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空警-500与空警-2000搭配让美帝隐身目标无处遁形  

2015-08-28 10:48:11|  分类: 军事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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空警-500空警-2000搭配

美帝隐身目标无处遁形



空警-500与空警-2000搭配让美帝隐身目标无处遁形 - 文静(玉华子) - 《文静》博客 

空警-500预警机(资料图)


空警-500(KJ-500)

  空警-500(KJ-500)预警机是中国中航工业陕西飞机工业集团公司和中国电子科学研究院等单位联合研制的新型预警机。外界一般把上世纪60年代研制空警-1型看作我国第一代预警机,本世纪服役的空警-2000、空警-200看作第二代预警机,而空警-500则是第三代。空警500作为我国新一代预警机,采用了数字阵列雷达等新技术,提高了对了隐身目标探测能力,它的研制成功,对于我国预警机乃至雷达工业的发展具有重要意义。

研制背景

  从我国空军担负的作战任务及作战对象来看,未来战场可能涉及到陆、海、空、天等各方面的目标,因此需要预警机具备较强的目标探测、识别、跟踪能力,目标刷新速度快,多目标能力和对付隐身、机动目标能力要强。从这个角度来讲,中国研制的空警-200预警机采用的平衡木天线,虽然在自己探测范围内可以实现电子扫描,对付多目标及机动目标能力较强,但是它的全向探测能力较差,对于战区掌握能力较弱,难以适应这样复杂的战场环境。空警-2000预警机作战能力强大,但是建造成本和维护成本高昂。而更为关键是,空警-2000采用的运输平台伊尔-76运输机是由俄罗斯建造,中国的大型军用运输机运-20还在试飞,先买后改的研制方法复杂繁琐,也不利于形成自己独立的预警机研制体系。针对我国在东海、南海与周边国家的领土争端问题和复杂局势,中国也迫切需要中小型预警机能够灵活应对周边安全局势。空警-200预警机更多是作为地面防空指挥引导系统的低空补盲雷达使用,而用大型预警机空警-2000又划不来,因此,建造一款具备强大空中预警和指挥能力的中小型预警机很有必要,空警-500便应运而生。

性能特点

  空警-500预警机以运-9运输机作为载机平台,外形与中国出售给巴基斯坦的ZDK-03型预警机相似,但机载雷达采用新型相控阵雷达。最大起飞重量可达77吨,采用4台涡轮螺旋桨发动机,巡航速度约每小时550公里,航程约5700公里。

  动力系统空警-500预警机以运-9作为载机,采用4台涡轮螺旋桨WJ-6C发动机,六叶复合材料螺旋桨。

  雷达性能空警-500是采用了新型技术手段的中型预警机,相比于空警-200和空警2000,空警-500的基本性能尤其是雷达性能有非常大的技术改良。

  空警-200在一定角度内无法观测到目标,主要通过侧面侦察的手段。而空警-500采用圆盘状的相控阵雷达,探测的盲区可大幅度缩小,其侦察距离、跟踪目标数量以及引导战斗机的批次都会大幅度提升。


空警-500与空警-2000搭配让美帝隐身目标无处遁形 - 文静(玉华子) - 《文静》博客


空警-500预警机(资料图)


  空警-500虽与空警-2000采用同样的相控阵雷达,但空警-2000在数据传输和后台处理方面还有不足。而空警-500可有效弥补上述不足,空警-500采用数字阵列雷达概念,就是用数字收/发器件替代原来使用模拟式器件,这样就降低了系统的重量、体积,同时降低了损耗,相应也增加了天线的辐射功率,同时提高了接收机的灵敏度。另外数字阵列雷达幅相控制精度高、探测复杂目标能力强,为提高探测隐身目标能力提供了条件。

  配备卫星通信系统空警-500雷达罩有一个明显的突起,可能是卫星通信天线的整流罩。我国空军现役的预警机之中,只有空警-2000配备有卫星通信系统,而空警-200没有看到这样的天线,只能依靠微波数据链与地面指挥所、水面舰艇和作战飞机进行通信,一般而言微波数据链的通信距离在数百公里以内,这样就限制它的使用范围。随着现代战场日益广阔,远程、高机动武器的大量,扩展指挥引导系统的作用范围,在更大范围内支持作战系统已经成为新世纪数据链发展的一个趋势,如美国海军就在LINK-16数据链之中引入卫星界面,从而将其升级为星链,大大提高了指挥控制系统的作战范围,甚至可以在全球范围内进行数据共享和交换。空警-500配备卫星通信系统之后,也可以把数据链升级成星链,这样就可以与更高层次的指挥控制系统相联接,在更大的范围内指挥我方的作战行动,目前我军的作战范围下在向第一岛链外侧突破,更加需要扩展指挥引导系统的作用范围,而卫星数据链是扩展我军作战范围、缩短指挥环节、提供全疆域信息共享的基础之一。

  我国预警机的研制在经历了60多年的引进技术与自主研发结合的不断挫折和不懈努力,以及90年代和本世纪初10年的不断技术跨越后,在发展进度与技术水平上已稳居该领域的世界前沿。空警-500已经具备了第三代预警机的大部分先进特征。在预警机技术上,中国的技术能力已经逐步接近美国,除在载机性能、使用经验、元器件水平和软件适用能力上存在差距外,中国的新一代预警机与E-737不存在技术代差。空警-500的入役将进一步充实中国的预警机家族,中国空中力量将获得更多探测距离远、低空探测能力强、机动范围大的空中预警平台。在大型预警机、中型预警机、预警直升机、无人预警机都得到充分发展之后,将着重解决舰载固定翼预警机缺乏的问题,从而开辟解放军海空作战的新领域。


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 空警2000



简要参数

最大起飞重量:175吨

最大航程:5500公里

续航时间:12小时

同时跟踪:60-100个目标

探测距离:470公里

高空探测距离:1200公里

速度:850公里/小时

单位造价2.5亿美金


背景

  中国对预警机的强烈需求完全是被逼出来的。一名驻北京的外国武官曾直言不讳地对笔者说:"假使台海发生冲突,大陆军队非常需要预警机。一旦冲突发生,大陆就得让预警机升空,不然的话,大陆空军在未来的台海冲突中什么也干不了!"

  日本、美国在台海问题上的立场和现有能力不断刺激中国发展预警机。早在2000年,中国购买外国预警机计划没有成功的时候,周边国家和地区却拥有了越来越多的预警机。

  首先是中国的近邻日本早就从美国购买了大约13架E-2C"鹰眼"预警机,还装备了4架自行研制的E-767预警机,这种大型预警机对高空目标的探测距离达780千米,内部所装预警设备基本上与美国空军E-3预警机类似,一次空中加油可飞行22个小时。日本还准备再采购6架E-767。日本自卫队将拥有20多架先进预警机,数量仅次于美国。

  台湾1999年向美国购买两架E-2C预警机的提升型"鹰眼2000",首架已于去年8月11日交货,第2架近期内也将出厂。这样一来,加上台湾原有的四架E-2T,台湾军方便拥有了六架预警机,能够实现24小时的全天候监控。自引进E-2T预警机后,台军的空中防卫能力有了质的飞跃。E-2T在正常情况下,可探测648千米处的轰炸机,480千米处的战斗机和258千米处的巡航导弹,可以同时显示600批目标,同时跟踪250架飞机,并同时引导150架飞机作战。台军自己估计,使用E-2T预警机能够节省60%的空中兵力,指挥空战的作战效能提高7.5倍~30倍。

  而中国所有购买预警机的渠道均被截断。2000年,以色列在重压之下不得不以巨额赔偿的形式,单方面中断了中国购买"费尔康"预警机的努力。美国的中国军事问题专家理查德·费舍尔表示:"这次购买未成大大地刺激了中国,解放军开始努力从其它渠道获得预警机,从而让美国人明白,中国的意志是无法被否决掉的。"

  中国开始双管齐下,一方面与俄罗斯协商,打算首批购买4架A-50预警机,最终采购8架,然而,双方谈判进展缓慢;另一方面中国开始全力研发国产预警机,事实证明,自发研制的步伐快于采购。


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诞生

  1999年以色列在美国强大压力下虽停止向中国出售预警机,中国便于2002年主动中断从俄罗斯购买价格和性能都不符要求的预警机,转而全力发展更先进的大型预警机。

  中国从2002年底开始在获得的A-50I(机上已无任何雷达探测设备)上安装国产设备。这项工作由西安航空工业公司承担,而负责研制雷达系统的则是南京电子技术研究所

  由那架A-50发展而成的"空警-2000"预警机于2003年11月完成首飞。至于另外三架,中国计划对空军装备的伊尔-76TD军用运输机进行改装,或是从俄罗斯购买新机。按照计划,最后一架"空警-2000"将在2007年底装备部队。

  作为空军天字第一号的国家头号军事重点工程之一,它的重要性和被寄予的厚望,从被命名为"一号工程"中可见一斑,其技术也处于世界领先水平。


雷达

    "空警-2000"的雷达天线并不像美俄预警机一样是旋转的,相反它是固定不动的。这印证了"空警-2000"采用的是技术领先的固态有源相控阵雷达,由于它只需以电子扫描进行俯仰和方位探测,所以不需要再采用落后的机械扫描转天线。

  机械扫描雷达是目前大多数战斗机和预警机装备的雷达,通过机械驱动雷达天线的转动来进行搜索、截获目标,例如F-16战斗机的APG-68雷达、E-3、A-50装备的预警雷达等。相对于机械扫描雷达的是电子扫描雷达,也就是所谓的相控阵雷达,包括无源和有源两种方式。相控阵雷达的特点是没有转动的天线,雷达天线通过组件的波束方向改变来完成扫描、截获目标,具备扫描范围大、可分区域扫描、反应速度快的特点。以F/A-22为代表的先进战斗机目前都开始装备相控阵雷达,而俄罗斯正在试图用无源相控阵雷达来改装SU-27/30战斗机。


平台

  中国的"空警-2000"以伊尔-76为载机平台。从1990年代起,解放军引进了数十架俄罗斯伊尔-76大型喷气运输机。该型机类似于美国的C-141重型运输机。第一架伊尔-76原型机于1971年3月25日在莫斯科中央机场首次试飞,同年5月27日在第29届巴黎国际航空博览会上公开展出。伊尔-76机身为全金属半硬壳结构,截面与安-124不同,基本呈圆形。机头呈尖锥形。机舱后部装有两扇蚌式大型舱门,货舱内有内置的大型伸缩装卸跳板。机头最前部为安装有大量观察窗的领航舱,其下为圆形雷达天线罩。伊尔-76有多种改型,其中俄罗斯的A-50空中预警机便是由此改成,所以西方军事分析家认为,光从平台上来说,中国"空警-2000"与A-50非常类似。

  正因为有类似之处,台湾空军将领去年曾表示,中国正在试飞的预警机是从俄罗斯方面获得的,是俄罗斯制造的A-50I,并且已经在南京军区部署了两架同型机。这种说法现在证明显然是错误的。而台湾方面之所以出现错误,是因为中国大陆方面在研制预警机时使用机体与A-50I相似。


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天线

  中国"空警-2000"的雷达天线并不像美俄预警机一样是旋转的,相反是固定不动的,并由此推断中国国产预警机性能如何先进。实际上,中国生产的第一架预警机也是固定天线,但并不能说明"比俄美更先进"。


性能

  "空警-2000"的技术性能接近于以色列为印度研制的"费尔康"(载体为俄制伊尔-76TD)。该机可在5000-10000米的高度以600-700公里/小时的速度持续执勤7-8个小时(无空中加油)。如果得到伊尔-78加油机的空中补给,其巡逻时间还会大幅度提高。"空警-2000"的实际最大飞行距离为5000公里,最大飞行重量为195吨。

  "空警-2000"的机载无线电设备包括相控阵雷达、敌我识别装置、中央计算机、为操作人员准备的自动化工作台、通讯和数据传输系统和防护系统等。除此之外,预计飞机上还将装备无线电侦察装置。

  空警-2000"上装备有南京电子技术研究所研制的多功能三坐标多普勒脉冲雷达,可进行全向探测,主要用于发现和跟踪空中与水面目标,工作频率为1200-1400兆赫。机载天线系统由三部固态有源相控阵天线构成,设置在一个直径为 14米的固定天线罩中(俄罗斯A-50的天线罩直径为9米,印度"费尔康"系统的直径为11米)。每个相控阵天线的探测范围为120°,对空中目标的最远探测距离为470公里。该机的雷达系统可同时跟踪60-100个空中目标(其中包括低空目标和巡航导弹),并对战术空军的10架飞机实施引导。

  机载通讯和数据传输系统由基本设备和补充设备组成,可保障预警机与作战飞机、其他兵种自动化指挥系统的计算机交换数据,此外,还可使机组人员与操纵人员相互交换信息。"空警-2000"装备的通讯和数据传输设备包括:超短波电台(最大通讯距离350公里)、短波电台(最大通讯距离2000公里)、K波段卫星通讯站和内部通讯系统。

  该机的自备防护系统包括:导弹来袭告警系统、红外诱饵和干扰物自动发射器。


优势

    相控阵雷达相比机械扫描雷达的优势

1.同样的发射机功率下具有较远的作用距离。

2.具有捷束特性。

3.具有较强的对抗多目标的能力,在这方面相控阵具有天然优势

4.具有较强的同时多模式能力

5.ECCM(电子对抗)能力较强,可以采用STAP技术

    有源相控阵对于无源相控阵的优势

1.可靠性大大提高

2.适合于宽带信号,具有高的分辨率的潜力

3.可以通过采用DBF技术形成大的空域覆盖

4.同样的电源功率下作用距离更远


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媒体参考信息

  A50I是以色列与俄罗斯联合研制的新型预警机,大致上可以认为是采用俄罗斯A50预警机平台,改装以色列航空电子系统的一种新型预警机。

  2002年,台湾"中央社"引述加拿大汉和情报评论杂志报道指出,以色列IAI公司原计划为中国大陆装配的首架A50I目前依然停留在特拉维夫,以色列官员保证不会将这架预警机交给印度。该飞机内部改装工作只完成了大约百分之六十,以色列内阁就正式决定取消这笔合同,飞机目前依然以原封不动的状态滞留地面,没有进一步改装,也没有进行任何工作。汉和(加拿大民营媒体)的报导说,IAI今年一月与中国签署协定,出售两个价值一亿八千万美元的通讯卫星给中国,IAI透露,这一交易与A50I没有关系,按照合同,中国还将购入八个同型卫星。汉和引述IAI消息来源说,以色列政府赔偿完成之后,这架IAI便是以色列政府的财产。它有权决定如何处理。稍早之前,印度国防部长科技首席顾问在班加罗尔接受汉和记者访问时透露,印度已经同以色列就购买三架猎鹰预警机问题进行接触,首批三套雷达也将安装在Il76飞机上。印度官方背景的权威消息来源在新加坡对汉和记者说,这一谈判将在未来约六个月完成。目前的争执主要是价格问题。印度计划在二零零四年获得首架A50I预警机。若然,IAI是否会把原来为中国制造的那架A50I交付印度?IAI权威消息来源强调,首先,他们不再希望这一事件使中国大陆人伤心,以免进一步丧失未来中国大陆的市场。同时,在A50I问题上,IAI没有直接的经济损失,赔偿完成之后,它属于以色列政府而不是IAI的财产。其次,由于内部设备的某些变化,印度也不太可能希望直接廉价购入这架不能出售给中国的飞机。因此,IAI认为如何处理首架A50I,这是目前的大问题,也许将来可以寻找到不太刺激中国大陆的新顾客。"它肯定会停放在特拉维夫很久。"目前,IAI已经在作类似规划。IAI肯定,这架飞机的雷达设备不会以任何方式运往中国大陆.

  从网络曝光的"空警-2000"预警机图片来看,背负式雷达天线是不转动的,综合国外报道,雷达显然是固态有源相控阵。

  固态有源相控阵形体庞大,结构复杂,需要解决一系列的技术难题,如射频组件、阵面电源、阵面冷却管道等。一般认为风冷天线比用液冷天线的重量大一倍,显然不可取。空警2000雷达的一个原始设计方案重量目标是9吨,使用液冷天线。液冷需要考虑二次冷却的问题,如果功率很大、单元数很多,二次冷却也会成为严重的问题。比如烧红的铁块放进一盆冷水里,水已经很烫手了,铁块还不能用手接触,显然是失败的冷却。空警2000雷达的一个原始设计方案采用了"组合单元式"液冷,在1000多个T/R组件与阵面电源的冷却点上,"将若干个收发组件组成一个组合单元(Unit),用冷板将其损耗的能量通过流经该冷板的冷却液带走,从而来确保满足T/R组件及前级功放正常工作时的散热要求。由于该雷达是低副瓣天线和相控阵体制,对各个组合单元的输出功率进行了加权处理,因此各个组合单元冷板要带走的热量也不尽相同,这就要求冷却液分配网络能够自适应地作相应的流量调节,以保证整个阵面T/R组件的温度趋于均匀、一致。"间接液冷指冷却液不与电子器件直接接触,电子器件装冷板上。热量自由对流,传导或辐射至冷板,冷板传给冷却液,冷却液将热量带走。国产防冻液没有找到资料,也许可以用俄国的乙二醇防冻液。组合单元组件的结构设计带来一个问题,T/R组件内部的元器件安装极其紧凑,只能采用强迫液冷。

  固态有源相控阵雷达天线口径与工作频率直接相关,天线尺寸和重量控制同样重要,载机扛着太重的天线飞起来太累人。"空警-2000"雷达的一个原始设计方案的天线反射体重量小于500kg,天线口径8.88m×1.54m。天线反射体材料有铝蜂窝夹层板与碳纤维复合材料,因为铝蜂窝夹层板技术更成熟,最有可能选中。蜂窝夹层板以铝蜂窝作为芯材,夹层板上下两面覆盖的铝蒙皮与芯材之间用胶粘结的"三明治"结构。

  固态有源相控阵雷达T/R组件发射的功率在空间合成,通过增加天线阵面中的T/R组件数量增加雷达输出功率。一般来说固态有源相控阵雷达全寿命周期成本低,维修方便,具有高精度、多功能、高可靠性等性能优点。

  以色列"费尔康"(Phalcon,Phase Array L-band Conformal,L波段共形相位阵列)预警机使用有源相控阵,机头一个直径2.9m的圆形阵列,前机身两侧各一个10 ×2m的长方形阵列,属于二坐标雷达。9100m高度飞行,战斗机探测距370km,直升机180km,可同时跟踪100个目标,引导20架飞机作战。向印度出口的预警机背负式,圆罩内配置等边三角形排列的3个阵面,每个阵面各扫描120°。印度版预警机和中国的空警2000形式一致了。由于安装了大功率雷达,"空警-2000"不得不再备一台辅助动力系统(APU),新APU安装在左侧起落架仓后方,上方有APU的进气口。

  中国的"空警-2000"利用了"后发优势",采用固态有源相控阵雷达,美国虽然预警机没有此雷达,固态有源相控阵却上了战斗机,这比预警机上的雷达技术更先进。雷达是预警机的基础,核心却是信号处理、指挥控制等"软件"技术,让一架飞机背着雷达上天并不困难,如何使用雷达才是问题。空警2000进行技术储备的时候,中国和以色列为了预警机的买卖眉来眼去,显然这票流产的采购项目让中国获得关于预警机信号处理、指挥控制等方面的具体知识。

  固态有源相控阵预警机有很多技术难题需要解决,对于已经上天的"空警-2000"来说,时间会解决一切问题的。预警机早期雷达设计资料只是提供了解决问题的思路,并不表示"空警-2000"就是这个样子。

  以下消息来自新华网转载香港媒体《广角镜》,参考消息引述香港《广角镜》月刊2月号文章文章称:最近在南京上空频繁试飞的国产大型预警机,引来军事迷的激烈争论。据专家指出,该架称作"空警-2000"的预警机,采用了相控阵雷达技术,要比目前美俄产品还要先进。它的服役填补了解放军从前没有装备预警机的空白其先进的雷达技术,也令全世界震惊。该预警机采用俄制伊尔-76为载机,但固态有源相近代阵雷达、显近代台、软件、砷化镓微波单片集成电路、高速数据处理电脑、数据总线和接口装置等皆为中国设计和生产。

  值得一提的是,1999年以色列在美国强大压力下虽停止向中国出售预警机,中国更于2002年主动中断从俄罗斯购买入价格和性能都不符要求的预警机,转而全力发展更先进的大型预警机。作为空军天字第一号的国家头号军事重点工程之一,它的重要性和被寄予的厚望,从被命名为"一号工程"中可见一斑,其技术也处于世界领先水平。据悉,"空警-2000"的雷达天线并不像美俄预警机一样是旋转的,相反它是固定不动的。这印证了"空警-2000"采用的,是比美俄领先一代的固态有源相控阵雷达,由于它只需以电子扫描进行俯仰和方位探测,所以不需要再采用落后的机械扫描转天线。也可以证明,中国专家已有效解决了天线引臻机射共振的一系列难题。


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空警3000 


 “空警3000”,这个称呼从来没有在官方媒体的报道中证实过。不过,日媒提及空警3000,并不是这个名称的第一次出现。就在去年上半年,网络上出现了一种涂有黄色底漆的预警机,以运八飞机为平台,采用与空警2000类似的背负式圆盘(这种圆盘可能就是由ZDK03继承而来)和三面天线,在互联网上引起热议,并被广大网友冠名“空警3000”。

 如果不考虑飞机外形,单从雷达来看,可以看作是空警2000“大盘鸡”的迷你版。不要小看迷你版,因为对复杂的电子设备来说,做小做轻总是不容易的。空警2000的载机伊尔-76最大起飞重量150吨,翼展50米;而运八飞机最大起飞重量只有60余吨,翼展不到40米。那么,如何把空警2000巨大的雷达做小后安装到运八飞机上呢?

 根据网络上披露的数据,空警3000在世界预警机中首次采用了数字阵列雷达技术。数字阵列雷达本质上仍然是有源相控阵雷达,但是其在工程应用方面有着传统有源相控阵雷达无法比拟的优越性。传统的有源相控阵雷达为产生足够高频率的发射信号,必须一级一级地进行变频,电路多,复杂度高,可靠性也相对较低;数字化雷达直接以数字的方法产生一定频率的发射信号,省掉了多级复杂电路,重量大幅度减轻,体积大幅度缩小,特别适合于重量和体积严重受限的机载场合,从而使得小飞机、大威力成为可能。

  由于采用了先进的数字阵列雷达技术,空警3000可以认为是中国的第三代预警机,并可能具备反隐形能力。因为世界各军事强国正在大力开发四代或五代战机,从雷达探测的角度看,预警机对隐形飞机的探测距离将只有对三代战机等常规目标探测距离的1/4,无法满足实战需求。

  而且,环顾中国周边,这片区域将成为四代机最为集中装备的区域,日本、印度都已在谋求四代机,而俄罗斯T-50早已实现首飞,世界上第一型隐形战机———F-22则已部署关岛,不用说十年后,即使是在当下,隐形飞机已成为中国的现实威胁。

  在今年的珠海航展上,我国展出了JY-26反隐形陆基雷达,其出色性能引起强烈反响。这代表了雷达往反隐形方向发展的趋势,预警机也不例外。从技术上说,雷达采用相控阵技术,由于其总功率由多个收发组件的功率合成得到,收发组件可以看作是一个个小的雷达。如果收发组件数量足够,就可能获得更高的发射功率,这有利于增大从隐形飞机目标返回的雷达能量,从而对雷达反隐形有利。

  同时,相控阵技术由于扫描一定方位区域的时间是可以灵活地由计算机控制的,不象机械扫描雷达扫描时间是固定的,如果加长雷达波束扫描一定空域的时间,当波束照射到目标时,就会有更多的能量返回雷达,这也对反隐形有利。而空警3000由于采用数字阵列技术,雷达的关键部件———收发组件做轻、做小之后,在单位体积内就可以安装更多的组件。

 总的来说,根据目前我国已公开的预警机资料来看,可以总结为三代的发展:第一代,空警2000和空警200的研制成功,解决了中国预警机的有无问题,并且在技术上达到国际先进水平;第二代,在预警机已装备国内的基础上,ZDK03实现了对外出口,并解决了运八飞机背圆盘的问题,承上启下;第三代,空警3000等新型预警机的研制,可能解决反隐形问题。

 这些预警机型号反映了我国预警机装备正在持续、系列化和健康发展,也将进一步充实中国的预警机家族。中国空中力量将获得更多探测距离远、低空探测能力强、机动范围大的空中预警平台。


空警-500与空警-2000搭配让美帝隐身目标无处遁形 - 文静(玉华子) - 《文静》博客
ZDK-03型预警机采用新型运-9作为载机 

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