学术： 美国预警机工业能力发展研究
今日荐文的作者为中国电子科学研究院，海军驻北京地区航空军代表室专家秦瑞祥，彭玉婷。本篇节选自论文《美国预警机工业能力发展研究》，发表于《中国电子科学研究院学报》第10卷第5期。下面和小编一起开始学习吧~
引 言
美国是世界上拥有预警机产品种类和数量最多的国家，其现役预警机装备包括E-2、E-3和P-3三个系列共111架，占世界现役预警机装备总量的近1/3。其中，E-2系列75架，E-3系列32架，P-3系列4架，其研制生产的E-2系列预警机是世界上唯一能够从航母上起降的固定翼预警机。美国预警机诞生之前的研究开发和试验工作是由美国海/空军、麻省理工学院及相关企业研发机构共同合作完成的，而批量生产过程中的绝大部分技术改造和升级等工作主要由企业研发机构承担。美国预警机产品的系统集成商为诺格公司、波音公司和洛马公司3家，子系统承包商主要有雷声、L-3、BAE、霍尼韦尔、哈里斯等20多家公司。
表1 美国预警机产品体系
1 发展历程
在第二次世界大战的珍珠港事件及其后的中途岛等战役中，日本海军常常采用低空鱼雷轰炸机进行突袭，导致美国海军舰船损失惨重。为了解决舰队对低空目标的预警问题，在雷达技术已经取得较大进展的1943年，美国海军首先提出了代号为“卡迪拉克（Cadillac）”的计划，并委托麻省理工学院在缅因州卡迪拉克山进行研究试验，由此拉开了预警机产业诞生、发展的序幕。
第一代预警机（20世纪40年代到60年代初），主要解决雷达装机升空和强杂波背景下的探测问题。这一阶段的预警机探测到情报后，通过莫尔斯电码、后来是通过话音报告至地面指挥所，空空通信设备不完善，不具备指挥控制能力或具备初步的指挥控制能力。通用电气公司为美国海军提供AN/APS-20机载雷达，道格拉斯公司前后共生产了搭载此型雷达的AD系列预警机417架，以4架为1组的标准编制，成为美国海军20世纪50年代的主力舰载预警机。
第二代预警机（20世纪60年代中期到90年代初），实现单平台的指挥和控制。随着数字技术的发展，预警机实现了两个突破：一是相控阵技术在预警机上得到应用，增加了雷达的工作模式、增强了雷达的探测性能；二是数字通信的发展保证了空地情报分发，预警机通信从话音向数据链转换。美国第二代预警机典型产品主要是E-2系列和E-3系列预警机。诺格公司作为系统集成商，对E-2系列预警机持续改进，根据雷达性能的不同先后经历E-2A/B、E-2C Group-0/I/II、“鹰眼2000”和“高级鹰眼”等。
目前，E-2C预警机被美国海军订购超过154架，出口45架，是出口数量最多的预警机；波音公司作为系统集成商采用了西屋电气公司（后为诺格公司电子传感器与系统部）研发的APY-1雷达而形成E-3A预警机，后经过诺格公司“雷达系统改进计划（RSIP）”的多阶段改进形成E-3B/C。E-3系列预警机总计生产68架，美国空军装备了34架，出口34架。
第三代预警机（20世纪90年代至今），实现以网络为中心的战场管理。随着导弹和隐身飞机等威胁显著增加，联合作战目标的数量增多等因素，战场环境日趋复杂，加之电子技术的飞速发展促使了新一代预警机的问世。美国第三代预警机的典型代表是诺格公司研发的E-2D“高级鹰眼”预警机。诺格公司于2003年8月获得了美国海军总共约为19亿美元的系统研制与演示（SSD）合同，用于2架E-2D“高级鹰眼”的研制生产，其中涉及到分系统承包商主要有洛马、雷声、BAE、哈密尔顿·桑德兰等近20家公司。
2 研发力量构成
美国预警机工业体系主要包括总装设计生产、雷达分系统、导航分系统、ESM分系统、通信分系统和敌我识别分系统等，其研发力量主要由三部分构成：政府研发机构、大学研发机构和企业研发机构，详见表2。
表2 美国预警机主要研发力量
2.1 军方、政府研究机构和大学是预警机装备顶层设计和关键技术攻关的主导力量
在预警机项目初期，美国海军与美国国防科学委员会科学研究发展办公室共同研究机载预警雷达技术，并解决与机上众多电子设备的电磁兼容问题，同时委托当时的麻省理工学院林肯实验室进行试验和测试，参与预警机装备顶层设计和关键技术攻关的科学家从各门类学科基础扎实、训练有素的人员中选拔出来，为解决机载预警雷达复杂技术奠定了坚实基础。
2.2 大中型防务公司是预警机装备研制生产的主体力量
企业研发机构主要承担预警机任务电子系统的研发和综合集成、载机平台的改装以及任务电子系统生产工艺开发等科研任务。美国预警机产品的系统集成商只有诺格公司、波音公司和洛马公司，分别承担美国海军的E-2系列、空军的E-3系列和海关与边防署的P-3预警机；分系统承包商主要包括负责电子支援系统的洛马公司、负责通信组件的罗克韦尔·柯林斯、负责协同交战能力（CEC）的雷声网络中心系统公司、负责电磁干扰抵消系统的弗利泽比公司等20多家，各分系统承包商在其业务领域内呈有限竞争状态。
其中，在雷达分系统领域，洛马公司采用电子与传感器系统部（前身为通用电气公司的航空航天部）生产的AN/APS-120/125/138/145雷达用于E-2系列预警机，诺格公司电子传感器与系统部（前身为西屋公司）研发的AN/APY-2机载监视雷达用于E-3预警机；在电子侦察分系统方面，洛马系统集成公司研发的AN/ALQ-217用于E-2D预警机，重量减少多了55%，使得辐射源识别能力和可靠性显著提高；在通信分系统方面，DRS技术公司负责数据传输系统，波尔/泽罗公司负责可调谐滤波器/放大器，罗德克公司负责电台接口单元。美国预警机工业能力体系详见图1。
图1 美国预警指挥系统工业能力体系
美国预警机的研制生产除能够保证本国作战需求外，还大量出口到其他国家和地区，诺格公司负责E-2C及其发展型E-2D预警机的研制生产，其中75架E-2C和7架E-2D（截至2014年初）交付美国海军，35架E-2C出口至埃及、新加坡、日本、法国和中国台湾。2015年6月，美国国务院批准向日本出口4架E-2D预警机；波音公司负责E-3和E-767系列预警机的研制生产，其中33架E-3预警机交付美国空军，34架E-3预警机出口北约、沙特阿拉伯、英国和法国，18架E-737/767出口日本、土耳其、澳大利亚和韩国；洛马公司承制的4架P-3预警机只用于海关与边防署的缉毒与反走私活动，不用于作战。美国预警机出口情况详见表3。
表3 美国预警机出口情况统计（截止到2014年）
3 研制生产能力分析
3.1 完善的系统集成环境
系统集成商拥有可实现大系统综合集成的完整设施设备和研发验证环境。以诺格公司为例，该公司建立了覆盖材料与工艺、技术研发、试验测试、建模仿真等一系列流程在内的“全频谱”实验室，为C4ISR综合集成项目提供服务，如图2所示。同时，诺格公司还建立了与美国政府部门（包括国防部）以及其它防务承包商（波音公司、洛马公司和雷声公司）互联互通的节点，包括维吉尼亚的华盛顿开发中心、加利福尼亚的高级开发中心、福罗里达州的战斗管理中心以及纽约的概念开发中心等，为其在分布式集成环境中开发作战系统、进行建模仿真试验以及开展综合集成分析工作提供全过程保障，如图3所示。
图2 诺格公司“全频谱”实验室
3.2 秉承渐进式发展理念对产品进行持续改进
预警机作为大型、复杂的电子信息系统，其系统集成商在研发理念方面始终坚持对产品的持续改进。诺格公司秉承渐进式发展理念（也称为达尔文式发展），在几十年的发展过程中，根据作战需求变化以及新技术的引入进行了多次改造，E-2系列预警机的生命力越发旺盛。预警机信息化改造主要包括任务电子系统技术和设备改进、更新及改造技术应用验证、战术演练中出现问题的地面再现以及解决方案的形成、地面热模设施和测评能力的建立等。正在进行的E-2D“高级鹰眼”计划，将使E-2C预警机服役到2020年。图4为诺格公司对E-2C预警机的信息化改造过程。
图3 诺格公司的分布式集成环境
图4 诺格公司对E-2C预警机的信息化改造过程
4 未来发展趋势
美国的预警机产业是以私营企业为研发主体，在政府机构的规划、管理和资金支持下，生产主承包商、分包商及配套供应商分工合作的典型运作模式。
4.1 无人预警系统是下一代预警机轻型化、智能化发展方向
针对降低预警机全寿命周期成本的需求，以反隐身为主要用途的新一代大型遥控无人机与固体有源相控阵预警雷达结合，同时与有人预警机配合使用，将扩大预警机的探测范围，同时有效降低使用费用。虽然目前还没有开发出执行对空预警任务为主的无人预警机装备，但E-2和E-3系列预警机将可能成为美国工业部门开发的最后一代有人预警机系统。
4.2 企业研发机构与使用部门良好合作，可为预警机的持续发展奠定坚实基础
美国企业研发机构在对预警机改造的过程中，为与用户形成充分的互动关系，通常建立联合开发小组等沟通机制和组织。为发展E-2C预警机，总承包商诺格公司与美国海军建立了“统一计划组”（IPT，Integrated Program Team），在采办过程的需求定义和招标准备阶段，海军是IPT的领导者；合同签订以后，IPT的领导权就移交给了承包商，由诺格公司承担起交付产品和服务的责任。另外，美国海军从1999财年开始，采用新的“多年采购方式”，多年采购方式建立起来的稳定关系既可以激发承包商进行工程创新，避免设计陈旧落后，又有效避免了重复开发，为承包商和用户节省了大量研发费用。
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