反潛機,泛指擔任搜索、標定與攻擊潛艇的軍用飛機,反潛機可以利用掃海雷達探測、聲吶浮標探測等多種探測手段對海區進行探測。
反潛機大致可以分為水上反潛機、岸基反潛機和艦載反潛機。具有低空低速性能好和續航時間長等特點,能在短時間內對寬闊水域進行反潛作戰。機載有聲吶浮標、吊放聲吶、磁探儀、反潛雷達、紅外探測儀、廢氣探測儀、核輻射探測儀、微光電視和側視雷達等搜索潛艇的設備,以及魚雷、深水炸彈等反潛武器。代表型號P-8A、P-1等反潛巡邏機。
未來發展趨勢看,圍繞反潛機反潛作戰任務樣式以及美日的反潛巡邏機平臺選擇分析,高空高速能力是必然的發展方向,且保留了低空低速能力,從而大包線設計是其基本特征。
發展沿革
研制背景
生物啟發
科學家發現,熱帶海域有幾種會捕魚的蝙蝠,叫做食魚蝠。當食魚蝠飛近水面時,就向水里發射超聲波,超聲波碰到魚體后反射回來,被食魚蝠的耳朵接受。食魚蝠的耳朵不僅是超聲波接受器,而且還是一架非常靈敏的聲波共振器,能把十分微弱的聲波信號進行放大和增強,以便食魚蝠準確地判斷出魚的蹤跡,然后迅速降至水面,把魚抓住。
科學家受到食魚蝠的啟發后,設計制造了一種功率很大的超聲波發射機,把它安裝在飛機上,配備精密、靈敏的回波接受裝置,能把微弱的聲波信號放大和增強,然后輸入電子計算機進行分析計算。這樣,反潛飛機就能迅速、準確地發現海中的核潛艇。
研制進程
在第一次世界大戰中,為了抵御潛艇帶來的威脅,許多國家開始利用飛機進行反攻。夜間,潛行在大海里的潛艇,會浮出水面進行動力補給。這時,只要利用飛機在上空搜索,就能輕松發現目標,并提醒附近的艦隊,及時加以攻擊。憑著效率高、威力大的特點,反潛巡邏機開始出現在海上戰場。
裝備歷程
一、二戰時期
1924年,蘇聯船身式水上飛機服役,其中大部分裝備黑海海軍部隊。1926年,蘇聯從德國購買了大約20架Wal船身式水上飛機。后來,蘇聯在本國的塔甘羅格生產了這種飛機,到1933年,大約生產了Wal飛機70架,大多數部署在黑海地區,少數部署在北極地區。
20世紀20年代(1920~1929年)末,蘇聯試驗了幾種水上飛機的模型,如M一24bis、MRL一1、MRL一2和MRL一3,但這些都未投產。蘇聯首次生產最多的水上飛機是1931年設計的MBR一2,到1942年,生產了約1300架各種型號的MBR一2飛機。
1937年,蘇聯飛行試驗的MOR一6飛機在1939年至1941年間,大約生產了50架,部署在黑海艦隊和美國太平洋艦隊。這種飛機的載彈蛾為600公斤,可帶航空炸彈、魚雷、水雷式深水炸彈,有3名機組人員。這期間,蘇聯還從美國購買過幾種飛機,后來,它們主要用于北極地區的運輸。
二次世界大戰期間,蘇聯繼續研制、試驗、生產各種水上飛機。戰后,為了對付美國和西方國家潛艇的威脅,特別是裝備彈道導彈的潛艇的威脅,蘇聯不斷研制新型反潛飛機,并把反潛飛機作為海軍作戰的重要組成力量。
戰后時期
20世紀40年代(1940年到1949年),強國海軍就開始研發航空反潛裝備。核潛艇出現后,各國加大了反潛裝備發展力度,航空反潛裝備也在不斷推陳出新,至今反潛機已經發展了幾代。
20世紀50年代(1950-1960年),美國洛克希德·馬丁公司研制成功P2V“海王星”反潛飛機,裝備了較為完備的搜潛設備和攻潛武器,是戰后典型的岸基反潛巡邏機,各國隨之掀起一輪研制反潛巡邏機的熱潮。
1974年(也有的資料說是1971年),蘇聯第一架具有在公海作戰能力的反潛飛機11—38May服役。這種飛機的最大速度為每小時644公里,在8100米的高度上的巡航速度達每小時118公里,最大航程6256公里,機組人員12名,裝有搜索雷達。攜帶的武器有魚雷、深水炸彈和空對地導彈。
20世紀80年代(1980到1989年),蘇聯海軍對部分伊爾-38反潛機進行了現代化改裝,更換部分組件,將雷達、磁異探測、聲吶等傳感器整合,改進了設備接口。
20世紀80年代(1980到1989年)后期,考慮到美國新一代反潛巡邏機項目進展緩慢,日本開始自行設計制造新一代反潛巡邏機。1990年,日本防衛廳(今防衛省)技術研究本部正式進行概念設計。2001年,在前期概念設計的基礎上,日本新一代反潛巡邏機項目正式立項。2012年9月25日,首架量產機完成首飛,當年底交付,編號P-1。
1980年,蘇聯艦載直升飛機Ka-27 Helicopter于首次試飛,1981年開始生產。飛機在機頭下方裝有搜索雷達、磁探測器和環境系統探測器等傳感器,并能帶可伸展的聲納浮標。它是蘇聯第一種具有全天候能力的飛機,能帶制導的反潛魚雷,深水核炸彈或常規深水炸彈。
進入21世紀,波音公司研制的新一代反潛巡邏機P-8A,2013年具備初始作戰能力并在西太部署。其已成為美海軍在西太平洋執行反潛巡邏任務的主力機型。P-8A是典型的多任務平臺,主要作戰任務是在遠海及瀕海地區遂行反潛戰、反艦戰、情報戰、水雷戰以及指揮控制與通信;次要任務包括打擊戰、國土防御、非戰爭行動、艦隊支援行動、防空戰和兩棲戰。
2010年開始,中國實施空警—200預警機改進,換裝新型預警雷達、任務子系統,以此為基礎研發新型中型預警機空警-500。
2015年1月,日本積極向英國兜售該國研發的海上巡邏機。這交易的數額可能高達10億美元。在2014年7月的范堡羅國際中國國際航空航天博覽會上,日本防衛部官員和英國國防官員商討軍事合作事宜。日本官員提議英方購買川崎重工業株式會社生產的P-1反潛巡邏機,以替代于2011年退役的“獵人”巡邏機。
在發展有人型反潛機的同時大力推動無人反潛機研制工作,MQ-4C是諾格公司研制的海上版無人偵察機,于2017年投入實戰部署,作為P-8A的有效補充,將進一步拓展P-8A的視野。
2020年2月10日,日本海上自衛隊一架P-1反潛巡邏機攜帶4枚首次公開亮相的新型空艦導彈進行試飛。從照片上看,4枚導彈采用試驗彈涂裝,外形與12式反艦導彈非常相似,因此被外界認為是12式反艦導彈家族中首款空艦型號。分析認為,新型空艦導彈由P-1反潛巡邏機搭載,作戰能力將得到最大發揮。
2021年11月,挪威國防物資局接收了首架P-8A“波塞冬”反潛巡邏機。據報道,挪威向波音公司共采購了5架P-8A“波塞冬”反潛巡邏機,用以取代6架老舊的P-3C“獵戶座”反潛巡邏機。
類型分類
按照保障基地劃分,反潛機包括岸基反潛飛機和艦載反潛飛機。按照飛行方式來說包括固定翼反潛巡邏機和反潛直升機。按照有無人員駕駛來說包括有人駕駛反潛飛機和無人駕駛反潛飛機。常見的航空反潛平臺包括反潛直升機、固定翼反潛巡邏機,而固定翼反潛巡邏機又包括艦載型和岸基型。
反潛機大致可以分為水上反潛機、岸基反潛機和艦載反潛機。
基本設計
機型結構
反潛機機身布局較大,包括固定翼反潛飛機和艦載反潛直升機。
岸基
其中大部分岸基反潛巡邏機(固定翼)外形魁梧,像一架大型運輸機。岸基反潛巡邏機具有速度快、航程遠、載彈量大、機動靈活的特點,是航母編隊中重要的反潛兵力。
艦載
艦載反潛巡邏機包括固定翼、機翼可折疊的短距起降飛機。主要用于艦艇編隊防潛警戒與反潛,具有低空性能好、搜索海域大、全天候作戰能力強等特點。
航電系統
航空磁測( Airborne Magnetometry)是在第二次世界大戰中由于探測潛水艇的需要而發展起來的,戰后即用于普查石油、天然氣以及其他礦產,在地質調查、礦產普查和地球科學研究工作中發揮著重要的作用,是航空地球物理學的一種主要方法。航空磁測仍然是探測潛水艇的重要方法之一,在現代反潛飛機和反潛直升機上,磁異常探測MAD系統( Magnetic Anomaly Detection,MAD)是必備的裝置。
美國、蘇聯(俄羅斯)、英國和法國的遠程反潛巡邏飛機(如P-3C Orion,Tu-142,Il-38,Nim rod MR-2,AtL-2)上都裝備有MAD,反潛直升機(如SH-60B,Ka-27PL/Ka-28.SuperSeasprite)上也都裝備有MAD。在反潛巡邏飛機上,為了減小飛機磁性部件的影響,MAD安裝在飛機尾部的尾錐末端。在反潛直升機上,MAD用電纜吊放在下后方。
動力系統
反潛機采用常規動力推進。
座艙設計
世界上代表的反潛巡邏機幾乎都是在民用客機基礎上加裝任務系統改進研制,有三個原因:一是座艙環境適合作為任務艙使用,改進設計工作量少;二是性能基本能夠滿足要求,只需對低空低速性能加以改進,三是經濟性比較好,在此基礎上改進研制反潛巡邏機,生產制造、使用保障成本都可以大大降低。
美國P—3C反潛機由波音737,在主機艙內有5個以上的工作站,并裝有兩個自動翻轉式浮標投放器,4~6個機翼外掛點可掛載空地導彈和無制導火箭,內置武器艙內還可掛載魚雷、深水炸彈和水雷,綜合機械設備將優先考慮海上巡邏任務。
俄羅斯伊爾-38“山楂花"反潛機是以伊爾-18型民航機為基礎,研制開發,頭下部有大型雷達罩,尾部為磁探測器。三人制駕駛艙,機身中部為作戰艙,乘員10~12人。該型機機翼前后的機身下部為兩個武器艙,可攜帶聲吶浮標、魚雷和深水炸彈。
武器系統
反潛機武器包括魚雷和深水炸彈等。
工作方式
反潛巡邏機搜潛分為目視方式,以及利用雷達、聲納浮標、磁探儀、紅外等設備的搜索方式。潛艇出港后,因水深較淺,從空中是可以看到的。另外,常規潛艇每隔2、3天要浮出水面,開啟柴油機為蓄電池充電,這時也可能被飛機看到。在潛艇下潛之前或在通氣管狀態也比較容易被機載雷達探測到,現在反潛巡邏機都裝備了相控陣雷達,探測精度和探測距離有了很大提高。另一個探測手段是聲納浮標,機上載有80-100多枚浮標。反潛機在到達潛艇可能活動的海域后,投放聲納浮標,必要時可采取布設浮標陣的方式進行探測。浮標發出聲波,然后接收反射波,將信號傳給機上的處理裝置。這些信息顯示在屏幕上,反潛軍官據此判斷是否有潛艇存在。現代,反潛機主要通過聲納浮標來發現潛艇,而磁探儀是靠探測由于目標艇的存在引起的地磁場異常來發現潛艇。
成功找到一艘潛艇,需要動用多少力量。
美國軍隊的反潛體系給出答案:除了部署遍布全球的軍艦、潛艇和反潛巡邏機等傳統兵力,還有軍事衛星、大型海底聲吶基陣等設備作為情報偵察力量。毫不夸張地說,現代反潛作戰體系是一張多維空間鋪設、各級節點聯動的“超級大網”,獵殺潛艇如同“花式捕魚”。
作為這張“超級大網”里的重要節點,反潛巡邏機具備“眼觀六路、耳聽八方”的強大態勢感知能力,運用“天眼”對潛艇進行廣域搜索和精確定位。
“電波眼”——機載搜索雷達。常規潛艇短則數小時、長則數天要進行上浮充電,通氣管、潛望鏡等小目標一旦露出水面,機載雷達就會將其鎖定。考慮到通氣管這類目標往往在復雜海況中若隱若現,機載雷達不僅需要具備很強的抗雜波特性,還要有較強的目標識別分辨率,才能將潛艇特征目標從各種復雜回波中成功篩選出來。
“千里眼”——光電搜索儀。在日常巡邏監視任務中,光電設備是完成對目標拍攝取證的主要設備。與主動輻射雷達相比,光電搜索儀具有被動隱蔽搜索的能力,可以神不知鬼不覺地對目標進行鎖定和跟蹤,但它可不只是一個高空攝像頭,先進的多功能搜索儀甚至能追蹤到淺海中細微的溫差變化,以熱源特征查找潛艇。
“透視眼”——磁異常探測儀。毫無疑問,打得準的前提是定位準,水下潛艇在什么方位,磁異常探測儀“說了算”。觀察反潛巡邏機的外觀,你會發現機身上長了一條“尾巴”,這就是磁異常探測儀。不要小看這條“尾巴”,它能夠通過測量地球固有磁場的微小變化,精確定位水下目標。不過,研制高精度的磁力計絕非易事,需要運用地球物理學、量子力學、磁干擾補償等學科理論知識,直到如今也僅有少數國家掌握。
此外,反潛作戰行動主要包括搜索、識別、定位、跟蹤和攻擊潛艇。能否正確運用反潛直升機搭載的雷達、光電搜索儀、磁探儀、吊放聲吶、聲吶浮標等多種傳感器,盡早發現潛艇,是反潛作戰的關鍵環節,每一種搜潛裝備都有其自身的使用特點和使用時機,并有多種使用方法。吊放聲吶和聲吶浮標,作戰性能受海洋環境影響,時效性強,對載機飛行要求高,任務量大,須根據已掌握的目標信息和環境信息快速規劃搜潛方案。
在發現目標后,需要綜合各方面信息對目標進行識別,并繼續使用搜潛裝備,采用合適的跟蹤方法,連續或間斷地保持與潛艇的跟蹤接觸,以便為使用攻潛武器攻擊潛艇或引導其他兵力攻擊潛艇提供目標信息。艦載反潛直升機搭載有反潛魚雷或深水炸彈等攻潛武器,在實施對潛攻擊時,必須根據目標信息和海洋、氣象環境等,選擇合適的攻潛武器和攻擊方法,并迅速完成相應的作戰規劃。
服役情況
采用國家
截至2017年,世界上有20多個國家海軍裝備了固定翼反潛巡邏機,共約900架,其中美國、日本、俄羅斯最多,占世界反潛巡邏機總數的70%以上,占其海軍航空兵作戰飛機總數的10%以上反潛直升機從20世紀50年代開始發展,以SH-3海王直升機“海王”反潛直升機正式進入部隊服役為開端,經歷60多年技術發展,從單一搜潛功能發展至搜潛攻潛綜合功能,再發展至以美國MH-60R為代表的具備反潛、反艦、搜索與救援等多任務能力。
國外反潛飛機總體發展趨勢是,岸基固定翼反潛巡邏機綜合性能進一步增強,艦載反潛直升機向大中型通用化集成化方向發展,艦載固定翼反潛機已由大中型艦載反潛直升機替代。另外,無人機正逐漸成為航空反潛作戰的重要補充力量。
服役動態
2013年,一架P-1反潛巡邏機在執行任務時遭遇發動機空中停車。
2014年,印度海軍購買了8架P-8預警機。該機主要用途為海上巡邏、偵察和反潛作戰,內有5個彈倉外有6個武器掛載點。
2021年9月7日,在日本岐阜縣航空自衛隊基地內,一架P-1反潛巡邏機突然沖出跑道,在附近草地上滑行數米后停下。事發后,該基地出動消防車進行救援,日本防衛裝備廳等部門已就事故詳細情況展開調查。
2023年10月12日,美1架P-8A反潛巡邏機過航臺灣海峽并公開炒作。中國人民解放軍東部戰區組織戰機對美機過航行動跟監警戒,依法依規處置。戰區部隊時刻保持高度戒備,堅決捍衛國家主權安全和地區和平穩定。
2023年11月21日,一架隸屬于美國海軍的P-8A反潛機沖出跑道,墜入夏威夷附近海灣。現場視頻顯示,飛機墜海后擱淺在海灣淺水區。P-8A反潛機由波音公司制造,與737商用噴氣式飛機共享許多部件,其主要功能為搜尋潛艇、偵察和情報收集。
知名機型
P-3C
P-3C是洛克希德·馬丁公司在民用客機的基礎上改進的反潛飛機,綽號為“獵戶座”。
自第一架“獵戶座”誕生到現在,它已經做過多次改進。其核心設備是一臺電子計算機。它指揮著飛機上的所有電子設備,包括通信導航系統、數據傳輸系統、敵我識別系統、電子對抗系統、反潛探測系統等等。而作為日本海上自衛隊的反潛和偵查主力,P-3C也在東海頻繁現身。
運-8
20世紀80年代,空警-200對運-8反潛機飛機開始改進改型,拓展產品用途和市場,運-8海上巡邏機就在這種情況下誕生。2008年,中國利用運-8發展反潛機。2018年,運8反潛機完成設計定型,運-8反潛機的研制成功開創了中國固定翼反潛巡邏機的先河,使運8飛機首次進入作戰序列,也是中國軍隊南海巡航的利器。
圖-142M3
圖-142M3是圖-95“熊”的一種改進型,機身細長,后掠式機翼、平尾和垂尾。圖-142M3通常采用扇形法和方形法對某一海域進行檢查性搜索,它配備的“鳶”式搜索瞄準雷達,與雷達顯示器、數據處理系統組成了完善的對海對潛探測系統。盡管圖-142M3所攜帶的機載反潛武器類型比較豐富,但在機載電子設備的體積、重量及可靠性方面與P-3C和ALT2還有一定差距,這些都影響了圖-142M3的作戰能力和使用靈活性。
大西洋ALT2
大西洋ALT2是于1989年正式進入法國海軍服役。該型機飛行速度快(巡航速度555公里/小時)、體能優秀(低空巡航時間可達18小時)、低空機動靈活(正常起飛重量僅為42.3噸)、可攜帶MK-46反潛魚雷、飛魚反艦導彈等武器,擁有的多種探測設備(主被動聲吶浮標、雷達、磁異探測儀、廢氣分析儀、前視紅外傳感器等)。
MH-60R艦載直升機
美海軍下一代反潛與水面攻擊直升機MH-60R“海鷹”用來替換美海軍現役的SH-60B和HH-60H型直升機。除主要執行反潛戰和水面戰任務外,該型飛機還可執行搜救、垂直補給、海上水面火力支援、后勤保障、人員運輸、醫療救助、通信和數據中繼等任務。
發展趨勢
綜述
圍繞反潛機反潛作戰任務樣式以及美日的反潛巡邏機平臺選擇分析,高空高速能力是必然的發展方向,且保留了低空低速能力,從而大包線設計是其基本特征。其中,無人機在反潛領域具有較多優點,具有廣泛的應用前景。航空吊放聲納和聲納浮標是主要的搜潛裝備,其中吊放聲納正向低頻大功率、寬帶多頻制、復雜長脈沖、深水工作等方向發展;聲納浮標向低頻大功率、多基地聯合工作、分布式探測等方向發展。航空反潛魚雷是主要的攻潛裝備,其向抗干擾性強、淺海作戰能力好、高空發射等方向發展。
高空高速
特種機平臺中只有反潛機對于低空低速性能有強約束,但是為了提高應召反潛能力,也追求高速抵達能力。從20世紀典型反潛巡邏機的發展看,美國軍隊的P-3獵戶座海上巡邏機和英國的“獵迷”都追求高速性能。進入21世紀,為了實現多用途,滿足多樣化任務需要,高速能力依然是追求目標,同時滿足了情報、監視、偵察等任務對于覆蓋區域的要求,并且提升了飛行的安全性和人員的舒適度。P-8A和P-1兩型機都采用渦輪風扇發動機,具備很好的高空高速能力,也代表了這一類飛機的發展趨勢。
大包線設計
反潛要低空低速,多用途要高空高速,所以大包線能力成為下一代反潛巡邏機的基本特征。隨著技術的進步,可用包線越來越大,設計一款既有優良的低空低速性能又有較好的高空高速性能的飛機,是可以實現的。但如果包線范圍是一定的,總要選擇偏向低速更多一點還是偏向高速更多一點,這就成為優化設計的導向問題。從飛機使用壽命角度考慮,設計者都希望飛機盡可能保持平穩飛行,減少大角度機動,這樣壽命會更長。
綜合網絡化任務系統
目前航空反潛的有效搜索手段主要是聲吶和磁探,磁探作用距離比較近,平均水平都是幾百米,這就要求飛機使用磁探儀時,要盡可能貼近海面,盡可能飛的慢,轉彎半徑越小越好,而且能滿足單發失效后的安全性要求。隨著高空反潛作戰樣式的應用,通過有人無人協同、網絡化作戰能力提升,在實現高空投放磁探無人機、高空浮標、滑翔魚雷等探潛、攻潛手段的同時構建體系化反潛能力,解除了低空探潛的最強約束,使其在保持反潛作戰這一核心能力的基礎上,還能同時承擔情報、監視、偵察這一類需要高空視界的任務。
隱身特性的取舍
從反潛作戰需求考慮,固定翼反潛巡邏機作為反潛裝備體系中的核心裝備,隱身能力是十分必要的,在激烈對抗的海戰場,生存性是第一位的,這也是英國“獵迷”加裝空空導彈的原因。世界上現役所有的反潛巡邏機,在戰斗機和現代防空體系面前都是不可逃逸的。
P-1和P-8A都具備設置內埋導彈艙的能力,但是都選擇了外掛導彈,內部彈倉只裝反潛武器。可能有兩個原因:一是降低威脅,增加使用場景的靈活性,一旦具備內埋導彈的能力,就是轟炸機,使用區域會受限制,被抵近偵察的國家也無法判斷其真實意圖,容易引發沖突升級,二是代價太大,飛機不具備隱身能力,外掛和內埋一樣。
固定翼反潛巡邏機更多還是著眼于日常運用,需要足夠的規模數量,在激烈沖突的海戰場環境下,固定翼反潛巡邏機戰時只是補充力量,需要在奪取制空權的條件下才能使用,成本也不能太高,所以不適宜實現隱身要求。
參考資料 >
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日本向英國兜售反潛巡邏機 欲打入尖端武器市場.環球網.2023-12-02
反潛機變身轟炸機 ——日本P-1反潛巡邏機掛載新型空艦導彈首次亮相.光明網.2023-12-02
“花式捕魚”開天眼:研制反潛巡邏機到底有多難?.光明網.2023-12-02
P-8“海神”:全亞洲最強的反潛巡邏機.中國軍網.2023-12-04
美P-8A反潛巡邏機為何在此時過航臺灣海峽?.環球網.2023-12-02
突發!美軍一飛機墜海. 環球時報.2023-12-04
先進反潛巡邏機盤點:P-3C“獵戶座”老當益壯.解放軍報-中國軍網.2023-05-16
「武器庫」記住這架飛機!P-3“獵戶座”:世界上裝備數量最多的海上反潛巡邏機.新華網-今日頭條.2023-05-16
P-3C為啥被冠名“第一島鏈偷窺者”.直新聞-今日頭條.2023-05-16
實現歷史跨越的航跡——中國特種飛機自主創新報國強軍紀實.新華社.2023-10-25
運八反潛巡邏機亮相 彌補中國航空反潛短板.網易軍事.2023-10-25
人民海軍生日快樂!國產戰鷹送上祝福.澎湃新聞.2023-10-25
先進反潛巡邏機盤點:P-3C“獵戶座”老當益壯.中國軍網.2023-12-02
美生產新“海鷹”反潛與水面攻擊直升機.中國日報網.2023-12-02