第二代預警機的作用已經大為拓展，主要功能可概括為“預警偵察+控制引導”。其主要代表機型有E-2系列預警機、E-3系列預警機、A-50預警機等。這一階段預警機的雷達下視性能已經比較完善，加裝了電子/通信偵察設備、敵我識別設備等，採用了一定數量的短波、超短頻電台，加裝了先進數據鏈分發雷達情報並進行控制引導。飛機上可容納一定數量的控制引導人員，成為空中C3I的核心節點。
屈指可數的“娘家”與能力非凡的空中“指揮所”
世界上裝備預警機的國家/地區較多，但有能力完全獨立自主研製預警機的國家不多，主要有美國、俄羅斯、中國以及以色列等國。主要代表機型有E-2系列預警機、E-3系列預警機、E-7預警機、A-50系列預警機、A-100預警機、空警-2000和空警-500預警機等。
E-2系列預警機是美國海軍裝備的艦載預警機，主要為航母編隊提供空中警戒、空戰引導與輔助海上搜救服務，也可在陸地上使用。E-2系列預警機有多種改型。
E-3系列預警機是波音公司為美空軍“空中警戒和控制系統”計畫研製的預警機，具有較強的預警探測與空中引導能力。主要包括E-3A、E-3B、E-3C、E-3D、E-3F等型號，先後進行過多次升級改進。除美軍外，還裝備了英軍、法軍及其他一些北約國家的軍隊。
A-50系列預警機是俄羅斯空軍裝備的預警機，可探測空中與海面目標，控制引導作戰飛機執行攔截/突擊任務。A-50預警機1984年開始交付使用，有A-50、A-50U、A-50EI等機型。其中的A-50預警機是在伊爾-76運輸機上改裝的，機身頭部有空中受油裝置，機身上部有直徑約9米的雷達天線，配裝有“熊蜂”預警指揮系統，主要包括預警雷達、敵我識別、通信設備、自衛對抗設備和操作員工作站等。
A-100預警機是俄羅斯正在研製的新型預警機，該機以伊爾-76MD-90A運輸機為平台，換裝新型PS-90A76發動機，航程與航時比A-50預警機有較大提高，並且具備空中受油能力，採用新型預警雷達，具備一定對隱身飛機的探測能力。
空警-2000和空警-500預警機是我國研製的預警機，主要能力達到世界先進水平。
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