5月底美太空军搞了大新闻，与SpaceX签订了金额高达四十多亿美元的天基预警系统，准备建设一个巨型天基预警雷达网，从轨道上实时探测和跟踪空中移动目标比如战机和导弹等，以代替传统的空中预警机。

这个天基雷达网的性能确实非常不错，问题是多久能建成？美军目前最先进的E-7“楔尾”预警机已经落后中国预警机两代，天基预警建成确实可以一举超越中国！但是现在这个青黄不接的时代怎么办？美国也是完全没料到，中美在预警机领域的代差甚至比战斗机的代差还要更大！

E-7“楔尾”预警机不满意：天基预警就行了吗？

5月29日，美国太空军与SpaceX签订约41.6亿美元协议，加速太空基移动目标预警卫星网络的开发。核心目标是建立一个持久、全球覆盖的太空雷达与传感器网络，从轨道上实时探测和跟踪空中移动目标比如战机和导弹等。

天基预警系统居高临下观察地球，能从反射RCS最大的天顶观测，如果建立足够庞大的预警网络，那么全天候24小时能保持对全球的态势感知，或者在重点区域建立一个不间断预警体系。一旦建成，将会有一个24小时不间断的巨型预警机在战斗值班，即使超低空也无法逃过追踪！

美军对E-7早就不满了，跳过E-7直接上天基

天基预警的性能确实非常优秀，但是建设周期就有点不确定了，因为技术难度不小，地面杂波影响太大，雷达功率要求很高，天线尺寸要求很大，阴影区还得大电池支持，太阳能电池板业会很大，整个雷达卫星可能会超过十吨，不仅发射难度偏大，并且部署成本也非常高，寿命还比较有限，比如只有8~10年，维护成本比预警机高一个数量级还不止。

所以现阶段仰仗的还是只有预警机！美军现役预警机体系非常庞大，舰载的E-2D系列有70架，即将淘汰的E-2C有10架；另外还有E-3G总共16架，3月27日在美伊战争中被伊朗弹道导弹直接命中摧毁一架，目前是15架。

这些都是大家非常熟悉的预警机，但是最新一架E-3G（空军）是上世纪七八十年代生产的，比如被伊朗摧毁的81-0005号E-3G：机身1981年生产、1983年服役！E-2D倒是一直在生产，但这是海军版，舰载机总归还是有点局限的。

美军的新一代预警机E-7“楔尾”早在2004年就首飞了，2008年交付澳大利亚！你没看错，这是澳大利亚为波音定制的预警机，之后波音在预警机上就再也没有更新迭代了，美军根本就看不上这种为盟友定制的预警机，所以从2009年E-7到服役状态以来，至今没有装备一架！

美军等着波音出新机，而波音根本就没打算花研发资金，直接拿澳大利亚的版本给美军凑数！结果美军就是死撑着不采购，一直等到实在受不了了，趁着英国在2019年订购了E-7预警机升级机载信号处理设备以及氮化镓的T/R单元，美空军在2022年等着花英国的钱升级完后也与波音谈判，2024年敲定了2架，后来又追加了5架，不过到目前为止还没有一架交付！

美军对E-7不满早已有之，E-7被称为美版平衡木！军迷们当年应该对运-8平衡木非常熟悉，其特征就是将雷达天线设计成一个平板状置于飞机机体上，与预警机天线常见是一个巨大的圆盘型结构存在很大的差异。“平衡木”的优点是对气动影响比较小，也没有转动结构，改成本相对比较低。

而圆盘型结构对整机气动影响非常大，并且一般情况下圆盘型还有活动结构，支撑结构非常复杂，雷达罩体积相当大，就一个罩子的设计就相当不简单！不过现役最顶尖的预警机都是这种圆盘型结构，其原因就是“平衡木”天线存在很大的短板！

比如飞机前进方向与尾部至少有30°左右的盲区，预警机需要蛇形机动才能覆盖前后方的盲区，即使如此也会因为前后方的刷新率比较慢导致目标可能丢失，如果垂直于热点地区机动会慢慢飞离，长条形雷达面积小，功率也不足，所以“平衡木”一般都是中等国家空军解决预警机有没有，而不是挑三拣四的美国空军想要的好不好！

从E-2到E-3，美军都是用这种高大上的大圆盘型结构的预警机，哪里受过这种小家子气的平衡木？所以2004年首飞的E-7美国空军根本就看不上，一直都不打算采购，宁愿用着老旧的E-3也死撑着不要E-7，最近实在是撑不住了，所以才采购E-7。

美国太空军尽管是一个独立军种，但美国三军预警体系都是可以联网的，所以太空军给SpaceX四十多亿的大单就是表达了对E-7相当的不满，但是现实非常残酷，天基预警机目前还只有理论基础，尽管SpaceX把卫星打着玩，但那只是低轨道互联网通信卫星，天基雷达卫星的难度要高几个数量级，到目前为止连研发都还没开始呢，远水救不了近火！

中美预警机差距已过两代：美国已经无从追起

美军这么着急的理由也是挺充分的，因为美军目前最先进的预警机技术体系也已经远远落后于中国了，比如美军预警机中最老旧的E-3G预警机，前阵子被伊朗摧毁的那架，社交媒体上都把这架预警机吹上天了，说美军只有15架，说每架价值高达7亿美元，但事实上一定会惊掉你的下巴。

E-3G普遍都是1970~1980年代生产的，雷达型号是AN/APY-2 S 波段脉冲多普勒雷达，扫描体制是机械旋转 + 俯仰无源相控阵（PESA）混合体制，9.1米的雷达罩是一整块的单面缝隙阵列天线，核心收发器件仍是老式真空管/分立微波器件；

从1980年代以来经历了多次升级，从模拟计算机、单色阴极射线管操作台、Link4A 老式数据链升级到了目前的商用服务器、全触控界面；通信体系已经升级为MIDSJTRS新一代多模Link16终端、IP卫星通信IPEC，空中可传输文本、指令、图像。

但是雷达从未升级过，一直都是AN/APY-2 S 波段脉冲多普勒雷达，天线还是那个单面缝隙阵列天线，很多朋友对这个雷达天线没啥概念，下面列出了一个雷达天线简单粗暴分代的，对照下平板缝隙阵天线是在哪个位置：

• 1代：机械扫描脉冲多普勒雷达（无源缝隙阵，无电扫）

• 2代：机械旋转+俯仰无源相控阵PESA（E-3系列APY-2）

• 3代：固定式平衡木/圆盘无源相控阵PESA

• 4代：模拟有源相控阵AESA（砷化镓，E-7原版、E-2D）

• 5代：数字阵列有源相控阵GaAs（空警500基准型）

• 6代：全氮化镓GaN数字阵列双波段（空警3000）

• 7代：共形分布式智能数字阵列+有人无人协同预警

E-3的雷达天线就处在第二代的位置！美军这么多年升级了4次，难道就瞎子点灯白费蜡？也不是，但是呢差距还是有的，什么概念呢？就像是一台触控的85寸平板电视机却配了个DTMB地面波天线，当然也能看电视了，但是各种交互式电视以及直接在互联网上点播电影甚至打开社交媒体购物或者拨打视频电话等功能就与你无缘了！

E-3的雷达天线

所以尽管E-3G的性能吹牛吹的很厉害，但局限于雷达天线的短板，只有单S波段，缺少低频反隐身波段，对隐身战机探测距离大幅缩水，多目标跟踪能力很弱！对付伊朗这种没有先进战斗机与防空系统的国家还是有点用，但要是与解放军对阵那就没戏了。

E-2D是ADS-18 UHF波段有源相控阵天线，扫描体制机械旋转 + 子阵级混合电扫AESA，属于子阵级半数字架构，多单元共用变频通道，砷化镓GaAs固态 T/R 组件，比E-3G是好多了，但也不是单元级独立数字阵列。

E-2D的短板一些扫描周期为10秒，全域域刷新率慢，无法同时多区域长时间凝视隐身目标，还有问题则是半数字子阵架构波束控制精度、抗干扰、多目标处理弱于完整数字阵；另外只有UHF主波段分辨率不足，砷化镓的T/R单元功率上限低；当然最大的短板还是只有3名战术指挥操作人员，能指挥最多10架战机作战，航母编队指挥问题不大，空军指挥短板明显。

E-7的雷达是诺斯罗普MESA多功能电子扫描阵列，L波段模拟有源相控阵AESA，天线构型是T型固定平衡木布局，早期T/R单元是砷化镓，不过最新已经更换成氮化镓GaN组件了，架构层级是子阵级模拟AESA，无单元级独立数字收发，也不属于数字阵列雷达；全程电子波束扫描，无机械转动，波束切换毫秒级。

E-7性能已经不错了，上文也已经说了平衡木天线的不足，另外也只有单L波段，缺少专用反隐身低频 + 高精度S波段，还有平衡木头部的补盲阵列面积不足，与左右侧探测距离不匹配；另外虽然是氮化镓T/R单元，但依然是模拟变频架构，每个子阵共用信号通道，波束控制、多目标抗干扰、复杂杂波处理能力落后一代数字阵列雷达。

中国预警机体系：早就进入全面数字阵列时代了

目前中国最先进的预警机是空警-3000，海军舰载是空警-600，就指挥席位而言，空警-600的也是3席，但据专家表示其搭载了数字阵列氮化镓雷达，单席位可同时管控战机、海空目标数量远超 E-2D，而空警-3000指挥席位多大二十多席，是E-7的10席的2倍，具备战役级全域指挥的能力。

而给预警机带来革命性技术迭代的是数字阵列氮化镓雷达，氮化镓T/R单元大家都知道了，功率可达砷化镓的3~5倍以上，只是功率提升带来的探测距离就能增加1.5倍，但如果加持了数字阵列后呢，效果与传统的有源相控阵相比又会如何呢？

事实上一般说的有源相控阵指的就是模拟有源相控阵，为什么说是模拟呢？因为传统相控阵利用多个T/R单元发射的的信号波峰波谷的叠加与抵消形成波束，通过控制各阵元发射或接收的微小延迟，实现波束指向，做到“指哪打哪”。

所以相控阵天线不需要转动，天线波束即可指向某个特定的区域。这个让信号实现微小延迟的就是一个模拟移相器，同一时间内只能为所有的T/R单元实现一组相位延迟，因此只能形成一个主波束，如果要形成4个波束就需要将阵面拆分成四个子阵，8个就拆分成8个。

问题来了，就不能为每个T/R单元配一个模拟移相器吗？那不是有多少个T/R单元就可以有多少个波束了？答案是还真不能，一个是成本极大，另一个是模拟移相器包含电感、开关、射频放大电路，芯片面积大，如果一比一配置，预警机完全塞不下这个配置！

还有一个问题是这样配置的话功率会爆炸，散热无法处理，所以传统的相控阵只能拆分几组，或者十几组。比如E-7、E-2D、空警2000全部采用子阵模拟AESA的核心设计原因就是如此，只能在工程实现与技术要求之间做一个取舍。

全数字相控阵的模式完全不一样，每个T/R单元自带独立DAC（发射）、ADC（接收），全程基带数字域完成相位、幅度调整；发射时后端FPGA算出每个通道需要的相位补偿值，以数字信号下发给每一路DAC，接收时各单元回波经ADC直接转为数字采样；后端计算机对各路数字信号做数字相位补偿、加权求和（数字波束成形DBF）。

简单一点理解就像是为每一个T/R单元配备一个移相器，每个单元都可以是一个独立波束，当然用相位叠加原理控制波束方向的方式在单个T/R单元上实现单波束是没意义的，但可以通过软件任意分组制造需要的波束，比如探测某个远近距离不同的目标时使用不同数量的T/R单元组成波束，

这只是一般操作而已，对于数字阵来说，还可以一边宽波束搜索，一边用多个窄波束紧盯目标，还能分出波束定位干扰源，甚至收发同时指向不同方向；甚至能主动控制“零陷”：将信号完全抵消的方向精准对准敌方干扰或杂波来向，使干扰在接收端被直接对消，就是对方的干扰完全失效。

数字阵还有一个绝技是空间位置和移动速度可以同时取得，因为普通雷达要么按方位过滤，要么单纯按速度过滤，低空飞行战机很容易被地面杂波盖住、丢失航迹。但在数字阵面前，这种低空飞行的目标立刻就会被抓出来，各位发现了吗？发现掠海飞行的反舰导弹非常有效。

中国研制预警机起步其实很早，1971年6月10日，我国第一架自主研制的预警机空警一号就成功首飞了，然而无论在飞机上还是在雷达技术又或者计算机上都存在巨大的短板，空警一号最终还是没有发展起来。

海湾战争后我们把预警机重新捡起来，早先依赖以色列的费尔康技术结果被美国摆了一道，幸亏王小谟院士早有预料，启用了备用方案，并且瞄准当时最先进的AESA，就是上文中说的模拟有源相控阵体制发展出了空警-2000预警机。

由此开始中国的预警机一路发展，至今已经形成了系列，目前最先进的是空警-3000陆基预警机与空警-600舰载预警机，当然预警机的发展远不止于此，中国在大型无人预警平台领域以及预警机阵列组成预警网络方面都在做有益的尝试。

从上文各位也发现了，预警机方面的代差甚至比中美在战斗机领域的代差还要大，从技术层面看起来，E-7还停留在第二代模拟AESA；而空警-3000 是第四代双波段氮化镓数字阵列雷达，中间隔着完整两代数字阵列技术鸿沟。单独把AESA拿出来分个代就是这样：

• 1代：模拟有源相控阵（E-7全系列、空警-2000）

• 2代：数字阵列有源相控阵（空警-500基准）

• 3代：大型机双波段氮化镓数字阵列+全域体系指挥（空警-3000）

前文中提到的美太空军计划的天基预警系统确实非常先进，但就实施而言，中国已经掌握了的数字阵列技术无疑是最合适的，近些年来已经形成一个很有趣的现象，总是美国给出PPT，但在实现之前却被中国率先实现了，在天基预警系统中也是非常有可能，因为中国的这种科研体制非常适合做这种大型乃至超大型工程。