中国舰载预警飞机
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作者: 熊佳
去年在互联网上出现了两幅疑似中国舰载固定翼预警机的照片。韩国《韩国军事防务网》和俄罗斯《军事评论》等媒体相继发表评论。外界认为，固定翼舰载预警机作为中国未来航母的预警指挥手段，而从俄罗斯引进的卡-31预警直升机将是过渡装备。环球网2013年6月4日报道：2012年，JZY-1型舰载预警机验证机首飞成功，由此证实了该机的存在。
航母需要固定翼舰载预警机
在海战中，如何尽可能远的探测到敌方来袭武器，是确保己方水面舰艇编队安全的关键。因为发现距离越远，己方抗击准备才能越充分。而要实现远程预警，仅靠舰载对空和对海搜索雷达是不够的，因为俗话说“站得高看得远”，但现代高性能舰载对空对海雷达重量都不轻，受到载舰重心、桅杆强度等制约，所能安装的高度就那么二三十米，而且地球曲率的存在还极大地限制了其对低空目标的探测距离，通常不过40千米。所以，要想从根本上解决舰艇编队在海上的远程预警问题，必须靠舰载预警机。
目前世界上共有两类舰载预警机，一种是以“海王”AEWMK7和卡-31为代表的预警直升机，另一种是E-2C固定翼舰载预警机。相比较而言，舰载预警直升机具有起降优势，只要舰上有块面积较大的飞行甲板就可起降。也正因为如此，那些无法操作使用固定翼舰载预警机的航母大都搭载舰载预警直升机。
与上述两种舰载预警直升机相比，E-2C尽管起降性能大大不如，只能搭载在有弹射器的中大型航母上，但其预警指挥能力远远超出。以美国在上世纪90年代初改进的E-2CGroup Ⅱ为例，其换装了AN/APS-145型数字化脉冲多普勒雷达能同时跟踪超过2000个空中和水面目标，一次雷达扫描可覆羔1250万平方千米的空域，可在648千米外探测到轰炸机，在480千米外探测到战斗机。此外，该雷达辐射状孔径控制天线减少了副瓣，有很强的抗电子干扰能力。
舰载预警直升机无论是巡逻范围、飞行速度和高度、探测距离、多目标跟踪能力、指挥引导能力、留空时间等都与舰载固定翼预警机有着巨大差距。对搭载垂直/短距起降战斗机和直升机为主的轻型航母来说，舰载预警直升机的能力够用了，但对搭载固定翼战斗机为主的中型和大型航母来说，舰载预警直升机的能力明显不够。举例来说，当搭载苏33和卡-31的“库兹涅佐夫”号航母与搭载F/A-18E/F和E-2C的美国“尼米兹”级航母对抗时，尽管双方的舰载战斗机在技战术性能上完全可以匹敌，但由于卡-31的预警指挥能力远逊于E-2C，将使得苏33的信息感知能力明显弱于F/A-18E/F，进而导致苏-33在与F/A-18E/F的空中对抗中处于很大劣势地位；同时这种预警能力的差距还将导致“库兹涅佐夫”号在组织防御时明显不如“尼米兹”级从容和有效。
中国正在测试的“辽宁”号航母平台排水量在6万吨以上，与“库兹涅佐夫”号、“尼米兹”级航母一样以搭载固定翼战机为主。如果其未来服役后只能使用卡-31舰载预警直升机的话，将很难充分发挥大型航母平台和固定翼战机的能力。因此，中国必须发展固定翼舰载预警机来消除信息感知能力的不足，以利航母平台更好地进行攻防作战。
中国舰载预警机平台性能
从近期互联网上出现的疑似舰载固定翼预警机照片来看，机体平台选择的是运-7运输机。其实这也很好理解，在中国可供选择的三款平台中，运-8太大太重，运-12太小太轻，只有运-7的尺寸和重量还比较合适。不过，这个机体平台并非完全是原先的运-7，而是进行了改装，其中最明显的地方有两个，一是垂尾变成了类似美制E-2预警机的四垂尾布局——外侧的两个垂直翼面延伸到平尾以下，中间两片则固定在水平安定面之上而没有下延；二是采用了新型动力系统。
E-2当初之所以采用四垂尾布局，主要出于两方面考虑：一是为了适应海上的复杂飞行环境与航母上复杂的起降环境。舰载固定翼预警机在海上低空低速飞行时受到气动干扰的影响很大，同时背负式雷达罩也会对飞行稳定性造成影响，因此其必须具备很强的低速稳定性，能够在较低的飞行速度下抵御气动干扰的影响。相比于平直翼高升力系数的效果，方向安定性成为舰载预警机低速安全性的关键，而增加方向安定性能最有效的方法就是增加垂尾的面积。另外，舰载固定翼预警机无论采用弹射还是滑跃方式起飞，舰上可用跑道长度都限制了起飞速度，而月采用涡桨动力和平直翼的舰载固定翼预警机加速性也不好，低速离舰后必须要经过较长的时间保持姿态稳定和加速。E-2采用四垂尾布局，能够在尺寸有限的机尾空间容纳最大面积的翼面，有利于保证舰载预警机起降时的稳定性和飞行安全。这也就解释了为什么作为一款出勤率相当高的舰载机，E-2自1964年1月19日交付美国海军使用至今，极少出现飞行与起降事故。二是为了适应航母机库高度限制。像E-2这般大小的飞机，如果采用传统的单垂尾和H形垂尾来保持飞行稳定性，高度势必会超出航母机库的限制。但要减小单垂尾和H形垂尾高度，垂尾面积也会减小，从而给飞行安全带来威胁。既然不能依靠增加高度的方式增加垂尾面积，那么只有依靠增加垂尾数量来达到增加垂尾面积的目的，这也是平衡飞机稳定和高度尺寸之间矛盾的唯一方法。不仅如此，E-2为了适应机库高度，还将雷达罩设计的很薄，并且通过液压控制雷达罩的升高或降低，停机时最大的下降高度可达0.64米。
互联网上的中国舰载固定翼预警机照片所展示的四垂尾机尾布局，无疑借鉴了E-2的设计，这是对同样需要所做的自然反应，也是目前已被实践证明是效果最好的设计。不过，中国舰载固定翼预警机的四垂尾机尾布局与E-2也有区别，就是前者的四片垂尾都铰接有可以活动的方向舵，而E-2的四片垂尾中只有三片铰接有可以活动的方向舵（左侧的第二片垂尾上没有）。
互联网上的中国舰载固定翼预警机照片显示其用新型六叶螺旋桨替换运-7的四叶螺旋桨。联系到此前出现的运-8高新机也采用的是这种六叶螺旋桨，据此可以判断中国舰载固定翼预警机的动力装置为2台涡桨6C，单台功率为5000马力。相比于运-7-100所采用的涡桨5A-1发动机2900马力的单台功率，涡桨-6C的功率提升幅度显然非常之大。 很多人一提到舰载固定翼预警机的起飞，总有种惯性思维，认为其必须依靠弹射器起飞，难以在滑跃起飞型航母r使用。实际情况并非如此！采用大展弦比平直翼的螺旋桨飞机具有较大的升阻比，起降性能良好，不依赖弹射器是可以实现在航母上起飞的。1963年11月8日、21和22日，美国海军曾经用一架海军陆战队的KC-130F“大力神”加油/运输机在56000吨的“福莱斯特”号航母上进行过起降试验，其中29次为“接触-离去”式着舰，21次为“全停”着舰/起飞。所有这些起降试验均未使用弹射器，完全依靠KC-130F自主完成。据美国海军宣称，试验表明，KC-130F在38555千克重量下，能够在81.4米距离上实现着舰（螺旋桨反桨）；在58444千克的最大起飞重量下，能够在227.1米距离上实现着舰（螺旋桨反桨），在140.2米距离上实现起飞（这还是在平直甲板上）。而且，在起飞试验中有一些并不需要甲板风相助。
但美国海军并未让KC-130F上舰，主要原因在于其进行起降作业时需要清空甲板，而且螺旋桨反桨着舰存在很大风险，一旦有不测，飞机没有复飞机会。另外，更适合上舰的C-2A“灰狗”运输机的出现（1965年开始使用，在E-2平台的基础上改进而来），也是KC-130F上舰未遂的重要原因。
上世纪80年代初，美国海军用T-2C、F/A-18A、F-14A等舰载机进行了陆上滑跃起飞试验，滑跃甲板角度分别为6°和9°。其中低速低翼载的T-2C喷气舰载教练机用于模拟预警、反潜、运输等平台的滑跃起飞。实验证明，在滑跃甲板角度为9°的情况下，T-2C以推重比为0.5时起飞距离仅114米，推重比为0.42时也小于190米。此外，美国海军早期的E-2A预警机技术手册也表明，即使是只有3155马力发动机的E-2A在无风状态下也只需滑跑275米即能以最大起飞重量起飞：在25节甲板风情况下，滑跑只需134米。如果是像T-2C一样滑跃起飞，所需滑跑距离将更短。
从上面介绍的美国海军在航母上测试C-130以及模拟E-2滑跃起飞的情况来分析，运-7平台即使不进行任何改进，也可从航母上起飞。如果是以互联网上曝光的改装状态进行滑跃起飞，借助25节甲板风，其应该能以最大起飞重量从“瓦良格”号航母上的195米长起飞点实现起飞，从首甲板的两个105米起飞点实现轻载起飞。
那么是不是说互联网上曝光的JZY-01具备上舰使用的条件了呢？并非如此。因为上舰使用不只是能飞起来就行，还包括其它许多要素。
舰载固定翼预警机大多数情况下是要呆在机库里的，而机库高度以及升降机的大小、提升能力对于舰载固定翼预警机的尺寸和重量是有严格限制的。但互联网上的中国舰载固定翼预警机照片，除了明显的四垂尾和新型发动机变化外，运-7平台的长度似乎没有发生变化，由此推测其翼展可能也没有变化，同时照片上也看不到机翼是否进行了折叠。我们知道，原始运-7的尺寸要比E-2大——运-7机长23.7米，机高8.5米，翼展达29.6米；E-2C机长17.7米，机高5.6米，翼展24.6米。而“瓦良格”号的同级舰——俄罗斯“库兹涅佐夫”号航母舷侧升降机的尺寸为20x15米、提升能力为40吨，估计“瓦良格”号的舷侧升降机尺寸和提升能力也基本如此。如果说在改装四垂尾之后，运-7平台的高度可以降到6米以下，并且假定雷达罩高度也可以像E-2C一样进行调节，那么满足机库高度的要求可以实现，而且改装后的运-7平台重量即使按比较宽松的25吨计算，也在升降机的提升能力范围内，但以原有运-7的机长和翼展，还是难以在“瓦良格”号航母上使用的，因为其超过了航母升降机的尺寸限制。即使折叠机翼也不行，因为机长仍然超标，而且原有运-7的翼展太大，折叠后还可能带来高度超出机库限制的问题。
还有比较明显的一点说明互联网上曝光的中国舰载固定翼预警机难以在航母上使用，就是其起落架没有变化。这说明什么呢？说明运-7平台的起落架和机体结构都没有进行加强。虽然滑跃起飞不像弹射起飞对起落架结构强度和机体结构强度要求那么高，但着舰却有较高要求。因为着舰时，舰载机几乎是“砸”向甲板，冲击力大大超过着陆，然后依靠着舰钩钩挂阻拦索生拉硬拽才能停下来。如果不对起落架和机体结构进行强化，是难以承受着舰的冲击力和拦阻拉力的。
此外，舰载固定翼预警机在航母上使用还会遇到海上特有的高湿、高盐环境，对机体的耐腐蚀能力要求也很高，而陆基飞机在这方面显然不能满足要求。如果运-7平台不对机体的耐腐蚀能力进行改进的话，也无法上舰使用。
雷达和数据链
互联网上的JZY-01没有采用与国产空警2000预警机相似的大厚度圆盘雷达罩，而是与E-2C类似的大直径、小厚度形式，就连安装位置也与E-2C相似。E-2的雷达罩直径为7.3米、厚度只有0.79米，估计中国舰载固定翼预警机的雷达罩尺寸可能也与此差不多。雷达罩采用大直径显然是为了增加天线尺寸，而小厚度则是为了尽可能降低雷达罩对飞机气动性能的影响，特别是尽可能减小飞行阻力。
但是雷达罩内会安装何种样式的雷达呢？我们知道，空警2000的圆盘形雷达罩装的是有源相控阵雷达，具体是把三个平面相控阵雷达天线呈等边三角形放在雷达罩内，这样不论飞机如何运动，都能保证一个天线“注视”警戒空域，同时利用相控阵天线快速扫描的特点，探测到目标后迅速让波束返回扫描确认。但有源相控阵雷达也有一些明显缺点：一是天线阵面数量过多，增加雷达罩系统的复杂程度：二是试验证明三面阵相控阵雷达在波束结合部的探测距离较差；三是多面相控阵雷达普遍存在天线旁瓣较大的问题：四是多个阵面装在一个雷达罩内，会使天线增益受到较大限制。这些因素综合作用，会影响到有源相控阵雷达的探测距离。
考虑到海上远程探测的需要，估计JZY-01可能会采用与E-2C类似的八木天线，其好处是能够将天线尺寸做到接近雷达罩的最大直径，而且天线增益大、旁瓣小。尽管机械扫描雷达数据刷新率较低，但由于其探测距离远，这方面的缺点倒并不严重。与此同时，雷达波长也可能较长，虽然不利于对地面目标探测，但中国海军航母主要是用于对海作战及远洋防空，对地作战居于次要地位，因此这个缺点也不是很严重。
现代军用电子技术更新速度很快，任何国家海军也不可能做到一步到位。对中国海军来说，舰载固定翼预警机的雷达首先要解决够用和可靠问题，积累经验后再徐图进步。如果在舰载固定翼预警机使用有所心得，可以通过持续更新软件来提升性能，或者换装类似E-2D上的AN/AN/APY-9机/电混扫雷达。
除了雷达，数据链也很重要，因为其是让舰载固定翼预警机传递信息和成为空中指挥引导中心的关键。近年来，中国在先进数据链，特别是三军通用数据链上投入很大，相信中国舰载固定翼预警机必定会装备与外军技术水平相当的数据链。
结语
总体来看，互联网上曝光的中国舰载固定翼预警机主要还是用于检验预警机平台、雷达系统的可用性，正如其编号“JZY-01验证机”一样，还算不上真正的冉见载固定翼预警机原型机。未来通过该机的技术验证，可能会对运-7进行较大改动，包括缩小机体长度和翼展、采用折叠机翼、加强起落架和机体结构强度、大量应用复合材料来减轻自重、提高抗腐蚀性能等，或者重新研制专用的舰载固定翼预警机平台，并对雷达系统进行完善，从而推出真正可用的舰载固定翼预警机。
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