E-2D预警机形成初始作战能力的实质

叶海军 雷川

预警指挥机(简称“预警机”)作为现代战争空中预警探测和指挥控制的核心节点,在低空补盲、机动预警、指挥控制、战场管理等方面具有不可替代的重要作用,是国家战略预警和防空预警体系的核心组成部分,是各国争先发展、应对现代化、网络化、信息化、体系化战争的重要武器装备,是体现一国信息技术发展水平的大型综合电子信息系统.

航母预警机(Carrier-based AEW&C2)是在航空母舰上起降、担负航母编队作战空中早期预警和指挥控制、特别是对航母舰载机群指挥控制任务的舰载预警机系统,是舰载机群打击力量形成的核心和枢纽.受航母作业和海上作战要求约束,航母预警机具有高集成度、高自动化、高实时性的特点,代表着预警机研制和发展的最高难度.

长期以来,在美国海军航空母舰服役的是E-2C预警机(最新型号是“鹰眼2000”).近十年来,美国海军依托技术进步,整体的作战理念和理论发生了重大变化:一是作战任务由远海作战扩展到濒海作战,对陆上目标精确监视和定位能力需求日益迫切;二是装备发展大力推行“网络中心战”构想.在此需求牵引下,美国海军自2003年8月4日开始研制“先进鹰眼”(Advanced Hawk Eye,AHE)(后正式命名为E-2D)预警机[1−2],对“鹰眼2000”进行一系列重大改进和能力提升,以扩展预警探测、战场管理等系统能力.

2014年10月10日,美国海军空中指挥与控制联队指挥官德鲁·巴斯登上校签署形成初始作战能力(Initial Operational Capability,IOC)文件[3],高调宣布E-2D预警机形成初始作战能力.这标志着“先进鹰眼”项目如期完成从立项、研制、交付到作战评估全过程.2015年E-2D预警机正式部署到“西奥多·罗斯福”号航空母舰上,在美国海军网络中心战中扮演着至关重要的角色.

本文从梳理分析美国海军E-2D预警机发展历程、能力提升、作战需求以及系统先进性等方面入手,剖析E-2D预警机形成初始作战能力的实质,为我国预警机系列化发展和海军航母编队作战体系建设与发展提供了参考和借鉴.

1 E-2D预警机的发展背景

进入21世纪以来,为满足美国海军网络中心战的迫切需求,诺斯罗普·格鲁门公司(简称“诺格公司”)开始着手发展一种更加先进的“鹰眼”预警机.该型预警机是现役E-2C预警机的重大改进型,并最终用来取代E-2C.2000年1月,美国海军正式提出“先进鹰眼”预警机发展计划.为了更好地推动“先进鹰眼”预警机的发展,海军要求工业部门集中对“先进电子扫描雷达、新型任务系统设备、任务软件和后勤支援”等4个领域展开深入研究工作.从2003年8月4日正式启动E-2D预警机研制到2014年10月10日形成初始作战能力,历经近十年研制时间,研制大事记见表1[1−6].

2 E-2D预警机的先进性

E-2D 预警机是在E-2C“鹰眼2000”预警机的基础上改进而来,E-2D预警机的先进性主要体现在载机平台飞行能力和任务系统作战能力两个方面[5−11].

2.1 载机平台飞行能力

E-2预警机是世界上唯一一型舰载固定翼预警机,其载机平台型号为W2F-1,也是世界上唯一专为预警机而研制的平台.受母舰起降、海上工作环境和维护保养等条件限制,舰载预警机载机与岸基预警机载机有截然不同的使用要求.W2F-1平台最大起飞重量为22.4t,是母舰弹射起飞的最大重量.W2F-1平台通过四垂尾翼设计降低垂尾高度、可折叠机翼、可升降天线罩等技术措施来实现机-舰之间的良好适配性和维护性.在四垂尾翼、尾翼上半部分和螺旋桨均采用复合材料设计,以利于减小对预警雷达等传感器的遮挡[5].E-2D预警机载机平台的能力提升重点体现在3个方面[6]:一是更换新引擎,动力更强劲.由早期的钢质材料、机械控制的4叶片螺旋桨发展为复合材料、数字控制的8叶片螺旋桨,载机起飞重量从22.4t逐步提升至26t,使得螺旋桨振动更小、噪声更低、推力更大,并且减少了零件数目,降低了全寿命周期维修费用.二是增强载荷能力、冷却能力.通过更换发动机,增加载机的动力,提升了载机平台的载荷能力和空中任务时间.同时,E-2D预警机增加空中加油能力,使得空中执勤时间延长.三是采用新型数字化座舱.E-2D预警机采用完整的“玻璃座舱”,新增了3个17in彩色战术多用途控制显示器,为驾驶员提供增强的态势感知能力.

2.2 任务系统作战能力

E-2系列预警机采用“渐进式发展”(又称达尔文式)路线,在几十年的发展过程中,任务系统经过多次重大升级改进和能力提升,使得装备性能和作战效能不断提高,预警机从为航母战斗群提供远距离预警的传统角色,转变为承担整个战场指挥与任务控制的全新角色.任务系统的能力提升主要体现在3个方面:

一是预警探测能力[7].E-2D预警机的雷达功能更强大,E-2D预警机的雷达AN/APY-9与E-2C“鹰眼2000”的雷达AN/APS-145相比,灵敏度提高了约20dB,探测空域扩大了2.5倍∼3倍,探测距离增加了300%.该型雷达对于战斗机目标(雷达散射截面为3m2∼5m2)探测距离约为300nm;对地杂波和干扰的抑制能力更强(采用了空间-时间自适应处理技术),可以探测和跟踪小目标以及巡航导弹、战区弹道导弹[8].由于AN/APY-9采用了机械扫描加电子扫描,在保持天线孔径不变的情况下,在对360˚空域进行无空隙监视的同时可对重点空域或目标进行重点观测,也可以同时探测空中和海上的多个目标.

二是E-2D预警机的任务计算机和操作员工作站采用了开放式体系结构和成熟的民用部件,具有不断升级的潜力.由于民用计算机技术的快速发展,主承包商诺格公司今后每18∼24个月就可以方便地升级一次.

三是E-2D预警机有更强的联网能力[9].E-2D是按照网络中心战的理念设计的,将在协同作战能力(Cooperative Engagement Capability,CEC)的基础上进一步提高联网作战效能[10].不过这是一项艰难的工作,需要逐步发展和完善,有待解决的问题包括:收集并融合网络中其他探测设备的数据,生成完善的综合空情图,以及按照机器-机器方式在网络中有效分发信息[11].E-2D预警机计划增加“网络中心协同瞄准(Network Centric Cooperative Targeting,NCCT)”系统,还将增加入侵并破坏敌方无线通信的能力.

3 E-2D预警机形成初始作战能力的实质

综前所述,E-2D预警机相对于之前E-2系列预警机型号,改进了气动外形,换装了新型螺旋桨和发动机,新增了数字化座舱,大幅提高了预警探测、通用计算和网络通信能力,缩短了提升能力时间等.然而,这都不是其形成初始作战能力的实质.

E-2D预警机最具颠覆性的能力在于它作为美国“海军一体化火控防空系统(Naval Integrated Fire Control-Counter Air,NIFC-CA)”的中心节点[12−14],已担负起构建超视距导弹武器打击链(Kill Chain)的核心作用.E-2D预警机形成初始作战能力标志着美军以E-2D预警机为核心的空基系统已由C4ISR转变为C4KISR,全新的作战形态和作战样式由概念变成了现实.

3.1 美军构建了以E-2D预警机为核心的导弹武器打击链

2007年,为满足远程防空作战需要,美军提出“海军一体化火控防空系统”(简称“NIFC-CA”),并将其作为美国海军未来“海盾牌”(Sea Shield)系统的核心部分之一.NIFC-CA以3个部署装备“E-2D预警机、标准-6舰空导弹、战斗机”为核心成员,共同构建防御作战体系中的超视距打击链,见图1.在NIFC-CA系统中,突出了E-2D预警机作为未来海战网络的数字指挥中心的地位,不仅形成了预警机指挥战斗机(战斗机飞行员)的打击链,同时也具备形成预警机直接指挥导弹的打击链的条件(C4ISR→C4KISR),形成人在环路外的闭环打击链.其中,E-2D预警机可使用先进数据链将探测信息在正确的时间送给正确的战斗机,并将原始雷达数据传送给宙斯盾驱逐舰;同时可通过双向数据链使得远程空空导弹在飞行末段“剧烈机动”以躲过敌方防御系统.对美国海军来说,E-2D预警机是NIFC-CA系统的中心节点.2014年初美国海军验证了E-2D预警机APY-9雷达的NIFC-CA能力,它使用Link16数据链和CEC为F/A-18和“宙斯盾”战舰提供目标指示信息.可以看出,作为美国海军迈入网络中心战的重要一步,E-2D预警机承担美国海军实现21世界海上力量战略的重要任务,正在从为航母编队提供远距离预警的传统角色转变为承担整个战场指挥与控制任务的全新角色.

2013年7月,美国海军在举行的“三叉戟勇士2013”(Trident Warrior 2013)演习中,成功演示E-2D预警机与被制导导弹建立双向互联.在演示过程中,F/A-18E/F模拟发射了1枚JSOW C-1,随后E-2D预警机命令该滑翔制导炸弹飞往有效识别后的目标.与此同时,E-2D预警机还接收到这枚空地弹传回的状态更新信息和命中提示信息.美国海军精确打击武器项目办公室JSOW项目副经理表示,这次演示的成功证实了运用F/A-18E/F、JSOW C-1和E-2D为舰队提供完整打击链、远距离海上目标交战的可行性.

2014年4月16日《2014-2025年美国海军航空兵构想》[15]发布,正式提出:美国海军航空兵在机群的设计层面及采办过程中,都必须将其视野从单项目角度扩大至任务领域;美国海军航空兵任务必须集成化,空战必将更大程度地要求海军飞机的集成.同时要求E-2D预警机等作战飞机加强与水面舰船等武器平台的协同,实现一体化作战[16],共同构成打击链,主要涵盖18个环节[8],见图2所示.

预警机是打击链中的核心节点,主要完成9个环节:发现、形成航迹、新增航迹和态势图相参、识别和分类、拦截器发射、中段引导、移交导弹自引导、拦截与杀伤效果评估.这表明美军以网络化作战需求为牵引,借助先发优势,构建预警机指挥下的机-机、机-弹等打击链的理论也日趋成熟和完备.这一过程中的预警机已不再是单一的作战平台,而是成为整个战场的信息化作战体系中的核心枢纽.

3.2 美军优化了导弹武器打击链流程

传统的导弹武器与发射平台绑定,导弹武器打击链流程集中于单一平台.例如,美国海军防空作战打击链采用的是宙斯盾防空作战打击链.

该打击链特点可概括为:一是单平台作战;二是紧耦合;三是受地平线限制(限于视距内).E-2D预警机的加入将集中式的导弹武器打击链流程分散到海面和空中多个分立平台,并可根据实际情况自适应地在水面舰艇-预警机之间灵活切换和优化,提高打击链的作战效能、鲁棒性和战场生存率;E-2D预警机完成导弹的中段制导,实现导弹武器与发射平台间解耦和舰载导弹武器的超视距远程精确打击.

未来,美国海军希望通过NIFC-CA构建超视距(Over The Horizon,OTH)远程打击网络,以对宙斯盾防空作战打击链流程进一步优化.最终的导弹武器打击链将实现分布式、灵活可扩展,具有“松散连接”且不存在视距限制.多架E-2D预警机作为打击网络空中指挥控制节点,提供增强的空中预警、机载CEC中继和航母编队“空战战场管理和任务管理”功能,扩展战场空间、降低遗漏,提供最大的再次打击能力.远期计划中,完整的NIFC-CA包括海上打击链(From The Sea,FTS)、空中打击链(From The Air,FTA)和陆上打击链(From The Land,FTL)等3类防空打击链,见图3所示.每类打击链均以E-2D预警机作为空中指挥控制和监视平台,同时包括相应的数据链网络、主动雷达制导型导弹和武器控制系统.

3.3 美军缩短了导弹武器打击链闭环时间

美军一直致力于完善空基预警探测体系,从而优化打击链流程,缩短打击链时间,以提高体系作战的响应能力.从1991年海湾战争100min(小时级)到2011年伊拉克战争10min(分钟级)[7,9],打击链效率提高了10倍.目前,美军仍从打击链结构、作战信息系统基础能力等方面对打击链进行流程优化,以进一步缩短打击链响应时间.

进入21世纪以来,美军在开放系统架构和异构系统网络互联方面投入大量人力物力,进行了大量研究和开发,力图通过提高处理效率、统一处理算法、互联异构网络、全局共享信息缩短打击链闭环时间.

2015年,美军提出基于全新的分布式“云杀伤链”概念,通过对战场资源的高效管控、目标数据的实时处理分发共享,从而实现对超视距目标的先敌发现、先敌攻击、先敌摧毁.美军多次重大事件中美军的打击链事件见表2.

E-2D预警机是美军将上述技术实践化装备化的重要抓手.E-2D预警机任务系统通过使用开放式体系结构和成熟民用部件,并与打击链其他作战平台在系统上实现同构,使得:一是现有的大量软件可以在各平台上实现重用;二是在通用系统上快速开发应用软件成为可能;三是提高处理效率、对打击链各阶段进行跨层优化的新技术经过评估测试可以便捷加装,形成“软件商店”.

表2 美军打击链时间从小时级缩短至分钟级对照表

3.4 美军形成了基于E-2D预警机的体系作战能力

E-2D预警机作为美军构建复杂体系(Complex SoS)的标志性装备,从设计伊始就以构建体系能力为目标，为美国海军航母编队提供战场管理和导弹防御系统的基石.

一是战场管理方面,在美国海军“21世纪海权(Sea Power 21)”建设目标中,E-2D预警机全面参与海上打击(Sea Strike)、海上防御(Sea Shield)、海上基地(Sea Basing),并扮演重要角色.除了担任编队空中耳目外,还充当重要指控节点,以机上先进的任务系统整合战区内各作战平台信息,为决策者下达最后命令提供自动化的决策参考.

二是导弹防御方面,E-2D预警机配合“宙斯盾”作战系统和“标准-6”舰空拦截导弹[16],成为美国海军超视距NIFC-CA系统的中心节点.2014年6月15日,E-2D预警机引导“标准-6”舰空导弹拦截试验,使得美国海军获得了更强大的跨地平线攻击能力,“标准-6”导弹的防御包线在低空部分大范围延伸,在增加防空通道的同时进一步强化了美国海军对高速掠海反舰导弹的抗饱和攻击能力.完成超视距机-舰-弹拦截试验,标志着美国海军形成了基于E-2D预警机体系作战能力,见图4.

4 结论

E-2D预警机形成初始作战能力实质是美国海军构建并优化了以预警机为核心的超视距导弹武器打击链,形成了初步的基于E-2D预警机体系作战能力.同时,美军并没有在相关方面停下脚步.据报道,2013年9月,美国海军完成了作战能力基线(WCB)的3次迭代,检查验证了160多条高优先级打击链[12],体系作战能力大幅提升.E-2D预警机初始作战能力的形成仅仅是一个开始,美军实现网络化、体系化,构建“集成作战能力”(Integrated War fi ghting Capability,IWC)的帷幕刚刚拉开.正如美国海军文件中提到,“单一战舰平台或者飞机平台独立作战的时代一去不复返了.信息技术的普适特性已渗透进现代战争机器的每一个细胞–我们将不再孤单.”.

当前,我军正处于由机械化向信息化转型的重要阶段,美国海军E-2D预警机的发展历程、技术理念和装备体系化、实战化使用等方面的经验,对我军进行信息化作战理论研究、预警机系统、海军航母编队作战体系建设和发展具有重要参考价值和借鉴意义.

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