总述
中国空警一号预警机是中国空军利用前苏联Tu-4轰炸机改装的预警机。该机乘员10~12人,机长30.18米,翼展43.05米,机高9.22米,机翼面积161.7平方米,起飞滑跑距离780米,着陆滑跑距离817米。
动力装置:原机装Ash-73TK螺桨发动机。换装涡桨六涡桨发动机4台,单台功率4250马力。最大起飞重量54500千克,最大航程5100千米,最大速度558千米/小时。
空警一号预警机主要设备为“843”雷达,雷达旋转天线罩直径7米,厚2米。中型目标高度1500米,控测距离220千米;目标高度1000米,探测距离208千米;目标高度500米,控测距离200千米。小型目标高度10000米,探测距离269千米。
研制背景
20世纪60年代艰苦的夜间防空作战,体现出地面雷达为主的指挥体系上的很多问题。尤其是东南沿海省份的山区,造成了大量的雷达盲区,使台湾飞机的窜扰频频得手,夜间的艰苦拦截战斗持续了近11年。大陆空军需要能够覆盖大量低空盲区的雷达预警系统才能有效遏止窜扰。
1969年9月,紧跟当时世界空军装备建设发展潮流,空军提出研制空中预警机。根据研制工作被批准的时间,研制中的预警机取代号为“926飞机”。
环顾当时世界,只有美国、前苏联、英国3个国家拥有空中预警机。美国专门设计的第一种空中预警机E-2“鹰眼”型是涡桨式客机改装而成;前苏联图-126“苔藓”型空中预警机,1969年刚开始装备部队;英国皇家空军同一年接收到由“彗星”4C型喷气式客机改装成的“猎迷”MK1型电子侦察机。
为了避开地面的不利影响,提前发现低空突防的飞机,空中预警机必须携载大型雷达,从空中搜索目标,因而它的载机要具备以下条件:一是装载能力强,以便承载大型雷达天线和容纳电子设备及操纵人员;二是续航性能好,以便执行长时间的空中巡逻任务。
我国空军在当时的飞机装备中,选择了图-4飞机作载机。在载机上加装预警雷达天线可不是一件简单的事,需要对飞机总体做出较大的技术修改。
由图-4改装的载机,在背部安装庞大的雷达天线罩和支架系统之后,飞机的总阻力增加了约30%。为了保证飞机飞行性能和安全,他们替换了图-4飞机原装的活塞式发动机,使全机动力装置的功率增大67%。
此外,从1969年12月到1970年8月,技术人员对载机的气动外形和结构做了修改,整个研制过程中的吹风试验超过2000次。
“926飞机”于1971年6月10日首次试飞成功,并被命名为“空警一号”。
第一次带天线罩试飞,“空警一号”在空中出现剧烈的震动现象。在驾驶舱里,飞行员的脚蹬板上有间歇性敲打感觉,咯咯直响;在中部机舱,3名射击员都能看到垂直尾翼明显的周期性摆动;在尾舱,人摇晃得无法写字。
经过分析,科研人员提出了17种排振方案。2年多的艰苦攻关,由天线罩后部的扰流引起的飞机尾部抖振终于被排除。
从1976年下半年开始,空军组织提高雷达抗地物与海浪杂波干扰的研究工作。1978年11月20日至1979年1月18日,“空警一号”组织海上试飞,效果并不明显。最终,因预警雷达的性能不能满足需要,“空警一号”于1979年停止研制。
当年“空警一号”下马后,被拆除了预警设备恢复为轰炸机。现在,中国航空博物馆展出的“空警一号”则是用同型飞机重新组装的。
改装措施
主要改装
“空警一号”首先改装了国产化的涡桨-6发动机,当时也只有这一款发动机能满足要求。由于АЩ-73ТК风冷活塞发动机短舱小,根本装不下长大的涡桨-6,因此需要在活塞发动机舱前,加装一段过度舱段与原发动机舱连接。制造和安装这个舱段时,由于没有型架保证精度,技术工人们把木匠拉线和水平仪等家什用于测量安装焊接位置,结果不仅精度非常好,而且时间只用了一个月就顺利完成。
虽然顺利改装了发动机舱,但是加长了的发动机向前伸出达2.3米,影响了飞机的安定性和操纵性。工程师解决这个问题也是采取快刀斩乱麻,用加大平尾面积,并且在平尾两端加装端板,同时增加腹鳍和加大背鳍来保证安定性。平尾的面积展向加长2米,弦向加长了400毫米。
改装最主要的部分是雷达和机载系统。为装下这些系统,拆除飞机上原有的“钴”雷达和所有炮塔。在机背上加装了7米直径、厚度为1.2米的玻璃钢雷达罩。由于原型机体没有相应的承力结构能用于安装雷达罩支架,普通框架承受不了雷达罩在飞行中产生应力,因此在图-4的机身内加装了承力框架,然后再把雷达罩架安装在这些承力结构件上。
图-4飞机中段的炸弹舱等几个舱段全部改装成密封舱,用于安排雷达操作员和控制人员。当时由于国内对于世界预警机技术水平和观念上相差很大。
空警一号的主要分系统包括警戒雷达系统、数据处理系统、数据显示和控制系统、敌我识别系统、通信和数据传输系统、导航和引导系统、电子对抗系统。
在“空警一号”上采用的是布置多个雷达P型显示器,2个A型显示器,UHF和VHF波段的电台分别担任空地和空空通话,当时数据传输设备采用无线电传机改装,空域的空情显示主要以图板作图表示。由于雷达P显当时只有长余辉一种,操纵员和控制员必须紧盯显示器,不然很可能漏看空情。
实质上“空警一号”只是将雷达站移到空中拓展探测范围和减小盲区,性能与50年代早期的预警机相当,并非真正意义上的现代预警机。根据当时资料,空警一号对低空目标的探测面积相当于40个П-3雷达站,这对于当时的大陆防空是非常有实用价值的。
在预警机的制造史上,中国人的改装速度是世界之最。从1969年12月开始画图,只用了一年零七个月,1971年6月10日空警一号就开始了首次试飞,随后进入试飞阶段。在起飞过程中,首先发现飞机跑偏,飞行员极力控制飞机,才使得沿跑道中线扭秧歌一样地滑跑起飞和降落,升空后在飞行也有偏航滚转的趋势,飞行员在数小时的飞行中,时刻要用力把登舵。
后来经过测试,发现是发动机功率加大后,螺旋桨侧洗流打在垂尾上造成的偏航力矩所致。图-4原装的АЩ-73ТК活塞发动机是右旋,而涡桨6是左旋,原设计对右旋的气动力矩补偿措施全部失效,造成飞机左偏右倾。而中国的技术人员解决这个看来很棘手的问题却只需一把扳手,将左右发动机油门推杆调整成固定8度的油门,造成左右推力不同来补偿这个偏航力矩。
另一个在试飞中出现的问题却没有如此简单。由于位于垂尾前方的雷达罩厚度大且边沿钝,飞行中罩后气流产生分离引起紊流,作用在垂尾上就产生振颤。这种振颤飞行员在飞行中都能明显感觉到。振颤不仅容易使空勤人员感觉疲劳,也容易使结构疲劳。
从1972年9月开始,设计组开始着手排除振颤。采取的手段是在天线架上安装船形整流罩,并在垂尾上加装动力吸振器。经过反复试验,证明这些手段是有效的,成功地将振颤遏止在允许范围内。
飞行测试
“空警一号”全部改装完成后,进行了几百小时的飞行测试。中高空模拟目标是轰-6轰炸机,海上低空目标以安-24运输机模拟。“空警一号”对轰-6的探测距离能够达到300~350千米,对海上低空飞行的安-24飞机探测距离达250千米。
“空警一号”也针对海上舰船进行了试验,探测大型猎潜艇一类的目标距离达300千米。虽然当时空警一号采用的全是电子管系统,连指挥计算机都是电子管晶体管混合电路,但在探测距离上也能与国外同时代的先进预警机相比美。
“空警一号”落后在雷达数据处理和信息传送环节上,缺乏实用的人机界面,不得不折中依靠手工标图和语音通信传报空情。
作战特点
1980年以前,中国空军主要沿用苏联的装备体系和作战指挥模式,以短航程的防空战斗机和地面雷达引导为主。
中国的国土面积很大,这样就需要很多的地面雷达、战斗机和机场,并且划分各自的防空空域,这也是导致中国歼-5和歼-6战斗机总产量近6000架的主要原因。要协调和调度数量如此庞大的战斗机群和分布各处的空军基地,再加上近十万门高射炮和几千个防空导弹发射架,对于大陆空军来说不是件容易的事情。
苏联的预警机一般部署在警戒地区后方150千米处,附近有己方战斗机和地面防空区域,这种做法不仅能有效监控前方空域,又能使预警机处于己方防空网的保护之下。预警机探测距离远,发现有敌方战斗机企图袭击预警机时,可以及时后退,并引导己方战斗机和地面防空系统进行拦截。
1981年叙利亚企图采用米格-25从高空高速袭击以色列位于黎巴嫩西部地中海上空的预警机时,以色列预警机后退,并及时引导战斗机成功的拦截了这架叙利亚的米格-25.
预警机的优势是探测距离远,当其后退时,能脱离敌方地面雷达视距,而需要地面引导的叙利亚米格-25战斗机却因此无法得到地面全景空情引导,机上雷达只能探测正面空域,因此落进了从侧面接近的以色列战斗机的圈套。
当时的中国空军的预警机也很可能采取这类战术,而中国的实际情况不同于苏联和美国,缺乏远程战斗机,需要引导大批的歼-5和歼-6轮流升空作战,甚至还要与地面防空系统协同,预警机的指挥控制非常复杂。
不过1970年以后的中国大陆空防如同长满刺的刺猬,入侵的敌机遭到的空中和地面拦截规模将是空前密集的。
遗憾与新生
空警一号研制成功后,并没有进入空军服役。进入20世纪70年代,台湾国民党飞机的袭扰渐渐平息,大陆的雷达网已经逐渐完善,覆盖了大多数国土。对于空中预警机填补盲区的紧迫程度减缓,如此以来,大陆有时间更进一步认识预警机作战体系。
到20世纪80年代共和国空军依旧在停留在50年代末期的水平,主要战机依旧是米格-17和米格-19的国产型歼-5和歼-6,而地面雷达也还是当年的П-3和П-20.1982年爆发的叙利亚与以色列的战争中,以色列成功的瓦解了叙利亚的地面雷达网的防空体系,这场战争警醒了共和国空军。落后的战术思想和落后的装备才是叙利亚人失败的原因。
20世纪80年代末期,空警一号第一次展现在国人眼前的时候,已经不再能遨游长空,而是北京小汤山航空博物馆的展品。这对于希望中国有自己的预警机的人们也许有些许遗憾,但对共和国空军却意味着战略思想和观念的新生,空警一号是中国防空史上的一个里程碑。