预警机 [如何选择预警机？]

　　由于地球曲率的影响及地形的遮蔽，地面雷达对低空目标的探测距离较近。例如，地面雷达对500米高度的目标，理论最大探测距离不到100千米。此外，地面雷达还有移动困难以及位置比较固定，易受到攻击的缺点。从二战开始，人们就尝试把雷达装在飞机上，以克服地面(舰载)雷达的局限性，这就是预警机的早期雏形。
　　随着现代空战的发展，现代战斗机上的雷达不足以完成全部的搜索任务。目前先进的战斗机火控雷达，对战斗机类型的目标，最大发现距离可以达到100千米以上，但实际性能会受到许多限制。例如某种战斗机的雷达，对轻型战斗机的最大发现距离120千米，但是当雷达位于目标的后半球时，最大发现距离只有80千米，当目标机位于本机1000米以下高度时，最大发现距离只有30～40千米，雷达的最大搜索范围，水平和垂直均为+60°。所以在实战中如果敌机从低空取负高度差(敌机比本机高度低)接近，本机雷达在40千米以内才能发现目标。而现代中距空空导弹的射程已经超过50千米，所以本机在发现目标时已经处于敌机的威胁之下。
　　另外，战斗机如果打开机载雷达持续搜索，就非常容易暴露本机位置。目前战斗机上一般都装有雷达告警装置。雷达的基本工作原理是发射电磁波，经目标反射后由雷达接收机接受，从而获得目标的位置信息。而雷达告警装置则直接接收对方雷达发射的电磁波，从而判断出对方雷达的位置。假设有雷达A和雷达告警机B，从A到B距离为s，再从B反射到A。总距离为2s，所以雷达告警机B接收到的信号比雷达A接收到的反射信号要强。一般情况下，雷达告警机的探测距离是雷达探测距离的1.3～1.5倍。所以，在空战中首先打开雷达搜索的战斗机总是容易先暴露。为了保持电磁静默，战斗机在空战中一般不开本机雷达，而是依靠地面雷达、预警机雷达或其它战斗机的雷达来指示目标，与目标接近到一定程度之后(根据战术需要而定)才打开雷达。因为地面雷达在使用上的前述缺陷，所以预警机成为提供空情保障的首选。
　　
　　到七十年代，以E-3为代表的预警机，不仅成为空中探测的主要手段，而且成为空中指挥所。E-3被称为“机载预警和控制系统”(英文缩写AWACS)。预警机成为现代化空军不可缺少的组成部分，尤其是在超视距空战中，飞机的交战距离从10千米增长到50千米，若没有预警机的支援，则本方战机发现敌机时即已处于威胁之中，甚至可能被攻击后尚不知敌机的方位。
　　预警机应当包含如下的功能系统：载机和飞行保障系统；预警雷达系统：数据处理和显示控制系统：任务软件系统：电子侦察和通信侦察系统：导航系统；通信系统：敌我识别系统；自卫电子系统：地面保障系统。选择和确定预警机的系统方案，主要需要考虑载机和雷达。载机的选择
　　预警机的雷达需要有较远的探测能力和较高的分辨力。这两项要求需要雷达的发射功率较大，天线尺寸较大。而雷达的平均发射功率和发射机的重量基本上成线性关系，所以预警机的雷达都比较重，比如E-3A的雷达的天线重量就超过1吨。雷达和其它电子设备还需要足够的制冷设备和电力供应，这些设备也重达数百千克，因此要求载机有较大的载荷。
　　雷达的角分辨力和雷达波长成反比，和天线尺寸成正比。预警机雷达为了获得较远的探测距离，采用的波长较长，这会影响到雷达的角分辨力。为了提高雷达的角分辨力，需要较大的天线尺寸，例如E-3A的雷达罩尺寸是9.1米×1.8米。这么大的天线罩装在飞机上，需要载机有较大的翼展，才能降低雷达天线对飞行性能的负面影响。
　　预警机造价高昂，不可能大量装备，为了保持对天空的不间断监视，需要每架飞机的续航时间较长，巡逻时间一般要求在4小时以上。考虑到往返于机场和作战区域的时间，要求预警机的续航时间大干6小时。
　　预警机需要有较大的机内空间来容纳各种设备和操纵人员。预警机必须有较多的引导人员，才能同时引导较多的战斗机。而且大的机内空间有利于安装温控和降噪设备，改善乘员的工作环境，否则乘员难以坚持长时间的工作。
　　预警机需要有足够的升限和速度。雷达对地面的视距受地球曲率的影响，在万米高度，对海平面最大直视距离为412千米，在5000米高度则降为291千米。预警机一般都要求7000米以上的工作高度，力求扩大视野。速度则会影响预警机达到战区的时间，飞机的速度越快，则在路途上花费的时间越短，工作的时间就越长。
　　综上所述，大型喷气式飞机是功能完备的预警机的最佳载机选择。
　　
　　雷达的选择
　　
　　预警机的雷达频率不能太高，因为频率越高在大气中的衰减越厉害，探测距离就会受限制。但是，为了保证一定的角分辨力，频率也不能太低。预警机的雷达一般选择UHF或L、S波段。除了E-2飞机采用UHF波段，其它预警机一般采用S或者L波段。选用波长较长的波段，还可以降低隐身飞机的隐身效果，提高对隐身飞机的探测能力。
　　雷达下视时，会受到地面杂波的干扰，为了区分出低空目标和地面杂波，一般采用多普勒脉冲体制，又称PD雷达。PD雷达的脉冲重复频率是一个重要的选择参数。
　　采用低脉冲重频，探测时在距离上不模糊，受地面旁瓣杂波的影响小，探测距离远。缺点是探测的速度严重模糊，难以区分低空飞机和地面低速目标，在陆地上飞行时下视能力不佳。
　　采用高脉冲重频，在速度上不模糊，易于把低空飞行目标和地面杂波、地面无关目标区分开来，但是易受地面旁瓣杂波干扰，探测距离会受到影响，需要超低旁瓣和发射频率稳定度很高的天线。中脉冲重频的优缺点介于二者之间。
　　预警机为了获得较好的下视性能以监测低空目标，通常选用高脉冲重频。只有E-2飞机，在研制的年代还设计不出超低旁瓣的天线，只能采用低脉冲重频。为了降低海面杂波，选用了海面杂波反射较低的UHF波段。这样的选择使E-2的雷达探测距离很远，不逊色于大型预警机，但是其陆地上的下视能力不佳。在E-2整个服役过程中，采用了很多种方法来改进这个缺点。
　　在扫描方式上，传统的雷达都采用机械扫描，九十年代以后出现了相控阵体制的雷达。
　　相控阵雷达相比机械扫描的雷达有许多优点。
　　首先是E-2和E-3的雷达都需要转动天线以监视360°的空间，而相控阵雷达天线不需要转动。没有了机械转动部件的限制，天线尺寸可以做得更大一些。例如，E-3的天线尺寸为7.3米×1.5米，而采用相控阵雷达的“费尔康”预警机，天线尺寸为8.66米×1.8米。雷达的天线尺寸越大，则探测距离越远，角分辨力越高。
　　E-3的雷达每分钟大约转5～6圈，也就是说，对一个目标的扫描周期是10秒。而确定一个目标的航迹，从而对其建立起跟踪，大约需要3-6次扫描，所以，E-3飞机确定一个目标大约需要30～60秒，而相控阵雷达在数秒内即可建立起对一个目标的跟踪，空情数据更新率远高于机械扫描的雷达。