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对南京上空预警机的猜测

作者:百姓tt(xxx.xxx.xxx.xxx)

对南京上空预警机的猜测

1. 引言（与雷达无关）

老实说，尽管在网上已经看到了连篇累牍的学报文章，以极其专业的也是让我根本看不懂的一堆堆公式从各个方面探讨着一架神秘机器的性能，鄙人还是对其存在抱着宁信其无，不信其有的态度。另一方面，与网上更多的灌水文章和小道消息相反，这些文章又由于其天赋的严密性让我对其所描述的那件东西的存在有一种模模糊糊的希冀。就是这种希望越小，热情越高的渴望让我不懈地以自己掌握的少得可怜的一点皮毛知识对这些文章中的点滴数据进行分析，不过既然面对的是一个世界先进水平的保密体系，我的屡战屡败也是意料之中。所有的努力都证明了一个结论：只要这个保密体系愿意，我就休想从哪怕只字片言当中窥见这个秘密的一鳞半爪。因为一只老虎或许会打盹，但一群老虎在大太阳下同时打盹的机会么，从概率论角度能得出的答案是显而易见的。

于是就在这种尴尬中，和其他军迷一起迎来了2004年的愚人节。

2. 对照片的初步印象

应该说，第一张照片已经让我基本上相信了这不是个洋玩笑。从有限的一点绘画知识出发，我觉得那架低飞的IL76与其上的天线罩在色调的明暗配合上让我挑不出大毛病。虽然这年头photoshop高手已经屡屡成功地调戏过中国军迷的肉眼凡胎。另外，画面中左下角传统的南方民居也有力地证明其拍摄地点是在中国境内。其实还有一个可笑的原因，我当时误将天线罩的灰白色三角部分判断成支架了，这么“独特”的支撑方式虽让我不解，却也的确将它和望楼与中坚“区分”开来，等发现自己弄错了已经是第二天了。

而第二张照片已经让我深信不疑并且试图从中挖掘到一些感兴趣的数据了。这张照片中，IL76AEW似乎正准备着陆。我非常感谢拍摄者取的这个时机和这个角度，实在是太理想了，可以说我后面的所有估计几乎都是基于这张照片的。因为在这个画面中，IL76放下了主起落架，而且，拍摄者几乎是正对着IL76，天线罩就在主起落架正上方。所以只要我找到IL76的主轮间距数据，那么据此就可以得到误差很小的AEW天线罩尺寸数据。有了它就可以进一步估计天线的尺寸数据。而且，还可以据此对网上的一些传闻进行验证。

到了今天，我又看到了一张照片。这张是在地面并且可能是在西安试飞院的停机坪拍摄的。仍旧是令我惊异的正面标准照，这种半公开地披露IL76AEW的风格看来和当前的时局不无干系。这张照片尽管大而清晰，但意义就目前而言对我不是很大，我只是可以用它来验证从第二张照片得到的几个数据。

3. 从照片估计天线

下面，就让我们来进行估计并且享受这一过程吧。先说一句，不要认为这能叫分析。从猜测者掌握的数学知识和对于AEW体系的了解来看，方方面面都粗糙得当不起分析的大名。

首先，我从航空工程信息网找到了IL76的主轮间距：8.16米。

现在，要做的事便是从照片2上量取IL76的主轮间距。我用的是任何windows上都会有的最最土老帽的微软绘图笔。原因只有一个：它能给出珍贵的元素坐标，而我只需要这个。把那张照片用大尺寸显示，然后找到已经模模糊糊的主起落架，从左到右画一条线，画笔显示这条线长为81个单位。OK！

下面就是天线罩了，同样是一条线，长为108。如此说来，天线罩直径至少10.8米。

但是，单一的数据来源是不让我满足的，既然手头还有地面的大图即照片3，也要利用一下。这次我取的参照系是机身高度，已知为14.76米。用前述方法对天线罩的测量这次得出结果为11.7米。尽管照片2是远距离拍摄的，误差较大，但我还是倾向于比较保守的估计，最终判断天线罩直径为11米。

天线罩尺寸到手，但重要的是对于罩中天线孔径的估计。在此我的2点假设是：

第一、中美俄在天线罩上选取的都是同一族的椭圆，就是长轴和短轴之比都是大约为5的那一组椭圆。

第二、天线罩与天线的比例关系也假设为相同。

那么，现在套用E-3天线/天线罩的数据：7.3/9.1米 由于E-3的天线是通过天线罩圆心的，因此E-3天线长度就等于E-3天线罩内部圆形腔体的直径。依据这个比例关系和11米的天线罩尺寸我估计出IL76天线罩内腔直径： 8.82米。

网上有一种说法，称天线罩内呈等边三角形安装了三个阵面。从照片1和照片2上也看到天线罩有一个灰白色三角区。lcasucks兄说三角区外侧的黑色部分即为天线罩的透波部分。如果此说成立，这个三角形的边长就是天线阵长度。我据此计算了一下：根据等边三角形特点，天线罩内腔直径乘以30度角的余弦值即为天线阵长度。计算结果为7.62米左右。为证实这一点，再度检查照片2，发现机头后方恰好露出那个灰白三角的两个顶角。划线显示顶角间距77个单位！至此我想已经不必继续说什么了。

天线罩的厚度从照片3得到，大体是直径的5分之一，为2.2米。假设垂直于天线罩长轴平面切一刀下去，得到的切面还是保持5比1长短轴关系的椭圆（这个地方也许需要严格的几何证明，我现在只是跟着感觉走）。那么，根据前面的天线阵长度，算出天线阵宽度约1.5米。

4. 猜测，全都是猜测

从现在起，后面对于天线性能数据的估计就没有直接的证据了，都只是我个人的猜测。

我现在已经承认，在天线罩内部呈等边三角形安装了三个天线阵面。从这种布置看来，基本可以确定天线罩是固定的，并且有极大可能采用相控阵体制。对于平面相控阵的方位搜索角度问题，我从前曾经有疑问，但是从现在的情况看，已经是事实。解决办法之一也许是略微缩小阵元间距，这样可以将方位扫描范围从正负60度稍微扩充到譬如65或70度范围，如果目标处于这个区间，可能要由火控计算机对两个阵面的数据进行融合后确定。当然，AEW调整一下航向也同样可以解决问题。

天线的频率是估计天线性能的一个重要依据。在这里，假设此天线工作在S波段。一个论据是天线与机身的间距比较接近于E-3系统的3.4米（视觉上有些差异，我想这个数值应该是也计入天线罩的厚度），雷达工作频率与雷达和机身间距的关系在郦能敬老先生的《预警机导论》中曾经有过论述，因时间太久已记不清了。

由于S波段范围是从2G到4G，如果取波长为2G，则每一阵面上会有不多于2000个阵元，相应的在方位上的波束宽度约2度，俯仰上的宽度为9度。如果波长为3G，方位上波束宽度约1.2度，俯仰上宽度6度。如果波长为4G，方位波束宽度约0.9度，俯仰宽度5度。

这个雷达以何种脉冲重复频率为主呢？我猜测是中等重复频率即MPRF。MPRF不如HPRF（高重复频率）的地方是对于迎头目标的探测距离，特别是在无杂波条件下，HPRF对于此类目标眼睛尖得很。一般HPRF要远出20%。但HPRF对于杂波下的目标其效能就不高了，如果目标再远离雷达载机，HPRF作用距离就更要缩短了。如果要保证HPRF此种条件下的效能，一个条件是尽量降低天线的副瓣电平，以便抑制从副瓣进入雷达接收机的杂波信号。E-3的APY-1雷达使用HPRF，为此它的平均副瓣电平被压到了-69dB，由于达到这个指标需要付出很高的代价，至今还没有别的预警机雷达在这个参数上和它叫板。MPRF虽然探测距离上略逊一筹，但是在杂波条件下的效能要好于HPRF（当然对手不能是APY-1那种变态），同时也不对副瓣电平做那么走极端的要求，相对而言，制作工艺上代价要可承受得多。所以，世界上除E-2这个异类之外的大部分预警机还是对MPRF比较青睐。

相控阵雷达一个广为人知的特点是波束的敏捷性，这是由于波控器和移相器的配合使得相控阵雷达的主瓣具备了机械扫描雷达望尘莫及的随机调整能力。但与之相关的另一个优势却还不是人人都知道：相控阵雷达的跟踪距离几乎等于它的搜索距离。这是因为相控阵雷达的主波束可以在目标上驻留任意长时间，因此把这个因素代入雷达的跟踪距离公式就可以看到这上面相控阵较之传统机械扫描雷达又占了不少便宜。

5. 又一个与雷达无关

IL76AEW此时出现在南京应该是进行检验飞行。原因应该很多，比如14所就在南京，提供支持很方便。而且中国海空力量的重心自90年代以来明显地向华东华南地区倾斜。华东地区由于沪杭宁三角区在中国经济版图中的举足轻重地位也必然成为未来战争中的重点保护对象。作为未来中国空中力量耳目的AEW也必须在这里提前适应环境。但是需要指出的是，AEW作为集一个国家电子工业之大成的作品，其研制的过程步履艰辛，而试验过程中花费的精力恐怕更是有过之而无不及。中国空军对于如何使用脉冲多普勒体制的空中预警机还没有经验，30年前空警一号的实验虽然打了一些铺垫，但空警一号使用的是基本不具备陆上下视能力，非PD体制的714测雨雷达。在城市地区如何使用空中预警机对于中国空军乃至对于中国雷达技术人员还都是非常新的课题。一般而言，在脉冲多普勒雷达面对的各类陆地环境中，城市和山区是杂波信号最为强烈的区域，而华东地区可以说是中国城市化程度最高的地区，而且这个区域内还存在着武夷山，长江，东海等与城市反差强烈的自然地理形态，因此，对于华东地区预警机检飞所面临的困难和将要花费的时间需要估计得严重一些。这决不会是一年两年的事，看看英国的猎迷预警机在解决对陆地低空低速目标的虚警问题所花费的时间和代价就可以想象其难度。总之，想说的就是：预警机出现了，很好；至于什么时候能很好的运用，要耐心等待。不要认为那是指日可待的事，科学的事来不得半点急躁，欲速不达的教训想来每个人都有，而磨刀不误砍柴工作为真理重复上一千遍也不算多。

6. 不是结论，而是随感

到现在为止，我已经尽力对从这三张照片里能获取的信息进行了估计和尽可能有依据的猜测。但是懂行的人都能看出，我实际上除了雷达天线部分，啥也没能说出来。即便是天线部分，也有大量的问题我无法回答，比如天线阵是否为有源阵，它的功率如何，它的副瓣电平等等。因为这些数据除非是下一次被公布，鄙人从外面是推导不出来的。尽管电子部14所在《现代雷达》和其他刊物上发表的大量论文都是围绕着“某型机载有源相控阵雷达”，但我至今没有发现任何能让我对上述参数进行估计的有用数据。考虑到写这篇东西的初衷是和有兴趣的军迷探讨交流，因此尽管这点估计的结果些微不足道，我还是把它贴在网上，以飧各位同好。