01
「登高」之變： 如何「望遠」？
二戰時期，以不列顛空戰等經典戰役為代表，雷達的軍事價值開始凸顯，但規避雷達探測的方法也隨之出現，那就是低空突防。
由於地球曲率的存在，地面雷達無法看到地平線之後。但飛起來的雷達又存在地面雜波干擾等問題，所以相當長的一段時期，「低空突防」都是規避雷達探測的最有效突防手段。
由於雷達的波束是直線射出的，只能看到地平線以上的東西，因此，由於地球曲率的存在，地平線之後的區域就成了雷達的探測盲區——這就給了敵人可乘之機。
「魔高一尺道高一丈」的解決方案就是將雷達架在飛機上，借「登高望遠」之利實現超越地平線的偵測能力。但新問題也隨之而來：飛機上的雷達在俯視翼下空域時，會混雜著地表反射回來的「雜波」，讓機組人員一時分不清到底是探測到了飛行目標，還是地面雜波的干擾。
對於技術發展早期階段的雷達來說，這是無法規避的通病。
1953年，EC-121「警戒星」防空司令部（ADC）飛機（洛克希德「星座」客機）在機身上方和下方都安裝了天線罩。此時，雖然機載雷達系統在跟蹤中高海拔飛機方面做得很好，卻無法將下方的空中交通與地面雜波區分開。
1961年，美國海軍又推出了E-2「鷹眼」預警和控制飛機，這是一種比EC-121小得多的雙發渦槳飛機。但「鷹眼」的早期型號同樣存在嚴重的可靠性問題——雖然「鷹眼」能夠成功監視水面，但與美空軍的EC-121一樣，它無法在陸地上空的地面雜波中探測和跟蹤目標。
直到20年代60年代雷達技術通過不斷進步，更多地應用了都卜勒頻移現象，並實現了電子設備的小型化，預警機的雷達系統才終於具備了處理和區分低空飛行的飛機與地面雜波的能力。
美國空軍防空司令部的EC-121預警機，基於「星座」客機平台改裝，在機背和機腹各布置一部雷達，與F-104A截擊機聯合編隊，擔負防空截擊任務。
02
AWACS之變： 高度優先、主機廠統籌
由此，美國空軍提出了更具雄心的預警機研製計劃。
1962年，美國戰術空軍司令部（TAC）與防空司令部（ADC）聯合發布了一系列針對機載預警和控制系統的聯合作戰具體要求，希望預警機能夠搜索和跟蹤大量遠程飛行目標。
ADC的要求從防空需求出發，更傾向於對蘇聯轟炸機等目標的探測；TAC則看重對戰鬥機等目標的探測能力，以及指揮己方戰機進行攔截、空戰的能力。
隨後，美國空軍系統司令部（AFSC）加入，最終達成了折中的聯合特定作戰需求（SOR）206，即「機載預警與控制系統 」（AWACS）。
冷戰大幕落下後，美國開始聯合加拿大在北美建設針對蘇聯的3條雷達預警線，分別為近程預警線、跨越北美洲北部區域的加拿大中部預警線和遠程預警線。在美國防空司令部眼中，預警機就是飛起來的預警雷達，當蘇聯轟炸機飛越北緯地區、飛往美國和加拿大領土時預警機能夠向北美聯合司令部儘早發出警報。
上圖為波音AWACS方案的雛形。在兩個版本的方案中，美國戰術空軍司令部（TAC）與防空司令部（ADC）的需求差異主要體現在機內的人員戰位配置上。
1965年12月22日，美國空軍系統司令部成立AWACS項目辦公室，這標誌著AWACS項目正式誕生。
五角大樓將AWACS項目列為高度優先的工作，對預警機實施精簡、快速的採購規則，項目管理受美國國防部長的直接監督。根據SOR 206，預警機的總體設計、系統功能的集成等工作都交由機身製造商來統籌完成。作為總承包商的機身製造商有權決定從哪家雷達製造商採購雷達，並決定如何將雷達架在自家飛機上。
道格拉斯公司基於自家DC-8-62客機的預警機方案。
03
競標之變： 三進二，七進二
參與AWACS項目競標的有波音公司、道格拉斯飛機公司（不久後的1967年與麥克唐納合併為麥道公司）、洛克希德-喬治亞公司這3家飛機製造商，給出的機身平台分別為波音707、DC-8和C-141。
與此同時，有7家雷達供應商表示有興趣為AWACS項目提供雷達。項目競標就在這樣的多家競爭中啟動，並很快進入了淘汰賽，決出了決賽「選手」。
波音和麥道這兩家總承包商都選擇將雷達天線固定安裝在機身上方的圓形旋轉體上，以獲得360°的全向覆蓋。圖為麥道公司基於DC-8-62的預警機方案。
1966年9月，美國空軍航空系統部（ASD）將預警機的初期概念設計工作分配給了波音和道格拉斯這兩家總承包商。二者首先確定了「旋轉大盤子」（rotodome/旋轉圓頂）的構型——此舉在初步勾勒出預警機模樣的同時，也為雷達系統的供應商們圈出了「考試範圍」。
而通用電氣、休斯、雷神和西屋這4家雷達系統製造商在1968年的「4進2」競標中，使用低「脈衝重複頻率」（英文簡稱PRF，脈衝都卜勒雷達通常有低、中、高三種不同的脈衝重複頻率）的通用電和雷神的方案被淘汰，留下了使用中、高PRF的休斯與西屋兩家。
20世紀70年代初，麥道公司基於DC-8-62方案的預警機，畫面中可見木製全尺寸模型和風洞模型。
04
探索之變： 從錯誤，到經典
1970年7月，美國空軍宣布將AWACS預警機的主合同授予波音公司。
作為總承包商的波音公司隨後成立了兩個獨立工程小組分別跟進休斯和西屋公司雷達系統方案。這兩家雷達系統供應商也分別製造了兩套系統，一套用於地面測試，另一套裝在波音707試驗機上進行飛行測試。經過幾百個小時的試飛測試後，波音於1972年10月宣布這場雷達系統「7進1」競標的最終贏家為西屋公司，自此項目進入系統集成演示階段。
1973年，波音公司AWACS進入了全面開發階段。
關於雷達天線罩安在哪這一問題，最初波音的方案是布置在垂尾上。
選定雷達製造商後，波音開始探索雷達天線罩應該安裝在哪裡。站在半個世紀後的今天，我們早已知道了最終的正確答案。但在項目之初，波音的工程師在西雅圖車間和跨音速風洞中，圍繞著5英尺的風洞模型不斷「打轉」，盤算著如何將雷達天線罩這個「大盤子」穩妥地布置在波音707-320的垂尾上。
波音公司還有過將波音707改為8發版本的設想：與B-52類似，翼下4個吊艙中配備8台發動機。
除了雷達天線罩布置方面的探索，波音還曾有過8發版707預警機的構想。結合後來流出的模型以及設想圖來看，波音對8發版預警機的方案絕非空想，而是嚴肅地考慮、測試過的——正是經過這樣的不斷「試錯」，從被淘汰的方案中發現新機會，才一步步地塑出了新一代預警機最終的樣子。
雖然麥道公司在這場競標中失敗，但項目前期，麥道也身兼總承包商，自然少不了對「雷達天線罩放在哪」的謀劃，比如這兩款模型中雷達位置就存在很大差異。
從華盛頓大學風洞中測試的E-3模型到首架機下線，E-3A「望樓」預警機最終並沒有安裝8台發動機，雷達天線罩也沒有安裝在垂尾上。
05
初生之變：從「眼睛」到「大腦」
1977年3月，首架E-3A「望樓」預警機在俄克拉荷馬州廷克空軍基地入役，編入美國戰術空軍司令部第552預警機聯隊。
此時的「望樓」預警機算得上初出茅廬，但也絕不是冉冉新星——剛剛經歷了重重質疑以及任務角色上的重大調整，並且從最初計劃裝備的64架削減到了34架，E-3A亟需通過服役戰績來為預警機正名。
其中的原因很大程度上在於在20世紀70年代後，配備多枚核彈頭的蘇聯洲際彈道飛彈已超越轟炸機，成為對美國最為致命的戰略威脅。隨之，美國空軍對預警機的需求和定位，從立項初期主要作為「飛行雷達」為北美的防空提供戰略預警支持，轉變為要成為空中作戰的重要指揮和控制中心，並開始部署在西歐地區。
執行戰術任務的波音預警機角色展示。按照冷戰後期美國的設想，預警機將被用作機載指揮控制系統，用於快速反應部署和初始戰術行動。該系統將通過預警機雷達提供改進的低空監視，並提供移動通信，從而改善戰術部隊的指揮和控制情況。
當時，根據官方軍事需求文件的定義，預警機將為北美地區的防空戰略提供支持，當蘇聯轟炸機飛越北緯地區、飛往美國和加拿大領土時向北美防空司令部早早地發出警報。
在「鐵幕」前沿的部署
預警機裝備數量被大量削減的另一個原因，就是在當時美國國防預算遭到削減的大背景下，不少批評人士表示預警機的防空任務已經結束。
1971年，媒體指責五角大樓在預警機項目中浪費資源，並廣泛呼籲削減國防開支；評價「波音公司的救助計劃」（Boeing Bailout）是波音為擺脫財務困境而構想出來的「偽需求」……
但隨後，E-3在西歐以及冷戰對抗前沿地區的表現為其贏得了來自美國政府和北約的認可，其他國家也對購買AWACS產生了濃厚的興趣。現在，北約組織以及法國、沙烏地阿拉伯和英國的地區和國家都裝備有基於波音707設計的AWACS飛機，其全球機隊總數達到66架，已經成為北約等西方空中力量的代表型號。
06
未來之變：超長服役期後怎麼辦？
E-3服役後的表現證明，對於現代空中力量來說預警機是不可或缺的，而且往往是在空中威脅出現後，第一個採取行動的系統，也是在任務尾聲時最後一個離開的系統。
曾於1973至1977年間擔任E-3A預警機項目主管的美國空軍少將勞倫斯•斯坎策（Lawrence A. Skantze）表示：
「
當美國在動盪地區部署預警機時，表明空軍正在認真對待這一戰事。雖然該系統並沒有挑釁性，因為它沒有武器進攻能力，但能夠深入監視空域，且不構成威脅。
」
早在1977年，斯坎策及其團隊就曾估計AWACS項目下的E-3系列預警機將繼續服役大約20或30年。而今E-3的服役年份又翻了一番，目前美空軍要求這型飛機一直服役到 2035 年左右。
當年一度不被看好的E-3，現在已經成為美空軍幾乎所有作戰行動的「眼睛」和戰鬥管理者。這就是E-3作為預警機系統先行者所證明的價值。
而在未來的預警系統中，AWACS的任務還會如何變化，值得我們繼續觀察和探討。
排版：茹藝
文案：鄭宇航
編審 | 監製：武晨、王蘭
看航空融媒體工作室出品
點擊卡片即可獲取全文
「起大早趕晚集」，蘇聯輕型艦載預警機為何命途多舛？