北约空中预警与控制飞机：鹰眼和哨兵——雷达监视的主力军

波音E-3哨兵

续篇，第一部分： 北约空中预警与控制飞机：该系列飞机的诞生

E-2“鹰眼”：首款从零开始打造的舰载预警机

1956年，美国海军制定了对一种能够将数据整合到舰载战术数据处理系统中的空中预警与控制（AEW&C）飞机的需求。1957年3月，格鲁曼公司的设计方案被选中。该设计最初被命名为W2F-1，后更名为E-2A“鹰眼”，成为第一款从零开始专门为AEW&C任务设计的舰载飞机。与之前由现有飞机改装而来的同类飞机不同，“鹰眼”是专门为这项任务而研制的。

设计师们面临着严峻的挑战。其中最主要的挑战是必须将飞机部署在二战期间建造的、经过改装的埃塞克斯级航母上，这种航母比现代舰艇要小。这导致飞机在高度、重量和长度方面都受到严格限制，操控性能也因此受到影响。具有讽刺意味的是，这架飞机从未从埃塞克斯级航母上起飞：这些限制是基于一个从未实现的设想。第二个挑战是如何为空间狭小的航电舱散热，这将在下文讨论。

第一架原型机——本质上是一个空气动力学测试平台——于1960年10月21日首飞。第一架全装备飞机于1961年4月19日首飞，并于1964年1月以E-2A的型号正式加入美国海军服役。由于一系列问题，该机产量有限，仅生产了59架。主要问题在于散热：在空间狭小的航电舱内，早期的计算机会产生大量热量，如果通风不良，很容易发生故障。即使在飞机正式服役后，问题依然存在——一度，可靠性急剧下降，导致整个机队被迫暂时停飞。

海军代表不得不向国会解释，为何在航电测试完成之前就授予了四份生产合同。之后，他们才开始认真地改进飞机。不可靠的旋转鼓式计算机被数字式利顿L-304计算机取代，其他系统也进行了升级；升级后的飞机被命名为E-2B。59架E-2A中共有49架升级到E-2B标准（配备中央飞行计算机）。“鹰眼”预警机在美国海军预警机中队被E-1B“追踪者”预警机取代。整个E-2A/B系列预警机，凭借其强大的APS-96雷达（能够同时跟踪100多个目标），在20世纪80年代中期全部退役。

标准甲板式预警机和U型 航空 配备APS-125雷达和改进型航空电子设备的E-2C型（1971年3月20日首飞）成为美国和北约的首选机型。该系列飞机不断改进，先后增加了APS-138、APS-139（1989年起）和APS-145雷达。其中，APS-2雷达采用新型天线系统和信号处理单元，具有更强的抗干扰能力和更广的空中侦察能力。机载计算机也进行了升级：雷神公司生产的940型计算机性能优于之前的L-304型——重量减轻一半，体积缩小三倍，平均功耗效率提高15倍。开放式的航空电子设备架构允许扩展设备，包括侦察设备；此外，还增加了新的通信和敌我识别系统。总共生产了 200 多架各种型号的 E-2（目前仍在生产，是 E-2D 型），而 E-2C 的确切数量因来源而异。

2007年初，诺斯罗普·格鲁曼公司在其位于佛罗里达州圣奥古斯丁的工厂发布了其下一代预警机E-2D“先进鹰眼”的首架原型机。该机于同年8月3日首飞。E-2D配备了洛克希德·马丁公司生产的AN/APY-9电子扫描阵列雷达，显著提升了搜索能力，并可作为机载作战管理系统使用。此外，该机还加装了新型无线电、新型机载计算机和空中加油系统。此次展出的原型机是该系统耗资20亿美元的系统开发与演示（SDD）阶段建造的两架原型机中的第一架；美国海军早在2001年就已授予该公司该阶段的合同。随后，海军订购了75架该型飞机，并计划在未来二十年内持续供应。

该项目周期出乎意料地长：E-2A 的机身几乎保持不变，一直沿用到 E-2D——只有航电系统有所变化。E-2 的任务与下文将要讨论的 E-3 不同。E-2 在舰载机上执行任务，为其所属的航空联队服务。E-3 则是一款地面飞机，执行作战战略任务，而非服务于单一的航空联队。

E-2C“鹰眼”预警机

E-2“鹰眼”预警机目前在美国海军以及埃及、以色列、法国和日本的海军和空军服役。自1997年以来，美国海军的E-2C预警机已根据“鹰眼2000”计划进行了航电升级。

鹰眼2000

E-3“哨兵”预警机：世界上部署最广泛的预警机。

1973年1月26日，预警机项目（包括系统和载机）的全面研发获得批准，并订购了三架预生产型飞机。其中第一架于1975年2月首飞。

民用波音707-320B被用作基础机型——它拥有宽敞的机身、充足的头部空间、能源效率和航程。事实证明，这种宽敞的头部空间非常实用：它能够容纳日益强大的设备，而且在完成结构疲劳修复后，机身本身预计还能服役到2035年。

机载计算机和显示系统由IBM和Hazeltine公司联合开发：IBM计算机型号为4PI，软件采用JOVIAL语言编写。其设计理念是为地面SAGE防空系统或备用拦截控制系统（BUIC）的操作人员提供实时弹道轨迹和表格数据。然而，另一个难题随之而来：美国空军及其盟军采用的数据编码格式存在差异，导致该系统在使用Link-11（TADIL-A）数据链时，无法与冰岛、欧洲大陆和韩国的地面战术雷达进行互操作。

首架量产型E-3“哨兵”预警机的工程测试和飞行测试于1975年10月开始；它于1976年5月25日首飞。从1977年到1992年，共生产了68架量产型E-3“哨兵”。（此外，还有一笔失败的交易：1977年，伊朗订购了10架E-3，但伊朗革命后订单被取消。）

E-3“哨兵”预警机于1977年加入美国空军服役，至今仍是世界上使用最广泛的预警机。首架飞机于1977年3月23日交付给第552空中预警与控制联队，抵达俄克拉荷马州廷克空军基地。空军于1984年6月接收了最后一架“哨兵”预警机。

在建造的68架E-3飞机中，约42架交付美国空军，17架（E-3A）交付北约，5架交付沙特阿拉伯，4架（E-3F）交付法国。由于退役、损失和改装等原因，美国空军的E-3飞机服役数量随时间波动，因此特定年份的统计数据往往偏低。大多数美国E-3飞机驻扎在廷克空军基地，隶属于空战司令部（ACC）；部分飞机被分配到太平洋空军（PACAF），分别位于冲绳嘉手纳空军基地和阿拉斯加埃尔门多夫空军基地。一架教练机（TS-3）被移交给波音公司进行测试和研发，并于2012年6月退役。

进行了多项修改，其中包括：

E-3A ——这是北约、美国空军和沙特阿拉伯空军（后者配备CFM56-2A-2涡扇发动机）的首批飞机。其基本动力装置为四台TF33-PW-100A涡扇发动机，推力约为95-96千牛（9700-9800公斤力）。一些资料显示推力值较低，为93,4千牛。1977年至1979年间，美国空军的25架飞机被改装为E-3B型。该型飞机改进了机身结构，增强了对核爆炸破坏性影响（电磁脉冲、伽马射线和中子辐射）的抵抗能力。此外，还安装了速度更快的CC-2处理器、抗干扰通信系统和改进型雷达。

天线阵列位于一个旋转圆顶之下，圆顶直径 9,1 米（30 英尺），中心厚度 1,8 米（6 英尺）。圆顶由两根支架支撑，位于机身上方 3,4 米（11 英尺）处。圆顶内部未加压，采用独立的冷却系统进行冷却：引气、外部冷却门和氟碳冷却系统。圆顶前部略微向下倾斜以减少阻力；由此产生的波束畸变由雷达和辅助雷达天线的电子移相器进行补偿。旋转圆顶由 AN/APY-1 或 AN/APY-2 型被动相控阵雷达提供服务：由于圆顶可旋转，因此采用电子扫描进行高度探测，机械扫描进行方位角探测。该雷达可探测从地表到平流层、陆地和水面上空的空中目标，并能抑制地面和水面杂波。据开发者称，在脉冲多普勒模式下，对于工作高度的低空飞行目标，探测距离超过 250 英里（400 公里）；在脉冲模式下，对于中高空飞行的飞机，探测距离约为 400 英里（650 公里）。

E-3C — 1981 年至 1983 年间制造的九架美国空军飞机，并加装了其他设备。

E-3D — 英国皇家空军的六架飞机（型号为 AEW/Mk1），自 1990 年以来一直在服役。动力装置是四台 CFM56-2A-3 涡扇发动机，推力约为 106–110 kN（10,800–11,200 kgf）。

美国和北约的E-3A预警机无需空中加油即可飞行超过5000海里（9300公里），并能保持8小时的续航时间。法国、沙特阿拉伯和英国的E-3A预警机配备更先进的CFM56-2发动机，续航时间约为11小时，航程超过9250公里（5750英里）。空中加油可以延长它们的航程和巡逻时间，机组人员轮班工作——机上设有休息区。它们的专用设备包括多种英国系统，例如翼尖吊舱内的LORAL 1070“黄门”加油系统。此外，机上还安装了用于空中加油系统的探管。

E-3F — 法国空军的四架飞机，第一架于 1990 年交付。它们配备了一些法国制造的设备，例如 Adele 雷达告警系统。

自1995年以来，Block 30/35雷达系统改进计划（RSIP）对美国空军的E-3B、北约的E-3A以及英国、法国和沙特阿拉伯的飞机进行了升级。该计划的目标是改进机载雷达，提高其抗干扰能力，并将小型目标的探测距离提高一倍。与此同时，AN/AYR-1电子情报站、NAVSTAR卫星导航接收机和新型通信设备也被引入。据开发商称，AN/AYR-1的探测距离可达600公里，能够以50-100米的精度探测和识别各种电子设备及其载体。

在 EAGLE（扩展空中全球发射评估器）计划下，波音公司对 E-3 进行了改装，加装了用于探测作战战术导弹和弹道导弹的被动光电系统。 导弹 中程和洲际导弹——这使得E-3飞机本身能够融入战区导弹防御系统。为此，机上安装了红外探测和精确跟踪站、激光测距仪、高性能处理器和通信设备。

为了降低运营成本、提升性能并确保机队服役至2035年，更换发动机的方案曾单独讨论过。E-3的标准发动机是TF33（民用JT3D），CFM56曾被考虑作为主要替代发动机，但最终并未在美国空军机队中实现。然而，机身和控制面的疲劳问题则另行讨论，从而延长了18000小时的使用寿命。由于现代系统耗能更高，飞机正在更换新的发电机和电池。

自2000年代初以来，美国和北约国家一直在升级其机载计算机系统和显示系统。它们已成功全面过渡到开放式架构系统，这种系统更易于扩展和更新。操作员工作站运行在类似Windows的环境下，提供更友好的用户界面，并减轻机组人员的工作负荷。软件升级后，多传感器集成（MSI）系统将来自多个传感器的数据整合到一个统一的网络中，从而促进机组人员与航空电子设备之间的交互式信息交换。改进的信号处理单元提高了目标跟踪的精度，并支持生成更详细的地图。E-3飞机新增了五个操作员工作站，可访问外部网络资源（地图、气象数据）并进行实时数据库更新。驾驶舱也经过重新设计，以减少信息负荷。据美国专家称，这显著缩短了机组人员的训练时间，并减少了对训练飞机的需求。

先进预警机（AWACS）和近距离空中支援系统（CAS）研发的主要重点是将控制和制导功能转移到地面指挥所，并最终转移到航天器。这正是“任务机组到地面”（MCG）计划的核心：只有飞行机组、通信操作员、雷达技术人员和技术人员需要留在机上。整个预警机数据集将被传输到地面，并与侦察无人机的数据一起进行处理。此举旨在提高预警机和近距离空中支援系统的作战效率，并减少机组人员数量。与此同时，相关研究也在进行中，探索如何将预警机和近距离空中支援系统与侦察无人机结合使用，以进行低空目标的超视距探测。根据现有数据，很难判断“任务机组到地面”计划是否已真正投入使用，还是仍然停留在研究阶段。

无论如何，E-3 预警机近半个世纪以来一直是美国和北约远程雷达监视的主力——而且，从其延寿计划来看，它还将继续服役很长时间。下一节将讨论他们计划用什么来取代它。

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