北约空中预警与控制飞机：该系列飞机的诞生
飞机 波音E-3D哨兵 （皇家空军 - 哨兵 AEW1）英国皇家空军在北约克郡上空
将雷达架设到空中的想法源于地面站的一个简单局限性：地球是圆的，地面雷达根本无法探测到无线电视距之外的低空飞行目标。将天线架设到几公里高，就能将无线电视距向外延伸数百公里——探测极限也随之扩展。这一想法催生了空中预警与控制飞机（AEW&C），如今，它已成为最受关注的作战飞机类型之一。 航空争论的焦点在于大型雷达平台能否在下一代战争中继续存在，还是会被分布式传感器网络所取代。 无人驾驶飞机目前相关争论正在进行中。这些争论将在第二部分进行讨论。在这里，我们将追溯该系列直升机的起源和发展：从最初的实验到预警直升机。
什么是预警机？
机载预警与控制（AEW&C）是一种机载雷达系统，旨在探测飞机、船舶、车辆和巡航目标。 导弹 （在一些现代系统中，还可作为弹道威胁的早期预警要素）远程侦察，以及用于空中作战管理：引导和通知友军战斗机。预警机既用于监视地面和海上目标，也用于作战管理指挥控制。
在高空，这种飞机的雷达系统使操作人员能够探测、跟踪和识别目标，并实时识别敌我，其探测距离远超地面雷达。与地面雷达一样，机载系统也可能被敌方探测和攻击。然而，由于航母的机动性和更远的探测距离，它们通常比固定雷达站更不易受到攻击；但具体武器的类型决定了最终结果。预警机用于防御和进攻作战，其在空军中的作用与海军舰艇上的作战信息中心类似。
事实证明，这一角色需求量极大，以至于主要海军强国都在使用预警机和直升机从航空母舰甲板上部署。舰载预警机就是一个典型的例子。 诺斯罗普·格鲁曼公司E-2 Hawkeye 美国海军，主要负责航母战斗群；更多内容将在第二部分介绍。
该领域的术语历来比较混乱。AEW（空中预警）这一名称曾用于早期的雷达警戒车辆，例如…… Fairey Gannet AEW.3 и 洛克希德EC-121预警星英国皇家空军也将其用于其 哨兵 AEW1AEW&C 这个缩写强调了指挥和控制功能，而这些功能是更简单、更便宜的巡逻车辆可能不具备的。严格来说，AWACS（空中预警和控制系统）是美国空军一种特定系统的名称。 波音E-3哨兵 和日本人 波音E-767但在实践中，它通常被用作预警机和指挥机的通用同义词。这种区别应尽可能保持。
现代预警机系统在高空飞行时，可在数百公里（高达 400 公里）的范围内探测到低空飞行的飞机和巡航导弹——这比大多数防空导弹的射程要远得多；具体射程取决于飞行高度、目标的雷达反射截面和操作模式。
这里值得探讨一个常见的数字。一个经常被引用的估计是，一架飞机从9000米的高度“覆盖”约312万平方公里，这意味着三架飞机就足以覆盖整个中欧。这里的关键数字是单架飞机的覆盖面积，而这个数字显然被夸大了。这个面积相当于一个半径约1000公里的圆——这远远超过了低空目标的无线电视距范围：从9公里的高度飞行，目标的无线电视距范围只有350-400公里，由此得出的圆面积约为50万平方公里（比前者小六倍多）。这个较大的数字很可能指的是高空目标或多个平台组成的网络的总覆盖面积，而不是单架飞机对地面目标的视距范围。
预警机系统扩大了地面哨所的覆盖范围，使攻击机不必一直保持自己的雷达开启，否则会暴露自身位置，还可以引导战斗机攻击目标。
第一步骤
它于 20 世纪 30 年代创立之后 连锁首页 ——第一个地面雷达预警系统——英国人试图将雷达安装在飞机上进行“空中拦截”。其目标是覆盖不列颠群岛西北部的海域，那里是德国远程海上侦察轰炸机的栖息地。 福克-沃尔夫 Fw 200 秃鹰 航运受到威胁。轰炸机 维克斯惠灵顿 （序列号 R1629）配备了旋转天线；它先进行了对空中目标的测试，然后进行了对水面目标的测试——德国鱼雷艇（德国。 快艇（英国E艇）。其他 惠灵顿 战斗机拦截部队（FIU）使用不同的雷达系统：德国人并非从地面弹射器，而是从轰炸机上发射了一些V-1炸弹。 他111而惠灵顿轰炸机上的机组人员则利用其雷达搜索这些舰载机，并将目标信息提供给包括在内的战斗拦截机。 布里斯托尔Beaufighter.
1944年2月，美国海军启动了“凯迪拉克计划”，委托研制机载雷达系统。同年8月，在一架改装的鱼雷轰炸机上制造并测试了原型机。 TBM复仇者该系统探测到100英里（160公里）以外的低空飞行器。随后发生了一起小规模的订单。 TBM-3W ——首架投入使用的量产型预警机。配备雷达 AN/APS-20, TBM-3W 该机于1945年3月投入使用，共生产了27架。由于认识到更大的航母可以容纳更强大的雷达，因此在“凯迪拉克II”计划下，同一款雷达（防空能力有所提升）被安装在了几架轰炸机上。 波音B-17G飞行堡垒.
这些机器被大型专用飞机所取代；其中最著名的是 洛克希德EC-121预警星 ——详见下文。与飞机平台并行发展的另一个预警机分支——N级飞艇——也随之出现：它们填补了美国本土雷达覆盖的空白，其超过200小时的续航能力是一项显著优势。在发生一系列事故后，美国海军于1962年退役了预警机飞艇。
洛克希德EC-121预警星 — 美国海军（USN）和美国空军（USAF）的雷达监视和预警飞机，1950年代至1970年代
警示星：服役四分之一世纪
EC-121 警告星 建立在家族的基础上 星座 该机于1949年首飞；美国海军是第一个接收该机的军种——其型号分别为WV-1（PO-1W）、WV-2和WV-3。美国空军随后接收了该机：首批交付于1954年，空军的作战行动于1978年结束，而唯一一架经过特殊改装的电子战飞机则一直服役于美国海军，直至1982年。空军的该机曾被用于越南战争，包括作为电子监控设备，并为美军提供主要雷达掩护，直至被更先进的设备取代。 波音E-3哨兵 预警机。空军机组人员采用了平民昵称“康妮”（来自 星座海军机组人员称他们的飞机为“威利·维克托”。
WV-2/EC-121D 搭载两部雷达：上部雷达 AN/APS-45 在中心部分上方装有玻璃纤维整流罩的天线——用于高空探测和低空搜索。 AN/APS-20 位于中央段下方整流罩内的雷达——用于探测低空飞行目标和水面目标。关于上部雷达的信息很少，但下部雷达却非常出色。 故事.
AN/APS-20雷达及其长寿命
雷达 AN/APS-20 自二战以来，美国军方和其他一些国家就开始使用S波段雷达。用户包括法国海军、日本海上自卫队、英国皇家空军和加拿大皇家空军。该雷达最初设计用于探测飞机，后来被广泛应用于反潜作战和海上巡逻，也是最早用于飓风研究的雷达之一——特别是美国海洋环境科学与技术研究所（ESSA，现美国国家海洋和大气管理局NOAA的前身之一）曾使用过它。该雷达曾被大规模生产。 通用电气（General Electric） и 榛子.
具体数字稍后会给出，但重点在于：决定预警机实际探测目标距离的是天线的功率、长度和工作频率。需要立即澄清一点：各版本（A、B、E、F）的字母索引与其说是按时间顺序排列，不如说是按用途和配置排列，因此字母顺序中“较晚”的字母并不总是代表更新的改进。第一个版本AN/APS-20A配备了一根8英尺4英寸（2,54米）长的天线，工作频率为S波段2850兆赫；它的特点是旁瓣较大。后来，使用了一根稍短一些的天线——8英尺（2,4米）。
- 扫描仪旋转速度分为两级，分别为 3 转/分和 6 转/分。
- 脉冲重复频率为 300 Hz，脉冲持续时间为 2 μs。
- 峰值功率为 1 MW（对于 AN/APS-20B 版本，对于更大的航母，峰值功率为 2 MW）。
- AN/APS-20B 的波束宽度水平为 1,5°，垂直为 6°。
- 早期版本的射程：对低空飞行的飞机 - 65 海里（120 公里），对舰船 - 200 海里（370 公里）。
雷达可以提供目标的方向和距离，但无法确定目标的高度——也就是说，它只能在二维空间中工作，无法确定高度。随着时间的推移，雷达不断升级，后来的版本能够探测到更远距离的空中目标。
阿夫·沙克尔顿AEW.2 （英国皇家空军），服役时间从1972年到1991年；图中所示为英国皇家空军第8中队的一架飞机。
AN/APS-20F 的探测距离可达 80 海里（150 公里），而更先进的 AN/APS-20E 则可在 115 海里（213 公里）的距离探测到 RCS 为 1 平方米的空中目标。AN/APS-20E 于 1953 年投入使用，是一款三频段型号，可在 L、S 和 X 波段工作，并具有可切换的参数：根据任务选择合适的波段（S 波段用于远程监视，L 波段用于提高探测距离和穿透力，X 波段用于提高分辨率），每个波段都提供不同的重复频率和脉冲持续时间。此外，它还具备更多功能：自动目标照射、三种航向确定和稳定方案可选、方位角和俯仰角可调波束宽度以及增益控制（包括自动增益控制）。
同样的雷达 AN/APS-20从飞机上移除 塘鹅安装在改装过的巡逻车上 沙克尔顿MR 2转换为变体 AEW.2他们于1972年至1991年在英国皇家空军第8中队服役，驻扎在洛西茅斯皇家空军基地。按照惯例，所有12架飞机都被赋予了“俗气”的名字——分别取自英国儿童电视连续剧《魔法旋转木马》和《香草》中的角色。计划中的替代机型是…… 英国宇航猎鹰 AEW3 由于无法解决的技术开发问题，该项目最终失败，英国选择了现成的方案。 波音E-3哨兵 ——之后资源就耗尽了 沙克尔顿 最终退役。
在甲板上和直升机上
故事就是这样。 AN/APS-20 战争还没结束。福克兰群岛战争清楚地表明，对于一支没有地平线以上雷达覆盖的部队来说，情况会是怎样的——而他们甚至还在预警直升机上安装了雷达：两架 海王AEW.2A 还有一个 海王 AEW.5 （由反潜武器转换而来） 海王 HAS.2）用于三艘英国轻型航空母舰 - 无敌号 （R05）， HMS杰出 （R06）和 皇家方舟号 (R07)。
后来，EC-121上的两部雷达分别被更先进的AN/APS-103和AN/APS-95雷达取代，但升级并非同时进行。EC-121通常配备18名机组人员：6名军官（2名飞行员、2名导航员和2名武器操作员）和12名士兵（2名飞行工程师、1名无线电操作员、2名机械师、5名雷达操作员和2名雷达技术员）。然而，1969年朝鲜空军击落一架美国海军的EC-121后，人们发现该机机组人员增加到了31人。
美国国土安全部 P-3AEW&C 预警机，用于追踪毒品走私者的轻型飞机。
上世纪1960年代，洛克希德公司曾试图以“猎户座”巡逻机为基础研发预警机和近距离空中支援飞机。军方对该项目不感兴趣，但美国国土安全部却很重视，订购了几架飞机。
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