预警机有什么作用？ 第1页

预警机的作用

预警机在现代空战中是核心力量节点，尤其是对处于远征作战的介入者一方。

在《THE FUTURE OF USAF AIRBORNE WARNING &CONTROL: A CONCEPTUAL APPROACH》一文中，这样描述预警机在体系中的作用：

• 提供全面的、战区范围内的实时三维监控场景。
• 为大量的进攻性一揽子打击计划提供了战区范围内的信息支持（必要时，也可以为防御性空军提供）；也协助进行大多数空战任务，包括战区安全通道 、空中加油、近距离空中支援、搜索与救援、对非作战飞机的威胁警告等。
• 允许更广泛/更大量的控制活动。

美国在其最新的空军战略《Air Force Strategy Study 2020–2030》中提出“Freedom to Attack”和“Freedom from Attack”的能力，即自由的攻击与免于被攻击的能力。

为了实现新的空军战略，美国提出了“穿透性制空”（Penetrating Counter-Air，PCA）平台作为解决方案之一，即发展一种可进入严密防空系统保护的敌方空域内进行瞄准和交战的武器平台，并可作为信息节点为其他防区外武器提供目标指示信息，如B21 远程隐形轰炸机和新的穿透性制空战斗机（FX和F/A-XX）等 [ 1 ]。

因此为获取新的空中优势或者对抗这种新的空中优势发展支持空战需求的新的合作交战能力是必须的，这一升级的能力将同时支持对空中与地（水）面目标的打击。

对空中目标实现合作交战是可行的

首先从体系上看，参战的武装力量必须具备合作交战的能力（Cooperative Engagement Capability，CEC），即一种实时传感器网络系统，可实现高质量的态势感知和综合火力控制能力 [ 2 ]。

严格意义上说，早在上世纪六十年代前苏联军队已经实现了这种能力，如使用其图-95RT 型飞机和卡-25RT 型直升机作为空中中继引导的平台，以便从水面舰艇或潜艇向目标发射重型舰载反舰导弹 [ 3 ]。

从上图可见，合作交战能力的要素包括：网络、传感器、武器和平台等四大要素。

空空导弹的制导方式

目前所有导弹的制导模式脱离不了这三种阶段：初始段、中段和末段。单论空空导弹，这三个阶段其实都有体现，中远程空空导弹就包括初始段+中段+末段，其中中段+末段起主要作用；近距格斗导弹主要是末制导。[ 5 ]

中段制导主要由遥控（指令）制导+自主制导组成，末制导段主要由导弹寻的导引头制导完成。空空导弹、防空导弹之所以少见采用GPS制导，就在于传统惯性制导+指令修正就已够用，多增加一个GPS仅能起到减轻载机雷达跟踪导弹负担的作用，而对于减轻载机雷达跟踪目标的负担则起不到任何作用，而后者才是载机雷达的主要负担所在。[ 6 ] [ 7 ]

空空导弹的中段制导，最主要的是惯性制导+指令修正，采用GPS的型号（如 AIM-120D）很少，也有采用程序制导，即沿着输入的线路飞行，这个主要是在采取特殊弹道时可能用到。[ 8 ]

中程空空导弹的多模制导

美国的AIM-120D 主动雷达中距空空导弹是个例外，它采用了少见的GPS/INS复合制导，但不能独立起作用，仍需配合载机的指令修正，这个制导过程也不包括末端寻的。这是多模制导概念诞生后的一个新生事物。

AIM-120D 有五种制导模式：载机雷达制导、卫星制导、惯性制导、双向数据链制导（指令修正）和末端主动雷达，但GPS/INS非常依赖其他制导方式，二者自己不能探测飞机，必须有其他几种制导方式来提供敌人飞机信息。

AIM-120 D几乎在每个指标都有显着的改进，从射程提高50％（与AIM-120C7相比），即> 160 km。引入GPS引导，保证更有效的航迹规划和双向数据链显著增强对抗电子干扰的能力。

它还基于AIM-120C7，采用升级的天线、接收器、信号处理器和新的改进软件算法，以应对新的威胁。因此，AIM-120D几乎是一种应对现代威胁的新设计。[ 9 ]

远程空（地）空导弹

俄罗斯曾公布过一种代号为KS-172的远程空空导弹 [ 10 ]。据环球时报在2018年的报道，俄国防部高调公布最新一代R-37M超远程高超音速空空导弹即将服役 [ 11 ]。

R-37M 被称为“独一无二、无与伦比”的空空导弹，主要任务是消灭敌方的AWACS、JTARS其他C4ISTAR、电子攻击和空中加油飞机等装备，同时使其发射平台远离任何可能保护目标的战斗机。它的重爆炸碎片弹头重60公斤，足以对最大的飞机造成严重损坏。[ 12 ]

据称该导弹可以通过半主动和主动雷达制导追踪目标，导弹还可以利用“发射后不管”模式 [ 11 ]，使其完全独立于发射平台。据俄罗斯媒体报道，2018年9月，在跨贝加尔地区进行的演习中，该导弹从米格-31BM发射的，并截获了一枚RM-75 Armavir靶弹。该靶弹模仿了一个高速弹道目标，其有效雷达截面积为0.1-0.4平方米，速度范围为2,500-3,500 kmh。R-37M只用了5-7秒就可以在距离大约9千米、海拔30千米处拦截目标。

实际上美国早在2008年就进行过标准-6 远程对空导弹的制导测试 [ 13 ]。

2014年6月18日至20日被命名为NIFC-CA AS-02A的演习中，导弹驱逐舰 约翰保罗琼斯号（DDG 53）成功地在南加州海岸附近发射了四枚标准-6 （SM-6）导弹创造了当时最远的对空作战记录 [ 14 ]。

2014年8月14日，一枚SM-6成功拦截了亚音速低空巡航导弹目标，评估了其在地面杂波中辨别缓慢移动目标的能力 [ 15 ]。

2014年10月24日，雷神宣布两枚SM-6导弹在“远程参与”场景中拦截了反舰和巡航导弹目标。一枚低空、短程超音速靶弹GQM-163A和一枚低空、中程亚音速靶弹BQM-74E被导弹巡洋舰发射的SM-6击落。标准-6导弹项目的高级项目主管 Mike Campisi 这样评价：[ 16 ]

"Advanced warning and cueing from another sensor or ship allows the U.S. Navy to take full advantage of SM-6's over-the-horizon capability,"
来自另一个传感器或船只的预先警告和提示使美国海军能够充分利用SM-6的超视距能力，
"Now the warfighter does not have to wait until the threat is knocking at the door to take it out. Targets are destroyed much sooner and one ship can defend a much larger area."
现在，作战人员不必等到威胁敲门才发射导弹。 目标将被更快地摧毁，使得一艘军舰可以保卫更大的区域。

2016年9月30日，雷神宣布SM-6再次实现了海军历史上最长的地对空拦截，打破了之前2016年1月的远程拦截记录。[ 17 ]

2017年1月16日，中国军网英文版贴出一系列「红剑2016」军事演习照片。在这组照片中，出现一张歼-11B战斗机携掛超大型远程空空导弹的画面。

据相关资料，这种导弹不仅能攻击最远达700公里的预警机、加油机、轰炸机之类的大型目标，也可以打击400公里外进行超音速巡航并大幅度机动的目标。换言之，这种新型超远程导弹的射程超过此前已经亮相的霹雳-15空空导弹两倍有余，比现役霹雳-12或美军AIM-120C8导弹射程更是提高4倍以上，并且理论上可有效打击类似F-22这样具备超音速机动能力的目标 [ 18 ]。

有消息称，该导弹采用变推力固体火箭发动机，最大飞行速度可达5马赫。设计指标要求可攻击400公里距离外以6个G过载机动、速度1.2马赫的小型空中目标。而打击机动性较差的大型目标时，采用卫星中继制导，射程可达700公里。[ 19 ]

2016年11月23日，美国《大众科学家》登载评估文章认为：[ 20 ]

we estimate the missile is about 28 percent of the length of the J-16, which measures 22 meters (about 72 feet). The puts the missile at about 19 feet, and roughly 13 inches in diameter. The missile appears to have four tailfins. Reports are that the size would put into the category of a very long range air to air missile (VLRAAM) with ranges exceeding 300 km (roughly 186 miles), likely max out between 250 and 310 miles. (As a point of comparison, the smaller 13.8-foot, 15-inch-diameter Russian R-37 missile has a 249-mile range).
我们估计导弹大约是长度为22米（约72英尺）的歼-16的28％。 该导弹挂在约19英尺处，直径大约为13英寸。 导弹似乎有四个尾翼。 据报道，这种尺寸将属于远程空对空导弹（VLRAAM）的范畴，射程超过300公里（约186英里），最大可能在250到310英里之间。 （作为比较，较小的13.8英尺，15英寸直径的俄罗斯R-37导弹的射程为249英里）。

并认为该导弹的速度达到6马赫，这将增加不可逃逸区（NEZ），因而可能可以攻击战斗机等超音速目标。

根据想定，载弹平台在获得足够的目标参数后，以较大仰角与初速将导弹发射，导弹发射后发动机点火上升至30千米左右的临近空间；然后导弹进入平飞阶段，以“GPS+惯性+数据链修正”方式制导；进入目标上方合适位置后进入俯冲攻击状态，由双模导引头确认目标并引导导弹将目标摧毁。

这些来自中、美、俄的研究结果表明：利用己方传感器平台（如预警机）提供中继制导服务，己方平台（如战斗机）发射远程对空导弹拦截在300千米以外的敌方空中目标，在工程上是可行的。

实现新一代合作交战能力的关键

达成这种作战模式的关键技术包括：

• 新型推进系统：这种推进系统应该支持交战距离达到300 千米以上。
• 高精度传感器平台：这一套传感器的精度应足以发现所谓隐形飞机带来的现实威胁。
• 高速低可探测数据链组网 [ 21 ]：这一网络应具备足够的隐蔽性与速率。

中远程导弹的推进系统

脉冲固体火箭发动机

脉冲固体火箭发动机（Pulse Solid Rocket Engine）实际上是在传统的固态燃料火箭发动机基础上，在同一个燃烧室内，用阻隔层将燃料独立分割，每个分割开的燃料段都有独立的点火系统，由导弹弹载计算机控制特定段的燃料点火时间，以达到对动力进行管理的能力，从而其推力可调。[ 22 ]

著名的AIM-120D、K-77M和PL-15等中程空空导弹均采用了这种发动机，一般射程均能达到100 千米以上。

该发动机是由ATK公司 [ 24 ]研制，据信是在AIM-120 C原有发动机基础上增加了5英寸（12 厘米）的长度，增加了推进剂的携带量，从而提高了性能，该型发动机的代号为 PN G672798-1 Plus 5。AIM-120 D的推进系统继承了AIM-120 C5的发动机，但利用新增的GPS定位系统获得的更精确的定位信息结合双向数据链和改进的制导软件提升了中段制导的效能，从而提高了飞行性能达50%以上。[ 25 ]

当然脉冲固体火箭发动机的设计并不一定要使用串列设计，也可以将燃料进行径向分隔。[ 26 ]

冲压发动机

2006年雷神公司与美国导弹防御局（MDA）合作发展了一种基于AIM-120的新型导弹 [ 27 ]。这种新导弹被命名为NCADE，以网络为中心的空中防御元素。它似乎保留了AIM-120的火箭发动机作为一级，采用Aerojet 研制的包括冲压发动机（Ramjet）的推进系统作为二、三级，并使用了类似标准-3 导弹的拦截战斗部与AIM-9X的红外导引头，以实现对弹道导弹的拦截。[ 28 ]

冲压发动机相对于一般的固体火箭发动机由于不需要携带氧化剂，增加了可携带的燃料质量，因而在超音速情况下更有优势。[ 29 ] [ 30 ]

据介绍，冲压发动机（亚燃冲压发动机，Ramjet）在3马赫左右可以达到最大效率；如果使用碳氢燃料（烃）在30000米高度，最大速度可以达到 5马赫。如果进一步考虑氢气再生冷却，则最大速度可以达到16马赫。[ 31 ]

2016年服役的、由MBDA [ 32 ]研制的BVRAAM “流星”导弹采用由拜尔化学公司研制的固体可变流量亚燃冲压发动机 [ 33 ]，据称其射程达到300 千米以上，其中不可逃逸区达到了100 千米以上 [ 34 ]，最大飞行速度达到 4 马赫以上；它能够在几乎任何天气中同时打击不同类型的目标。流星的长度为3.65米，直径为0.178米，与AIM-120型导轨和弹射发射器系统兼容。[ 35 ]

如果冲压发动机的燃烧状态处于超音速状态，那么就被称为超燃冲压发动机（Scramjet）。这类发动机在高超音速飞行时具有极高的速度与效率 [ 36 ]，因而使当前研究的热点与前沿。

因此目前对于远程空空导弹比较现实的推进系统方案如下：

1. 多脉冲固体火箭发动机，结合卫星定位+双向数据链+优化的制导算法+优化的气动外形+优化的飞行弹道，估计射程应可达到200 千米以上。
2. 固体火箭助推+可变流量亚燃冲压发动机，采用固体含硼推进剂，结合卫星定位+双向数据链+优化的制导算法+优化的气动外形（乘波体 [ 37 ]）+优化的飞行弹道，估计射程应可达到500 千米以上，中段速度达到 5 马赫以上。

未来的远程空空导弹推进系统则可能在方案 2 基础上发展亚超组合冲压发动机，使得最大射程达到 700 千米以上，中段速度达到 6至8 马赫以上。

高精度传感器平台

对于中远程空空导弹来说，支持其遂行任务的传感器平台主要包括：导弹自身的制导系统与其他态势感知平台。

导弹制导系统

导弹制导系统主要由三部分组成：导航（Navigation，用于跟踪导弹的当前位置）、制导（Guidance，用于使用导航数据和目标信息将导弹导向目标）和控制（Control，用于在导弹上应用导向命令）。

制导系统主要可分为两类：1、以空间位置制导；2、以目标位置制导，而以目标位置制导又分为遥控制导与寻的制导两类 [ 38 ]。

遥控制导主要分指挥制导与乘波制导两类，指挥制导的特点是导弹跟踪器位于发射平台上，这些导弹完全由发射平台控制，发射平台向导弹发送所有控制命令；乘波制导的特点是目标跟踪器在导弹上。导弹已经具有一定的定向能力，用于控制在发射平台照射目标的波束内飞行 [ 39 ]。

寻的制导目前主要包括主动（如R-77）、半主动（如AIM-7F）、被动（如R-27EP、AIM-9X）[ 40 ]等体制，具体方式有雷达和红外两种。

由于未来的战场将处于高度敌意中，即在强干扰环境下对抗典型隐身目标 [ 41 ]为主，有可能对抗新一代全频段隐身目标，因此必须在跨平台协作 [ 42 ]与导弹复合制导模式 [ 43 ] [ 44 ]基础上发展新的寻的制导技术，如毫米波共形相控阵雷达制导、太赫兹雷达制导、频率选择表面技术，甚至量子成像制导技术，等等 [ 45 ]。

毫米波共形相控阵雷达制导

共形相控阵弹载雷达天线不仅实现了更大角度范围的雷达波束扫描，更优的结构稳定性使导弹的机动过载性能可以进一步提高，更好的空气动力学性能和更小的雷达散射截面积 [ 47 ]。更为重要的是 ，共形相控阵雷达导引头的大功率发射/接收模块数量可远远多于同直径的平面阵天线，其叠加的大功率为有效发现隐身目标创造了更加有利的条件。

而毫米波由于目前隐身技术主要是对厘米频段进行了优化，而对毫米波优化不足，因此虽然毫米波容易在大气中被吸收，但毫米波雷达体积容易控制，所以集成在导引头内部在的在短距离探测当前隐身目标方面具有优势。[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

据报道，初步试验证明，毫米波共形阵雷达导引头能够实时探测40公里外小雷达截面积的超音速隐身目标。[ 51 ]

虽然目前没有美国下一代的LREW 导弹的具体细节，但参考这一项目前期的联合双用途制空导弹与下一代导弹的情况 [ 54 ]，相信有很大概率采取类似AARGM的复合制导体制，当然也有可能是AIM-152的重生。

太赫兹体制

太赫兹（Terahertz，THz）波是频率范围为0.1THz-10THz，波长范围为0.03-3mm，介于无线电波和光波之间的电磁辐射。采用太赫兹波与其他制导方式相结合，可有效提高制导的准确性，且太赫兹雷达发射出的纳秒到皮秒级脉冲频率达上万种，远超出当前隐身技术所覆盖的范围，能更为灵敏的识别采用形状隐身、涂料隐身以及等离子体隐身的目标。[ 55 ]

美国国内有数十所大学与机构在从事这方面的研究，美国国防部（DoD）、美国国家基金会(NSF)、国家航空航天局(NASA)、能源部(DOE)和国家卫生学会(NIH)等从上世纪九十年代中期开始对该科技研究进行大规模的投入。从技术发展进程看，预计到2020年后会逐步实现在导弹导引头上工程应用的技术准备。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]

（待续）

结论

根据上述分析，可以得出以下结论：

1. 预警机对己方战机发射的中远程空空导弹进行中继制导是可以实现的。但由于需要采取这种战术打击的高价值战机的机动性远超一般的高价值水面与地面目标，如一般预警机的巡航速度就达500千米/小时，而且往往处于距离交战空域较远的纵深地带（300千米以外），因此需要发展射程在300千米以上、高超声速的、甚至低可探测的新型远程空空导弹（VLRAAM）。
2. 主要关键技术是：支持导弹实现超高射程的新型超音速推进系统与高精度传感器网络和高速低可探测数据链。

脚注

1. B-21 "突袭者" 轰炸机是美国正在发展的新型远程轰炸机，2015年美国国防部宣布由诺斯洛普·格鲁门公司负责研制，参见这里。FX和F/A-XX是美国空军与海军分别提出的六代战斗机项目，这些战机将有更长的距离飞行远距离，可以在远离敌手的空军基地或加油机被摧毁的情况下孤身深入或护送轰炸机敌方领空，并对抗先进的网络防空系统。它将包括对低频或超高频雷达的隐身（这需要一个没有垂尾的机身）、比F-22等现有空中优势飞机的更大的有效载荷，自适应循环发动机技术是考虑的一个动力选项，参见这里和这里。
2. 参见美国海军事实档案。
3. 参见Warfare http://sim.com的相关文章。
4. 参见这位博主的博文。
5. 参见维基相关词条。
6. 参见http://F16.net的相关讨论。
7. 参见AAFM的相关论文。
8. 参见论文《Assessment of Air-to-Air Missile Guidance and Control Technology》
9. 参见尖端军事的相关报道。
10. 参见维基相关词条。
11. 参见环球时报相关报道。
12. 这种所谓“发射后不用管”模式应即利用合作交战能力由其他平台为导弹提供中继制导。
13. 参见美国海军项目说明《STANDARD Missile 6 (SM-6)》。
14. 参见http://Defense-Update.com的相关报道。
15. 参见http://Defensetech.org的相关报道。
16. 参见http://Navyrecognition.com的相关报道。
17. 参见http://UPI.com的相关报道。
18. 参见中国日报相关报道。
19. 参见观察者网的相关报道。
20. 参见大众科学家的相关报道和美国大众科学的相关报道。
21. F-35的多功能先进数据链就是这样一种低可探测、抗干扰的高速数据链，参见这里。
22. 参见论文《Numerical Simulation of a Dual Pulse Solid Rocket Motor Flow Field》。
23. 参见论文《AIM-120C-5 Performance Assessment for Digital Combat Simulation Enhancement》。
24. 2014年4月29日，Orbital Sciences公司与Alliant Techsystems（ATK）的国防和航空航天部门合并组成Orbital ATK。之后合并的公司于2018年6月6日被诺斯罗普·格鲁曼公司收购并入诺斯罗普·格鲁曼创新系统公司。目前诺斯罗普·格鲁曼创新系统公司作为诺斯罗普·格鲁曼公司的子公司为世界各地的客户设计、构建和提供空间、国防和航空相关系统。
25. 参见《Air-to-Air Combat》。
26. 参见专利《MULTI-PULSE ROCKET MOTOR AND PULSE Publication Classification UNIT THEREOF》。
27. 该项目在已被取消，可参见这里。
28. 参见美国国防工业日报相关报道。需要指出的是美国在该项目中还使用了基于硝酸羟铵（HAN）的无毒推力器。该导弹可以从其他雷达或红外探测器获得目标提示，在惯性导航下飞向指定的拦截区域，然后用其广角红外传感器进行扫描发现、确认、瞄准目标。这种第三方提示能力通过标准的“共享战斗空间”电子设备（如无处不在的Link 16）等实现。
29. 参见维基百科相关词条。
30. 参见科技日报相关报道。
31. 参见书籍《ROCKET PROPULSION ELEMENTS》的表1-2。
32. MBDA导弹系统公司是欧洲导弹的开发商和制造商。它是由空中客车公司、莱昂纳多公司和BAE系统公司的导弹部门于2001年12月合并而成的一家合资企业。
33. 固体可变流量冲压发动机通过可调喷管技术和可调进气道技术使发动机整体的热力循环调节到最佳状态，从而保证使用该发动机的空空导弹在较宽的工作包线内都具有优秀的飞行性能，据称可使导弹的射程增加三倍，参见这里。据介绍类似的发动机还将被应用于英、法联合研制的“英仙座”超音速巡航导弹。
34. 该导弹的不可逃逸区也有保守估计在 60 千米左右，射程约250至300千米；但单个武器的效能不是绝对的，体系的力量才是核心，参见这里和这里。
35. 参见空军技术的相关报道。
36. 超燃冲压发动机只有在飞行器速度达到5 马赫以上时才能产生有效推力，而当飞行速度大于5 马赫时被称为高超音速（Hypersonic）飞行，参见这里。
37. 乘波体外形设计提高了飞行器的超音速升阻比，即通过使用冲击波提升升力保证其自身的飞行，这种现象称为产生压缩升力。
38. 参见ScienceABC的介绍。
39. 参见这里。
40. R-27EP为前苏联研制的被动雷达制导空空导弹。有传言当时前苏联还设想了用于反预警机的超远程被动雷达制导空空导弹，但随着前苏联的崩溃，项目也消失了；AIM-9X是美国研制的红外成像制导空空导弹，代表了红外被动制导空空导弹的当前技术水平。
41. 参见《Invisibility Cloaking: Theory and Experiments》和《隐身与反隐身技术的发展研究》。当前典型的隐身目标一般对于波长为10cm的S波段、波长为5cm的C波段及波长为3cm的X波段隐身具有较好的隐身性能。
42. 参见专利《一种远程空空导弹多平台协同制导系统及其实现方法》。
43. 参见《中国空空导弹研究院院长访谈录》。
44. 参见《空空导弹红外导引头技术发展趋势及关键技术》。如美国被取消的联合双重角色空中优势导弹（JDRADM）项目中提出了了共形相控阵雷达/红外成像双模导引头的概念。
45. 参见《前沿技术对精确制导技术发展的影响》。
46. 参见《LREW (long-range engagement weapon)》和《New long-range missile project emerges in US budget》。
47. 参见《一种毫米波段的圆柱共形相控阵天线》。
48. 参见《毫米波导引头的技术特点》。
49. 参见《相控阵雷达导引头综述》。
50. 参见《隐身与反隐身技术的发展研究》。
51. 参见《中国疑成功研制毫米波雷达空空导弹 可随时锁定F22》。
52. 参见《AARGM 情况说明书》与《AARGM-ER 情况说明书》。
53. 参见《AARGM-ER - Anti-Radiation Missile for the 5th Generation Fighter Aircraft》。
54. 参见《美国下一代空空导弹发展历程与启示》。
55. 参见《军民融合十大硬科技系列报告之太赫兹》。
56. 参见《国内外太赫兹技术发展及应用》。
57. 参见《一种VOx太赫兹非制冷焦平面探测器组件》。
58. 参见《600 GHz Imaging Radar with 2 cm Range Resolution》。
59. 参见《A High-Resolution Imaging Radar at 580 GHz》。
60. 参见《DARPA成功测试新型视频合成孔径雷达》。
61. 参见《DARPA启动研发使用电子辅助反射器的先进成像雷达项目》。
62. 参见《美国防空反导系统雷达新技术发展及应用》。