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P-3C的替代者,大洋作战的多面手,P-8A反潜巡逻机是如何炼成的?

近年来,在一些大洋上空活跃着一款新型海上飞机,它就是美国海军的P-8A反潜巡逻机。这款飞机通常被称为“海神”或“波塞冬”,是一款性能先进的多用途海上巡逻机。P-8A主要用于取代老旧的P-3C巡逻机,但是它要比“猎户座”强大得多。P-8A不仅安装有顶级的航空电子系统,具备一流的水上水下搜索巡逻能力,还可以携带多种类型的武器装备,执行反潜、反水面战等作战任务。它已经突破了传统海上巡逻机(MPA)的范畴,无论是作战能力还是作战理念都被赋予了全新的内涵。

P-8A反潜巡逻机

P-8A反潜巡逻机就像是“大洋之眼”,它能够发现和监视几乎所有类型的目标,不管是水上还是水下、深海还是近海甚至包括海岸目标。同时P-8A也是海空作战的多面手,可以发射鱼雷、深水炸弹、声纳浮标和反舰导弹等武器,对有关目标实施直接攻击。经过仔细分析还能发现,P-8A的用途不止于此,它不只是一款简单的反潜巡逻机,而是美国海军未来海上作战的多任务平台和作战体系中的重要节点。古语云“知己知彼百战不殆”,因此我们有必要对P-8A反潜巡逻机进行剖析,这样才能真正了解它。

一、P-8A的研制历程:从P-3C的替代者到MMA计划的提出

P-8A是作为P-3C的替代者而研制的。P-3“猎户座”是一款涡轮螺旋桨海上反潜巡逻机,从1962年开始服役,改进型P-3C于1969年服役。按计划P-3将在新世纪之后陆续退役,所以美国海军必须在此之前研制它的替代机型。其实早在1980年,美军就开始寻找P-3的后续机型,准备研制一款易操作、低成本的同类型飞机。在1989年,美国海军计划让洛克希德开发P-7巡逻机,但是次年该计划被取消了。到了1997年,美国海军开始了一项为期两年的需求研究,随后提出了MMA计划。

P-3C也是一款优秀的海上巡逻机

美国海军MMA计划的核心是研制新一代多任务海上巡逻机(Multi-missionMaritimeAircraft),也有资料显示最开始提出的是MMMA计划,后来删除了空中加油和战略通信需求,变成了MMA计划。2000年3月22日,MMA计划被批准。同年7月,美军以广域海上监视(BAMS)为核心,提出了四个方面的探索性需求研究,涵盖海上攻击、监视、情报搜集和侦察等方面,波音、诺斯罗普·格鲁曼、雷神和洛克希德·马丁等四家公司分别提出了评估报告和初步设计方案。

P-8A是在波音737客机的基础上研制的

洛克希德·马丁公司提交了P-3的改进型“猎户座21”方案,波音公司提交了基于波音737-800客机的设计方案,英国BAE系统公司提交了NimrodMRA4方案,雷神公司提交了“南河三”方案。在以上方案中,BAE在2002年10月退出了竞争。波音公司对一架737BBJ2商务机进行了改造,为其安装了两个任务系统控制台,作为MMA计划的技术演示机。2003年12月,这架飞机进行了演示飞行。在试飞中,该演示机爬升到12500米的飞行高度,最大下降速度超过3050米/分钟,在模拟单引擎降落测试中滑行距离不到610米,表现较为出色。

P-8A设计示意图

因为洛克希德·马丁的“猎户座21”和雷神公司的“南河三”方案均是对原P-3巡逻机的改进,所以美国海军更青睐波音的方案。2004年5月14日,波音公司的方案成功入选。2004年6月14日,美国海军授予波音公司一份开发合同,用于研制美国海军下一代多任务海上飞机(MMA)。在2004年7月,美国海军订购了5架MMA飞机,分别用于适航、静态和疲劳测试,还有两架用于测试任务系统,所有飞机将在8年内交付完毕。在2005年3月30日,MMA飞机被命名为P-8A。2005年11月,P-8A完成了初步设计讨论。2007年7月完成了关键设计审查,2007年12月开始生产第一架测试机。

组装中的第一架P-8A巡逻机

组装完成的第一架P-8A

2009年4月,P-8A测试机首飞

由于是在成熟的波音737飞机的基础上研制的,所以P-8A的建造过程十分顺利。2009年4月25日,首架P-8A测试机就进行了首飞。2009年7月30日,P-8A巡逻机在波音公司西雅图生产基地正式公开亮相。2010年6月,第二架P-8A测试机首次测试了任务系统。2010年7月,第三架P-8A测试机完成首飞。2010年8月11日,P-8A开始进入低速生产阶段。2010年10月15日,P-8A测试机首次释放了声纳浮标,在三个不同的低空通道中投放了6个声纳浮标。2011年7月7日,第一架生产型P-8A完成了首次飞行。至此,P-8A海上巡逻机的基础研制工作基本完成。

2011年7月,第一架生产型P-8A首飞

2013年6月24日,在武器集成测试期间,P-8A巡逻机成功发射了AGM-84DBlockIC“鱼叉”反舰导弹。在2013年7月,P-8A通过初始操作测试和评估(IOTE),此时已交付6架测试和9架低速率生产飞机。2013年11月29日,P-8A开始具备初始操作能力(IOC)。在2014年,P-8A巡逻机增加了持久反潜作战能力,集成了传感器套件,改善了态势感知能力(“增量1”配置)。到了2016年,P-8A加装了多静态主动相干声学、自动识别系统和高空反潜武器(“增量2”配置)。从2019年开始的“增量3”配置升级中,P-8A反潜巡逻机还将增加无人机等装备。

P-8A生产线

2012年3月,首架生产型P-8A交付

英国的P-8A巡逻机

得益于波音公司强大的生产能力,P-8A的交付速度非常快。第一架生产型P-8A在2012年3月交付给美国海军,到2018年11月10日波音交付了第100架P-8A(美国海军接收的第90架,另外10架用于出口)。除了美国海军外,P-8A反潜巡逻机还出口到了印度、澳大利亚、英国等国家。2009年1月,印度订购了8架P-8I巡逻机,从2012年12月开始交付到2015年10月完成,2016年又增购了4架。印度的P-8I是一个定制版本,安装了AN/ASQ-508A磁异常探测系统。在今年3月,英国接收了第二架P-8A反潜巡逻机。目前P-8A仍在持续改进和生产中。

二、P-8A的性能特点:既配备了完善的航电又可搭载多种武器

P-8A比P-3C要大得多

首先,来简单了解一下P-8A的基本设计。P-8A反潜巡逻机使用的是波音737-800飞机的机身,同时换上了737-900的机翼,把混合翼尖改成了后掠翼尖。从外观上来看,P-8A的翼尖跟波音767-400飞机的斜翼尖很像,机身结构进行了加强设计,最大起飞重量有所增加。P-8A重新设计了机舱,可搭载9名机组人员,包括2名飞行员和7个操作员。操作员位于机舱内的操作控制台,他们的座位都没有窗户,只有在前机舱的每一侧才各有一个观察窗。P-8A巡逻机的长度为39.47米,翼展35.7米,机高12.83米,翼面积133.59平方米,空重62.7吨,最大起飞重量约85.3吨,有效载荷约9吨。

P-8A的驾驶舱

P-8A的机载工作站

P-8A与P-8I的区别是后者安装了磁异常探测器

其次,重点介绍一下P-8A的航电系统。P-8A的主要航空电子设备包括MX-20HD数字光电和红外多光谱传感器、AN/APY-10雷达、电子战自我保护套件(EWSP)、AN/ALE-47对抗投射系统等。P-8A反潜巡逻机还搭载了史密斯飞行管理系统、ParvusDuraVIS4300和3006显示系统,以及全球定位系统、广播信息系统和超高频卫星通信系统等。P-8A的机舱内设置了六个机载工作站,均配备了先进的任务计算和显示系统,包括两个24寸显示屏,驾驶室内配备了五个8×8英寸显示屏。值得一提的是,P-8A没有安装磁异常探测仪,可能会使用无人机携带磁异常探测器模块来替代。

MX-20HD传感器

MX-20HD是一种光电/红外(EO/IR)传感器吊舱,拥有多达七个传感器,包括红外传感器、CCDTV摄像机、图像增强器、激光测距仪和激光指示器等。它的光电和红外摄像机能够提供超高清成像,具有鲜明的色彩、大胆的对比和更清晰的图像,高性能IMU和MX-GEO套件能够提供准确的目标位置和自动图像聚焦。MX-20HD将为操作员提供增强的远程目标检测和识别能力,具有自动定位、指向、跟踪和聚焦的能力。该设备将大大提升P-8A巡逻机的即时态势感知能力。

安装在P-8A上的AN/APY-10雷达

AN/APY-10雷达是从AN/APS-137D雷达改进而来,减小了尺寸和重量,增加了功率和额外的目标跟踪能力,还拥有一种全新的彩色天气模式。AN/APY-10雷达具有合成孔径雷达(SAR)成像模式,能够搜索、分类和识别固定和移动目标,提供多分辨率带状地图,用于目标识别、战斗损伤评估和武器瞄准。它还具有高分辨率成像合成孔径雷达(ISAR)模式(逆合成孔径模式),能够搜索、分类和跟踪浮出水面的潜艇和小型移动船只等目标。AN/APY-10雷达还拥有潜望镜探测模式,具有高速扫描、高脉冲重复频率和高分辨率等特点,可以搜索到露出海面的潜望镜等小型目标,具有先进的海杂波抑制能力。在搜索和导航模式下,该雷达的最大搜索距离可达370公里。

雷达信号探测、识别和定位系统

P-8A反潜巡逻机配备了完整的电子战自我保护套件(EWSP),包括AN/ALQ-213(V)电子战管理控制系统(EWMS)、AN/AAQ-24(V)定向红外对抗装置(DIRCM)、雷达预警系统和AN/ALE-47对抗投射系统等。其电子支援系统(ESM)是AN/ALQ-240(V)1。AN/ALQ-213(V)电子战管理系统可以集成任何电子战子系统,将所有单个子系统集成为一个组合系统,具有多种模式可供选择。AN/AAQ-24(V)系统安装了双色红外导弹预警传感器,能够更好地应对难以探测的便携式防空导弹的威胁。AN/ALE-47对抗投射系统是一种智能对抗措施分配系统,与雷达预警系统、导弹预警传感器相连接,能够自动投射曳光弹、箔条等干扰物。AN/ALQ-240(V)1具有自适应调谐、精确测向和地理定位能力,可以探测和识别雷达等电子威胁,显著提高P-8A反潜巡逻机在复杂海上战场上的作战能力。

P-8A测试武器系统

P-8A的内部武器挂载点

P-8A投掷MK-54鱼雷

P-8A挂载“鱼叉”反舰导弹

第三,来看一下P-8A的武器和装备情况。P-8A反潜巡逻机拥有5个内部武器挂载点和6个外部武器挂载点。其内部弹舱可以携带自由落体炸弹、MK54反潜鱼雷、水雷和深水炸弹等,外部挂载点可以携带空对地导弹、“鱼叉”反舰导弹、“斯拉姆”增程型导弹等武器,机身前部下方的整体旋转式武器舱内挂载了声纳浮标。2011年10月,P-8A试射了第一枚MK54鱼雷。2013年6月24日,P-8A成功发射了“鱼叉”反舰导弹。MK54鱼雷使用了MK46鱼雷的弹头和推进子系统,整合了先进的制导和控制组件,采用了COTS处理技术,显著提高了浅水反干扰能力。

P-8A在安装发动机

P-8A的内部布满各种管线和设备

最后,来了解一下P-8A的动力装置和飞行性能。P-8A反潜巡逻机搭载了两台CFM56-7B27A高旁路涡扇发动机,单台推力120千牛,拥有强大的动力和较高的燃油效率。P-8A的最大高空速度为926公里/小时,在海面60米高度能够以333公里/小时的速度徘徊,实用升限41000英尺(约12500米),作战半径1200海里(约2222公里)。P-8A的最大燃油容量为34096公斤,可持续飞行4小时。P-8A不能使用软管进行空中加油,而是在机身前上方安装了一个空中加油吊杆。为了增加续航能力,P-8A的前货舱和后货舱中可以携带六个燃料箱。

三、P-8A的用途解析:是“大洋之眼”也是海空作战多面手

通过上面的分析可以发现,P-8A反潜巡逻机的总体性能十分先进,拥有强大的航空电子设备,不管是硬件设施还是人员配置都很阔绰。因此,P-8A的用途变得更加广泛,任务执行能力也有了空前提高。P-8A既是“大洋之眼”也是海空作战多面手,换句话说,P-8A既可以像“眼睛”一样搜寻着大洋上的一切目标和各种动静,也可以凭借携带的武器装备执行任何可以胜任的任务。

P-8A反潜巡逻机

第一,P-8A具有强大的搜索、探测、识别和监视能力。由于安装了先进的MX-20HD数字光电和红外多光谱传感器和AN/APY-10雷达,P-8A反潜巡逻机能够识别出各种目标和武器的位置,无论是鱼雷、巡航导弹、炸弹和水雷等,还是水面舰艇等,它还能进行无线电水声诊断,搜索并识别水下潜艇等目标。其雷达系统拥有多种工作模式,既可以识别和监视水面和海岸目标,也可以搜索到露出海面的潜望镜,在测绘模式下它还可以绘制地图,提供高分辨率的图像。P-8A搭载的超快速扫描有源电子扫描阵列天线系统与先进的计算机处理器,能够在很远的距离对有关目标进行持续搜索、探测和监视。

P-8A可携带120个声纳浮标

P-8A的声纳浮标发射孔

第二,P-8A具有一流的反潜和反水面战能力。美国海军的P-8A反潜巡逻机并没有安装磁异常探测仪,有分析认为其原因是美军认为该设备的效果有限,特别是在对付铺设了消声瓦和特殊涂层的先进潜艇时,效果并不是很好。在反潜方面,P-8A主要依靠声学系统和声纳浮标,它的声学系统能够同时监听64个无源声纳浮标或32个多基地声纳浮标,可以同时进行有源/无源处理,P-8A最多能携带120个声纳浮标。另外,P-8A还将集成无人驾驶传感器也就是无人机,有一种配备了磁异常探测仪模块的反潜无人机正在研制中。除此之外,P-8A还可以搭载多种武器,包括MK54鱼雷、“鱼叉”反舰导弹等,具有一流的反潜和反水面作战能力。

P-8A已成为美国海军作战系统的网络节点

P-8A在美国航母上空飞行

第三,P-8A拥有先进的数据共享和传输能力。P-8A反潜巡逻机除了具备强大的态势感知能力和信息捕捉能力外,还配备了先进的处理器和信息通信系统,以及各种数据链,能够对各种数据进行快速处理,并且即时传输给其他平台或指挥中心。P-8A安装了Link11、Link16和Link22数据链,能够与水面战舰、预警机甚至战斗机等之间进行数据共享和传输。也就是说,P-8A反潜巡逻机成为了美国海军作战系统的一个网络节点,它本身可以为其他平台提供各种数据,也可以接收和处理其他平台搜集到的数据。比如说当一架P-8A识别出一艘敌方水面舰艇时,能够将目标信息发送给一架F/A-18战斗机,战斗机可以在远距离外发射导弹攻击目标。

P-8A的自卫能力也很强

第四,P-8A拥有强大的电子战和自我保护能力。P-8A配备了完整的电子战自我保护套件(EWSP)和电子支援系统(ESM),包括AN/ALQ-213(V)电子战管理系统、AN/AAQ-24(V)定向红外对抗装置、雷达预警系统、AN/ALE-47对抗投射系统、AN/ALQ-240(V)1电子支援系统等。这些先进电子战系统能够确保P-8A在复杂的电磁环境下正常工作,还能够干扰来袭导弹,发射曳光弹、箔条等干扰物,极大地提高了P-8A的生存能力。总之,P-8A既可以巡逻也可以反潜,还可以发起攻击和投放无人机,是名副其实的海空作战多面手。

结语:P-8A的发展前景与启示意义

凭借先进的航电系统和强大的多任务处理能力,P-8A反潜巡逻机已经成为美国海军装备体系的重要组成部分,是美国海军监视大洋和海岸的急先锋。目前美国海军已经接收了上百架P-8A,除此之外它还出口到了其他一些国家,拥有着广阔的发展前景。为了进一步提升作战能力,P-8A也在不断改进和完善。波音公司将增强P-8A的高空反潜能力,将继续推动“增量3”配置的研究和发展。P-8A还将换装宽带卫星通信系统(WGS),该系统可以提供4.875GHz的瞬时可切换带宽,能力将提高10倍以上。P-8A还将迎来一款先进机载传感器(AAS),新雷达具有地面移动目标指示模式和合成孔径雷达模式。

P-8A反潜巡逻机

P-8A反潜巡逻机的批量服役,使美国海军再次拥有了全球最先进、规模最庞大的海上巡逻机群,其发展速度之快、综合性能之先进,确实让人感到不可思议。通过P-8A反潜巡逻机可以看到,美国航空工业具备强大的生产能力和雄厚的技术实力,这种领先不是短时间内就能够赶上的。P-8A的发展采用了一种比较便捷的模式,是在较为成熟的机型上改装而来的,这样能够节省大量的投入和时间成本。P-8A已经不再是传统意义上的海上巡逻机,而是成为了一款海上多用途作战飞机。总而言之,P-8A反潜巡逻机的设计特点和发展思路等,有很多值得思考和借鉴的地方。

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