,反隱身——即使是先進的隱身戰機,各方向隱身能力也是無法兼顧的,多數戰機只能儘量減縮正面和下方的雷達反射面積,而預警機可以從上方探測與發現目標,大幅擴大對隱身飛機的探測距離,從而給敵方隱身戰機以有效攔截。

預警機有多難

預警機是一架飛機,但是是一架特殊飛機,是把平台與電子系統有效綜合後的一種特殊航空裝備。預警機的研製,集平台之難和系統之難於一身,需要飛機設計與製造、雷達與探測、導航與通訊、信息融合與數據處理、先進電子元器件等多領域先進技術與能力的支持。毫不誇張地說,預警機反映了一個國家飛機與電子技術的最高水平,也是體現國家綜合實力和科技水平的標誌性裝備。一個國家,若沒有足夠的經濟與科技實力,就不可能進行和完成預警機研製,這也是世界上僅有5、6個國家能夠研製預警機的原因。

預警機之難反映在平台與系統這兩個方面,也可以形容為「體」之難與「眼」之難。

首先是「體」之難。適用的飛機是構建預警機的平台基礎。由於有大量電子電力設備,還要搭載數名甚至十數名工作人員,所以預警機對飛機內部的空間需求較大,一般都採用續航能力強、載重量大的亞聲速運輸類飛機改裝而成。如美國的E-3預警機和俄羅斯的A-50預警機,就是分別由波音-707客機和伊爾-76大型噴氣運輸機改裝而成的。

俄羅斯A-50預警機

選定飛機後,要根據機上電子系統的特殊需要,對飛機進行氣動布局調適、結構與強度增強、重量重心調整、電源與動力適配等相應改進。以大型預警機機背上的圓盤形構件——預警雷達天線罩為例,直徑9米,高近兩米,連同內部設備設施,重達數噸,其巨大的體量會對飛機的結構和重心產生影響,流經的氣流還會對飛機的氣動性能和操縱穩定性帶來影響。必須對這些影響進行精確的計算分析,進而對結構、強度、氣動與操縱等做相應調整與加強。

為確保系統裝入飛機,能夠正常工作,還需要解決機械安裝、電力配給和電磁兼容等問題,以便完成飛機與系統的集成,並通過各種地面測試和空中試飛,最終在安全穩定飛行前提下實現預警指揮控制的各項功能與性能。

「眼」之難則是指機上裝載的電子系統構成複雜,性能水平要求極高,這是預警機的核心,也是最大的難點。預警機在數千米高空甚至萬米之上飛行,需要連續飛行6-12小時,探測範圍一般要求超過300-400km,同時識別數百個目標、引導百架以上己方戰機,並要求清晰、準確地顯示目標種類與距離,以全景方式顯示計算機處理的結果,以及己方戰機的各種狀態,這些功能與高性能,都需要由機上電子系統來完成。

這個系統一般由雷達探測、數據處理、敵我識別、電子偵察、導航、通信、顯示與控制等分系統組成,是一個極其複雜的大系統工程。不同於、且難度遠超地面同類系統的是,嚴苛的使用條件,以及在機內特定環境下能量、體積、重量等的嚴格約束。

「眼」之難的焦點是預警雷達和數據處理能力。迄今,用於預警機的雷達有兩種,早期為脈衝都卜勒雷達,20世紀80年代後,有源相控陣雷達走向工程成熟,逐步成為預警機的標配。美國E-3和俄羅斯A-50都採用了相控陣雷達。相控陣預警雷達需要由數百甚至上千個獨立發射/接收模塊組成的天線面陣,對這些模塊的性能與一致性有很高要求;為實施大視場、不間斷跟蹤探測,還需要有好的天線與適當的掃描方式。E-3與A-50的配置相近,都在機背上安置約9米直徑的雷達罩,罩內布置兩部背靠背排列的雷達,雷達天線被設計為長條形,長度大致為圓盤最大直徑,以保證雷達天線的孔徑最大化,天線在中空的圓盤形整流罩內,圍繞軸心作水平圓周旋轉,以實現對全空域的360度無死角掃描。我國的KJ-2000則是在圓盤內以最大等邊三角形置放三部相控陣雷達,在固定不動的情況下即可實現全方位掃描。

有了好的雷達,還必須解決巨量數據的快速與自動化處理、傳輸與顯示難題,需要有高性能機載計算機和優秀的算法。預警雷達在探測過程中,可以同時收到幾百批甚至上千批的目標數據,如果不能對這些數據做出快速處理與解算,並以適當的界面和格式呈現出來,作為預警、指揮和控制的依據,那麼所有預設的功能都將落空。

王小謨院士在回顧預警機研製歷程時,指出電子系統的最重要和最為關鍵的技術是「兩高一低」,即高純頻譜發射機、高性能信號處理器和超低副瓣天線。我國從70年代起,經過持續20餘年的攻關,終於掌握了這些關鍵技術,為預警機研製奠定了堅實的技術基礎。

第456篇《中國預警機發展之路》

2021-01-18 19:46

出師未捷


預警機誕生以來,一直是各軍事強國著力發展的重點。但因其技術高度密集,系統十分複雜,此前世界上只有美、英、俄、以色列等少數幾個國家具備研製能力。我國處於嚴峻的政治軍事環境中,保衛領土領空的任務十分艱巨。隨著我國武器裝備體系的發展,預警機的需求越來越急切。

我國研製預警機的第一輪呼聲,是在20世紀五六十年代。當時,新中國成立不久,軍力尚弱,常遭到美國和台灣飛機的夜襲。軍方期望擁有一架預警機,以彌補地面雷達探測能力的不足。1969年9月26日,在文革狂潮未退的艱難時刻,中央軍委發出「研製空中預警機」的指示。據此,空軍啟動了代號「926」的任務,決定將一架蘇製圖-4轟炸機改裝為預警機。

選用圖-4,決非適合,實因無奈。當時,中國擁有的大型飛機很少,且都是國外的產品。其時,中蘇、中美關係都處於緊張狀態,零配件難以保證,而機械狀況較好且可在國內製作零部件的只有圖-4轟炸機。從1969年12月開始設計,到1971年5月底改裝完成,只用了一年半時間。由圖-4改裝的載機,在背部安裝了一個直徑7米的雷達天線罩和支架,重量增加5噸,飛機阻力增大30%。為確保功能,用推力更大的國產發動機替換了原發動機,對載機的氣動外形和結構做了修改,並進行了大量吹風試驗。1971年6月10日首飛成功,命名為「空警一號」。

「空警一號」只是將雷達站移到空中,拓展探測範圍和減小盲區,與真正意義上的現代預警機還有很大差距。經過近5年試飛,暴露出一系列問題。所用的「843」雷達在探測低空目標時,對地面雜波背景下目標的辨識能力差,數據處理和信息傳送性能不夠,要依靠手工標圖和語音通信傳報空情,缺乏實用的人機界面,效率較低,且改裝與製造成本甚大。由於這些綜合因素,項目未能達到預期效果,加之當時中國軍方的地面雷達網得到完善,數千架戰鬥機與近十萬門高射炮、幾千個防空飛彈發射架組成了一個從空中到地面的立體攔截網,國外飛機的襲擾也大為減少,對預警機的需求有所緩和,「空警一號」項目遂於1979年停止研製。

此後,在20世紀80年代,中國曾從英國購買了少量「空中霸王」機載預警雷達,安裝在運-8飛機上,作為海上巡邏機,部署於海軍航空兵部隊,但並非真正的預警機。

上圖為存放於中國航空博物館的僅有的一架「空警一號」,下圖為該機雷達罩

靠不住的「合作」

1991年的海灣戰爭再次震動了世界。當時,多國部隊在美國預警機的指揮引導下,將伊拉克軍隊打得潰不成軍,自身卻毫髮無損。雖然這場戰爭的雙方實力差距過大,並非一場有對抗性的戰例,但它再次揭示,現代化戰爭是高技術條件下的局部戰爭,其中制空權尤為重要。而如果沒有預警機,將很難贏得制空權。

當時,王小謨院士聯合十幾位專家聯名上書中央,要求自主研製預警機。在王小謨等專家看來,自「空警一號」研製夭折後,中國雷達界又經歷了十數年的預警雷達系統技術預研,攻克了多項難點單項技術,已具備造出自己的預警機的基礎條件。但是很遺憾,這項建言提出後,經歷了長達五年的質疑與爭論,而未能進入決策環節。

此時,以色列政府察覺到中國對預警機的興趣,及時推薦了他們研發的「費爾康」機載相控陣雷達預警機。誘人的是,「費爾康」的預警能力與美國的E-3預警機基本相同,部分性能甚至超過E-3,但價格卻只有前者的三分之一左右。

在這一境遇面前,我國決定採用國際合作方式,以獲得自己的預警機。1996年,中國、俄羅斯、以色列三方簽訂了一項價值為2.5億美元的初步協議。在上世紀,這稱得上是一個重大的引進大工程項目。根據協議,俄羅斯和以色列將共同為中國空軍研製一架預警機,由以色列在俄方提供的A-50飛機上,安裝「費爾康」機載相控陣雷達。

在這個項目里,王小謨出任中方總設計師。為捍衛國家利益,他做了大量工作,付出了巨大心血。也正是從這時起,以及隨後遇到的被國人稱為「費爾康」風波的巨大挫折中,王小謨立定了要為中國人爭氣,一定要研製出中國人自己的預警機的不屈志向。

1999年10月,俄羅斯將一架A-50H交給以色列。正當以色列即將完成「費爾康」機載相控陣雷達的安裝時,美國政府出面,粗暴干預,稱「中國空軍裝備可以遠距離發現和同時跟蹤數個目標的現代預警機,將損害美國在該地區的利益」,同時以取消援助為要挾,逼迫以色列終止這一協議。2001年,新上台的總理沙龍最終選擇了放棄,宣布取消這項協議。

由於協議執行受阻,中國開始將預警機採購計劃轉向俄羅斯。先是租用了一架俄A-50預警機進行試驗,但在試驗中發現,該機不能滿足需要。且俄羅斯的機載電子設備的綜合水平未必比我國先進,不管是買還是租,都不是好方案,成了我國軍地各方的共識。於是,中國軍方終止了租用和購買俄制預警機的工作和新的嘗試。

漂亮的爭氣戰

嚴酷的現實告訴我們,先進裝備和核心技術的獲得,只能依靠自己!經歷巨大挫折的中國軍工人,立志自行研製中國的預警機。在此期間,王小漠等專家多次向中央匯報,綜合分析國內各方面的科研力量,闡述十幾年來的技術積累與進步,請求政府給中國的軍工人一次打一場「爭氣戰」「翻身仗」的機會。

王小謨院士說,「我們當然可以從國外買,省時省力,但是一旦戰爭真的爆發,國外只要卡住幾個配件,我們買回來的預警機就用不了了。所以,中國一定得有自己的預警機才行。」在爭取自主研製的漫長時間中,王小漠和他的同事們抓緊研究工作,建立了亞洲最大的測試暗室和相應的復材部件製造設施,進一步掌握了預警雷達研製的多項關鍵技術。

終於,中國預警機事業等來了「翻身」的一天。2002年12月,我國第一款大型預警機——KJ-2000正式立項,並成為空軍天字一號的重點工程。項目選定伊爾-76MD運輸機為基礎平台,進行飛機改裝,進而加裝預警指揮系統。航空工業麾下的西安飛機工業公司(XAC)負責飛機改裝。中國電子科技集團南京電子技術研究所負責AWACS的核心——電子掃描相控陣(ESA)雷達的研發。這是中國自主研發的第一型預警機,也是工程化的第一型先進預警雷達。

同時,考慮到大飛機平台的不足,為滿足規模和數量需求,強化體系整體能力,並提高自主保障性,又於2003年啟動以國產運8改進型飛機為平台的KJ-200研製。飛機改裝由航空工業陝西飛機公司負責。這兩款大體同步研製的項目分別為大型與中型預警機,因採用不同的天線罩形式,而被人們稱為「圓盤形」和「平衡木式」預警機。

預警機的特殊性在於它既是一種特殊品種的飛機,同時系統的功能又集中體現在機上的電子系統,因此預警機研製需要跨行業、跨專業、大範圍的協同。以中國航空工業集團和中國電子科技集團為主力,集中了全國百餘個研究院所和工廠的數萬人集智攻關。經數年日日夜夜的艱苦奮鬥,兩型預警機研製如期完成,並交付部隊,表現優異,中國的軍工人贏得了一個漂亮的爭氣戰。

請重讀如今仍能讓人熱血沸騰的一張張捷報:

——2003年11月,KJ-2000首飛成功;

——2005年1月14日,KJ-200首飛成功;

——2004年,空軍決定部署KJ-2000預警機團;

——2005年,KJ-2000交付首架;

——2005年7月,KJ-200實現全狀態首飛。

——2006年1月,KJ-200轉場空軍,開始交付;現已累計交付十數架;

——2007年,KJ-2000定型,並累計交付空軍4架。

——KJ-2000、KJ-200裝備部隊以來,多次圓滿完成實兵對抗和實彈演練,共同參加了2009年新中國成立60周年閱兵。

——2019年10月1日,1架KJ-2000和8架殲-10飛機組成領隊機梯隊,飛臨天安門廣場上空接受檢閱。同時參加檢閱的還有KJ200和2016年服役的新一代預警機KJ-500。在KJ2000預警機上擔任指揮員的是空軍司令員丁來杭上將。由空軍八一飛行表演隊駕駛的8架殲-10飛機組成箭隊護衛兩翼,拉出紅、黃、藍、綠4種顏色的彩煙,為後續梯隊鋪出華麗航路,也寓意中國預警機走過的不凡歷程。

勿忘捐軀者

回首短短十數年從無到有的進程,看到數型預警機疆場赴命、英姿展現的場景,中國的航空人、軍工人充滿自豪,又充滿對無數奮鬥者和奉獻者的懷念與敬仰。

我們永遠不會忘記慘痛的「六·三空難」,永遠不會忘記2006年6月的那個陰冷日,正當空警200項目推進的關鍵之時,一架隸屬中國人民解放軍空軍的KJ-200預警機在執行試驗任務途中,因穿越低空雲區造成機翼結冰,在安徽省廣德縣柏墊鎮梨山村上空失事墜毀。機上包括機組人員在內的40人全部犧牲。犧牲者中,有5位試飛員、1位通訊員,余皆電子專家,其中還有兩位教授級高級工程師。

這次空難對於我國的預警機事業是一次巨大打擊,我們失去了多位優秀的電子專家,失去了數位試飛豪傑。但我們又深知,要奮鬥就會有犧牲,災難不能阻擋我們前進的鏗鏘腳步。中國軍工人擦乾眼淚,釐清原因,排除障礙,繼續奮鬥,終於使得KJ-200全部試驗任務得以完成,並裝備部隊。用鮮血和生命換來的銳器,我們會百倍珍惜;為預警機事業獻出生命的戰友們,將永遠活在我們心中。讓我們用勝利,祭奠英靈。

「大哥大」突圍

從2002年KJ-2000立項和2003年KJ-200立項,中國軍工人用短短的不足五年時間,解決了預警機的有無問題,形成了大、中兩型預警機並發的格局,後又推出新一代預警機——KJ500,也快速研製成功,順利服役,現正形成量產能力。艱難困苦,玉汝於成,我們迎來了中國預警機事業的春天。

到2007年,我們成功研製了三型預警機,分別是:KJ-2000,KJ-200,出口型ZDK-03預警機。其中的前兩型,裝備中國空軍和海軍航空兵;ZDK-03預警機出口到巴基斯坦。

KJ-2000堪稱我國預警機的「大哥大」,是突圍之作。這款預警機以俄羅斯伊爾76運輸機為基礎平台研發。裝載的雷達系統為我國研製的三面電子掃描相控陣列(ESA)。不同於A-50和E-3所採用的旋轉罩型天線,通過360度旋轉來實現雷達信號的全方位覆蓋,而採用獨創的中國方案,雷達罩內的三個ESA天線模塊被放置成三角形,雷達天線不旋轉,通過電子掃描來提供360度的覆蓋。這是一個重大的技術進步。

KJ-2000的雷達系統可跟蹤60~100個目標,同時引導十個以上作戰單位開展全天候作戰行動。機上的通訊和數據傳輸系統由超短波電台(最大通訊距離350km)、短波電台(最大通訊距離2000km)、K波段衛星通訊站和內部通訊系統組成,可保障預警機與作戰飛機、其他兵種自動化指揮系統的計算機交換數據,此外,還可使機組人員與操縱人員相互交換信息。還配有包括飛彈來襲告警、紅外誘餌和干擾物自動投放器在內的自護衛系統。

KJ-2000的綜合技術和戰術性能,可與美國現役E-3預警機相媲美,在雷達體制、探測距離、多目標探測和跟蹤能力等方面優於E-3。KJ-2000的成功研製與服役,標誌著中國在預警機領域跨入世界先進行列。

KJ-2000預警機

中型機問世

比KJ-2000稍晚一個年份,我國的中型預警機也取得了令人歡欣的成功。KJ-200預警機方案選用國產運-8改型作為載機平台,這是擁有自主保障能力的一項重要選擇。

為適應KJ-200要求,對運-8的大改幾乎涉及飛機的全部構造與所有設備,以致有人稱相當於重新設計。改後的運8被定為運8Ⅲ類平台,也稱運9。主要改進包括:

—機體長度增加到36米,貨艙長度由15.7米增加到16.2米,容積增大;

—重新設計了機頭,取消機頭處的領航艙,換成不透明雷達罩;

—取消了尾艙,並對機體進行了修形,使機體尾部線條更加流暢;

—採用機翼整體油箱,載油量從原來的16噸提高到20噸,航程從原來的3000多km提高到5000km,留空時間由不足7小時提高到8小時以上;

—換裝了4台國產渦槳6C發動機,單台功率提高到5100馬力,總功率增加了20%,同時換裝了國產六葉複合材料螺旋槳,顯著提高了在高原、高溫高濕環境下的起降性能和載重量,噪聲也大為下降;

—水平尾翼的翼梢增加了垂直端板,提高了飛行操縱穩定性;

—在操縱系統中採用助力技術,提高了飛機的安全性,減輕了駕駛員操縱負擔;

—更新了環控系統和液壓系統,改進了熱空氣和電加溫防冰系統;

—用先進的電子防滑碳剎車系統替換了慣性防滑鋼剎車系統;

—換裝了先進的綜合航電系統,實現飛行信息的綜合處理、綜合顯示以及系統工作方式的綜合控制;

—採用有源矩陣液晶顯示屏的座艙綜合顯示技術,改善了座艙的人機工效;這種「玻璃座艙」顯示方式是在中國運輸機中的首次應用。


在研製中,共攻克了12項重大關鍵技術,進行了47項設計和工藝試驗,10項大型飛行試驗,累計飛行2200架次。

KJ-200是我國自主研製、擁有自主智慧財產權的預警機。該機經過了嚴格的試驗、測試、試飛和試用,技術先進,安全可靠;可全天候、全疆域使用,能在粗糙、鬆軟的野戰機場或地面起降,適用範圍寬;載油量大、小時耗油率低,續航能力較強;使用效能高,飛行信息感知清晰、明了;飛行自動化水平較高、操縱力小,機組工作負荷較小,艙內環境適於人員工作,人機工效性高;其先進性與適用性完全達到了設計預期,也被交付後的良好表現一再證實。

KJ-200預警機

中新網2014年5月23日報導,當日在中俄聯合軍演中,在KJ-200的引導下,紅方艦艇編隊進行聯合對海突擊,在聯合指揮部的精確指揮下,先敵發現、先敵發射多枚飛彈,「擊沉」藍方1艘艦艇。

新一代揚威

KJ-2000和KJ-200都取得了巨大成功,並快速轉化為戰鬥力。但由於平台所限,KJ-2000大型預警機數量難以增加。而KJ-200的載機雖能自主保障,其性能還有不足,例如因平衡木式天線僅能作側向掃描造成較大的探測盲區;因載機內部空間小,難以布置數量較多的顯控台,影響空中指揮引導能力的發揮;因缺少衛星通信系統,致遠程空中巡航警戒能力較弱等。

在這樣的背景下,面臨空中威脅不斷增加的態勢,2011年,新一代預警機KJ-500立項。從立項到設計定型,再到交付與服役,只用了3年時間,就為我軍奉獻了一款性能優異的預警機,創造了新時代航空裝備研製的又一奇蹟。2015年9月3日,中國舉行「紀念反法西斯暨抗日戰爭勝利70周年」閱兵,由11架飛機編成的預警指揮機梯隊飛過天安門,KJ-500作為預警機家族最新成員首次精彩亮相,引起中外媒體的高度關注。

KJ-500與KJ2000頗有幾分相似,其整機體量和雷達天線口徑明顯減小,最大起飛重量也只有KJ-2000的三分之一,甚至有人戲稱它是小號的KJ-2000。其最大特點是,不同於KJ-200的平衡木式天線,而採用了與KJ-2000一樣的圓盤形天線。但就其平台和所用的新型雷達與諸多新電子技術而言,它已經超越了KJ-2000,而升級為新一代預警機。如果把當年未獲成功的空警一號看作中國的第一代預警機的話,經歷KJ-2000和KJ-200的第二代發展,現在的KJ-500已經是具備世界領先水平的第三代預警機了。

KJ-500預警機

KJ-500最重大的技術進步來自電子系統。核心任務系統機載預警雷達採用世界領先的數字相控陣雷達技術,相較於現役大型預警雷達,其雷達探測距離、情報處理能力、反隱身和抗電子干擾能力、跟蹤目標數量以及引導戰機批次都大幅提升,代表了當前中國預警機的最高水平,成功實現了「小平台、大預警、高性能、新一代」的研製目標。其中,最引人注目的是,相控陣雷達中的發射/接收模塊實現了數位化,替代原來使用的模擬式器件,天線的輻射功率和接收機靈敏度大大提高,系統的重量、體積和功耗明顯降低,一個「較小」的雷達卻達到、甚至超過了「大哥哥」的「能耐」,從而一舉登臨技術新高峰。

KJ-500在外觀上與「前輩」的另一區別是,位於機身後部兩側凸起的平面天線整流罩,此處為電子偵察天線。由於雷達的相控陣化趨勢,對電子偵察任務提出新要求。將雷達和通信頻段的電子情報收集、定位和對抗三項功能融合為一體,成為第三代預警機的顯著技術特徵——「多元一體」。以電子偵察天線為前端,對空中和地面警戒、火控雷達常用頻段的寬頻組合電子偵測系統,可準確獲取雷達輻射源、電子對抗干擾源的定位信息,從而通過提前避開對方雷達探測,而增強自身隱蔽性和生存力。

KJ-500還研製了受油型。受油型KJ-500的機頭上部加裝了受油探管,成為我國第一種可接受空中加油的預警機,填補了又一項空白,這是中國首次在預警機上實現受油,這對於中國預警機部隊擴展作戰範圍,提高戰鬥力,具有極為重要的意義。

在國產中型預警機KJ-200和KJ-500先後服役的同時,我國還打入預警機國際市場。由王小謨親任總設計師的出口型ZDK-03預警機研發成功,向巴基斯坦銷售4架並在該國空軍服役。俄羅斯世界武器貿易分析中心公布2014-2017年世界新預警機出口銷售規模為11架,總價值43.76億美元;中國位居第四,共出口4架,價值2.78億美元,已全部交付。

在巴基斯坦空軍服役的中國產ZDK-03預警機

而就在我們慶賀新一代預警機的重大成就之時,中國的預警機研發團隊披露,已經在進行更新型空軍預警機和海軍艦載預警機的研製了。這意味著在KJ-2000、KJ-200和KJ-500之後,我國預警機事業將有新突破,將有望迎來新的「家族成員」。讓我們熱切期待著!

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