E-3“望楼”空中预警机

E-3“望楼”大型预警机

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E-3“望楼”,世界上最好的大型预警机,由美国波音公司生产,原型为波音707/320客机。E-3是根据美空军“空中警戒和控制系统”(AWACS)计划研制的全天候远程空中预警和控制飞机,有下视能力,能在各种地形上空监视有人飞机与无人驾驶飞行器。E-3采用四台普惠公司的TF33-PW-100A涡扇发动机,单台推力9534千克。

E-3的机身中部上方安装了一个巨大的雷达天线罩,机内加装了相关的大量电子设备,使得E-3能作为美军在作战战区中的指挥和通信中心。E-3的研制始于1975年。安装试验机编号为EC-137D。1977年3月,美第552空中预警控制中队接受了首架E-3预警机。美军全部34架E-3中的最后一架于1984年6月服役。 E-3预警机仍将在美军中服役很长时间,但外来的空中信息平台的发展方向已经转为更为倾向于使用无人平台。
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E-3的一些早期设想方案

E-3“望楼”空中预警机

E-3“望楼”空中预警机

50年代美国的防空警戒体系是由地面预警雷达和预警机EC-121组成。60年代初,由于轰炸机速度的提高,低空突防方式的广泛采用与远距离空-地导弹的出现,原有防空警戒系统无论从预警距离、预警时间、还是从搜索低空目标的能力来说均已不能满足需要。从1962年起,美国空军开始考虑发展新的警戒系统,并研究了这种飞机在战术空战中作为空中监控与指挥站的可能性。1963年,美空军防空司令部与战术空军司令部提出对空中警戒和控制系统的要求。1964年,美空军系统司令部在分析当时的雷达技术水平后开展了“下视雷达技术”计划。1966年3月签订雷达技术鉴定合同,1967年决定采用脉冲多普勒体制,经两轮对比试飞的筛选,于1973年选取了威斯汀豪斯公司研制的雷达。   

E-3“望楼”空中预警机“空中警戒和控制系统”的研究合同于1966年4月签订,通过方案竞争于1970年选取了波音公司的方案。首先由该公司用波音707-302B型民航机改装两架试验机,用于试验机载电子设备。试验机代号为EC-137D,于1972年2月7日首次试飞。首先对比了威斯汀豪斯公司的雷达,然后用3年时间对雷达、数据处理、显示和通信系统进行了各分系统的样机验证试飞与全系统的综合试飞。随后又以波音707为基础研制了3架E-3A的原型机,1975年E-3A的第一架原型机首次试飞,用这些飞机对生产型电子设备进行了飞行试验。   

1977年3月,第一架生产型E-3交付使用。到1978年5月,由首批8架飞机形成了初步作战能力。到1984年6月,34架E-3(含3架原型机)全部交付完毕。这些飞机在美国本土、欧洲和远东等地进行过多次演习。按计划,这些E-3中的1/3驻扎在国外,作为防空警戒与战术空军的空中指挥机,其余驻扎在美国本土,用于本土防空和作为后备力量。目前E-3已被北大西洋公约组织采用,该组织以20亿美元的费用引进18架E-3,组成北大西洋公约组织的防空预警系统。由于在设想的欧洲空战中,飞机密度比美国原设想的高,因此该型须加大目标处理能力,并改装抗干扰通信系统。

E-3机背上的雷达罩是E-3在外观上与其他飞机相比最特别的地方。该雷达罩直径9.1米,厚度1.8米,用两个支柱支撑在离机身3.3米高处。内部安装有雷达天线系统,这一雷达系统使E-3能够提供对大气层、地面、水面的雷达监视能力。对低空飞行目标,其探测距离达320千米以上,对中空、高空目标探测距离更远。雷达系统上的敌我识别分系统具有下视能力,并能抗地面杂波干扰。而其他一些雷达在这种条件下无法去除干扰。E-3的单价高达2.7亿美元,价格受昂贵的电子设备影响很大。

E-3“望楼”空中预警机

E-3的主要型别有E-3A、B、C,D四种。EC-137D是用波音707-302B改装的试验机,装4台JT3D-9涡扇发动机,共改装两架,其中一架在试飞工作完成后返厂改装成E-3A生产型。

E-3“望楼”空中预警机E-3A为美军的首批生产型。机舱内作了 很大的改动,改装后的机舱内可载乘员17名。其中机组4人,系统操纵人员12名,值勤官1名。系统操作人员分别负责操作通信设备、计算机、雷达和9个多用途控制台。机载设备可分成搜索雷达、敌我识别器、数据处理、通信、导航与导引、数据显示与控制等六个部分。雷达系统有诺斯罗普·格鲁曼公司研制的AN/APY-1型S波段脉冲多普勒雷达,可以根据不同的作战条件把360度方位圆划分成32个扇形区,分别在每个扇形区内选用恰当的工作方式组合。敌我识别系统在一次扫描中能询问200个以上装有应答器的空中、海上和陆上目标。

E-3还有一些其他的重要子系统,包括导航、通信和计算机数据处理系统等。E-3的导航与导引系统可达到综合导航精度不大于3.7公里。数据显示和控制系统主要由数据显示器、多用途控制台、电传打字机和辅助显示器组成。显示有正常与放大32倍两种倍率,后一种可用于监控和指挥多架战斗机的空中格斗。数据处理系统,能记录、存储和处理来自雷达、敌我识别器、通信、导航和引导系统以及其它机载数据搜集和显示系统的数据。据称能处理400个不同目标;为适应欧洲的需要,还要把容量加大到600个。机上的操作员通过控制台上的显示器,以文字或者图形的多种格式查看各种信息,并做出各种监视、识别、武器控制、战场管理和通信的操作指令。

E-3“望楼”空中预警机

E-3A空中警戒和控制系统是以波音707-320B型民航机为基础,更换发动机,加装旋转天线罩与电子设备而成的。

机载电子设备以有下视能力的脉冲多普勒雷达为核心,通过机载计算机的控制把机载各电子设备分系统结合为一整体。

当E-3A在8850米的高度上作值勤巡航时,能以不同雷达工作方式有效地探测半径为:(大型高空目标)667公里;(中型目标)445公里;(低空小目标)324公里。能通过舰船和车辆上的应答器获取已方陆、海军的展开情况,向空中指挥员显示完整的陆、海、空军态势,以便指挥已方的空中力量完成截击、格斗、对地/对海支援、遮断、空运、空中加油和空中救援等各种空中作战任务。该系统目标处理容量大,抗干扰能力强,可同时处理600个不同目标,引导对100个目标进行跟踪控制。

机翼、尾翼、机身、起落架 与波音707-320B基本相同,但加强了机身以便安装支持雷达天线罩的两根支柱。舷窗与舱门重新设置,加强了地板并进行了核电磁脉冲屏蔽和防生化武器改装。

动力装置 翼下吊舱内装4台普拉特·惠特尼公司的TF33-PW-100/100A涡扇发动机,单台推力93.4千牛(9525公斤),驾驶舱后上方有空中加油受油口。

座舱 第一批生产型可载17名乘员,其中驾驶员4名,系统操作员12名,后者分别负责操作通信设备、计算机、雷达和9台多用途控制台,另有值勤军官1名。在上层机舱内,由驾驶舱向后依次排列有:通信设备机柜与通信操作台,数据处理设备机柜与计算机操作员工作台,3个一排的9台多用途控制台,值勤军官工作台,雷达接收机与雷达操作员工作台,以及信号处理机机柜。机尾处是乘员休息间和备用救生器具存放柜。机舱前部计算机工作台 左侧有跳伞投放机构。原波音-707前货舱处经改装后装有飞行控制设备机柜,通信设备机柜,中心配电盘,直流电源机柜和救生伞柜。后货舱改装后装有雷达发射机和辅助动力装置,舱壁上开有辅助动力装置进气口。

参加海湾战争的E-3飞机乘员增为机组4人,系统操作员19~29名。

系统 一套液冷系统,用于冷却雷达发射机,一套循环式空调系统与一套闭回路冲压冷却式空调系统用于乘员和电子设备的空调。发电机容量为600千伏安。后货舱内有辅助动力装置。有两套互不连通的独立液压系统;应急时,每一套系统都能满足操纵飞机和驱动旋转雷达天线罩的需要。

机载设备 可分成搜索雷达、敌我识别器、数据处理、通信、导航与导引和数据显示与控制6个分系统。

空军世界 :: E-3“望楼”空中预警机雷达 威斯汀豪斯公司研制的AN/APY-1型S波段脉冲多普勒雷达主要由尺寸为7.3米×1.52米的平板隙缝阵天线、雷达发射机、雷达接收机与数字式信号处理机组成。可选用脉冲或脉冲多普勒、高脉冲重复频率或低脉冲重复频率、垂直扫描或不垂直扫描、主动或被动等多种工作方式。可以根据不同的作战条件把360°方位圆划分成32个扇形区,分别在每一扇形区内选用恰当的工作方式组合,排出雷达扫描工作程序,以适应下视、超地平线远程搜索、海上目标搜索和干扰方位测定等不同作战任务的需要。雷达有主波瓣窄、旁瓣低、有跳频、多脉冲重复频率、动目标显示等技术特点,能有效地抗御电子干扰。雷达天线罩是椭圆形截面,直径9.1米,厚1.8米。中央段为铝蒙皮加强肋结构,下方通过转台结构和两根支柱固定在后机身上。在转台上有转动轴承和电器与波导管旋转关节系统。雷达天线、敌我识别天线、高速战术情报数据传输天线、雷达天线冷却系统、雷达罩空调系统和玻璃钢天线罩等均固定在中央段上。雷达工作时,旋转天线罩由液压驱动,每分钟6转;雷达不工作时,每分钟1/4转,以保持轴承的润滑。

敌我识别器 双卡特勒·哈默公司研制的AN/APX-103询问机为基础的高方向性询问-接收编码式敌我识别系统。其天线与雷达天线背靠背地安装在雷达天线旋转罩内。其询问与接收信号均经信号处理机由中央数据处理机控制。通过该系统能获取装有编码应答机的目标的方位与距离信息。敌我识别系统在一次扫描中能询问200个以上装有应答机的空中、海上或陆上目标,给“空中警戒和控制系统”指挥官以完整的陆、海、空力量配置情况。

通信系统 装有14种高频、甚高频、超高频通信设备,以确保E-3对E-3、对空、对地和应急通信。在第三批批生产飞机中加装三军通用的时分数字数据传输系统。

导航与导引系统 装有两套德尔科公司的轮盘木马IV惯导系统,诺斯罗普公司的ARN-99奥米加导航设备和瑞安公司的APN-200多普勒导航仪,综合导航误差不大于3.7公里。

数据显示和控制系统 主要由数据显示控制器、多用途控制台、电传打字机和辅助显示器组成。多用途控制台用48厘米显象管显示目标与背景信息,如地图、界标、距离圆等。通常在显象管下方用20%的空间以表格的形式显示出目标的速度、距离等信息,如果所显示的是已方飞机,还可以显示其所执行的任务。显示有正常与放大32倍的两种倍率,后一种倍率可用于监控和指挥多架战斗机的格斗空战。

数据处理系统 能记录、存储和处理来自雷达、敌我识别器、通信、导航和导引系统以及其它机载数据搜集和显示系统的数据。其核心为国际商业机器公司的4Picc-1计算机和与之相配套的接口设备与存储-重读设备。该分系统的处理速度为110万次/秒,最大输入/输出数据率为71万字/秒,主存储器容量为65.57万字,大容量存储器容量为120.42万字,有故障自检能力。

E-3能将收集到的战场信息实时的传送给不同的部队,这些信息包括敌机敌舰、和友机友舰的位置和航向等。当情况紧急时,如核袭击,这些信息还可以直接被送往美国本土的最高指挥机关。

由于E-3作战时在空中飞行,它在战场上生存率较高。其飞行路径可根据任务和生存需求迅速改变。E-3在空中巡航执勤的时间约为8小时,通过空中加油可大大的延长。

The aircraft can be used as a surveillance asset in support of other government agencies during counter drug operations. U.S. Customs Service officers may fly aboard the E-3 Sentry on precoordinated missions to detect smuggling activities.

E-3还被用于美国政府的其他监视行动,如反毒品任务。美国海关人员也会在一些特定安排好的协同任务中随E-3出发,对走私行为进行监视。

目前美国太平洋战区共有4架E-3预警机。分别隶属961空中管制中队,基地设在日本,以及阿拉斯加州埃曼多夫基的962中队。此外,沙特阿拉伯订购E-3A5架,于1987年交付完毕。英国订购7架,法国订购4架,于1989~1992年间交付。到1991年共交付59架E-3。法国采购价格为1.833亿美元/架,英国采购价格为2.06亿美元/架。目前日本已提出采购E-3,因波音707已停产,改为采用波音767机体和E-3的电子设备,这表明原E-3的生产已告终止。

E-3“望楼”空中预警机 E-3B是美军用头两架E-3改进发展的,与A型比提高了目标处理能力,并改善了探测舰艇的能力。E-3C和E-3D是给北大西洋公约组织及英国空军的型号,基本与E-3B相同。北约组织以20亿美元的费用引进了18架E-3。第一架于1982年1月交付。1981年沙特阿拉伯订购了5架E-3A和6架KE-3加油机(E-3的加油型号)以及配件、训练和后勤设备,84年沙特将KE-3的定货量提高到8架。英国己经周折,削减了定购数量,于1987年订购了6架E-3,价格为2.06亿美元/架,后追加了一架;法国订购了3架,价格为3.3亿美元/架,交货时间为1989年至1992年,也追加了一架订货。

E-3C 美军E-3最后10架及北大西洋公约组织使用型,其基本特点与E-3B相似,但要改装适合欧洲作战环境的抗干扰通信系统。为配合E-3C的使用,还将改装其防空体系中的地面台站的通信设备。   

E-3D 英国型,装CFM-56-2A-3涡扇发动机,1991年开始交付,1992年3月交付完毕。   

E-3F 法国型,装CFM-56-2A-3涡扇发动机,采用部分法国电子设备,1991年5月22日向法军交付,1992年交付完毕。   

KE-3A 利用E-3机体为沙特制造的加油机,共8架,无雷达天线罩,用CFM-56发动机。   

JE-3C 1987年波音接受美军2.415亿美元改型计划合同。要求在美国与北约的E-3上加装AN/AYR-1电子支援测量系统,以发现来自敌/友机的电磁信号,为美国与北约改装的各一架试验机于1991年交付。

NATO E-3 with NATO commemoration painting 北约的E-3,采用了北约纪念涂装

E-3“望楼”空中预警机

Saudi E-3 沙特的E-3

E-3“望楼”空中预警机

E-3 Sentry were among the first to deploy during Operation Desert Shield. During Desert Storm, E-3s flew more than 400 missions and logged more than 5,000 hours of on-station time. The E-3 controllers assisted in 38 of the 40 air-to-air kills recorded during the conflict.

E-3在海湾战争的沙漠盾牌行动中,是最早投入部署的飞机之一。在战争期间,E-3执行了超过400项任务,记录下的执勤时间长达5000小时。在联军40次空战胜利中,E-3参与了其中38次。

Experience has proven that the E-3 Sentry can respond quickly and effectively to a crisis and support worldwide military deployment operations.

实战经验证明E-3“望楼”能快速有效的对危机做出反应,并对全球军事行动进行支援。

E-3“望楼”空中预警机

Improvement program for the E-3 began with a U.S. Air Force award of the ICON (Integration Contract) to Boeing in May 1987. ICON will equip both U.S. and NATO E-3s with an electronic support measures (ESM) passive surveillance capability, and other enhancements to the U.S. E-3 fleet.

1987年5月,美军的E-3开始实施“整体合同(ICON)”改进计划,这一计划也为北约的E-3所采用。计划中E-3将增加一套电子支援系统,用于进行被动电子监听。同时还有其他一些小的改进。

In 1989, the US airforce received the first 7 E-3s with the Boeing "Radar system improvement project RSIP" rebuilt. RSIP updates the pulse Doppler radar`s sensitivity and counter-countermeasures ability, as well as the GPS added on. And the radar operators console is updated, replaced the radars existing computer with a new high-reliability multiprocessor and rewrite the radar software to make it easier to maintain and enhance in the future. The Northrop Grumman offered the radar computer, radar control maintain interface and other hardware in this project. The whole project is completed after the NATO and UK E-3s got the same updates in 1996.

E-3“望楼”空中预警机1989年美空军开始接收由波音公司实施“雷达系统改进计划”(RSIP)而进行升级的第一批7架E-3空中预警与控制系统机。RSIP升级增加了脉冲多普勒雷达的灵敏度和抗干扰能力,并安装了GPS/惯性导航系统,以改进定位精度。雷达操纵同志台也得到升级,换装了更强大的新型多处理器计算机,重编了雷达软件。从而改善了雷达的可维护性和未来的可扩展性。诺斯罗普·格鲁曼公司在此计划中负责雷达计算机、雷达控制维护面板、电器和机械硬件。1996年,在北约和英国的E-3接受了上述改进后,整个改进计划宣告结束。

海湾战争中共有11架E-3被派到海湾地区执行空中预警指挥任务。在“沙漠风暴”期间共飞行448架次,5546飞行小时,指挥控制了9万架次飞机的飞行,平均每天2240架次。不仅向战区指挥中心提供了原始空情,还与RC-135电子侦察机、战地空中指挥与控制中心、战术空中指挥中心和E-2预警机建立了数据共享网络。通过海湾战争发现需对E-3飞机间的远距离通信问题作进一步的研究。

2009年8月,在上个月举行的一次多军种、多国军事演习中,位于Hanscom美国空军基地的电子系统中心能够证实,北约(NATO)的E-3预警与控制飞机(AWACS)上新安装的具有模式5(Mode 5)能力的问答机具有与所有参与演习者互操作能力。联合作战试验方法试验评估(Joint Operational Test Approach Operational Assessment)小组提供了长达6小时的各种作战演习场景,使这种原型的问答机与各种平台(固定翼飞机、旋转翼飞机以及具有其自己Mode 5能力的舰船)进行问答演练。ESC公司的下一代敌我识别项目经理解释说,不同公司经常对性能规范有不同的理解,经过对代码进行少量修改后,演习中 AWACS Mode 5能够正确进行敌我识别。

E-3“望楼”空中预警机

外形尺寸
   翼展        39.27米
   机长        43.68米
   机高        12.6米
   翼面积       282米2
   雷达天线罩直径   9.1米
   雷达天线罩厚度   1.8米
重量及载荷
   空重        78000千克
   最大起飞重量    147550千克
性能数据
   最大平飞速度    853公里/小时
   实用升限      12200米
   起飞距离      3350米
   值勤巡航速度    M0.6
   值勤巡航高度    9140米
   值勤持续时间(不空中加油)
   值勤站在起飞点   11.5小时
   值勤站离起飞点970公里     8小时
   值勤站离起飞点1600公里    6小时
   值勤时间(空中加油)      24小时

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