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  E-3预警机是直接在波音707商用机的机身上,加上旋转雷达模组及陆空加油模组。雷达直径9.1米,中央厚度1.8米,用两根4.2米的支撑架撑在机体上方。AN/APY-1/2水平旋转雷达可以监控地面到同温层之间的空间(包含水面)。四具引擎可为雷达提供1兆瓦特的电量。  E-3哨兵式预警机所用的多普勒脉冲雷达可以在250英里(400 km)半径以上的范围内侦测低空飞行目标(以雷达地平线为准),而水平脉冲波(BTH)则可在400英里(650 km)范围内侦测中到高空(同样以雷达地平线为准)的空中载具,雷达组中的副监督雷达子系统可以进一步对目标进行辨认和标出敌我机,并消去地面物体造成的杂乱讯号 。  美军E-3机队2001年进行升级Block 30/35修正专案。升级包含四项增强:  其他主要子系统是导航、通讯和电脑(资料解读)等。电脑控制台上的显示器把资料以图形和表格方式呈现,监视、确认目标、兵器控制调度、战术管制、通讯等都是在电脑控制台上完成。E-3的雷达和电脑子系统可以综整显示当下战场状态,资料随时收集随时更新。支援敌机敌船的持续追踪,资料可以传给后方指挥中心,紧急时还可以直接传给美国的国家指挥中心。  在支援空对地行动时,它可以协调禁飞、侦搜、空运和近距离轰炸支援等等多种战术;还有全面的空中资讯提供给指挥官进行空战部署,所以E-3也是极大的空中防御资产。E-3可以侦测、辨识和追踪美国和北约远方边境的任何飞机并直接调派战机拦截。  E-3在美国和北约服役的机型一次加油可滞空8小时(4,000英哩),而新型的英、法、沙特阿拉伯版本换装CFM56-2引擎后,一次可以飞10小时(5,000英里),航程还可以用空中加油来延长。另外,机上还有组员轮班休息区。  首架E-3的工程测试评估在1975年10月开始。1977年3月首架E-3投入552空中预警管制中队(现为552空中管制中队,驻于奥克拉荷马州Tinker空军基地)服役。

  历年来总共正式生产了68架,还有两架半成品(一架隶属北约、一架隶属美国空军) 。  美国空军现时有33架现役E-3,28架在Tinker空军基地,隶属空中指挥部;四架在太平洋空军部的日本冲绳嘉手纳空军基地和阿拉斯加埃尔门多夫(Elmendorf)基地等处;一架TS-3型则是波音测试机。  北约组织有18架E-3A和相关支援设施。自从规定所有航空器都要有注册国,北约的18架E-3都注册在卢森堡这个没有编制空军的国家。第一架北约E-3于1982年1月付运,目前因为有一架坠毁,所以其余17架都暂时库存检修。  北约成员国英国和法国并不使用北约的E-3A,而是参加研发专案,发展出自己的E-3。英国拥有七架,而法国有四架,全部都配备新型CFM56-2引擎。英国曾经在1970年代预计用Hawker Siddeley Nimrod飞机去接替Avro Shackleton作为预警机平台,后来因为测试结果不理想而改为采用E-3。  沙特阿拉伯也有五架E-3,同样配备CFM56-2引擎。日本有四架波音767的预警机,上面的装备和E-3几乎一样。  E-3第一次参战是波斯湾战争的「沙漠之盾」行动,期间协助建立一个全方位雷达网防堵伊拉克。而在「沙漠风暴」行动期间,E-3完成了400次任务和超过5,000小时的飞行。这是历史上第一次有预警机雷达纪录了所有的空战经过。除了提供即时的敌军动态,E-3也支援了40次空对空击落中的38次。  1996年3月,美国空军513空中管制群,一架E-3列为后备,完成了现役的使命。

  雷达系统升级方案(RSIP)由美国和北约共同开发,以加强E-3的电子反制措施和系统可靠度、可用性和维护性,软硬件的提升加强了侦测目标的能力,尤其是那些低雷达反射度的物体(如导弹、匿踪涂料物体),增强电子反反制手段(electronic counter-counter measures,或ECCM)来对抗现今威胁的能力,雷达的可靠性和可维护性,以内建在控制面板和维修面板的嵌入式测试装置来达成。  升级利用多普勒脉冲压缩波增加资料采样率、处理范围、速率分辨率,减少讯号完成时间,新的讯号处理算法加强敏感度和明确范围判定,也加强雷达设定和监控。雷达系统升级方案是多方面的跳跃式进步,在更远距离侦测和追踪更小的目标,好比给雷达加上了望远镜。加强雷达硬件的可靠度和可维护性能够减少备品数量和维修时间。控制和处理算法可以防止敌人用电战反制系统或欺敌假目标。  美军在2004会计年度完成了升级,而法国在2005完成 。

  由于波音707机体停产已久,所以日本自卫队的E-3预警机规划要用上波音767机体。美军原计划以诺斯洛普格鲁曼所研制同样使用波音767机体的E-10 MC2A替换机龄渐长的E-3、RC-135和E-8联合之星指挥机;然而该计划在美国国防预算的删减下已经于2007年取消。  然而,由于 E-3C Block 30/35机队的逐渐老化且过时,为让E-3C机队仍能符合在现代战争环境下的需要,美军与波音公司于2011年开始改装、测试E-3 Block 40/45机型,并计划于2020年左右将剩下的E-3C机队升级为Block 40/45标准。Block 40/45是E-3C近30年来最大规模的更新改良计划;该计划将全面更新机上的任务电脑系统、人机接口以及软件。E-3C Block 40/45将能自动化整合机上与机外之情报,以掌控监视区域中的全般动态。
E-3哨兵式预警机(又译为望楼式)是波音公司生产的全天候空中预警机(AWACS),主力提供管制、控制、通讯、侦搜等功能。美国、英国、沙特阿拉伯、法国、北约组织等国家或组织都有使用,1992年生产线关闭前一共生产了68架。