秦嘉政

近些年來，我們經(jīng)常能夠見到一種奇怪的軍用飛機：它不攜帶導彈，甚至沒有機炮，壯碩的機體和四平八穩(wěn)的飛行姿態(tài)似乎也和一般軍用飛機高超的機動性能不沾邊，而且很多這種飛機的背上還長了一個大大的“蘑菇”，看起來有些笨拙，讓這種飛機執(zhí)行空戰(zhàn)任務似乎不太合適。原來，這種飛機叫預警機，是一種用于搜索、監(jiān)視目標，指揮并引導己方飛機執(zhí)行作戰(zhàn)任務的飛機。它擁有整套遠程警戒雷達系統(tǒng)，那個“蘑菇”可是不可或缺的部件，要想知道“蘑菇”的秘密，就得從雷達開始說起。

雷達和飛機的恩仇記

早在20 世紀40 年代，英國空軍就在二戰(zhàn)規(guī)模最大的空戰(zhàn)——不列顛空戰(zhàn)中大量應用雷達系統(tǒng)來偵測德國飛機的動向。雷達可不只是一個發(fā)現(xiàn)目標的工具，它還肩負著更重要的任務：航空管制。在軍事用途上，航空管制能力被稱為“戰(zhàn)力倍增器”。在雷達出現(xiàn)之前，一切目標偵察都只能通過肉眼進行。戰(zhàn)斗機飛行員在升空攔截敵軍飛機時，僅僅能看見自己眼前的情況，無法了解全局，所以空戰(zhàn)時經(jīng)常會出現(xiàn)各種戰(zhàn)略失誤，例如多個機群重復攔截同一批轟炸機，以至于讓其他批次轟炸機溜過防線，或者激戰(zhàn)正酣時被敵方來增援的戰(zhàn)斗機偷襲，甚至是兩隊友軍互相痛擊等。雷達出現(xiàn)后，雙方飛機的位置和動向一目了然，地面的作戰(zhàn)中心就可以合理分配空戰(zhàn)力量，設(shè)計攔截方案，引導己方飛機在最佳位置完成伏擊，這就是地面引導和管制的作用。雷達的出現(xiàn)，可以說直接改變了空戰(zhàn)的形態(tài)。

雷達系統(tǒng)通過測定發(fā)射和反射電磁波的時間差來計算飛機和雷達之間的距離。但是電磁波永遠是沿直線傳播的，所以地面上的雷達有個繞不過去的“敵人”——地球。地球是一個圓球，這就導致沿著直線傳播的雷達電磁波“看不見”地平線以下的東西。很快，想突破雷達的一方就摸索出了對付雷達的竅門，那就是一種名叫“超低空突防”的戰(zhàn)術(shù)，即讓飛機在貼近地面的低空飛行，雷達就無法在很遠的地方發(fā)現(xiàn)這些飛機。超低空突防這種戰(zhàn)術(shù)大大壓縮了雷達的有效偵測范圍。要想克服這個缺點，就需要增加雷達自身的高度。大家會發(fā)現(xiàn)雷達站一般建在一個地方的制高點，比如山頂、懸崖邊等，而且還會用很高的鐵架子將雷達天線架設(shè)起來，這樣可以盡可能提高雷達的探測范圍。水面上艦艇的雷達也是同理，雷達天線通常都架設(shè)在桅桿頂端，盡可能克服地球曲率的影響。但是這些還是不夠高，所以人們想到了——飛機。

雷達和飛機的強強聯(lián)手

很顯然，飛機可以飛到幾千米甚至上萬米的高度，如果能把雷達安裝到飛機上，就能極大地擴展雷達的探測范圍。同時，飛機是一個移動平臺，凡是所到之處，都可以進行航空管制。因此，安裝雷達的飛機應運而生。

對于設(shè)計建造預警機，需求最迫切的國家當數(shù)美國。二戰(zhàn)后期，美國海軍對日軍的“神風特攻”防不勝防。神風特攻是日軍的一種自殺式攻擊戰(zhàn)術(shù)，用滿載炸藥的飛機撞擊美國軍艦，讓飛行員和美國軍艦同歸于盡。而美國海軍主要是依靠航空母艦進行作戰(zhàn)，和全身鐵甲的戰(zhàn)列艦不同，“薄皮大餡”的航空母艦最怕日軍這種戰(zhàn)術(shù)。往往是日本飛機從海面附近悄悄靠近，在距離航空母艦只有幾千米的距離時突然拉起，再以幾乎垂直的角度一頭撞下來。這種戰(zhàn)術(shù)給美國海軍帶來了不小的損失。早期的艦載雷達雖然能夠發(fā)現(xiàn)100 千米以外的高空飛機，但是對于貼海飛行的飛機，搜索范圍只有10 千米左右。對于時速超過400 千米的日軍攻擊機來說，10 千米的距離只需要飛行1 分多鐘，美軍發(fā)現(xiàn)目標時，已經(jīng)來不及讓戰(zhàn)斗機升空攔截了。于是美國海軍早早就在思考如何將雷達搬上飛機，執(zhí)行為艦隊保駕護航的警戒任務。

在二戰(zhàn)末期，美國海軍將APS-20 搜索雷達搬到TBM 魚雷轟炸機上面。這樣就造出了第一種“警戒機”——TBM-3W。它承擔的任務是將自己發(fā)現(xiàn)的目標報告給航空母艦，從而讓航空母艦對周邊的情況有清楚的感知。TBM-3W 大大拓展了航空母艦的警戒范圍，它的雷達能夠發(fā)現(xiàn)100 千米以外在任何高度飛行的飛機，同時能夠發(fā)現(xiàn)300 千米以外的大型艦船。但是美國人并沒有就此止步，由于TBM-3W 只能乘坐兩個人，一人作為飛行員負責開飛機，另一個人負責緊盯雷達屏幕，缺乏人手指揮其他飛機作戰(zhàn)，即使發(fā)現(xiàn)了目標，也要等航空母艦上的指揮官來指揮，這樣顯然大大降低了作戰(zhàn)效率。

所以在此基礎(chǔ)上，美國人又將雷達搬到了B-17 轟炸機身上。B-17 是一種遠程大型轟炸機，機身足夠大，能夠容納較多的人進行工作。這樣，一架飛機就是一個移動的指揮中心，飛機可以自己處理數(shù)據(jù)并指揮其他飛機進行作戰(zhàn)，這種飛機被命名為“PB-1W”，可以說它具備了完整的預警機功能。在測試過程中，有一架PB-1W 將雷達從機腹移動到了機身上方，結(jié)果表明這可以大幅度減少地面和海面對雷達的干擾，并提高雷達對高空目標的探測能力。

在使用B-17 進行研究時，美軍發(fā)現(xiàn)，由于執(zhí)行空中警戒任務的飛機常常需要在天上飛行若干個小時，所以狹窄的轟炸機機艙顯然是在折磨機組成員。于是，在研制新的預警機時，美軍選用了洛克希德公司的C-69“星座”運輸機?！靶亲笔锹蹇讼５鹿镜纳虡I(yè)客機，安裝雷達后被命名為“PO-1W”，它也開了在客機基礎(chǔ)上研發(fā)預警機的先河。

PO-1W 在美軍中服役多年，但是由于它尺寸較大，無法在航空母艦上起降，所以美國海軍希望在航空母艦上也能部署一種預警機，于是他們對S-2 反潛機進行了一些改進，具有非凡意義的E-1 預警機由此誕生。

E-1作為一種艦載預警機，最顯著的特征就是機背上背負的流線型的大罩子，罩子本身并不會轉(zhuǎn)，但是里面有一個能夠旋轉(zhuǎn)的雷達天線。這個碩大無比的雷達罩是為了容納新研制的APS-82 雷達，這個雷達可以搜索到300 千米范圍內(nèi)的敵機。雖然APS-82 的性能全方位勝過了前輩APS-20，但是它有一個巨大的旋轉(zhuǎn)天線，讓原本計劃只裝一個小雷達的E-1 承受了不該承受的重量。此外，巨大的雷達罩使得飛機后面的垂直尾翼完全失去了功能，飛行穩(wěn)定性大大降低。所以飛機的設(shè)計商格魯曼（Grumman，又名格魯門）公司不得不將垂直尾翼從一個變?yōu)橐粚Α?/p>

E-1 給航空母艦的飛機調(diào)度帶來了非常大的便利，迅速成為航空母艦上的核心戰(zhàn)斗力之一。然而碩大無比的雷達罩帶來的飛行性能下降也使這種飛機在航空母艦上的服役過程備受煎熬。另外，缺乏先進通信設(shè)備使機組成員必須用無線電口頭指揮其他飛機作戰(zhàn)。同時，飛機還存在其他種種技術(shù)問題，美國海軍因此希望能夠有一種更好的預警機來替換E-1。

很快，E-1 的代替者便來了，這就是E-2 預警機。E-2 是美國著名的“壽星”，從1960 年一直服役至今。從E-2 開始，美國的預警機開始流行這種背上背著“蘑菇”的設(shè)計布局，這也引領(lǐng)著世界預警機發(fā)展的潮流。這種“蘑菇”造型的雷達罩可以盡可能減小厚度和迎風面積，從而減小氣流對飛機飛行性能的干擾。同時，這樣的雷達罩是對稱設(shè)計，能夠跟著雷達天線一起轉(zhuǎn)動，這樣雷達罩就可以貼在雷達天線上面，不用像E-1 的雷達罩那樣需要特意給雷達天線的轉(zhuǎn)動留出足夠的空間。這樣還可以減小雷達罩的體積和重量，可以說是一舉多得。

越南戰(zhàn)爭的失敗和多普勒雷達的興起

20 世紀60 到70 年代，美軍發(fā)動了越南戰(zhàn)爭。在這場戰(zhàn)爭中，美國所有的先進武器幾乎都上了戰(zhàn)場，預警機也不例外。但是，在越南戰(zhàn)爭中，預警機卻遠遠沒有表現(xiàn)出“千里眼”的優(yōu)勢來，大部分預警機只是充當導航臺用來引導、指揮飛機的飛行，無法及時發(fā)現(xiàn)敵方的飛機，這又是為什么呢？

原因很簡單，越南的地形非常復雜。平靜的海面對雷達沒有多大影響，但是崎嶇的山地產(chǎn)生的強弱不一的回波，極大地干擾了雷達的工作。雷達操作員無法把飛機反射回的電磁波從地面上各種東西產(chǎn)生的地表雜波中區(qū)分出來，而越南軍隊的飛行員也特別喜歡借助山地的掩護進行低空突擊。所以大部分時間里，E-1 甚至E-2 都只充當臨時指揮中心或者導航臺的角色，并沒有對空戰(zhàn)做出太大的貢獻。

美國人很快意識到了這些飛機的不足，開始尋求更好的解決方案。這時，一種新的雷達對預警機做出了巨大貢獻，那就是多普勒雷達。

你有沒有注意到，高速行駛的汽車和火車在接近你時聲音會顯得格外尖銳，而遠離你時會顯得沉悶一些？這其實就是多普勒效應。這種效應能夠使地面產(chǎn)生的回波和高速飛行的飛機產(chǎn)生的回波有很大的頻率差異。隨著技術(shù)的發(fā)展，雷達系統(tǒng)能夠?qū)㈩l率不同的回波分辨出來，這樣就能定位敵人飛機。這使得雷達對于低空目標的分辨率進一步提高，從而使低空飛行的飛機無所遁形。

依靠新型多普勒雷達，美軍研發(fā)了E-2C（E-2 的改進型）以及E-3 預警機。其中E-3 是美國空軍裝備的一種大型預警機，由波音707 客機機體改進而來，它裝備的雷達可以探測到400 到500 千米范圍內(nèi)的敵機，是當時跨越時代的裝備。

你肯定注意到了，E-3 的雷達罩是黑白兩個顏色，實際上罩子的黑色部分是空心的，只是為了維持一個圓盤外形，只有白色的部分是雷達。雷達需要掃描360 度的平面，但是電磁波是沿直線傳播的，所以就像燈塔的燈一樣，雷達需要轉(zhuǎn)動天線來朝向所需的方向，才能夠得到這個方向的回波。地面上的雷達都有一個鍋蓋狀的天線，而預警機上的“蘑菇”緩緩轉(zhuǎn)動也是一樣的道理。它轉(zhuǎn)動時將白色部分的長邊對準各個方向，向各個方向發(fā)射電磁波并接受回波。白色部分的另一邊則是一個敵我識別天線，它會不停地向外發(fā)送加密的詢問碼“你是誰”，并接收傳來的信號，由于是加密信號，只有己方的飛機在接收詢問碼后會發(fā)回一個“我是××”的信號，這樣可以在天空中分辨出雷達信號是敵是友。

E-3 預警機幾乎整合了當時最先進的技術(shù)，所以造價非常昂貴，這引起了一些非專業(yè)人士的不滿，其中就包含美國的一些政客。很多人認為這樣一架由客機改進的大飛機沒有任何保護或攻擊武器，就是一個飛在天上的大靶子。更有甚者認為這是美國政府和波音公司之間的陰暗交易，因為波音707 客機賣得不好，所以政府建立了這個計劃來變相采買波音客機，給波音公司送錢。

為了讓這些“大放厥詞的批評家”信服，美國政府向公眾展示了E-3 的用途和實力。憑借400 千米以上的雷達發(fā)現(xiàn)距離，預警機上的雷達操作員可以從容地發(fā)現(xiàn)來襲敵機，從而指揮其他飛機攔截或者進行規(guī)避。同時，由于預警機有整個空域的雷達圖像，并不像戰(zhàn)斗機的雷達只能探測機頭方向的情況，所以預警機也可以運籌帷幄，指揮其他飛機進行包抄、伏擊等操作，甚至可以在軍事力量1∶2 的劣勢下贏得空戰(zhàn)的勝利。

鑒于E-3 的出色表現(xiàn)，每次美軍對外行動時它都會出動，E-3 可以說是美國空軍指揮的核心。和美國海軍的E-2 不同，E-3 也同時擔負著北大西洋公約組織（北約）整體的指揮任務，所以大部分時候E-3 的機組都是來自北約不同國家的聯(lián)合機組。

在E-3 出現(xiàn)之后的若干年里，它一直代表著世界預警機和雷達系統(tǒng)的頂尖水平。這個時期的預警機都有一個會旋轉(zhuǎn)的大“蘑菇”，但是隨著雷達技術(shù)的發(fā)展，雷達的掃描方式發(fā)生了變化，這個“蘑菇”變成了什么？還會不會轉(zhuǎn)呢？我們下期見分曉。