美國E-2C預警機
美國海軍預警機
美國E-2C預警機是美國海軍唯一的預警機,並為多國空海軍採用。E-2C,1971年1月初次試飛,73年12月開始服役。美國海軍總計定購了166架,71年開始產生,96年全部交貨。從外型上看,E-2C與E-2B以下區別:為了容納ALR-59雷達,機首加長了33cm,機頭雷達罩一般漆成黑色,E-2B通常是與機體一致的白灰色;E-2B在機首正中有兩個著陸燈;E-2C則安裝在機鼻下方;機腹新增加的線路使得右舷處多出一個凸出長條;為適應ALR-59雷達的尺寸,平尾一直延伸到位於外端的兩個垂尾外面大約12cm的地方。E-2C最大的改進在於新型的機載雷達和電子設備,另外發動機推力也有較大提高。
為了向外延伸航空母艦的防空探測能力,美國海軍在第二次世界大戰末期就開始在一些較大型的艦載螺旋槳攻擊機上裝置雷達成為雷達預警機(例如由TBF魚雷機改裝而來的TBF-3W)。往後有數種改裝自美國海軍體積稍大的現成艦載機種的雷達進入美國海軍服役,與先前雷達預警機的最大不同在於機上多了一、兩名通訊管制員,可利用無線電直接指揮戰鬥機作戰,而這便是艦載空中預警管制機(AEW)的先驅。於1957年亮相的E-1B跟蹤者(Tracer)系由S-2反潛機在機背上加裝大型圓盤狀雷達而成,是美國海軍第一代真正的艦載空中預警管制機。 但是E-1B最主要的功能仍只是向艦艇回報雷達獲得的資料,本身的直接指揮管制能力還是僅限於通過無線電以語音指揮機群作戰;而E-1B由於機體大小不足,發展空間小,故很難經由提升而滿足往後美國海軍更高的需求。
50年代6萬噸級的福萊斯特級(Forrestal class) 航空母艦陸續進入美國海軍服役,該級艦能操作更大型的艦載機,因此美國海軍開始規劃重量更大、功能更強大廣泛的新一代艦載空中管制預警機,整合當時尚在建構的海軍戰術資料系統(NTDS),可通過資料鏈與飛機、艦艇分享雷達資料並指揮機群作戰,因而具備真正的空中指揮管制能力,這就是日後服役數十年至今、被西方國家廣泛採用的E-2鷹眼(Hawkeye)系列的由來。鷹眼的研發始於1953年2月,起初編號為W-2F-1,後來才改成E-2。
美國E-2C預警機
以E-2D為標準
參考數據 | |
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乘員 | 5人 |
長度 | 17.60 米 |
翼展 | 24.56 米(摺疊後為8.94米) |
高度 | 5.58 米 |
機翼面積 | 65 平方米 |
主輪距 | 5.93米 |
前主輪距 | 7.06米 |
空重 | 18,090千克 |
最大起飛重量 | 26,083千克 |
動力系統 | 2×艾利森或勞斯萊斯T56-A-427A渦輪螺旋槳發動機 |
功率 | 2×5,100 軸馬力(3,800 千瓦) |
最大飛行速度 | 648千米/小時 |
實用升限 | 10,576 米 |
航程 | 2,708 公里 |
爬升率 | 13米/秒 |
翼載荷 | 355千克/米² |
推重比 | 0.32 千瓦/千克 |
雷達天線罩直徑 | 7.32米 |
續航時間 | 6小時 |
美國E-2C預警機
對於任何作戰飛機來說,光有好的雷達,而沒有完善的電子系統也是不行的。E-2C裝有利頓公司的OL-77/ASQ中央數據處理機,由兩台L-304計算機組成,儲存器容量8×8192字,可擴大為10×8192字,備有供顯示用4096字再生儲存器。該計算機實時計算與控制來自雷達、通信、導航與電子對抗系統的數據,並做出相應決策。整個處理機系統可完成監視、探測、截獲、測高、識別、分類、跟蹤、數據顯示,威脅估計、航跡截獲、武器選擇、截擊導引、數據傳送、導航、飛機性能監視與控制等不同功能。處理機裝有先進的輸出輸入裝置,其數據顯示控制台由3個AN/APA-172數據顯示控制台組成,採用25.4厘米(10英寸)主顯示器顯示目標平面位置、速度向量和有關數據,採用12.7厘米(5英寸)輔助顯示器作文字顯示。控制台備有光筆與控制鍵盤。通信系統包括柯林斯無線電公司的AN/ARC-51A雙向超高頻電台,AN/ARQ-158超高頻電台,Link4、Link11數據鏈,AN/ARQ-34高頻數據鏈和AN/AIC-14A機內通話設備;其中Link11用於向母艦及其它預警機傳送數據,Link4用於向其它飛機傳送數據或由地面向中央處理機傳送指令。導航與導引系統包括利頓公司的AN/ASW-92艦載機用慣導平台,AN/APN-153多普勒導航儀,CP1085/AS大氣計算機、塔康導航儀等設備。
E-2C機組五人,正副飛行員各一,電子設備操作手三名,負責指揮;ACO的主要任務是指揮空中攔截任務;第三名是FT/RO雷達操作員,兼機上維護工程師。由於ACO的任務繁重,而E-2故障少,美國海軍已把FT/RO取消,換成第二名FT/RO。FT/RO在前、CICO居中、ACO在最後,各有專職,但也可以分擔他人的任務。三人排排側坐,背對機窗,起降時則將座椅轉90度面對機首。每人的操縱台上方安裝有一個十英寸單色雷達螢光幕,下方是一個五英寸的字幕。為防止反光影響觀看屏幕,窗帘通常都會拉上。由於現代戰場目標繁多、交戰區域呈非線性、電子對抗技術不斷進步,電子設備操作手的工作強度非常大。E-2C乘員不僅要應付高強度的作戰任務,還要和機內惡劣環境對抗。飛機發動機發出巨大的噪音,電子儀器產生高頻率(400cps)噪音,冷氣機也有噪音,機身震動劇烈。
E-2C不但能監視威脅航母戰鬥群的各種目標、指揮艦載戰鬥機作戰,還能與地面部隊、普通戰艦直接通過數據鏈、兩部短波、六部以上的超短波UHF無線電交換信息,使得E-2C被賦予了更多、更重要的任務,當然這與電子技術的飛躍發展是不可分的。數據鏈路還使得其他飛機無需打開雷達,就可以根據數據鏈路傳來的信息發起對敵機的攻擊,自身的隱蔽性大大增強。E-2C的通訊天線滿布整個機腹下方,機身上方有一根可拉至機尾的短波天線,此外還有一根長達50米的可收放拖曳短波天線。如果降落時飛行員忘記將此天線收回,只要尾鉤一放下,天線立即會被自動切斷,以確保安全。該天線的收放由雷達員依靠兩個按鈕控制:一個收,一個放,兩個一齊按即可將天線切斷。為了確保眾多電子設備的供電,機上裝有兩台由發動機驅動的發電機,每部功率是60000千瓦;另有一個油壓驅動備用發電機,功率是5000千瓦。機上某些電子儀器還使用真空管。
E-2繁多的電子設備會發出大量熱量,因此在主雷達罩前有一個很大的冷卻空氣入口,另外在右發動機與機身之間還有一個專為主雷達用的冷卻空氣入氣口。機艙內則裝有空調。E-2C巡邏時間長,因此裝有兩個小便器,一個在副駕駛員座位下,另一個在後艙,但終究不像地面方便,因此乘員執勤前通常盡量少喝水。后艙還有一個應急的化學劑馬桶(chemicaltoilet)。E-2沒有自動降落駕駛裝置,這是因為美國海軍艦載機的自動駕駛軟體都是為噴氣機設計,因此E-2無法套用。
美國E-2C預警機
由於E-2C性能優越,又能在航母上搭載使用,因此它在美海軍中的作用舉足輕重。美國海軍的E-2C中隊編製一般為五架飛機,其中一架常作為備用機。通常情況下僅有一架升空為艦隊執行預警任務,只有特殊狀況時才用兩架同時執勤。E-2C中隊成員約一百二十名,包括飛行、地勤、和行政人員。
美國E-2C預警機
E-2從未被敵方擊落,僅在海灣戰爭結束后損失了一架。當時是一架E-2C起火,飛行員跳傘后飛機仍繼續向前飛行,為保密起見美海軍F/A-18戰鬥機擊落了這架無人的E-2C。E-2C預計在2010年開始淘汰,後續機型將是CSA(CommonSupportAircraft,通用支援飛機),目前處於概念階段。CSA用來取代E-2C、EA-6B及S3,據稱將使用大量先進技術,例如智能蒙皮等。此外E-2C本身也將不斷改進,下圖中的E-2C改進計劃就是換裝先進發動機和八片大傾角螺旋槳,改進飛行性能和航程。
美國E-2C預警機
值得留意的是台灣也購買了E-2機。93年美國批准出售四架E-2T給台灣,95年9月交貨。上述飛機是美國空軍從阿利桑納飛機墳場(boneyard)中抽調了四架E-2B,改裝達到E-2C的標準,賣給了台灣,但主雷達為略落後的AN/APS-138。但四架E-2不足以實現24小時的空中預警,按備份一架、維護一架來算,最低限度需要六架,八架較為理想。有消息說台灣已續訂四架E-2T。
E-2T的服役使得台灣空軍有了相對理想的空中預警能力,但並不能改變台灣孤島地利條件對於防禦作戰的種種劣勢。美海軍的E-2通常前進到航母編隊前360千米處巡邏,確保儘早發現敵目標,在遠離編隊的地方就消滅敵人。而台灣海峽太窄,高速戰鬥機十幾分鐘就可以飛越,因此E-2T根本不能前進,就連在台灣上空巡邏,也要格外小心解放軍戰鬥機的突襲。假如在東海岸飛行則較為安全,但早期預警的作用就大打折扣了。
E-2C預警機在70年代配裝APS-120雷達,90年代換裝改進型雷達APS-145,但仍達不到較高精度要求。美國海軍期望在2010年具備海上協同接敵能力(CEC),即多架預警機雷達聯網,使其探測空域遠遠超出地球曲率對單一雷達的作用距離的限制。為此需要對現有的APS-145雷達進行大幅度的改進。在保留原來360度全方位的機械掃描能力的同時,增加了在方位±60度或小於±60度的電掃描能力。目前美國海軍已對此立項研究,計劃擬於2003年開始,2009年前開始投產,2010年可以裝備一個中隊服役。
美國E-2C預警機
美國E-2C預警機
2003年8月美國海軍授予諾斯羅普·格魯門系統公司總額19億美元的合同,啟動E-2先進“鷹眼”(AHE)計劃的研製階段。為期10年的系統研製與驗證(SDD)階段包括升級2架“鷹眼”2000飛機,並取得AHE合格證。該現代化計劃在設計上要為E-2提供導彈跟蹤能力。諾斯羅普·格魯門公司計劃在4年內向海軍交付首架AHE發展型飛機,2013年完成SDD階段。該項SDD合同是繼諾斯羅普·格魯門公司2002年1月以來所領導的、總額4900萬美元的降低風險工作之後。預SDD階段使該公司建立了AHE任務系統的物理體系結構、擬訂了規範,並提出了整個項目計劃。
E-2A型
E-2首架原型機於1960年推出,同年10月21日首次試飛;第一架量產型號為E-2A ,1961年4月19日首次試飛,第一架於1964年1月19日交付美國海軍,開始取代E-1成為美國海軍制式艦載空中預警管制機。E-2A採用單機功率3155軸馬力的T-56-A-8渦輪螺旋槳發動機以及一具由GE生產、探測距離約200公里的AN/APS-96雷達。AN/APS-96採用單延遲線固定目標對消技術,能抑制海上雜波的干擾。
E-2B型
由於E-2的原始設計僅供艦載作業,所以APS-96雷達缺乏內陸操作能力。到1967年為止,總共有56架E-2A進入美國海軍服役。E-2系列的第一種改良型──E-2B於1969年2月20日首度試飛,主要改良包括換裝具備內陸操作能力的APS-111雷達,並以Mod-Ax計劃開發的新型L-304數位電腦取代原來的類比計算機、改善機上電子設備的可靠性、加大水平尾翼兩端的垂直尾翼面積等。至1971年為止,共有51架E-2A被升級為E-2B。
E-2C型
基本設計
在將E-2A升級為E-2B的同時,美國也開發更新型的E-2C,改良幅度更大。美國總共建造兩架E-2C原型機,於1971年1月20日首次試飛,同年中投入生產,量產型於1972年9月23日首次試飛,1973年起交付美國海軍,1974年2月起開始行程作戰能力。相較於E-2B,E-2C的主要改良為換裝APS-120雷達、性能提升的T-56-A-425發動機(單機功率5100馬力),並加裝一套Litton的AN/ALR- 59(後來升級為AN/ALR-73)被動探測系統(Passive Detection System,PDS)。
AN/ALR-59包含四組接收天線,分別位於機首、機尾與水平尾翼兩端,可接收來自空中、海上、地面電磁訊號,由中央處理器控制進行同步掃瞄;接收到電磁信號時,處理器比對不同接收天線的信號強度與時間差,自動計算出信號來源的精確方位,同時也能自動分析信號的相關參數並進行判別。ALR-73的有效接收距離達740公里以上,是機載雷達的兩倍。 由於加裝ALR-59/73,機鼻也因為加裝PDS的天線而增長1325px;而為了因應新增的航電系統,E-2C還增加了一套冷卻系統,此系統的進氣口裝在機背上。相較於APS-111,APS-120配備一具新的強化穩定性發射機、一具自動探測器和擁有恆定誤警率(CFAR)電路的系統電腦,擁有較強的雜訊與旁波瓣抑制能力,並繼續沿用雙延遲線固定目標對消技術,具備有限的對陸地俯視能力,不過對抗陸地上空雜訊的能力還是不足。
機組人員
E-2的標準機組人數為五名,包括正駕駛、副駕駛以及三名位於后艙的戰管人員,分為雷達官(RO)、戰管官(CICO)與空管官(ACO),其中CICO在任務執行期間為全機的任務指揮官,負責指揮所有作業;ACO負責空中管制,並處理通信系統和衛星連線等;而雷達官則為預備的空管官,此外也是機上的武器官。如果任何一名戰管人員因故無法繼續執行任務,則由其它的戰管人員調整系統進行遞補。在飛機起降階段,飛機的最高指揮權則在正駕駛手中。
E-2C Group 2
1992年以後交機的E-2C屬於更新的Group 2規格,原有的18架E-2C Group 1日後也提升為Group 2的水準。而美國海岸警衛隊操作的EC-130V由於經費被砍,便於1993年移交美國空軍,美國空軍接收此機后立刻將該機的APS-125雷達換成APS-145,編號則改為NC- 130H,隨後擔任一些測試工作。 E-2C Group 2最重要的改良是換裝APS-145雷達,此雷達擁有新的低脈衝重複頻率(PRF)操作模式,成為E-2系列所配備的第一種兼具高、中、低頻三種模式的雷達,搭配一具赫茲爾坦公司的RT-988敵我識別收發器。 APS-145仍使用八木旋轉天線,通過一個三頻道旋轉同軸耦合器將雷達與敵我識別器信號饋送至飛機內部的設備。
雷達信號經赫茲爾坦公司OL-93/AP雷達信號處理器饋送至OL-77/ASQ中央處理器(由兩具L-304處理器構成,具有8個容量8192 byte的記憶體,可擴充為10個),此外有獨立的顯示用記憶體,容量為4096 bytes),而RT-988敵我識別收發機接收的信號則經赫茲爾坦公司OL-76/AP敵我識別探測/處理器饋送到中央處理機。 除了雷達之外,E-2C Group 2還有其他改良,例如換裝彩色的新型加強主顯示單元,具有一具內建的微處理器,能以視窗方式運作,並在地圖上顯示地形曲線,訊號處理能力較以往E-2C的顯示單元增加10倍;機上三個戰管人員面前各有一具相同的AN/APA-172 彩色顯控台,每個操控台都能執行所有的機能。
由於改良階段不同,E-2CGroup 2前後又分為四種次型,包括E-2C Grouop 2(X)/(N)/(M)/(C)等,主要差別在於電子探測截收系統(PDS)、戰術顯示器、導航系統、自動駕駛系統等。其中,E-2C Group 2(C)是最新的次型,擁有最完整的規格,由於E-2C Group 2次型繁多,起飛重量也有不同,為了讓航空母艦彈射官順利識別機型並調整彈射器的蒸汽壓力,較早的次型E-2C Group 2(X)的機首漆上羅馬數字的II,而E-2C Group 2(N)開始的所有次型都在機首漆上白色十字。
E-2C鷹眼2000
90年代末期,E-2C又推出新的改良型,稱為E-2C鷹眼2000(Hawkeye 2000);而前述原為美國海岸警衛隊操作、後來移交美國空軍的NC-130H,便作為鷹眼2000研發工作的測試用機。E-2C鷹眼2000的主要改良項目包括提升型任務電腦(Mission Computer Upgrade,MCU)、先進顯示控制工作站(Advanced Control Indicator Set,ACIS)、CEC聯合接戰能力中的AN/USG-3機載終端設備、新的整合式衛星通訊系統(SATCOM)、電子支援裝備等,並具備改良后的航電冷卻循環系統、導航系統、自動飛行控制系統(AFCS)、座艙航電與顯示等等,此外也改進了可靠度與維修能力。
鷹眼2000的整體工作能力大增,強大的資料處理能量使其不再局限於原本的早期預警及指揮管制功能,而達到了聯合作戰指揮管制的水平。美國海軍在1999年4月訂購了21架全新製造的E-2C鷹眼2000,此批飛機中尚包括台灣地區購買的2架與法國購買的2架。第一架E-2C鷹眼2000在2001年10月移交美國海軍,第一批鷹眼2000機隊在2004年達成初始戰備能力(IOC)。此外,美國海軍也計劃將54架現役E-2C升級為鷹眼2000構型。至於外銷的E-2C鷹眼2000無論是新造整機或升級套件,一律不包括CEC相關設備以及新型整合衛星系統。
E-2D型
發展沿革
繼鷹眼2000后,美國海軍接著準備大幅度地改良現役的E-2C預警機,此提升計劃稱為先進鷹眼(Advance Hawkeye)計劃,升級后改稱為E-2D。在未來網路化作戰的美軍中將扮演管制與資訊傳遞中心等重要角色。2014年3月E-2D正式進入美國海軍服役,日本將成為E-2D預警機的首個海外用戶。
設計特點
E-2D最重要的改良是換裝AN/APY-9先進超高頻相控陣雷達(Advanced UHF Radar,AURA),主承包商是洛馬集團,採用一具由L-3集團負責開發、18收/發頻道的ADS-18(Advanced Detection System ,ADS)被動式固態電子掃瞄陣列天線,又稱為旋轉電子掃瞄天線(Rotating Electronically Scanned Array),天線本身的波束能涵蓋120度的水平扇區(實際操作時,水平掃瞄範圍在90度扇區以內),配合水平旋轉基座便能涵蓋360度的全方位(天線的水平旋轉速率為每分鐘4.5或6轉),最大探測距離超過300英里(483公里),能同時保持對地面半徑200英里(321公里)以及高度0到100000英尺(30480m)的空域進行搜索,其探測範圍比APS-145增加兩倍以上,而且能在更遠的距離探測到小型目標。
其他包括機體的改良、雷達現代化計劃(Radar Modernization Program,RMP)、先進紅外線搜索追蹤系統(SIRST)、新的電子截收系統、高速光纖資料匯流排、導航系統、新型任務資料處理單元、通訊傳輸等,並具有網路中心作戰能力(Network Centric Operations)以及USG-3協同接戰能力終端系統等,在未來網路化作戰的美軍中將扮演管制與資訊傳遞中心等重要角色。E-2D將換裝擁有20英寸液晶平面顯示器的新型任務顯控台,而駕駛艙也改用三具17英寸液晶平面顯示器取代過去的傳統儀錶,而駕駛艙壁背面還加裝一具17英寸戰術導航座艙顯示器(TNCD)。
E-2T型
美國在90年代初期批准出售中國台灣地區4架E-2空中預警機,不過一開始只打算將美國海軍淘汰庫存的E-2B換裝APS-138雷達,成為售予台灣地區的E-2T,經過台灣極力爭取后,美方才同意出售全新製造、使用當時最新規格且配備APS-145雷達的E-2C Group 2。由於當時台灣地區對外軍購仍十分困難,為了掩人耳目,美方仍以E-2B翻修加裝APS-138雷達的名義記載此一軍購案;然而,實際上除了鼻輪艙蓋等少數無關緊要的零件“象徵性”地採用E-2B拆下來的舊品之外,E-2T就是不折不扣的E-2C Group 2。
此案在1993年5月正式簽約,第一架E-2T於1995年5月9日在格魯曼公司公司交機,前兩架E-2T於1995年9月3日運抵台灣,后2架則於同月23日運抵,4機於同年11月22日正式成軍。由於美方拒絕提供,這批E-2T並未裝備數據鏈系統,至2002年美國才同意配合台灣地區的博勝專案(三軍數據鏈建置),售予台灣JDITS聯合戰術情報分配系統的台灣專用簡化版本(包含Link-16),配備於台灣地區空軍E-2T、F-16等機種上。一開始台灣地區空軍僅4架E-2T構成的預警機隊,無法隨時保持一架在空機,因此機隊只在必要時升空警戒,因此台灣地區隨後便規劃擴充預警機隊的規模。
1999年7月31日,美國正式同意售予台灣地區2架E-2T鷹眼2000型,兩架分別於2004年8月與11月交機,並在2005年入役;連同兩架鷹眼2000一同購入的還有若干備用系統,包括2具備用的APS-145雷達、4具T-56-A-427發動機、2套OE-335/A天線組、2套鷹眼2000的改良型任務電腦/ACIS工作站/被動截收系統。與美國原版的鷹眼2000相較,台灣地區訂購的鷹眼2000除去了CEC能力以及衛星通訊系統,並加裝前述的簡化版JDITS設備;此外,由於這兩架鷹眼2000擁有新的八葉片複合材料螺旋槳,因此完整型號應為E-2C鷹眼2000NP。此外,台灣地區現有四架E-2T也從2004年11月起由諾格集團進行改良,升級為鷹眼2000的規格。