10.3969/j.issn.1673－5692.2022.11.012
0 引言
反潜巡逻机主要用于反潜作战，同时也可兼顾海上监视、情报收集以及反舰等作战任务，具有巡航速度快、作战半径大、留空时间长、搜潜手段全、挂载武器多等特点，是世界各国海军航空装备体系中不可或缺的重要装备。21世纪初，美国P-8A海上多用途飞机和日本P-1反潜巡逻机研制成功，发展路径却大相径庭，反潜巡逻机该如何发展，特别是载机平台该如何选择，成为大家关注的焦点问题，本文将尝试予以探究。
1 反潜巡逻机的发展历史
第二次世界大战期间，随着潜艇威胁的增大和对航空反潜优势的认识，开始在飞机上挂载深水炸弹、反潜火箭弹和反潜鱼雷等武器用于反潜作战。尤其20世纪中后期，空气动力学、声学等基础科研的突破使得飞机、声呐等设计进入高速发展时期，且武器装备研发投入方面不遗余力，各种构型的飞机推陈出新，进一步刺激了军用飞机的快速发展。
20世纪50年代，美国洛克希德公司研制成功P2V“海王星”反潜飞机，装备了较为完备的搜潜设备和攻潜武器，是战后典型的岸基反潜巡逻机，各国随之掀起一轮研制反潜巡逻机的热潮，其中岸基反潜巡逻机主要有美国的P-3C“奥利安”、英国的“猎迷”、法国的“大西洋”和俄罗斯的伊尔-38“山楂花”等，其具体外貌如图1～图4所示，具体数据如表1所示。
在岸基反潜机研制的同时，英、美和法国海军在其航母上都配置了专门研制的舰载固定翼反潜飞机，典型的包括英国的“塘鹅”(Gannet)、法国的“贸易风”(Alizé)和美国的S-2“追踪者”(Tracker)、S-3“北欧海盗”(Viking)。
进入21世纪，美国波音公司研制的新一代反潜巡逻机P-8A如图5所示，2013年具备初始作战能力并在西太部署。其已成为美海军在西太平洋执行反潜巡逻任务的主力机型。P-8A是典型的多任务平台，主要作战任务是在远海及濒海地区遂行反潜战、反舰战、情报战、水雷战以及指挥控制与通信；次要任务包括打击战、国土防御、非战争行动、舰队支援行动、防空战和两栖战。日本防卫省技术研究本部和川崎重工联合研制P-1岸基反潜巡逻机，如图6所示。2010年进入海上自卫队服役，P-1也是多任务平台，其四面阵相控阵雷达可实现360°覆盖，机翼下有6个挂架，能够挂载射程超过400km的远程空舰导弹。P-1还是目前公开报道中，世界上首个实际使用光传操纵系统的军用飞机。
在发展有人型反潜机的同时大力推动无人反潜机研制工作，MQ-4C是诺格公司研制的海上版无人侦察机，于2017年投入实战部署，作为P-8A的有效补充，将进一步拓展P-8A的视野。MQ-4C航程超过3700km，在一次任务中可覆盖700万平方公里的海域，可承担海上巡逻、侦察、监视和情报搜集的任务，并通过通用数据链实现情报信息的无缝连接，将探测到的潜在目标及时传给P-8A，协调其跟踪目标及攻击目标。MQ-9无人机由美国通用原子航空系统公司生产，2017年10月，在海上演习中验证了MQ-9无人机发现潜艇并持续跟踪能力，在其上加装了声呐浮标信号接收处理设备，由舰载直升机布放声呐浮标，MQ-9无人机接收声呐浮标信号，处理后将信号发送至数百英尺外远离目标区域的MQ-9无人机地面控制站，将为后续实现固定翼无人机纳入有人/无人协同反潜体系作战的重要支撑。
2 反潜巡逻机的综合分析
典型的反潜巡逻机几乎都是在民用客机基础上加装任务系统改进研制，有三个原因:一是座舱环境适合作为任务舱使用，改进设计工作量少；二是性能基本能够满足要求，只需对低空低速性能加以改进，三是经济性比较好，在此基础上改进研制反潜巡逻机，生产制造、使用保障成本都可以大大降低。
2.1平台特点
经改装后的反潜巡逻机平台具有低空低速、续航等综合优势。
(1)低空低速性能好源于两次世界大战的航空反潜作战经验，飞行员通过目视发现潜艇是最主要的作战样式，反潜巡逻机几乎都要求良好的低空低速性能。另外，这些反潜机都安装磁异探测设备，由于探测距离只有几百米，对飞机低空低速、转弯半径的性能要求十分苛刻。
(2)续航时间长为了提高单机作战效能，反潜巡逻机都很看重续航性能。法国“大西洋”采用2发涡桨，续航时间可达18个小时。P-3C和“猎迷”低速巡逻时，可以关闭2台发动机，以获得更长的续航时间。“猎迷”是世界上第一型采用涡扇发动机的反潜巡逻机，为了弥补续航能力不足的问题，专门设计了武器舱辅助燃油箱，可以根据任务需要灵活选装。
(3)多任务拓展P-3和“猎迷”都追求高速能力，为平台的扩展性提供了可能。两型机都派生发展了侦察型飞机，P-3发展了EP-3侦察机，“猎迷”发展了侦察攻击机，在保留反潜能力的基础上，还能够携带多种侦察设备和武器，甚至挂载“响尾蛇”空空导弹，堪称是海上多用途飞机的鼻祖，曾经是P-8A的竞争对手。此外，“猎迷”还发展了预警机。
2.2任务系统特点
反潜巡逻机任务系统配置多功能传感器手段，以满足海上巡逻与反潜的作战需求，具体如下:
(1)传感器种类多反潜巡逻机需对海面、水下和空中目标进行探测识别，相应配置的任务传感器覆盖了电、光、声、磁等多类。通常利用雷达和红外/光电传感器对水面目标进行探测；利用声呐浮标和磁异探测传感器对水下目标进行探测。
(2)通信/数据链手段丰富反潜巡逻机既要通过通信链路进行态势、指令和文电的传输，又要进行图像等大容量情报传输。相应通信链路既要配置通用的视距/超视距手段，又要配置专用的大容量传输手段。
(3)单平台杀伤链一体化反潜巡逻机任务系统功能覆盖了OODA环路各个流程，仅靠单平台即可实现发现、定位、跟踪、瞄准、打击和评估(F2T2EA)杀伤链自闭换。
3 反潜巡逻机的发展途径
有人/无人协同、高空反潜和网络化协同作战是反潜巡逻机发展的重要作战样式。有人/无人协同可充分利用反潜巡逻机指控能力强，传感器通信手段丰富的优势，结合无人机平台长航时、高容忍环境等特点，实现海上广域搜索和反潜作战。如P-8A与MQ-4C的协同就是典型示范。高空反潜则是在不降低反潜巡逻机飞行高度的情况下，通过传感器和武器的改进，实现对潜艇的探测与打击。如P-8A高空投放磁探无人机和MK－54轻型鱼雷进行典型示范。利用网络化能力扩大搜索监视海域，并提升观察－判断－决策－执行(OODA)环决策效率，提升信息共享效率，为决策为中心的新型作战模式提供支撑。
3.1从美日看平台选择
20世纪典型岸基反潜巡逻机有好几型，只有法国“大西洋”是全新研制，其葫芦型机身截面、升降式雷达等极具特色的设计，给各国留下了深刻印象，新研还是派生发展的话题一直都处于争论的焦点。21世纪仅有的两型P-1和P-8A，各自代表一种途径。新研还是派生发展，用双发还是四发，高空反潜还是低空反潜，隐身还是常规布局，这几个问题是固定翼反潜巡逻机未来发展争议最多的话题。
(1)日本
从国家角度出发，日本具有世界先进的工业基础和曾经值得骄傲的航空工业历史。二战后至20世纪末，日本唯一自主设计的大型飞机就是US-1/2水陆两栖飞机，日本国内一直有呼声要重振航空工业，1986年日本修订《航空工业振兴法》，通过国际合作开发、航空零部件转包生产等快速提升航空工业整体水平。自主研制军用飞机一直是日本追求的目标，这是日本全新研制P-1的主要目的，另外日本有大量的P-3C飞机，可以拆解研仿，P-1整体设计可以看到很多P-3C的特征。
从动力角度看，飞机设计常说动力先行，2000年日本在XF5-1发动机验证机的基础上，开始研制XF7-10涡扇发动机，最大推力约6000kg。2001年日本同时立项研制P-1反潜巡逻机和C-2重型运输机(与我国运-20同量级)。值得关注的是，80吨级的P-1采用了4台日本自己研制的F7-10发动机，而150吨级的C-2则采用了2台美国通用公司的CF6-80涡扇发动机。2018年日本官方宣布，XF9-1战斗机发动机地面试车成功，推力达15000kg。
从公开报道看，日本P-1的选择也不是一蹴而就的，特别是关于采用4台自研发动机还是2台成熟发动机，日本国内也有不同意见，一方认为进口动力更可靠，双发效率更高，但是日本防卫省坚持要4发方案，飞行员认为这样更可靠。事实证明这种考虑是有必要的，P-1试飞过程中，曾出现4台F7-10发动机同时空中停车的事故。
综上，日本全新研制P-1是国家战略需要，是航空工业的整体布局需要，也是动力先行有基础等综合因素决定的。
(2)美国
2000年，美国海军成立专项办公室，研究P-3C的后续发展问题，波音、诺格、雷神、洛马四家公司参与，达成的共识是:海军必须要有反潜巡逻机，无人机不足以承担全部任务。2001年对外发布需求:一是能取代P-3C；二是传感器不需要提升，也不需要增加新的传感器或武器；三是任务系统构架能满足未来可能出现的传感器和武器的扩展需求。
2003年，美国防部发布海上多用途飞机发展计划，以反潜任务为核心，构建广域海上监视系统，兼顾对陆作战的任务需要。2003年竞争美国海上多用途飞机计划的主要有两家公司:一是波音公司提出在波音737飞机基础上改进设计，同时搭配长航时无人机，组成广域海上监视系统，二是洛马公司在P-3C基础上进行换发等全面升级改进的“21世纪猎户座”计划。2004年，波音公司胜出，获得总价约39亿美元的研制合同。
为了打消美国海军对双发飞机低空性能和安全性的顾虑，2002年波音公司安排了一架波音737-700到海军进行飞行展示，模拟了磁探仪搜索任务，在低空60m进行搜索，并进行60°大坡度转弯；模拟了单发失效情况下飞机拉起能力，满载情况下，单发爬升率超过了4发P-3C。波音737系列飞机超大机队规模积攒的可靠性数据也是其胜出的主要原因，累计使用可靠度超过99%，其使用的CFM-56发动机累计使用超过3000万飞行小时，每百万飞行小时失效率小于万分之四，美国联邦航空总署(FAA)也因此允许737飞机执行跨越大西洋航线飞行。综上，美国海军发展下一代海上多用途飞机的思路非常清楚，首先是立足成熟技术，快速实现平台升级；二是重点强调任务系统开放式架构设计和拓展性，传感器等设备的能力提升走持续升级的发展路线；三是追求实用性和经济性统一。
3.2发展趋势分析
围绕反潜作战任务样式以及美日的反潜巡逻机平台选择分析，高空高速能力是必然的发展方向，且保留了低空低速能力，从而大包线设计是其基本特征，从高空高速、大包线、高空反潜和隐身特性等方面开展趋势分析并给出建议。
(1)高空高速是必然需求
特种机平台中只有反潜机对于低空低速性能有强约束，但是为了提高应召反潜能力，也追求高速抵达能力。从20世纪典型反潜巡逻机的发展看，美军的P-3C和英国的“猎迷”都追求高速性能。进入21世纪，为了实现多用途，满足多样化任务需要，高速能力依然是追求目标，同时满足了情报、监视、侦察等任务对于覆盖区域的要求，并且提升了飞行的安全性和人员的舒适度。P-8A和P-1两型机都采用涡扇发动机，具备很好的高空高速能力，也代表了这一类飞机的发展趋势。
(2)大包线设计是基本特征
反潜要低空低速，多用途要高空高速，所以大包线能力成为下一代反潜巡逻机的基本特征。随着技术的进步，可用包线越来越大，设计一款既有优良的低空低速性能又有较好的高空高速性能的飞机，是可以实现的。但如果包线范围是一定的，总要选择偏向低速更多一点还是偏向高速更多一点，这就成为优化设计的导向问题。从飞机使用寿命角度考虑，设计者都希望飞机尽可能保持平稳飞行，减少大角度机动，这样寿命会更长。P-8A和P-1高空高速性能都很好，低空低速性能也很好。比如P-1，虽然其低空低速性能没有详细数据，但其机翼面积比P-8A大将近30%，说明其低空低速性能一定比P-8A好。P-8A经过优化设计，其低空低速性能也非常好，根据《简氏年鉴》的数据，P-8A低空60m高度最小巡逻速度333km/h，150m高度稳定盘旋半径913m。
(3)综合网络化任务系统是重要支撑
目前航空反潜的有效搜索手段主要是声呐和磁探，磁探作用距离比较近，平均水平都是几百米，这就要求飞机使用磁探仪时，要尽可能贴近海面，尽可能飞的慢，转弯半径越小越好，而且能满足单发失效后的安全性要求。随着高空反潜作战样式的应用，通过有人无人协同、网络化作战能力提升，在实现高空投放磁探无人机、高空浮标、滑翔鱼雷等探潜、攻潜手段的同时构建体系化反潜能力，解除了低空探潜的最强约束，使其在保持反潜作战这一核心能力的基础上，还能同时承担情报、监视、侦察这一类需要高空视界的任务。
(4)隐身特性的取舍
从反潜作战需求考虑，固定翼反潜巡逻机作为反潜装备体系中的核心装备，隐身能力是十分必要的，在激烈对抗的海战场，生存性是第一位的，这也是英国“猎迷”加装空空导弹的原因。但是，世界上现役所有的反潜巡逻机，在战斗机和现代防空体系面前都是不可逃逸的。
如果说P-1是日本为了解决有无，无暇顾及隐身的要求，那美国海军为什么选P-8A，而不是重新研制具有隐身能力的新飞机呢。另外，P-1和P-8A都具备设置内埋导弹舱的能力，但是都选择了外挂导弹，内部弹仓只装反潜武器。可能有两个原因:一是降低威胁，增加使用场景的灵活性，一旦具备内埋导弹的能力，就是轰炸机，使用区域会受限制，被抵近侦察的国家也无法判断其真实意图，容易引发冲突升级，二是代价太大，飞机不具备隐身能力，外挂和内埋一样。
固定翼反潜巡逻机更多还是着眼于日常运用，需要足够的规模数量，在激烈冲突的海战场环境下，固定翼反潜巡逻机战时只是补充力量，需要在夺取制空权的条件下才能使用，成本也不能太高，所以不适宜实现隐身要求。
4 结语
为适应新的发展趋势，重点发展了高空高速能力，在任务系统方面发展了高空搜索、高空攻击投放能力，同时保留了低空低速性能，改变了航空反潜作战样式，大幅提升了反潜成功率的同时兼顾了广域侦察监视能力、飞行的安全性和人员的舒适度。
