發展歷史
反潛巡邏機誕生於第一次世界大戰期間。大戰開始後,德國針對英國、法國的海軍大規模的潛艇戰。在1914年9月14日-22日的9天裡,英國艘巡洋艦被德潛艇擊沉。後來德國又展開了 “無限制”的潛艇戰,這給英國及其盟國造成巨大損失。美國是英、法的盟國,初期雖未直接參戰,但它通過海上運輸線為英、法提供有力的物資援助。德國潛艇也使美國船隊蒙受慘重損失。1916年-年裡,英、美等國被德國潛艇擊沉的艦船達2566艘,噸位達575萬噸。英、美迫切需要有效的反潛手段。
1915年,美國海軍水上飛機中隊長J·C·彼特對柯蒂斯H-4型水上飛機進行改造,設計了新的船型機身,並換裝了新的發動機,製成了世界上第一架反潛巡邏機。由於改造工作是用柯蒂斯H-12型水上飛機改制了性能更好的F-2,F-2A和F-3型反潛巡邏機。前兩種飛機載有7挺機槍和460磅
深水炸彈,後者可載920磅深水炸彈。1917年5月20日,
英國海軍航空兵少尉英里什駕駛一架F-2A反潛巡邏機用炸彈在弱海擊沉德國UC-36號潛艇。這是反潛巡邏機,也是飛機擊沉的第一艘潛艇。
第二次世界大戰,德國又開展了大規模的潛艇戰,英、美也從一開始就把
航空反潛作為重要的對抗措施。這時使用的已不僅僅是水上飛機更多的是用大型偵察機和轟炸機改裝而成的反潛巡邏機,並使用
聲納浮標、機載雷達、按照燈等裝置,從而更有效地搜尋潛艇。整個戰爭期間,德國在作戰中共損失了727艘潛艇,其中的415艘潛艇是被飛機單獨或飛機與艦艇協同作戰擊沉、擊毀的。這充分說明了反潛巡邏機的作用。
反潛巡邏機與其它反潛平台相比,具有速度快、範圍大、效率高、能力強、威力大等特點,所以是現代反潛力量的重要組成部分。現代反潛巡邏機一般是專門研製的,最高時速在700公里左右,可持續巡邏12─22小時,載有兩組空勤人員輪換作業,低空性能好。機上裝有反潛
搜尋雷達、聲納浮標、紅外探測儀、雷射探測儀、微光電視探測儀、
磁力探測儀、水質分析器、
氣體分析器和電子
監聽器先進設備,對潛艇進行全天候的搜尋和跟蹤。機載武器有普通炸彈,
深水炸彈、魚雷、水雷、反艦和
反潛飛彈及火箭、
機炮等,可自行對潛艇進行攻擊或引導己方其它
反潛兵力進行攻擊。
作戰使用
搜尋探測
搜尋探測是反潛巡邏機實施
反潛的第一步,是整個反潛過程中極其關鍵的一環,就像獵手捕殺獵物前需要首先發現目標一樣。如今,反潛巡邏機搜尋探測潛艇的手段很多:既有目視觀察和
雷達探測,也可使用
聲納浮標、吊放聲納(通常水上反潛巡邏機才配備)、磁異探測儀來探測水下潛艇,還可以用紅外探測儀、廢氣探測儀,電場分析儀、雷射探測儀等來搜尋潛艇。
目力觀察具有直觀、快捷的特點,即使在反潛搜尋器材高度發達的今天,仍然是一種不可或缺的搜尋手段。尤其在白天和海況良好的情況下,目力反潛搜尋的效率較高,可發現10海里左右的水面狀態潛艇,5海里左右的海氣管狀態潛艇,1~3海里內的
潛望鏡狀態潛艇,並可在潛艇上方1海里內發現水下可視度內的潛艇。飛機目視觀察潛艇的有利飛行高度受海區能見度等多種因素的影響,一般在10~500米之間。但目視觀察受氣象條件的影響較大,
搜尋距離有限,只能作為一種補充手段。所以,並用雷達與目力反潛搜尋時通常以雷達搜尋為主,目力搜尋為輔。雷達搜尋的主要方法有:平行航線搜尋、擴展方式搜尋、攔阻搜尋,以及扇形搜尋、
隨機搜尋和指定航線搜尋等;應針對不同的情況,分別採用不同的搜尋法。
聲納浮標是現代
反潛機普遍使用的一種主要搜潛器材,一般是在已知有潛艇活動的海域,並要在短時間內對較大範圍進行搜尋時;或希望在一定時間內封鎖敵潛艇可能通過的航道;或者為重要目標擔負反潛巡邏警戒時使用。反潛巡邏機上裝有較為先進的浮標定向儀和聲信號處理系統。聲納浮標是一次性使用的探測器材,分為主動式和被動式兩大類,被動式又分為定向和非定向兩種,此外還有溫深浮標、海洋
背景噪聲浮標等輔助性浮標。通常,根據執行任務的性質,溫深浮標測出的海水溫深曲線,以及由海洋背景噪聲浮標測出的海區海洋背景噪聲等級等,來設定
聲納浮標的工作時間、
水聽器深度、發射機的頻率通道以及浮標的樣式。實際上,不同浮標的使用時機、布陣方法、定位方法是完全不同的。為了獲取較好的搜潛效果,同時又節省浮標,正確地選擇陣形是反潛巡邏機使用聲納浮標的重要環節。一般來說,可根據任務要求、搜尋區域的大小、飛機攜帶聲納浮標數量的多少,選擇不同的陣形和採取不同的搜潛布陣方法。主要布陣方法有:線形布陣法、圓形布陣法、方形布陣法。以上三種布陣方法使用的都是被動非定向浮標。一旦發現目標,就應補投被動定向浮標或主動浮標對潛艇進行定位並測定其運動要素。
磁異探測儀採用被動工作方式來探測潛艇,是一般反潛巡邏機上必裝的探測設備,具有隱蔽性好,可靠性較高,不受海洋噪聲干擾等優點。但由於其作用距離較近,大都採用低空和超低空探測,因此多在其他探測器材測得潛艇的概略位置後,再用磁異探測儀進行驗證和精確定位。使用磁異探測儀時,反潛巡邏機的飛行高度應小於磁異探測儀的探測距離,而且飛行高度越低,水下探測距離就越深。不過,反潛巡邏機使用磁異探測儀時,受水文氣象條件影響較大,當雨、雪、雲、霧和海浪超過5級時,磁異探測儀的探測效率就會急劇下降。使用磁異探測儀時,反潛巡邏機通常採用圓形探測法,交叉(苜蓿葉)法、平行探測法等。
吊放式聲納是水上反潛巡邏機上的主要探潛設備,它具有十分突出的特點:搜尋速度快、機動靈活性好,尤其適合於應召反潛;工作深度可變,可利用其幾百米長的電纜,根據測得的溫深變化曲線,選擇最佳工作深度,從而使聲納性能得以充分發揮;具有多種工作方式,可獨立完成對靜止和運動目標的探測。吊放式聲納一般體積較小、重量較輕(通常約為250千克),且精度高、操作簡單、使用方便。吊放式聲納既可主動探測(換能器在水中發射一定時間間隔的超音波脈衝),也可被動探測(換能器並不發射聲波,只是檢測和分析由換能器收到的噪聲)。由於反潛巡邏機配備有多種探潛器材,加之各種器材又有不同的特點和優長,因此在搜潛時可以根據實際情況適時使用,互為補充、互為驗證,取得較好的搜潛效果。
攻擊手段
反潛巡邏機搜尋探測到水下異常情況後,便要結合各種探測信息和情報對水下目標進行識
別,包括技術識別和戰術識別。技術識別要判明是不是潛艇,而戰術識別要確認所發現的潛艇是不是 星 艇。然後,再根據
反潛機上的導航設備和探器材探測到的潛艇信號來確定潛艇的準確位置。在連續準確測定潛艇的運動要素,並計算出準確的攻潛位置後,反潛巡邏機就可以根據需要選擇使用飛彈、火箭或普通炸彈去攻擊水面狀態的潛艇;而對於水下航行的潛艇,則採用
反潛飛彈、反潛魚雷和
深水炸彈實施攻擊。
深水炸彈雖然是一種老式
反潛武器,但其技術簡單、價格低廉、不受電磁干擾等特性使之
在現代海戰中仍可發揮一定的作用。它在淺海域使用命中機率較高,可以攻擊水面、半潛、通氣管狀態或
潛望鏡狀態的潛艇。投放
深水炸彈是利用飛機
水平轟炸的原理,根據目標的現時位置、飛機的飛行性能、風向風速及炸彈的空中與水下彈道等參數,計算出炸彈投放點。在使用航空深彈攻擊時,為了提高命中機率,一般從潛艇的45°或135°左右舷角進入。反潛巡邏機飛臨潛艇前方一定距離時,連續投放批量的深水炸彈,投彈的數量一般根據攜帶量和測定潛艇目標誤差的大小而定;投彈間距以不使深水炸彈間的空隙大於目標尺寸為準,同時要儘量擴大深水炸彈的覆蓋面。美、俄、英等國海軍除使用普通深水炸彈外,還備有核裝藥的航空
深水炸彈,以及攻擊對方的
核潛艇。由於核裝藥的破壞威力大,破壞半徑一般大於千米,不需要彈體直接命中目標,因此對潛艇運動要素的測定準確性要求不高,也不需要連續投擲數枚。
現代反潛巡邏機上的另一種主要攻潛武器是
聲自導魚雷。世界各國海軍已裝備了幾十種型號的空投反潛
自導魚雷,但其戰術使用大同小異。自導魚雷不需要直接命中,只要目標進入魚雷的自導搜尋範圍,即有可能被魚雷捕獲。自導魚雷離開機上掛架後在空中按一定的彈道運動,入水後按預先設定的程式工作,同時利用聲自導裝置搜尋目標,一旦捕獲到目標,便保持跟蹤,直至命中目標。
現代反潛巡邏機正在向既能反潛、又能反艦的多用途方向發展。這就要求反潛巡邏機除了攜帶自導魚雷、
深水炸彈和
水雷外,還裝有飛彈、
火箭彈。反潛巡邏機攜帶的火箭彈主要用於打擊水面潛艇和艦艇,也可用於自衛。機載空艦飛彈的威力自不待說,目前有的反潛巡邏機還裝備有
空空飛彈,以用於自衛。
反潛巡邏機在確定反潛區域時,既要考慮有利於發現目標,又要考慮敵防空兵器的威脅程度、巡邏機本身的空中掩護能力,以及岸基雷達或艦載雷達對反潛巡邏機的指揮保障。
反潛巡邏機的搜尋航線應根據使用的探測設備來確定:在使用
雷達、磁異探測儀搜尋時,一般採用指定航線搜尋法或平行搜尋法;在使用
聲納浮標搜尋時,主要採用
機動飛行以接收聲納浮標發射的信息。
反潛巡邏機一般有獨立反潛和協同反潛兩種作戰形式。協同反潛時,反潛巡邏機還可擔負反潛作戰的空中指揮任務,統一協調各反潛兵力的行動,此時飛機所處的位置應考慮各種兵力的活動範圍,保證對各反潛兵力實施及時有效的指揮。反潛巡邏機一般選擇高—低—高
飛行剖面,單獨反潛時的飛行高度以發揮雷達對潛搜尋能力為主,通常在1000米以下。協同反潛時的飛行高度應保證對種反潛兵力指揮引導的需要,同時注重發揮自身反潛作用,一般為1000~1500米。反潛巡邏機多受岸基航空兵指揮所或
海上編隊的指揮,起降一般由所在的機場組織保障,在反潛區域的戰術活動主要由航空兵指揮所或海上編隊進行控制和管理。其協同組織通常由執行某次任務的直接組織機構負責,一般按計畫協同為主,必要時進行臨機協同。協同的主要內容包括反潛巡邏機的出航、返航方法與時機,反潛巡邏機的反潛區域及協同搜潛、攻潛的配合,與其他兵力進行通信聯絡的時機、手段和聯絡方法,與其他反潛兵力會合的地點和協同方法,各指揮所對反潛巡邏機進行指揮的時機和交接方法,空中伴隨護航的飛機、
岸艦飛彈、岸炮、
海上編隊對反潛巡邏機的掩護支援方法,反潛巡邏機與各指揮所進行聯絡的時機、手段和方法等。
發展趨勢
反潛巡邏機的發展也面臨著新的課題。傳統反潛巡邏機大多基於20世紀40年代的潛艇研製而成,其主要作戰對象是柴油動力潛艇。因其電池充電模式限制,需要經常處於通氣管狀態航行,以確保水下電力航行時的動力,這就為反潛巡邏機提供了探測機會,被雷達、紅外及目視發現的可能性大大提高。而目前,軍事強國開始發展核動力潛艇以及以AIP系統(不依賴空氣的推進裝置)為代表的低可探測性潛艇,使潛艇的去噪水平、下潛深度、續航時間、抗打擊能力都有了顯著的提高,潛艇變得越來越難以發現。為應對這一新形勢,反潛巡邏機的發展逐漸呈現出以下趨勢:
多任務化。由於具備空中的獨特優勢,未來的反潛巡邏機將被賦予更多的作戰任務。在強化對海洋水域控制的同時,它還要擁有對內陸目標的控制能力、強大的情報偵察能力以及裝備強大的攻擊武器系統,具備前所未有的攻擊效能。
協作化。具有隱身、超長時間續航和偵打一體的現代無人機在遂行對陸、對海監控巡邏與打擊任務方面獨具優勢。未來反潛巡邏機可能要帶領多個加裝搜測裝備和數據傳輸系統的無人機共同執行任務。在反潛巡邏機的指揮與控制下,指導無人機遂行各類巡邏作戰任務,並將數據實時傳送給反潛巡邏機,形成整體作戰能力。
網路化。未來反潛巡邏機還將裝備功能強大的計算機系統,打造超強的數據處理與融合能力,成為網路中心戰體系中的情報節點。不僅如此,還要集成低噪聲聲吶探測系統、相控陣/合成孔徑搜尋雷達、光纖技術感測網路、雷射探測/定位系統和超導磁異探測儀和攻擊武器系統,滿足對海上和內陸目標進行監視、偵察、定位、追蹤和攻擊的要求。此外,反潛巡邏機的機載武器系統及接口也將實現標準化,滿足在不同任務角色間進行快速轉換的需要。
我國發展情況
我國海軍目前裝備的海上巡邏反潛機只有水轟5型。水轟5是我國自行研製的第一代大型遠程水上巡邏反潛轟炸機。用於中近海域海上偵察、巡邏警戒、搜尋反潛等任務,也可監視和攻擊水面艦艇。
我國於1968年開始自行研製水轟5,但由於航空工業能力所限,水轟5從1969年開始試製,1976年4月首飛成功,直到1985年才完成性能試飛,1986年正式服役,從研製到裝備用了18年時間。
水轟5機長38.9米、翼展36米,空重27.7噸、正常起飛重量36噸、最大起飛重量45噸,其最大載油量為13.4噸,最大載彈量約為6噸。水轟5採用修長的船型底機身、展弦比梯形平直機翼和4台最大功率2316.8千瓦的WJ-5渦槳發動機,最大速度569公里/小時、巡航速度270公里/小時,最大航程4900公里,作戰半徑2200公里。
水轟5裝有搜尋轟炸雷達、光學轟炸瞄準具、磁探儀和聲納浮標投放裝置,可以攜帶普通航空炸彈、魚雷、深彈和鷹擊8反艦飛彈等武器。從1986年至今近30年來,海軍4架水轟5雖然一直堅持訓練並參加演習,但機上設備極少改進,性能已非常落後,現在估計就相當於一架拿望遠鏡靠目視搜尋的巡邏機,沒有繼續裝備的必要。
在發展水轟-5的同時,中國海軍實際上已經認識到了岸基反潛機在現代反潛作戰中的重要作用,開始嘗試研製岸基反潛機。
從目前中國反潛體系方面、技術和性能上考慮,運-8系列是各方面性能最為完善的改型,其新平台在續航時間、載重能力、機艙空間、動力裝置、供電能力等都進行了比較徹底的改造,重新設計了機身,加大了複合材料的套用範圍,減輕了機身空重,擴大了機艙空間,減少了飛行阻力,為改裝各種特種用途的專用機提供了便利。在動力方面,三類平台換裝的渦槳-6C型發動機經過改進後各方面性能都有了很大的提高。
型號舉例
S-3A
反潛巡邏機在第二次世界大戰中普遍使用。裝備
聲納浮標後,能發現水下的潛艇,成為
反潛戰的主要機種。20世紀80年代初,反潛巡邏機的最大速度已達 900 千米/小時,最大航程9000千米,續航時間13~22小時,具有良好的低空性能,裝有反潛
搜尋雷達、紅外探測儀、雷射探測儀、
磁力探測儀、微光探測儀、水質分析器、
氣體分析器和電子
監聽器等設備,能對潛艇進行全天候搜尋、跟蹤和攻擊。反潛巡邏機是用於搜尋和攻擊潛艇的海軍飛機。現已停產。
P-3系列
全球最先進固定翼反潛偵察機
反潛戰在美國海軍的海上作戰中占有極為重要的位置。冷戰結束以後,美海軍的海上戰略進行了重大調整,將主戰場由遠洋轉變為沿海地帶,從而對其
反潛作戰提出了更高的要求。美海軍的
反潛平台由空中、水面和水下三大部分構成。其中,P-3系列
反潛機是空中反潛的主力軍。
P-3C偵察機由美國洛克希德馬汀公司研發製造,雖然P-3A反潛機早在1962年即已服役,但在歷經多項改進之後,P-3C反潛機至今仍是全球最先進的固定翼反潛偵察機。
以最先進的P-3CUpdateIIIAIP為例,機上配備有
全球定位系統、AN/APS-137B(V)5搜尋雷達、AN/AVX-1光電感測系統、AN/AAS-36A紅外線偵測系統、過濾
聲納信號的AN/UYS-1(V)先進信號處理系統以及CP-2044計算機。機上還可攜帶多達9噸的Mk46/50魚雷、
深水炸彈、水雷、火箭、兩枚魚叉飛彈、兩枚小牛飛彈和87個
聲納浮標。