美國航母的力量倍增器,大洋上的“先進鷹眼”,E-2D艦載預警機

作為美國海軍最先進的艦載預警機,E-2D“先進鷹眼”

將迎來新一輪的改進和升級。據報道,美國海軍正在為E-2D預警機集成和測試一些新功能,以提高它的性能。據悉E-2D將改進空中加油能力和通信及導航戰(NAVWAR)能力,還將升級數據鏈等系統。E-2D預警機將在“德爾塔”系統和軟件配置3AR(DSSC-3AR)版本中增加空中加油能力,藉此提高該機的航程和續航力,使其可以執行更持久、更靈活的任務。在2020年1月,美國海軍授予洛克希德·馬丁公司一份合同,內容是升級E-2D“先進鷹眼”的AN/ALQ-217電子支援系統(ESM)。而就在一年前,美國海軍剛購買了24架全速生產階段第7至第11生產批次的E-2D預警機。

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E-2D“先進鷹眼”預警機

不管是美國海軍批量採購E-2D“先進鷹眼”預警機還是對其繼續進行升級和完善,根本原因還是為了提高美國海軍的綜合戰力,特別是對空中目標的態勢感知能力、作戰管理能力海上導彈防禦能力等。而實現這一切目標的前提是,E-2D預警機具備相當強大的綜合性能。雖然是從E-2C的基礎上改進而來,從外形上看兩者也十分相似,但是E-2D預警機進行了多個方面的重大升級,從某些方面可以看成是一款全新的艦載預警機。而且不同於E-2C的傳統定位,E-2D不只是一款預警機,還將成為美國海軍戰鬥管理系統的指揮樞紐之一。E-2D的種種改進和角色的轉換,都給了我們很多啟示。

一、美國海軍為何要研製E-2D?

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E-2C的改進型號“鷹眼”2000

E-2D是在E-2C“鷹眼”的基礎上研製的,該系列預警機是目前全球唯一的一種固定翼艦載預警機,主要用途是為航母編隊提供早期預警和指揮控制功能,另外還可執行水面監視、搜索救援支持以及通信中繼等任務。E-2預警機最早的量產型號是E-2A,於1964年服役。而E-2C是繼E-2B之後的另一個重大改進型號,從1973年開始列裝。在幾十年的服役生涯中,E-2C預警機推出了Group 2“鷹眼”2000等改進型號,一直保持著較為先進的水準。進入新世紀之後,隨著航空技術的發展以及使用環境的日益複雜,美國海軍決定繼續升級“鷹眼”預警機,於是開始研製E-2D“先進鷹眼”預警機。

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E-2D演示機

時間來到2001年12月,美國海軍授予諾斯羅普·格魯曼公司一份合同,開始了E-2C預警機改進型號的早期開發和研究工作。也有資料顯示,早在2000年1月,美國海軍就提出了AHE“先進鷹眼”預警機的發展計劃。2003年8月,美國海軍授予諾格公司“先進鷹眼”系統開發和演示階段(SDD)的合同,洛克希德·馬丁公司和Randtron天線系統公司開始研製一種全新雷達和電子掃描陣列天線。2005年3月,新型“鷹眼”預警機被正式定名為E-2D。2005年4月,首架E-2D演示機開始建造,啟動儀式在25日舉行。2007年4月30日,E-2D“先進鷹眼”預警機首次亮相。

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E-2D預警機首飛

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E-2D系統開發和演示(SDD)飛機

2007年8月3日,第一架E-2D系統開發和演示(SDD)飛機“德爾塔一號”(Delta One)成功進行了首次飛行。諾斯羅普·格魯曼公司的試飛員湯姆·布托、美國海軍試飛員德魯·巴林傑以及諾斯羅普·格魯曼公司的首席武器系統飛行測試操作員Zyad Hajo在當天上午11點前駕駛E-2D演示機起飛,在空中試飛了大約1.3個小時。同年11月29日,第二架E-2D演示機

“德爾塔二號”(Delta Two)完成首飛。在進行了600多個飛行小時和300多個小時的雷達測試後,E-2D預警機於2008年11月完成了初始操作評估測試(OA)。2010年7月,第一架E-2D預警機交付給美國海軍。

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E-2D進行陸基彈射器起飛測試

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E-2D預警機使用電磁彈射器進行起飛測試

在初始操作測試和評估(IOT&E)階段,E-2D“德爾塔一號”預警機完成了首次陸基彈射器起飛測試。2010年12月18日,E-2D開始使用陸基電磁彈射器進行起飛測試,不過首次彈射試驗出現了故障,於是試驗暫停了5個月,到2011年5月才恢復。在完成90多次試驗後,在2011年9月27日進行的第96次彈射試驗中,E-2D預警機第一次成功從電磁彈射器上彈射起飛,起飛末速度達到了125節(231.5千米/小時)。試飛員認為,使用電磁彈射和使用蒸汽彈射的感覺十分相似,整個彈射過程中飛機受力均勻。這標誌著E-2D不僅可用於現役的“尼米茲”級航母,還可用於最新型的“福特”級航母。

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E-2D在航母上進行降落測試

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E-2D降落在航母上

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E-2D從航母上起飛

在完成一系列的測試後,到了2013年2月,E-2D“先進鷹眼”預警機獲准進入全速生產階段(FRP)。同年12月3日,E-2D首次在美國海軍“羅斯福”號航母上完成彈射起飛和回收試驗。2014年,美國海軍訂購了25架E-2D,計劃在2022年之前獲得72架E-2D預警機。2014年10月10日,E-2D達到初始操作能力(IOC)。隨後E-2D預警機繼續完善了各系統,包括空中加油裝置和電子支援系統等。E-2D的研製主要是為了取代老舊的E-2C,使美國海軍在艦載預警機方面繼續保持絕對領先地位,能夠應付日益複雜的海上環境,包括來自隱形戰機和新型導彈的威脅等,滿足美國海軍網絡中心戰的需求。

二、E-2D艦載預警機有哪些改進?

儘管是在E-2C及“鷹眼”2000的基礎上發展而來,但E-2D預警機與它們有著很明顯的區別,這種變化不是體現在外觀上,而主要是在航空電子系統方面。E-2D“先進鷹眼”預警機換裝了新的雷達和天線,重新佈置了全玻璃駕駛艙,安裝了新的任務計算機和戰術工作站,還集成了先進的敵我識別系統和電子支援系統,加裝了現代化的通信和數據鏈路套件。這些新的硬件和軟件系統的到來,使E-2D預警機具備了真正的360度雷達覆蓋和全天候的搜索跟蹤及態勢感知能力,能夠執行更多任務包括導彈防禦等,增強了指揮控制能力,成為美國海軍航母的力量倍增器。E-2D預警機的主要改進如下:

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E-2D換裝了AN/APY-9雷達

1、換裝AN/APY-9雷達。該雷達是由洛克希德·馬丁公司開發的一種超高頻機械/電子掃描混合雷達,既保留了E-2C的機械掃描雷達,同時增加了有源電子掃描陣列。AN/APY-9雷達的這種設計,使E-2D預警機可以捕捉到更小的目標和更大範圍內的更多目標。它的電子掃描陣列能夠進行連續的360度掃描,還能夠聚焦於選定的重點區域。AN/APY-9雷達的可監視範圍增加了三倍,波長在10到100釐米之間,頻率高於300兆赫茲,甚至能夠探測到第五代隱形戰鬥機和隱形轟炸機。該雷達擁有三種工作模式,包括先進的機載預警監視模式、增強的扇形掃描模式和增強的扇區跟蹤模式。機載預警監視模式可以進行空中和地面監視,提供遠程雷達探測;在扇形掃描模式下,可以通過手動控制天線持續關注一個特定區域;扇區跟蹤模式可用於追蹤移動目標,特別是難以區分的目標。E-2D預警機還增加了新的任務計算機和工作站,極大地提高了AN/APY-9雷達系統的數字計算和數據處理能力。

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電子支援系統(ESM)位於尾翼

2、升級AN/ALQ-217電子支援系統(ESM)。2006年9月,洛克希德·馬丁公司開始將AN/ALQ-217電子支援系統升級到AN/ALQ-217A版本,該系統能夠探測、攔截和定位射頻信號,識別武器系統,包括攔截髮射器的類型、功能和模式等,同時提高態勢感知能力。AN/ALQ-217A ESM系統主要由高級數字式接收機/處理機(ADRP)、有源前端組件(AFE)和可更換組件(WRA)等組成,擁有低、中、高三個射頻工作波段,可以對每個波段進行完整的360度覆蓋。2020年1月,美國海軍又對AN/ALQ-217系統進行了升級,擴大了目前AN/ALQ-217D電子支援系統(ESM)的工作範圍,改進了戰鬥識別(CID)和電子戰性能,增強了目標雷達系統的探測能力。各組件完成升級後,新版本的AN/ALQ-217D系統將具有更強的態勢感知能力和更快的反應速度,同時減少了操作員的工作量,還提高了生存能力。

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MUOS系統的地面系統

3、改善通信系統,擴展數據鏈套件。E-2D預警機還改善了機載通信系統,在2019年1月裝備了“移動用戶目標系統”(MUOS),該系統是洛馬公司開發的下一代窄帶戰術衛星通信系統,能夠提高機動部隊的通信能力。在2019年4月,美國海軍還計劃在E-2D預警機上集成超視距戰術目標網絡技術(TTNT)和導航戰(NAVWAR)系統。TTNT包含了先進戰術數據數據鏈(ATDL),採用了多功能信息分發系統/聯合戰術無線電系統(MIDS/JTRS),整合了Link 16數據鏈,支持一體化防空火控系統(NIFC-CA)。導航戰系統主要是通過使用接收受控場形天線(CRPA)防止GPS信號丟失,確保E-2D預警機的定位、導航和授時功能,還可以提供全球網絡服務。

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E-2D預警機增加了空中加油裝置

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第一架具有空中加油裝置的E-2D預警機進行首飛

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E-2D預警機進行空中加油

4、增加空中加油裝置。進入新世紀之後,美國海軍在E-2C上測試了空中加油技術。E-2D預警機最終完成了這一測試,具備了空中加油能力。諾格公司在2013年獲得了一份合同,內容之一是使E-2D具備空中加油能力。為了實現這一功能,E-2D預警機將增加加油探頭和管道、升級電氣和照明系統,還要增強駕駛艙的視野,換裝能夠減少長時間飛行疲勞的長航時座椅等。2016年12月16日,第一架具有空中加油裝置的E-2D預警機完成首飛。2017年7月14日,E-2D預警機進行了首飛空中加油測試,通過10次幹接觸及2次溼接觸,從KC-130運輸機的油箱內獲取了771千克燃油。2019年8月,E-2D計劃升級空中加油探頭組件,以改進空中加油能力。

5、改進敵我識別(IFF)系統。BAE系統公司負責為E-2D預警機改進敵我識別系統,新型Mark 12系統在繼承原來Mode 1~Mode 4模式的基礎上,增加了Mode 5模式,具有嵌入式加密、電子掃描、單脈衝目標方位探測和旁瓣抑制等功能,能夠探測到345英里(約555公里)範圍內的目標。

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E-2D預警機的座艙顯示系統

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E-2D預警機的座艙

除了以上改進和升級外,E-2D“先進鷹眼”預警機還換裝了先進的玻璃座艙,增加了3個17英寸的多功能彩色顯示器。新的顯示系統取代了以往的飛行儀表盤,不僅可以顯示飛行數據,還可以顯示戰術任務和雷達監視圖像等。新的座艙集成了導航、控制和顯示系統(NCDS),為機組人員提供了增強的態勢感知能力。這一改變還調整了飛行員的分工,兩名駕駛員中的一個在必要的時候可以充當任務系統操作員。通常情況下E-2D有五名機組人員,包括兩名飛行員和三名任務系統操作員。E-2D預警機的上述改進不僅提高了它的綜合性能,還改變了艦載預警機的角色,能夠在美國海軍作戰體系中發揮更大作用。

三、E-2D預警機將擔任什麼角色?

首先,E-2D預警機仍將發揮傳統預警機的基本作用。作為“鷹眼”系列預警機中的最新型號,E-2D“先進鷹眼”預警機的首要任務仍然是探測和預警。憑藉先進的AN/APY-9雷達等電子系統,E-2D預警機能夠探測到幾百公里外的空中和海上目標,包括軍用飛機、無人機等飛行器以及水面艦艇或者其他目標。它可以識別出目標類型、計算出目標位置,對己方航母編隊及平臺提前發出預警,從而做好戰鬥準備。改進的電子支援系統和敵我識別系統能夠探測出敵方雷達,還能進行定位和分類。當然,E-2D預警機也能夠引導己方戰鬥機,發揮出指揮和控制的作用,這些將在下面詳細介紹。除此之外,E-2D還能執行監視、通信中繼、搜索救援、空中交通管制等傳統任務。

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E-2D預警機將成為美國海上導彈防禦系統的重要一環

其次,E-2D預警機將成為美國導彈防禦系統的一環。從狹義方面來看的話,E-2D預警機的反導作用可分為兩個方面,第一個是對反艦導彈等戰術導彈發出預警,第二個是對地空巡航導彈進行防禦。首先來看第一點,E-2D預警機能夠提前搜索並發現遠處目標,包括對方發射的反艦導彈等,從而進行預警。它還可以和F/A-18及EA-18G一起合作,成為美國海軍綜合火力控制-防空(NIFC-CA)計劃的一部分,保護己方目標免受攻擊。E-2D預警機可以向“宙斯盾”戰艦發出預警,引導艦載防空導彈攔截襲來的反艦導彈等武器。接著來看第二個方面,E-2D是美國導彈防禦系統中第一種能夠探測到地對空巡航導彈發射的同類型飛機,它能夠對導彈進行跟蹤,計算出導彈的發射點、飛行軌跡和攻擊點,然後將這些數據通過通信系統和其他反導平臺共享,成為美國反導系統的組成部分。

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E-2D預警機

最後,E-2D預警機將是美國海軍網絡中心戰的重要節點。由於具備強大的態勢感知、數據處理和信息共享能力,E-2D“先進鷹眼”預警機將成為美國海軍信息/決策網格的主要節點。它能夠集成和共享關鍵信息和監視數據,融合並提供決策數據,發揮出信息收發、戰鬥管理和指揮控制的作用。E-2D預警機可以將各種傳感器獲取的數據融合成一幅高質量的實時圖像,既可以對戰場進行動態指揮與管控,也可以向航母艦隊的其他平臺提供情報信息,成為美國海軍網絡中心戰的節點。在這一角色中,E-2D發揮的不再是簡單的預警作用,而是將艦載戰鬥機、航母和其他艦艇等全部串聯起來,共同構成一個作戰網絡,此時E-2D預警機就成為了這個網絡中的重要節點。

結語:E-2D預警機對我們有何啟示?

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E-2D預警機準備在航母上起飛

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E-2D預警機

美國海軍不斷改進和升級“鷹眼”預警機,根本原因是為了保持航母艦隊的戰鬥力水平,因為艦載預警機的作用十分重要。如果說航母艦隊在近海海域尚且能夠依靠從陸基起飛的空中預警機給予支持的話,那麼在深海海域的話,只能依靠艦載預警機或者是艦載預警直升機。兩者相比的話,艦載直升機的性能則完全無法和固定翼預警機相比。美國海軍E-2D“先進鷹眼”預警機的研製和改進,充分證明了固定翼艦載預警機的重要性,也啟示我們必須發展固定翼艦載預警機,因為它是航母的力量倍增器,有和沒有的區別是非常大的。另外,E-2D預警機的先進性充分證明了美國航空工業的技術實力,也讓我們意識到了當前存在的差距和不足。我們必須努力奮鬥,才能早日研製出先進的固定翼艦載預警機。


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