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【軍事論壇】淺析空中預警機重要機型與作戰性能

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◎許邁德

 2018年9月22日,美太平洋空軍駐防於阿拉斯加州安克拉治的第3聯隊,隆重舉行追思典禮以悼念1995年當日發生的空難事故。那天,1架E-3「哨兵」空中預警機從埃爾門多夫空軍基地起飛,不料隨後就遭遇到一群加拿大野雁撞擊,造成1、2號發動機(左側)同時失效而失控墜毀,機上24位空勤機組人員全數殉職。

 美空軍為什麼要在阿拉斯加州部署空中預警機?在現代化的戰爭中,空中預警機扮演著決定勝負的關鍵角色,其機型也因作戰需求而具多樣化,諸如:固定翼機與旋轉翼機、螺旋槳機與噴射機,以及圓盤旋轉式與長方固定式的雷達模組等諸多的差異性。本文即針對空中預警機的作戰需求與研發背景、不同機型與作戰性能,以及未來發展趨勢等範疇依序做介紹。

 作戰需求與研發背景

 從第二次世界大戰起,就有空中預警的作戰需求,相關的研發自然因應而生。當時德國具備空中攻擊的優勢戰力,迫使英國加速研發雷達系統,以期及早偵測到德國發動空中攻擊的敵情,盡快做好反空襲的自衛行動。第二次世界大戰後,隨即進入隔著鐵幕的「冷戰期」,在民主與共產國家的軍事對峙下,先進雷達系統的研發腳步方興未艾。

 研發面對的難題是,任何最先進的雷達系統都會受到地表的諸多限制,不論系統發射的是無線電、光電或雷射等波束,以及用來偵測與計算目標的回波訊號,皆是以直線方式往返傳送,都會遭受到地形、地物與地球曲度等的地表阻隔,這也是雷達站大多架設在高山上的主因。

 空中預警機成研發主流 

 隨著雷達科技快速發展,為減少地表阻隔的限制因素,以及機動性的戰術運用等考量,創新的研發構想就是把雷達架設在飛行載具上。若能從空中偵測各種空中、海面,以及地上的目標,不但大幅排除地表的障礙,更增加了特定偵測範圍與戰術運用的機動性;為此,空中預警機自然成為軍事研發的主流。

 空中預警機選用的飛行載具,大多是服役績效優良的固定翼客機或運輸機,運用其機內較大的空間,安裝較大型的偵測航電、作業電力,以及冷卻空調等系統,同時也能搭載多位雷達操控與戰情分析等作業人員。另為作戰部署考量,也可採用旋翼直升機做為飛行載具,因其機體較小而使相關系統的安裝受到限制,雖然影響到偵測性能,但在機動運用的彈性上,卻遠勝於較大固定翼飛機所改裝的機型,因而大多部署在海軍戰艦上。

 不同機型與作戰性能

 空中預警機發展迄今,由於飛行載具與雷達系統的整合難度較高,所以單獨具備研製能力的廠家並不多見,通常都是跨國與跨公司的合作研發案。首先以E-3空中預警機為例,飛行載具採用4具發動機的波音707固定翼客機,機背上的圓盤旋轉式雷達模組,則採用美國諾斯洛普格魯曼公司的都卜勒脈衝雷達系統。

 1976年完成首飛的E-3,主要偵測系統為機背上的圓盤旋轉式雷達模組,內裝AN/APY-1/2都卜勒脈衝雷達,可全天候有效偵測與追蹤半徑400公里內的低空目標、650公里內的中高空目標,並採用脈衝壓縮波以增加資料採樣率、處理範圍、解析度,以及減少訊號處理時間等;另具備高可靠度與維護度,並能反制假目標與電戰欺敵系統。

 至於瑞典紳寶公司研發的「全球之眼」空中預警機,飛行載具採用加拿大龐巴迪公司2具發動機的「全球6000」固定翼客機,機背上的長方固定式雷達模組,則採用紳寶公司的主動電子掃描陣列「艾立眼」雷達系統,其特色是經由改變雷達天線的掃描頻率或相位,進而改變其合成波束的發射方向,因而其雷達天線可以不必旋轉偵測。

 2018年完成首飛的全球之眼空中預警機,主要偵測系統為機背上的長方固定式雷達模組,內裝艾立眼「測距延伸」提升型雷達,可全天候有效偵測與追蹤半徑650公里內的空中、海面,以及地上的目標;另具備抗電子干擾能力,足以反制任何抗偵測與追蹤的電戰系統。

 最後以全世界產量最大、使用國最多的艦載型E-2「鷹眼」空中預警機為例,飛行載具為雙螺旋槳固定翼飛機,機背的圓盤旋轉式雷達模組,其整流罩的氣動力外形在飛行中能產生升力,大幅減少因雷達架設及偵測旋轉時所產生的阻力。最值得一提的是,該機係由諾斯洛普格魯曼公司獨家設計,並且因其服役績效卓著而衍生出艦載型C-2「灰狗」運輸機。

 1960年完成首飛的E-2主要偵測系統為機背上的圓盤旋轉式雷達模組,內裝APS-96特高頻雷達,可全天候有效偵測與追蹤半徑370公里內的空中、海面,以及地上的目標,隨後提升至APS-120雷達之偵測與追蹤半徑為450公里、APS-145雷達則為560公里。

 美研製及部署數量全球第一

 全世界約有20個國家或地區部署空中預警機,服役中的各種機型數量超過300架。這些服役數量約有80%由美國研製,其部署數量也約占55%,不論研製或部署數量,美國都是世界第一。

 反觀其他國家的發展趨勢,俄羅斯占研製與部署總數的10%左右,現正急起直追,預計在2020年完成交機的新一代A-100空中預警機,其主要偵測系統為機背上的圓盤旋轉式雷達模組,內裝電子掃描陣列雷達系統,可執行電子掃描和機械掃描的旋轉天線,每5秒掃描1圈,能夠偵測與追蹤半徑600公里內的空中目標、400公里內的水面艦艇;另全面換裝電戰系統以整合陸海空的導引操控功能,可直接管制空對空與地對空飛彈的接戰指揮。

 至於以色列,在機載的掃描陣列雷達與電子系統方面,也逐漸占有一席之地;瑞典研製的全球之眼空中預警機,則在2015年獲得阿拉伯聯合大公國的3架訂單,預計在2021年底前完成交機。

(作者為前空軍飛行員)

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