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海空主宰:航母预警指挥控制系统介绍.pdf

海空主宰:航母预警指挥控制系统介绍

briny123
2010-12-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《海空主宰:航母预警指挥控制系统介绍pdf》,可适用于人文社科领域

氟空格案AvlatianArchives众所周知航空母舰素以“海上的浮动机场”闻名意指航空母舰的主要作战能力来源于其搭载的各种舰载机。二战以来航母已经成为各海军强国水面编队的核心而现代海战从很大程度来讲也就是舰载机的对决。不过“海卜的浮动机场”这个说法似乎并不全面现代作战飞机还需要外部指挥控制系统的支援。现代战场纵横广阔各种目标众多而再先进的战斗机其传感器的探测范围也是非常有限的要想在作战中更加有效的消灭敌人、保存自己完善的战场信息必不可少。也就是说看似天马行空的作战飞机其实就象一个风筝一样需要一根线的牵引这根线就是指挥控制系统所以从这个角度来说航空母舰可以看作一个配备完善的指挥控制系统的“海卜浮动机场”。早期的航空母舰的确连雷达也没有指挥控制系统也非常简单依靠目视来发现、识别目标。这样做的限制显而易见目视发现的距离和范围都十分有限并且只能在晴自H的白天工作恶劣气候和夜晚就无能为力即使在白天对方只要躲进云层中即可避免被航母发现。有限的探测范围意味着航母在进行编队防空的时候需要大量的防空哨舰进行外围的警戒同时也需要大量的战斗机进行战斗空中巡逻(CAP)但即使这样也难以对付对方多方向、多高度的攻击。中途岛海战中日本联合舰队就是因为侦察机对目标识别不准导致舰载机在鱼雷和炸弹之间来回折腾而高空担负CAP的零式战斗机又被美国TBM鱼雷攻击机吸引到低空从而让高空突进的SBD俯冲轰炸机钻了空子日军艘航母被击沉太平洋海战的主动权从此易手。早在二战之初各国就开始了雷达上舰的研究。从年开始美国在航母上加装了防空雷达这是航母指挥控制系统发展的一个里程碑防空雷达具备的远程、全天候探测目标的能力极大的扩展了航母防空指挥官的视野让其可以从更加全面的角度来规划整个编队的防空作战。当时的防空雷达对于中高空的飞机已经可以提供lO千米左右的搜索距离可以为编队增加分钟的预警时间。不过雷达的信息需要提供给战机才能发挥作用所以就出现了舰载拦截引导系统和舰载作战情报中心(CIC)。觇载拦截引导系统和早期英国采用的拦截引导系统差不多:雷达获得的信息汇总到作战情报中心指挥官据此进行图上作业标示出整体战场空情并据此引导我方战机拦截目标。防空雷达可以在较远的距离上发现入侵目标这样就可以减少CAP战斗机的数量从而降低飞机、燃料和飞行员体力的消耗。防空指挥官掌握对方的方位和航线后可以让我方拦截机同时拦截多个方向的多批次入侵目标并且提前占据有利阵位发动攻击。二战中机载雷达还只在少数战机上配备但这样就可以引导机群找到目标从而大大提高编队防空作战的有效性不过雷达也不是万能的神器其有一个先天的弱点就是地球曲率。所谓的地视距距离(千米)=【目标高度的平方根(单位米)雷达高度的平方根】×.。地球曲率是对地面/舰艇对空搜索雷达影响最大的环境因素正是由于这一因素对视距的影响才使得防空作战一方处于不利的地位。葡宇述评l}一llll:卜::一美国海军于二战末期装备的FBMW舰戴预乎机。二战末期的舰戴雷逸对巡航速度千米/小时的俯冲轰炸机可以提供约分钟的预警时间能让拦截战斗机提前起飞.但对当时爬升速度很慢的战斗机来说仍然不足而且战斗机在越远的距离展开拦截越可能打散敌方攻击机壕队削弱其攻击效能能击球曲率是指由于雷达电波是直线传播而地球是球体所以普通雷达只能探测到水平线以上的目标.再加上地物/地形的遮挡以及地/海杂波的干扰所以对于低空/超低空目标的探测能力十分低下。二战中防空雷达对r}|高空目标的探测距离已经超过千米但对于低空目标就大幅降低至千米左右。根据站的高看得远的道理要想增加雷达对低空/超低空目标的探测能力最简单的办法就是将雷达天线架高英国人的办法就是把雷达架设在高山上平原地区则把雷达架设在几十米高的铁塔上面来延伸地平线。但海面上显然找不到高山来安放天线军舰桅杆的高度也是有限度的另外桅杆越高其承载能力就越低而雷达要想探测距离足够远大尺寸天线又必不可少这意味着天线的重量也不菲。解决这个问题的最简单办法就是让雷达到水平线附近来探测目标采取类似接力的办法来得到低宅空情也就是说军舰是可以动的可以让一部分军舰到水平线附近来探测目标这就是所谓的雷达哨舰。虽然雷达哨舰可以部分延伸编队的空情掌握区域但其存在的缺陷也非常明显。由于舰艇的雷达监控范围有限较大的编队或者区域就需要部署较多的雷达哨舰另外由于其没有彻底解决雷达对低空空情掌握不足的问题即便组织多道防线仍旧会被对方用剥洋葱的方式各个击破。从历次海战来看这些雷达哨舰都是对方首先攻击的目标其损失是非常大的。那么如何提高对低空空情的掌握能力根据雷达£亏目标的视线距离公式视线距离等于雷达天线和目标高度的次方根之落的敌机也就越多所以还是需要更好的早期预警手段。二战时美国海军常用的一种办法是派出携带雷达的驱逐舰前出到距离鳊队海里的地方担负雷达哨舰这样可以为煽队多提供分钟的准备时问这一做法一直延续到战后由潜艇在敌机可能的来蓑方向负责警和与物理地球半径/的倍的次方根的积。物理地球半径一般取千米左右那么如果目标离海面高度为l米雷达天线处于同样的高度得到两者的视线距离为千米左右而如果将雷达的天线提高到千米高的话目标高度不变那么视线距离可以接近千米也就是说当雷达天线高度提高倍的话那么探测距离可以提高倍左右。显然在海面找不到这么高的地方来安放雷达天线解决的办法就是把雷达安装在飞机上由于飞机的巡航高度一般都在几千米的高度根据上述的视线距离公式对于低空目标也可以提供上百千米的探测距离高空目标就更远大大扩展了防空指挥官能够掌握空情的区域范围将编队的防空拦截线向前推进了一大步。卡迪拉克预警系统最先提出研制空中预警机的是美国海军。这并不是个偶然的情况最早的机载雷达就是海面搜索雷达年日本偷袭珍珠港后美国海军开始考虑改善地/海面防空雷达对于低空目标掌握能力不足的缺点。平坦的海面比较适合攻击机低空突防飞行特别是对舰艇威胁较大的鱼雷攻击机更是如此而由于当时飞行控制系统比较落后攻击机在陆上地形复杂的区域不容易进行低空突防飞行所以海军对于低空空情的掌握需求要超过空军。当然平坦的海面也不全是不利因素其对雷达的杂波干扰要低于陆地根据有关资料即使是地形相对平缓的平原地区其杂波干扰程度也相当于海面级海况山区则更高。对于数据处理能力不强的雷达来说海上戒。即使是现在各国海军(包括美军航母煽队)也仍然会派驱护舰艇前出担负低空补盲任务。虽然预警机仍然是对付利用地球曲率遣成的雷达低空盲区进行超低空突防飞机的最大利器但随着科技的发展也逐渐有了新的办法:在战役侦察层面可用的手段包括天波超视距雷达和电子侦察舰队预警层可以用地波超视距雷达。这些探潮方法都有一些难以克服的技术缺陷.如天波雷达有千米的近距离探洲盲区地波雷达最大探洲距离只有千束而且这两者的精度都不如预警机难以满足拦截作战的需要。预警机实现起来当然更加容易。尽管有这个先天有利的条件但是研制海上预警机仍旧不是件容易的事。首先由于当时雷达的天线功率普遍不高导致要想探测到较远距离上的目标就必须采用较大的天线也就需要载机相对更大。而对于舰载机来说受限于航母的机库空间、弹射器和升降机的尺寸飞机和雷达的大小又不能做的太大另外雷达的信息如何快速的发送给航母的战情中心也是个难题。为此美国海军委托麻省理工学院辐射实验室开展空中预警系统的研究计划代号为卡迪拉克一l(cadillac一)。卡迪拉克一计划并不仅仅单纯的研制机载预警雷达而是包括数据传递系统、舰载战情中心的一个完整的防空拦截控制系统。当时美国已经能生产高效磁控管为研制高功率微波天线打下了基础同时电视转播技术的出现也让传递雷达信息成为可能在这些技术基础}=辐射实验室完成了首个空中预警机系统的原型机研制并进行了距离长达千米的的空情传递试验这些直接促成了第一个空中预警机系统的出现。该系统包括TBMw预警机和舰载控制系统两大部分。TBM~w预警机在TBMw鱼雷攻击机的基础上改装原来弹舱的位置加装带抛物面天线的AN/APS一雷达雷达峰值功率为千瓦机上还装有AN/APXl敌我识别系统和VHF波段数据链。舰载控制系统包括无线电接收机和战情中心的水平显示器后者用于显示经过坐标转换过的雷达图像。TBM一W预警机的一系列试验表明其对高空目标的探测能力超过千米对丽空替寨AvIationArchIves低空目标也达到千米可以在对方发起攻击前组织我方战机进行拦截同时该机也具备良好的海面目标探测能力可以组织我方战机攻击对方舰艇编队并为攻击机群提供导航和降落引导。虽然在试验暴露出数据链在编队复杂电磁环境中容易阻塞、雷达只具备二坐标探测能力等缺点但其有力的揭示了空中预警系统广阔的发展前景所以美国海军继续发展此类系统并不断进行改进完善增加新的功能。年冲绳战役中美国海军特混编队遭到来自日本神风自杀攻击机的大量攻击被击沉、重创包括航母、巡洋舰在内的多艘大型舰艇。在攻击中由于神风攻击队使用的飞机多是速度较快的战斗机而且根本就不考虑返航的问题所以能采用长时问在低空/超低空飞行的方式来避开雷达的搜索。在这种情况下TBM一w预警机的缺点就非常明显:首先雷达对杂波的滤除能力不足在两栖战这种海区内同时存在陆地、岛礁、海浪的战场条件下发现低f标的能力人打折扣另外由于没有机载截jI导系统雷达信息需要发送给舰载战情心由舰上指挥官据此进行引导战机进行拦截这样不可避免的会带来的时间上的延误。为了弥补这些缺陷美国海军又开展了卡迪拉克一计划就是将拦截引导系统增加到空中预警机中去。由于当时电子技术的限制相关系统体积和重量都十分庞大以这次美国海军选择了四发大型B轰炸机作为载机编号为PBW空中预警机。PBW采用了与TBMW预警机相同的AN/APs一雷达但其技术性能有所提高特别是引入了动目标显示技术。所谓动目标显示技术原理很简单就是利用目标飞机临近速度与地面上固定点的临近速度差别很大与雨滴、箔条等静止或者慢速移动的物体也有很大的差别因此通过检测多普勒频移可以将目标飞机从杂波背景中识别出来动目标显示技术对地面杂波的抑制能力虽然不如后来的脉冲多普勒技术但其简单经济的特性仍然为预警机由海上陆打下了基础。除雷达外PB~w预警机还配备了个水平显示器和个垂直显示器其他设备还包括通信和导航系统、甚高频/高频/低频无线电通信系统、敌我识别及罗兰远程无线电导航系统。PBlW预警机不但可以将自己的雷达信息提供给舰载或地面防空指挥中心还可以利用机上的显控台和无线电通信系统引导己方战斗机进行拦截如果说TBM一W实现了空中预警的目标(AIRBRNEEARLYWARNINGAEw)那么PB(上圈)美军EC一l预警机机背部为测高雷达机腹为搜索雷达。从照片上可以看出机腹雷达天线罩的体积十分庞大其宽度远远超出机身。事实上这些电子设备增加的阻力导致飞机最大速度比Cll运输机下降约千米/小时。(下图)EC一预警机饲视图。cll运输机安装有个垂尾平尾两端的垂直尾翼恰好可以避开个巨大的雷达罩引起的蒂流的影响因此没有做大的改动而通常运输机改做颓警机时都需要增加腹靖或垂尾以弥补纵向稳定性的下降。W则是空中预警与控制系统(airbornewarningandcontrolsystemAWACS)的原型。战后第一代机载预警管嗣系统二战之后随着喷气式发动机的运用战机的速度和飞行高度都得到飞跃式的发展单纯的二座标雷达的精度已经难以满足现代作战飞机的拦截引导任务需求飞行员需要知道目标在三维空间中的位置(也就是再增加高度信息)才能更好的完成作战任务。在当时的技术水平还不能研制出三座标的雷达的情况下美国海军选择增加一个测高雷达的办法来解决问题这便是wV一警戒星空中预警机。WV是在C大型运输机基础上改装的主要改进包括在机腹安装一部AN/APS搜索雷达(后改进为AN/APS预警雷达)在机背增加了一部AN/APS测高雷达后者可以与机载战情中心的显示器配合使用允许两者互相交换数据。当战情中心的显示器需要高度数据时APS一的显示器的高度请求灯亮雷达处于遥控状态可以自动向战情中心显示器提供目标连续的高度信息战情中心据此得到目标的三维坐标并提供给拦截战机。由于C运输机机体较大可以容纳多达名雷达操纵和引导人员航程超过千米滞空时间超过小时因此美国空军也决定采用授予编号EC一这样EC一就实现了预警机由海上陆的历史性跨越。美国空军从年代初开始在阿拉斯加和加拿大建立北美防空系统(SAGE)主要通过数据传递系统将警戒雷达的信息传递给北美防空指挥中心。但地面雷达受地葡宇述评苏联第一种顿警杌图一l苔藓。该机大约于年开始设计l年首次试飞年代末开始装备部队使用。以图一型民航机为基础改进机体与图一J基本相同但在机头加装了空中受油管尾部有腹鳍机身上部装有直径为II束的旋转雷达天线罩。除雷达外机羲电子设备还有:SRO一M敌我识别器天线位于旋转雷达罩内SIRENA一护尾雷达天线位于垂尾近距导航仪和远距惯性导航系统。通信设备包括Rl/aslV超高频/甚高频电台、RSB/a高频电台、AItI一数据链。机上备有无源与有源电子对抗设备。机戴预警雷达代号蔓一I、I.是苏联第一种机裁预警雷迭。采用脉冲多勒体制功率千瓦脉冲重复频率赫薰探测距离千米。天线尺寸l×.米旋转速度目/分钟圈盘型整流罩直径ll米.高I.米。该雷达主要用来发现海上和空中目标并引导战斗机对其实施拦截球曲率的影响埘渐fIjf『.:抓川离较近加k在荒凉rl',jJL极地I”.!丛站的建造和维护成夺郜I‘分’}lj以荚军感觉这个系统必赞ftt.:iitllJ{斯}Jl外海将预警线干¨di"线向m推所以ECll可以看作SAGE系统向海I的延伸(有趣的是苏联空军第一种预警机TUl也是类似的作用)。EC啊l还创造了一个纪录就是其参与J首次由预警机负责引导的守战。越南战争中美国空军在越南北方的指挥引导丰要m地面防宅雷达和部署在北部湾的舰载雷达来完成fH受地球曲率的影响这两者对l丁低空目标的探测能力不足而越南空军的战机却能得列地面雷达比较严密的指挥引导所以其采用的战术就是低空美军E一I{跟踪者舰戴预警机。EB预警机诞生于年代后期。那时苏联海上作战力量极弱反舰导弹发射机是亚音速的图一(也就是我国轰一的原型)其携带的冥河导弹射程仅有千米要突破美军航母群防御几乎是不可能的直到年服役的图一轰炸机出现才算有了像样的突防能力。护航战斗机是短腿的米辖一、米格一没法为图一i提供全程护航:可以说当时的虹海军根本无法对美国海军航母战斗群构成有效威胁。因为防空压力小所以EIil可以更多的关注如何引导舰裁作战飞机提高作战效能这其中的重点就是保障舰裁攻击机群能够在敌方空域拥有与对手同样.甚至更好的空情掌握能力。越南战争时美国海军的飞机由部署在越南南部航空兵基地的的ECIl来引导也不是不行但这样傲缺乏机动灵活性不利于航母群快速进入其他战区展开打击但如果航母群在相对固定的海域作战.那么暂时由陆基侦警机支持也是可以的。出航避开美军雷达的探测然后爬升到美机后方发动攻击。为此第航空队要求北美防空司令部提供空中预警机支援后者派出第空中预警与控制联队的架EClD型飞机进驻越南南方空军基地。由于空战多发生在陆地上空地面杂渡会严重干扰雷达图像EClD飞行员采用了在跟踪古巴的苏联飞机时掌握的一种探测方法。就是载机在离海岸米的高度飞行通过雷达电波触水反射来探测目标这种奇特的方法部分解决地面杂波干扰的问题相当于将地面雷达布置在敌我交界地区从而扩大了机载雷达的探测范围。年月日ECD探测到越南空军的架米格战斗机迅速引导架F一战斗机占领有利位置F一发射响尾蛇导弹击落其中的架这是有纪录以来最早的空中预警机引导空战的击落纪录。由于在实战中表现优良美国空军的EC一直服役到年代才被E预警机取代。EC让美国空军相当满意但对于美国海军来说实在是有种“墙内开花墙外香”的感觉。因为美国海军主要作战能力来自其航母编队但由于受限于航母操作舰载机的限制EC一l根本就不能上舰使用因此美国海军需要另外一种预警机来满足舰载空中预警的需要。O年代初美国海军在C一A追踪者舰载运输机的基础上研制出新型舰载空中预警机这就是EB跟踪者。E一B与以前的预警机相比外观上最大的区别就是首次将雷达天线放在了机背上面这样的好处在于改善预警机对高空高速目标的探测能力还有就是由于飞机重心的原因机腹天线大多位于飞机的中部而这与飞机的起落架形成干扰如果天线尺寸过大还会增加起降的难度并容易损坏天线罩同时也不利于飞机在海上迫降。E一B的天线罩呈独特的贝雷帽形与以后预警机的圆盘形截然不同成为该机一个主要识别特征。天线尺寸.X.X.米重公斤左右截面与机翼剖面相似由于尺寸较大这个雷达天线罩也可以给飞行提供一定的升力。除了形状与后来的预警机天线不同外ElB的天线罩是不转动的雷达天线在里面旋转而后来的预警机大多是天线和天线罩一起旋转(第一个采用旋转天线罩的是苏联的TU空中预警机但随着预警雷达的相控阵化预警机的天线罩又回到了固定昧空鹳寨AviatIonArchIves式)。如此巨大的天线罩也衍生了巨大的阻力并将飞机的机头向上抬尤其是在向上爬升阶段飞机会前后摆动增加飞行控制难度这也是为什么后来的空中预警机没有如此巨大的天线的原因。E一B配备的机载预警雷达型号为AN/APS系从AN/APSOE雷达改进而来主要用于对高低空目标的搜索也可以用于对海面目标的探测。AN/APS一雷达对战斗机大小的目标发现距离为千米峰值功率为兆瓦扫描速度为转/分该雷达最大的特点就是可以用单脉冲方法来测定目标的高度从而实现了三坐标的测定。由于机体较小E一B只有名机组人员两名飞行员(其中一名负责与航母进行联系)和两个电子设备操纵员后者负责操纵座舱内两个英寸雷达显示器对战斗机进行引导和控制。E一B也参加了越南战争并且在美国海军中首次引导战斗机击落敌机:年月l月日美国海军勇猛号航母派出战斗机在低空尾随空军轰炸机群E一B在高空搜索目标发现越南空军的米格l前来拦截后立即将目标方位通报给护航战斗机护航机从米低空出击避开越南地面雷达的探测从背后向米格一发动攻击将其击落。这个战例证实了空中预警机可以给航母指挥官梦寐已求的东西:尽管在对方沿海作战却同样能取得战场信息获取的优势而这正是现代空战能否取胜的关键。尽管ElB有第一种“实用”空中预警机的称号但其存在的问题仍然不少装备技术水平总体仍旧欠成熟可靠性不足、通信能力差、向航母传递雷达空情能力差特别是其仍旧缺乏空战引导能力E一B只有两个雷达显控台即使一个雷达操纵员可以引导架飞机一次也只能引导架飞机作战。造成这种情况的原因是当时机载电子系统的运算和存储能力仍旧十分有限而空战是双方战机在三维空间里面的快速运动其产生的数据是海量的因此少数几架战机所产生的信息就可能让处理系统饱和。所以ElB从本质上来讲仍旧属于航母编队的低空补盲雷达防空作战的指挥仍旧由航母的战情中心来完成毕竟后者有足够的空间来容纳更多的雷达显控台和引导员可以引导更多的战机。航母舰载引导管制系统不过航母在截击引导方面也有自己的限制那就是传统的机械扫描雷达数据更新速率慢这是因为传统的机械扫描雷达大都采用较长的波长以实现较远的探测距离因此所需要的天线就较大衍生的问题就是天线的尺寸和重量随之增加因此其转动速度不可能太决。而为了避免虚警现代雷达在第一次扫描到目标后并不确认而是储存起来进行多次扫描后才确认目标并进行跟踪这样就耗费了大量的时间另外传统雷达都有一个不小的波束角而且天线尺寸相同的情况下波束越长精度越低这就导致其在抗击现代高速目标尤其是低空决速目标时明显力不从心。而在冷战中美国海军的一个重要战略任务就是逼近苏联海岸诱使对方出动进行决战考虑到苏联以美国航母编队为主要作战对象发展了空中、水面和水下立体的反舰攻击能力这就迫使航母编队的探测系统必须能应付大量高速目标的攻击。为了满足这一需求相控阵雷达开始在航母上服役这也预示着另外一个重要的防空作战系统宙斯盾的诞生。年服役的企业号航母首次在岛形建筑中安装了四块AN/SPS/~PN控阵天线。与传统雷达相比相控阵雷达采用电子扫描替代机机械扫描可以迅速改变(左图)美国海军企业号航空母舰。(上图)企业号航母舰岛上的AN/SPS一相控阵雷达这也是世界上第一种舰裁相控阵雷达。波束指向扫描速度提高了倍以上即使较大的区域也可以迅速完成探测并且在探测到目标后可以利用部分波束回头扫描进行确认减少了目标确认的时间同时天线阵元的辐射功率可以在空间进行叠加从而获得较大的峰值功率加大雷达的探测距离甚至可以烧穿对方的干扰在发现目标后相控阵雷达可以对目标区域进行密集扫描从而提高目标信息更新速率相控阵雷达可以同时进行多目标搜索与跟踪最多可以同时跟踪上百个空中目标由于波束窄、控制灵活利用单脉冲技术对目标进行跟踪时可以得到较高的精度满足导弹的制导要求所以相控阵雷达的天线也可以分为几个不同功能的区域分别执行搜索、跟踪和制导等功能。不过由于当时的移相器等器件尚未成熟企业号的AN/SPS雷达在方位角上仍旧采用频率扫描而垂直扫描采用移相器采用降低性能的办法来控制系统的整体成本在操作上SPS一的波束只能在府仰方位变换SPS一则能自由控制波束在方位与府仰方向变换运作时先由SPS~进行初步的大范围搜索发现目标后再使用SPS一来精确追踪目标。相控阵雷达强大的功能有力的促进了航母编队防空能力的提高其对中高空目标的探测距离超过千米可以提供近分钟的预警时间。它能同时处理上百个目标并且能自动测量运动要素进行跟踪识别和威胁评估确定攻击目标然后向指挥官显示从而提高了截击引导系统的效率。企业号航母初步确定了相控阵雷达系统和预警机配合的航母编队防空系统的模式。不过这个系统虽然在理论上非常强大但实际运用起来和理想状态还是有较大的差距。首先相控阵雷达整个系统体积和重量都较大仅雷达天线就近十吨重以至氟宇述评于四面阵天线无法安装到桅杆上只能整合到卜层建筑中虽然航母也是个庞然大物但由于要操作舰载机及后勤保障系统、航母自身的动力及保障系统其空间也是非常有限的要想安装包括天线、接收机、控制系统的相控阵雷达也不是件容易的事。另外雷达的安装又不可避免的要穿过甲板、舱壁这样就影响了结构强度、增加了船体的复杂程度同时也增加了航母整体的系统成本。还有另外一·个重要的问题就是电磁兼容航母上作为编队指挥控制中心其电子设备众多包括舰载饥的雷达、自身的雷达、导航和通信系统如果再加上一个大功率的相控阵雷达会使航母周围的电磁环境更加恶化甚至影响舰载机的运用和编队通信。此外相控阵雷达具备较强的功能如果仪目jf防宅引导显然有点奢侈企业号原准备配备小措犬防空导弹但这样会使上述问题更加恶化最终l详没有装备。并且美国海军还放弃了为航母配备四面阵相控阵雷达的想法取而代之是更加传统的机械转动的AN/SPS一雷达(随着有源卡日控阵雷达技术的发展其成本、体积都大为降低美国海军一度曾经设想在尼米兹级最后⋯艘CVN布什号上装备VSR/MFR雷达『旦最终还是采用了CVN的传统的雷达系统新的雷达系统将在下一代褊特级航母装备)。除雷达外限制航母编队防空能力的另外一个重要的因素就是通信。年代空空和空地通信系统仍旧采用语音而随着飞机性能的不断提高战场空间的日益增大各种【{标日益增多战场态势也瞬息万变而传感器的发展又产生大量信息而由Ir人的紧张等原因义不可避免的造成信息传递的延迟和错误所以单纯的语音通信已经准以满足大量空情的传递解决的办法就是数据链。当时北美防空司令部开始着手解决北极地区恶劣气候条件下的截击引导问题在SAGE半自动化防空系统的基础上发展r自动截击概念其主要打击目标是苏联的喷气式轰炸机由于其比传统的螺旋桨轰炸机飞的更高、更快所以需要自动化更高的截击指挥系统。北美防卒司令部的做法就是用数据链将截击机和地面防空指挥系统相连飞机的火控系统接收来自地葡探测系统的目标航向信息计算本机的航向自动导引飞机飞向拦截点地面甚至可以预先设定雷达天线的扫描方向.自动指挥战斗机发射导弹和返航飞行基本上成了该系统工作的管理酱。当然这个神奇的系统是建立在目标美国海军E一A舰裁预等机。虽然电影电视中最刺激的空战场面是近距离格斗航空展上最吸引人的部分是飞行表演但现代空战已经不再只是飞行员之间的相互缠斗而是双方整个空中作战体系的较量是从引导己方飞机占位到阻止敌方飞机获取空情的全方位对抗。飞行员天才般的空战机动、战斗机上百千米的雷达探测都不过是庞大空战体系的一个组成部分结局在空战开始之前便已确定。现代空战从对目标的发现开始。地面警戒雷达站或者空中预警机通过远程探测雷达在数百千米的距离上发现可疑目标经过次回波后确认目标类型并判断是否为敌机一分钟后确认目标运动方向并通过通讯系统传递给情报中心情报中心将目标信息加工成情报传递给指挥中心指挥中心根据实时空情定下决心区分各防空部队的任务再通过通讯系统下达拦截命令。己方战斗机起飞后地面引导站根据雷达站传递的空情信息确定敌我双方战斗机位置判断敌军目标动向计算己方飞机航路捷径得出最佳截击路线引导己方飞机接近目标出现在最适合拦截目标的位置。然后战斗机雷达开机根据通报的目标位置进行小范围搜索发现目标之后转入跟踪蓑填目标数据并发射空空导弹然后持续为导弹提供中段引导直到导弹命中目标。如果使用地空导弹进行拦截则由导弹连搜索雷达开机或直接引导火控雷达捕捉目标发射地空导弹对于进攻机群来说则由预警机发现可疑日标判断类型确认运动方向后下达指挥命令引导护航战斗机迎击截击机群。在这一过程中对空情报保障体系起着至关重要的作用。如果警戒雷达不能及时发现目标整个防空系统就无法进入作战状态军队就只能被动挨打:引导雷达精度不足截击机就不能找到目标导致拦截失败或者不得不使用自身雷达进行搜索从而提前被目标发现。引导系统路线选择错误截击机就不能进入最佳拦截位置导致空中态势不利通讯系统延误中断所有部门间的联系就要被切断导致截击机器军奋战。可以说没有现代化的对空情报保障体系就没有现代化的空中力量而E一预警机之所以重要就在于它可以为美国海军航母舰羲机部队提供大范两的空情保障。是处于直线飞行上的基础上换句话说它的目标是那些飞行呆板的轰炸机而不是机动灵活的战斗机所以美国空军的战斗机在空战中仍旧采用话音导引。不过当时苏联的战斗机普遍短腿即使当美国航母编队前出到苏联近海时发动攻击的更多是那些轰炸机和他们发射的反舰导弹正好适用这样的自动化截击系统从而回避了机载预警机体积小引导能力不足的缺点。E一A机载战术数据系统考虑到苏联反舰能力的提高O年代美国海军为加强航母编队的防御能力开始研制海军战术数据系统NTDS。NTDS由计算机/软件系统、显示控制台和数据链系统组成该系统的传感转换器可以处理来自本舰和数据链的信息将来自水面舰艇、地面雷达和空中飞机的信息进行综合处理以便统一指挥协同作战。NTDS可以完成对目标的检测、识别、分类和威胁评估及武器分配等功能特别是可以通过A和号数据链与舰载战斗机自动化通信交换战术数据形成自动化截击引导系统。做为NTDS一个重要的组成部分美国海军研制了EA空中预警机。EA是第一种专门研制的空中预警机它不是传统的雷达加飞机的组合而是将雷达、数据处理计算机和中央战术计算机及数据链组合成机载战术数据系统一一葡空秽案AvIatlonArchIveATDS。ATDS可以看做NTDS向空中的延伸当机载雷达发现目标后通过ATDS识别敌我并测定目标的距离、高度、速度和航向并向NTDS传递同时自动控制战斗机进行截击据资料称E一A最多可以控制架飞机。为了让雷达既具备较强的探测距离又能减少杂波进入雷达接收机以便在高海况的情况下探测低空目标E一A采用了AN/APS型雷达。该雷达采用脉冲压缩技术由于有效脉冲宽度很窄允许利用目标的直接回波和海面杂波之间的时间差进行测高同时采用了匹配滤波技术消除了海面杂波因而能在较大的海面杂波下发现低空目标该雷达工作在UHF波段最大探测距离接近千米在复杂海况的反射杂波比S波段雷达的低DB左右。AN/APS还采用了独特的八木天线阵雷达天线和IFF天线(敌我识别)一起安装在可旋转的圆盘天线罩内由于采用天线和天线罩一起旋转的做法减少了天线罩电气和结构设计难度。E一A的机组人员为人包括正副驾驶员、雷达操纵员、作战情报员、空中控制员在执行较长时间巡逻作战任务时可以多带一名空勤员以便轮换。除了早期防空预警功能外E一A还可执行海面监视、敌我识别、指挥引导等多种任务。和EB一样E一A也参加了越南战争有资料指出美国海军对越南北方的攻击作战行动中有%是由E一A导引指挥的它已经成为名符其实的“空中指挥所”。E一A虽然在越南战争中担负重任但在实战中也暴露出许多缺点如雷达性能仍嫌不足抗干扰能力差和精度低电子设备的可靠性不足维护复杂美国空军为此放弃了采用E一A的想法。不过美国海军继续改进E一A在其基础上通过采用新的中央计算机利顿公司的L一一提高了机载设备的性能和可靠性。不过真正在性能上产生飞跃的是E一C它采用了新的AN/APS一搜索雷达用双延迟线抵消技术来提高杂波抑制能力同时还采用了偏移天线相位中心的处理办法让由运动目标产生的频移和固定目标产生的频移无关来滤除杂波。年代后期美国海军又对AN/APS一进行了改进采用了先进的信号处理分系统⋯一ARPS⋯⋯提高了雷达在杂波环境下的探测能力由于ARPS采用了复杂的恒虚警率处理技术能够在陆地上空也具有良好的性能从而扩大了预警机的使用范围(由于E一A预警机太先进且太贵一般国家买不到或者买不起所以如以色列、埃及及新加坡空军采购的就是EC)。年代用新研制的低副瓣性能天线取代原来的天线成为AN/APS雷达重点提高了低空探测性能可以探测千米外的巡航导弹并且在执行空中搜索的同时探测海面目标。AN/APSl的改进型是AN/APS主要增加了自动频率监视与选择功能具备更好的对地搜索功能可以把杂波降低到最小范围同时跟踪目标数超过了个。EC最新的雷达是AN/APS一提高了雷达系统在强杂波下的能力采用环境处理器技术即根据各部分的杂波情况逐步调整雷达的灵敏度采用这种技术后E一C在陆地的探测性能已经和E一A十分接近。为增加探测距离APS的天线转速从次/分降低到次/分钟以便有更多的目标驻留时间采用了不同的脉冲重复率以消除盲速有资料指其对大型飞机的探测距离接近千米对于雷达横截面小于平方米的目标探测距离也接近千米。E一探测系统的进步让防空指挥官的视野扩大编队周边千米的所有空域从而为战斗机进行更有效的防空作战打下了坚实的基础美国海军认为现有的战机已经无法适应E~强大的探测能力需要一种更强大的作战系统进行配合这就是配备AIM远程空空导弹的F战斗机。F一配备的AN/AWG火控雷达对战斗机大小的目标最大探测距离超过千米AIM一空空导弹的射程也超过了千米将航母编队的拦击线外推至千米以上。在敌我分明的海洋上有充分的空间支持AIM的远程攻击能力在E一的支援下使用AIM一导弹的F一不但可以拦截苏联的反舰导弹甚至可以攻击还没有来得及发射导弹的轰炸机和用于目标探测指示的海上侦察机从而大大降低了编队舰载防空导弹系统的压力。同时远程攻击能力还赋予F一这样一种能力:当美国核潜艇进入苏联近海搜索、攻击其核潜艇时候不可避免的会受到苏联反潜巡逻机的攻击而Fl可以凭借AIM导弹对其进行狙杀。F一空战系统极大的压缩了苏联海军的作战空间特别是其反舰导弹的作战效能这意味着其不得不在更远的距离发射导弹也就是将导弹的射程提高到千米正在甲板上安装AlM一不死鸟远程空空导弹的F一雄猫战斗机。l年起.F一鬼怪成为美国海军标准舰队防空战斗机配备AIM一麻雀半主动雷达制导导弹续航时间小时。但是在六十年代后苏联海军逐渐拥有了远洋作业能力并且部署了相当数量的陆基远程轰炸机其配备的反舰导弹对美航母壕队构成很大威胁。美国海军希望F一能担负起拦截苏联远程轰炸机的重任在其未发射反舰导弹之前就给与击落并且能够使用空空导弹击落已经发射的反舰导弹而这对F一来讲非常困难。虽然爬升率很烂但雄猫紧急起飞高速拦截的能力远远超过F一。因为发动机耗油低可以持续开加力冲刺所以这只肥猫能赶在苏联轰炸机群进入攻击位置前抵达拦截位置。为了实现早期拦截F一¨在设计时就为携带枚AIM一导弹进行了大量优化逮对它的飞行性能有很大的破坏如果以挂裁AIM一导弹为目标就不会如此。荫宇述评美国海军F一l】舰裁预警机。空情体系对战机而言之所以重要是因为仅靠战斗机自身的搜索能力飞行员对周Iil的空中态势近乎无知既不清楚敌人在哪里也不知道友军在哪里更不清楚自己应当去何处参战各自为战的结果就是被耳聪目明的敌军各个击破从而丧失地区削空权。现代战斗机上装备的雷达虽然号称有上百千米的探测范围但实际上通常只搜索正面水平度.垂直度范Itl内的目标在发现目标之后常用的边搜索边跟踪模式中探测范可能墙小到仅仅水平度范III内对此范围以外的目标根本无法发现。由于雷达故障间隔时间短担心被敌人雷达告警嚣发现等原因战斗机在空中通常并不打开雷达只有在预计即将发现目标时才开机搜索所以飞行员对空情的掌握能力更加糟糕。而且飞行员即使打开雷达由于空中目标多奏型杂且往往伴随着强烈的电子干扰因此也不能识别、跟踪所看到的全部目标还是无法准确的掌握空中态势。不掌握空中态势战机在空战中就会处于绝对劣势。由于战斗机的雷达只能探测正面目标所以敌机只要从侧面接近就可以避开雷迭探测在千米的距离发射空空导弹击落对方至少也可以确立空战中的有利态势。就像两个盲人之问相互追逐必然是有人不断指挥应如何跑动的一方先抓住对手。贝卡谷地之战以色列空军就是通过乐统的配合指引己方战斗机作战同时使叙利亚空军战斗机失去空情保障系统的指挥从而取得神话般的战果。我军之所以强调新型战机在国土防空条件下可以达到什么什么样的水平就是因为要依托空情保障体系才能发挥新型战机的战斗力。例如两架苏一战斗机亚离千米迎头对飞A飞机无任何外界情报支援B飞机有预警机提供空情保障。A飞机打开雷达搜索自己距离l千米正面度角范禹内目标B飞机在预警机引导下以切线运动绕过A飞机的雷达探测范围占领A飞机右侧后方度.距离千米的位置发射空空导弹攻击A飞机。A飞机由于探测范围所限只有在对方雷达镶定自己时才能通过雷达报警嚣发现敌人但这时只能先尽力摆脱空空导弹的追杀从而失去反击B飞机的机会。即使躲过第一枚导弹也会因为失去高度与速度被第二枚导弹击中。由此可见没有空情体系支援的一方在空战中只能成为对方的活靶即使是I一对歼一这样巨大的优势都很可能被对方所击败。左右而这衍生出一个重要的问题就是目标的探测与指示。因为受弹体直径的限制弹载制导雷达的搜索距离和范围都较小基本在l千米和l度之间当导弹射程超过千米时如果导弹以高亚音速飞行其飞行时间长达半个小时目标可机动距离差不多也有千米极有可能脱离导弹制导雷达的搜索范围另外由于在广阔的海洋上航母编队也只是一个点所以如何快速搜索到目标也是个问题。苏联的做法就是导弹的超音速化也是就是导弹的速度提高倍那么目标的机动距离就不超过千米同时高速也让对方防御系统不易拦截。另外考虑到目标探测与指示飞机容易被攻击苏联发展了海洋侦察和目标指标系统该系统通过枚带有雷达的侦察卫星对全球海洋进行监视发现目标后将信息传递给海军指挥部后者再转发给舰队指挥所舰队指挥所再向反舰导弹平台下达作战命令。E系列虽然成功的让舰载预警机成为航母编队防空探测的中坚但其仍旧有舰载预警机的先天缺点那就是机体偏小。E一最大起飞重量只有吨多点从而限制了载油量进而影响到滞空时间和航程导致E一系列的航程只有千米滞空时间在小时左右。这样如果考虑到完好率要想小时维持一架E一预警机在编队上空进行警戒的话那么航母至少要携带架警机而美国航母一般只搭载架。所以在高威胁环境下美国海军需要出动双航母甚至三航母编队这样做除了增加舰载战斗机的数量外另外一个重要原因就是增加预警机的数量以满足全天预警的需要。但是航母本身也是需要不断的维修和保障的在有些情况下可能无法也不需要出动多艘航母编队所以有必要为航母编队增加一个能够持续提供防空警戒的手段作为预警机的补充这就是宙斯盾系统。宙斯盾防空系统年代起美国海军便开始考虑研制能够抗击多方向、多目标的舰载防空系统以更有效的保护靠近苏联海岸的航母编队最初该系统被命名为台风以AN/SPG一相控阵雷达为核心配备SAMN一远程防空导弹SPG雷达采用独特的球形阵面一个阵面就可以实现全空域的覆盖。但因为该雷达造价昂贵可靠性也不足美国海军转而开始新的研制计划一先进水面舰艇防空导弹系统这便是宙斯盾系统的来源。宙斯盾系统采用相对简单的、类似企业号上的平板式相控阵天线该系统第一次用计算机将舰上所有的探测系统综合在一起并能自动完成目标的搜索、发现、跟踪和摧毁。为攻击美国的航母编队苏联奉行饱和攻击的战术就是从空中、水面及水下同时发射大量的反舰导弹进行打击所以宙斯盾系统的全自动拦截能力在应付氟空替寨AvIatlonArchIves与图一RT型海上侦察机伴飞的F一战斗机。图一RT侦察机用于搜索北约舰艇向轰炸机群提供航母群方位为远程反舰导弹提供中继制导是当时苏军海上远程侦察系统中的重要一环可以说它就是虹色风暴的先兆为了保护航母群雄猫自然要及时驱逐这个会招来无数死神的怪物。但是图一RT的续航时间和机上生活条件远远超过雄猫在与熊伴飞的时候雄猫的飞行员往往一次升空就是小时那时又没有纸尿裤所以很多飞行员降落后第一件事情就是直奔厕所。这种攻击时是非常宝贵的。由于探测距离接近千米可以同时跟踪数百批目标使编队防空指挥官可以具备强大的空情掌握能力能在平时或者舰载预警机轮值的空隙期维持对编队周围空情的掌握。宙斯盾系统配备的标准一远程防空导弹也为编队提供了一道新的屏障这样就大大降低了舰载预警机和战斗机执行任务的时间和架次减少了宝贵的飞行小时和飞行员精力消耗战时可以让战斗机主要攻击对方的导弹载机进行分层拦截提高系统整体的防御效率。从航母编队的整体防御体系来看舰载预警机具备良好的探测能力但滞空时间短不能长时间在空中执勤宙斯盾舰可以长时间执行空域的探测、监视任务但对低空空情掌握差以美国的伯克级驱逐舰为例其雷达天线距水面不到O米对米高的掠海反舰导弹的探测距离不到千米两者结合恰好可以取长补短形成以航母为中心的、半径超过千米的多层次预警与防御体系。尽管EC和宙斯盾系统的结合成功的将苏联反舰导弹的发射距离外推至编队千米外但美国海军仍旧不满足。尽管编队的探测系统已经能掌握编队周围的空情并且能够通过数据链进行相关信息的交换但受限于当时的技术条件数据链的速率和宽度都不够仅能够传输一些诸如目标方位、速度和航向的粗略信息大部分舰艇的目标探测还是需要自己的传感器来完成这样一些没有配备宙斯盾系统的作战舰艇在面对苏联的超音速反舰导弹攻击时就显得十分的脆弱。为了在年代应对苏联超音速反舰导弹的威胁美国海军提出了对空防御协同作战协调计划其主要概念就是将编队内的探测器取得的信息进行综合处理并且实时共享这样每个作战单元都能得到一个完整的战场态势图并且利用相关数据攻击目标即使这时自身的探测器还没有发现目标这样就大大了提高舰艇武器的攻击范围和反应时间。例如当E一C预警机发现反舰导弹后先是指挥战斗机进行拦截同时通知舰艇预先准备拦截第一道防线的漏网之鱼而不用等到舰艇自身的探测系统搜索、识别目标这样就可以最大限度的发挥武器的射程。上世纪年代美国海军在两次CEC(协同作战能力)试验中成功的检验了这些能力:一次是宙斯盾舰在高山雷达(模拟EC)的指示下成功拦截了水天线以下的目标并且整个过程中宙斯盾舰没有开启自己的雷达年的另一次试验中胡蜂号两栖攻击舰通过GEC得到一个水天线以下目标的精确位置提前开启防空系统做好准备目标进入雷达探测范围后立刻发射海麻雀导

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