美P-8A多任务海上飞机战技能力及作战运用研究*

罗高健 吕栋雷

(电子工程学院 合肥 230037)



美P-8A多任务海上飞机战技能力及作战运用研究*

罗高健 吕栋雷

(电子工程学院 合肥 230037)

美海军首批P-8A“海神”多任务海上飞机已进驻日本冲绳嘉手纳基地,其优越的战术技术能力对我军事安全造成了巨大的威胁。论文首先详细系统地分析了美国P-8A多任务海上飞机的平台系统、传感器探测系统、电子战系统、武器系统等的战技能力,而后对P-8A的作战运用方式和特点进行了探索研究,最后分析了美P-8A多任务海上飞机的未来发展趋势。

P-8A; 战技能力; 作战运用

Class Number V271.4

1 引言

为了取代服役已超40年,机体已严重老化,维护费用日趋高昂几近无法忍受的P-3C“猎户座”反潜巡逻机,2000年,美军启动了多任务海上飞机的研究计划,并于2004年与波音公司签订了“P-8A多任务海上飞机”的系统设计和发展合约。这标志着美军在战略、战术和操作上开始全面抛弃旧的传统的反潜作战样式,取而代之的是采用多任务的、网络中心化的新型作战样式[1]。

2013年12月,美军宣布P-8A已具备初始作战能力并正式开始部署P-8A,其中大部分将部署于美军太平洋舰队,重点活动区域与现有的P-3C反潜机重叠,而日本冲绳的嘉手纳基地则是其优先部署的最佳选择。未来,从日本冲绳基地起飞的P-8A飞机能够在20分钟内抵达台湾海峡,对我战略安全将造成极大的威胁。另外,美军计划将总共采购118架该型反潜巡逻机,以完成远程反潜战、反水面作战、情报监视与侦察等任务。因此,加强对P-8A的战技能力、作战运用的研究已迫在眉睫。

2 美P-8A多任务海上飞机战技能力

2.1 飞机平台战技能力

P-8A多任务海上飞机平台采用波音公司的B737-800增重型,为第三代机体,该机型全球销售量超过五千三百架,有数十个国家在使用,因此维护成本十分低廉。该机型机长39.47m,翼展35.69m,机高12.83m,最大油量34000kg,最大起飞重量83600kg,最大航速907km/h,巡逻航速385km/h,飞行高度12500m,空中转场距离为9265km。

发动机方面,P-8A采用的是CFM国际公司与法国斯耐克玛公司研制的CFM56-7B27A涡扇发动机,机上两台CFM56-7B27A发动机能提供24500kg的推力,可连续无故障运行25000h。同时,其燃油消耗较P-3C的螺旋桨式发动机也具有一定的优势,节油性优于P-3C。

2.2 机载雷达系统战技能力

P-8A机载雷达系统主要是AN/APY-10机载雷达。它是美国雷声公司专为P-8多任务海上飞机研制的新型海上监视雷达,是P-3C机载雷达AN/APS-137(V) 5型的改进型。AN/APY-10机载雷达安装于P-8A“海神”机的机鼻位置,具备海军AN/APS-137海上监视雷达的全部功能,如下视能力、“边扫描边跟踪”能力、目标探测模式等,且与AN/APS-137雷达相比,AN/APY-10还具有诸多优势和特点。

1) 在命名上进行了改变。相对于老的命名法,APY-10雷达有了更多创新[2]。其中:AN/像其他装备一样表示空、海军;A表示安装在有人驾驶飞机上的装备;P表示装备为雷达;Y表示监视(搜索、探测和多目标跟踪)和控制(火力和空中),该字母(第三个字母)表示的是该型装备的功能,在APS-137雷达中的“S”表示探测(距离和方位)、搜索,从“S”到“Y”反映了P-8A雷达使命任务的扩展;10表示海军提供该型设备的型号系列。

2) 和APS-137雷达相比,APY-10雷达尺寸更小、亮度更高。

3) APY-10具有多种工作体制,在发现和识别目标、评估战斗损失和跟踪方面具有更加广泛的能力。

(1)合成孔径模式(SAR),其主要工作频率9.3GHz～10.1GHz[8],脉宽13.2μs,平均功率350W,分辨率2m～200m,脉冲跟踪频率则取决于距离。主要用于提供静止目标、地面区域、海岸线、海面环境的实时图像。此模式可调整解析度,低解析度用在实时地形绘图,高解析度用在小型目标确定与损伤评估。

(2)逆合成孔径模式(ISAR),其主要工作频率9.5GHz～10.0GHz,脉宽10μs,平均功率230W～500W,分辨率0.6m～1.2m,脉冲跟踪频率500～1000Hz。主要用于在远距离外对海面或地面目标进行辨认及实时显像,特别是对距岸不远的小型快速目标提供高分辨率的照相和识别。

(3)搜索潜望镜模式,其主要工作频率9.5GHz～10.0GHz,脉宽5μs,平均功率460W,脉冲跟踪频率1854KHz。主要用于在不良海况情况下,搜索短暂露出海面的小型目标,如潜艇的潜望镜。

(4)搜索与导航模式,其主要工作频率9.5GHz～10.0GHz,脉宽10μs,平均功率200W,脉冲跟踪频率388Hz。主要用于进行高空海上侦察,跟踪大量目标,同时高度稳定地压制与对抗假目标。

4) APY-10雷达还具有彩显天气信息的能力,能够侦测气象信息以躲避暴风区,增强了飞机的安全飞行能力和持续滞空时间。

2.3 磁异探测系统战技能力

P-8A的机体尾部安装有加拿大CAE公司提供的先进体化磁异探测系统(MAD),并被集成到P-8A的任务系统中,用于反潜作战。该磁异探测系统通过确定地球磁场中的磁力变化或反常现象,对水下目标进行搜索、探测、定位和确认。由于磁异探测系统的侦测距离短、涵盖范围窄,且需要飞到目标正上方才能侦测到目标,因此P-8A在使用它进行侦测时需要低飞。当MAD侦测到目标时,巡逻机很可能已经掠过目标上空。要再次侦测到目标,巡逻机就需要急转弯、兜圈,到再次用MAD侦测到目标时,巡逻机需要再次反方向急转。这样反复反向急转数次后,巡逻机就可以定出目标的航向,从而飞到目标前方,在最有利的位置投放声呐浮标,进一步确定目标的位置、航向,引导准确投放反潜鱼雷。

2.4 声学探测系统战技能力

P-8A多任务海上飞机的声学探测系统主要是升级版的原P-3C反潜机的声学探测系统[7]。P-3C上的声学探测系统可以监控32个被动声纳浮标,但并不能真正同时进行主动和被动跟踪。而升级后的P-8A声学探测系统可以同时监控64个被动声纳浮标、32个主动声纳浮标或者主被动搭配组合,可以同时实施主动和被动跟踪。这种新型的声学探测系统也为美国海军真正制定下一代多基地主动贯连(Multistatic Active Coherent,MAC)声学传感器发展计划奠定了技术基础和应用前景。

2.5 数据通信系统战技能力

P-8A装备的数据通信系统包括Link11数据链、Link16数据链和国际海事卫星通信系统等,未来还将加装Link22数据链,以便与航空母舰战斗群、空中预警机和其它反潜机实现数据共享。其中,Link11数据链主要用于发送和接收监视数据;Linkl6数据链提供一个机器对机器的接口来交换跟踪目标数据,可以进一步增强P-8A的战术能力,允许其在网络中心战环境中可以畅通地发送与获取信息,及时与空中和海上的多种平台交换数据;Link-22数据链装备使用后,在Link16数据链的基础上,还将进一步提高P-8A的数据传输能力,为P-8A的海上反潜作战提供高度共享、广泛的信息运用形式。

2.6 电子战系统战技能力

P-8A多任务海上飞机的电子战系统主要是其机载AN/ALQ-240(V)综合电子战防护组件系统,包括AN/ALQ-213(V)电子战管理系统、APR-39雷达告警系统、AAQ-24(V)“复仇女神”定向红外对抗系统和ALE-47(V)电子战投放系统。AN/ALQ-240(V)综合系统能够有效地扩大了P-8A的战术监测范围,并在数据传输和传感器融合方面提升P-8A的情态感知能力以及提供给作战指挥官的战场报告的精确度。

1) AN/ALQ-213(V)电子战管理系统

该系统具有控制各种投放器、雷达报警接收机、导弹临近报警器和干扰机的能力。系统共配有12根电子支持措施(ESM)天线以及一套旋转天线,利用宽频数字接收机及多重处理器技术,能够在重度威胁中,快速高效地完成对威胁信号的侦测,并能准确地测向定位。该系统可以进行自保护编程,有手动、半自动和全自动三种模式供飞行员选择[3]。通过自动分析来袭威胁,系统可以选择出最有效的对抗组合。2008年后,Terma公司对AN/ALQ-213(V)系统实施了新的改进计划,主要包括提高计算机性能以及增加战术威胁显示器等。

2) APR-39雷达告警系统

该系统采用先进技术,体积小,质量轻,保证了飞机应对现代战场的威胁。系统可持续完成360°全覆盖自动探测,识别威胁类型、载体和杀伤力,通过座舱多功能显示器进行图像或视频显示,为驾驶舱机组人员提供威胁示警[3]。

3) AAQ-24(V)“复仇女神”定向红外对抗系统

定向红外对抗的基本原理是将红外干扰能量集中到狭窄的光束中,射向来袭导弹的红外导引头,使其不能正常工作,无法锁定目标而导致导弹脱靶。其主要组成包括导弹告警系统、发射机、系统处理器和电源/调制器。作战时,首先由导弹告警系统探测到来袭导弹的信号,并进行跟踪;系统的处理器对该信号进行评估,确定为威胁后,将目标信息转交到发射机的跟踪瞄准系统;跟踪瞄准系统截获导弹信号后进行精确的跟踪和定位,按干扰程序向导弹发射调制的光束,使其偏离目标。

“复仇女神”采用AN/AAR-54(V)紫外导弹告警系统对来袭导弹进行探测,是第二代导弹逼近紫外告警设备,该系统包括1～6个大视场、高分辨率凝视型CCD紫外探测器和先进的综合航空电子组件,单个探测器的视场为120°×120°,能跟踪多个目标,截获时间小于1s,角分辨力不大于1°,探测距离可达10km,对一般的红外制导防空导弹和视距内攻击的空对空格斗导弹可做到发射即截获。一般5～6个探测器可实现360°全覆盖。

“复仇女神”的干扰发射机、精确跟踪传感器、瞄准系统、调制器和中央处理机集成在一个四轴转塔内,可360°转动,确保了全方位空域覆盖。干扰机使用“毒蛇”中红外激光器,可对中红外波段(3μm～5μm)的第4谱带进行干扰。

4) ALE-47(V)电子战投射系统

AN/ALE-47(V)电子战投射系统是美国三军飞机共同使用的诱饵洒布系统,能够施放干扰丝、热焰弹或新型可抛弃主动干扰器。该系统是一个微处理机控制的自动威胁-自适应系统[3]。投射器既与雷达告警接收机和导弹告警系统联接,也与机上干扰机和飞行控制系统相连,以便系统决定是否投射箔条、闪光弹或诱饵以及以什么形式、组合投射。系统提供三种工作模式:手动模式、半自动模式和全自动模式。全自动模式时,系统能够根据威胁自行判断对抗的时机与程序。

2.7 武器系统战技能力

P-8A拥有一个大型的后机身武器舱和双翼下方各一个的武器挂载点,可携带的武器总重量达6000kg,可以携带多达六种的主要武器,如AIM-9X响尾蛇空空导弹、MK54反潜鱼雷、鱼叉反舰导弹、AGM-84K增程型防区外对地攻击导弹以及用来攻击水面舰艇的联合制导攻击炸弹等。

在P-8A可携带的众多的武器中,最主要的是固定翼机载型MK54反潜鱼雷。该鱼雷是一种能在沿海有效攻击安静型潜艇的小型鱼雷,长2880mm,直径324mm,重292kg,最大航速43节,最大航程大于15000m,声自导探测距离大于914m。该鱼雷声自导头的顶部结构具有较低的基阵自噪声、水声基阵和数字式波束形成装置,在浅水区具有良好的性能,同时该型鱼雷还具有连续变速能力,使鱼雷末段速度与环境噪声条件相匹配,从而达到声自导最佳的搜索和跟踪效能。另外,MK54鱼雷还能有效地抑制干扰能力。入水后,MK54鱼雷上的自导与控制系统跟踪、探测、分辨和计算各种目标数据,然后通过多次收听其音程来分析这些目标,不断删除假目标,并追击真目标。

3 美P-8A多任务海上飞机作战运用

P-8A机上众多的传感器、电子战、数据通信及武器系统,让它有充分的弹性做各种战术部署,担负多种作战任务。P-8A不但是情报搜集和反潜作战的翘楚,在反水面作战方面的能力也同样优秀。一旦完全掌握制空权,P-8A还能胜任对地远距离轰炸任务。

3.1 侦察监视

P-8A的首要任务就是侦察监视。首先是安装在飞机上的各种探测设备,如机载雷达系统、磁异探测系统、前视红外探测系统和电子对抗设备等,性能优越,可执行任务范围广,大大提升了P-8A的侦察监视能力。尤其是安装在机头位置的AN/APY-10型雷达,主要用于搜索海面目标,同时对空中目标和陆地目标也有一定的探测能力。SAR模式时,该雷达具有对静态目标进行探测、识别和分类的能力,可同时跟踪256个目标,是P-3C的8倍;ISAR模式时,该雷达能够对靠近海岸小型、快速移动的水面舰船或上升到水面的潜艇目标进行探测和跟踪,也可对陆地目标进行精确定位,对移动目标最高分辨率优于1m。另外,P-8A最大时速可达907km/h,使P-8A能够在较短时间内完成更大面积的搜索,也在很大程度上提升了P-8A的侦察监视任务执行效率。以航程9260km的距离为例,P-3C要飞行48h,而P-8A只需要24h,如采用空中加油方式则只需要20h;P-8A的连续不加油滞空时间长达4h,借助于动力装置方面的优势,P-8A将具有更快的飞行速度、更好的机动能力和更大的航程和续航时间。

3.2 反潜作战

P-8A最重要的任务是反潜作战。在进行反潜作战时,P-8A通过固定规划或先验战情,首先确定反潜作战的区域范围,利用机上携带的设备,配合其他飞机、水面舰艇或陆上作战单位,进行持续的监视和搜索。此阶段的搜索会以机载雷达探测可能露出水面的潜艇潜望镜,或以磁异探测系统找出可能有隐藏潜艇的小面积区域。而后依据搜集到的情报和可疑目标情况,投放被动或主动声呐浮标到水面。声呐浮标将听音器放到预先设定好的深度,接收水面下的声音讯号,透过海面上的天线传送回P-8A。P-8A会记录每一个施放的声呐浮标的编号和坐标,当浮标传回讯号时,机上控制系统向反潜人员提供可视化的战场态势。通过被动声呐浮标的交叉定位和主动声呐的定位功能,P-8A能够判断声音讯号的大致方位,继而可以施放更多的浮标,缩小侦测面积,进一步确认可疑目标的位置、移动速度和航向,以引导反潜武器的准确投放。P-8A的机身腹部有一个内置武器舱和两个机翼外挂点,总共能携带多达6000kg的武器载荷。其中,外挂点均采用了以高压空气为动力的武器弹射装置,机翼挂架采用单点弹射,机身挂架采用双点弹射。P-8A装备的反潜鱼雷、深水炸弹和反潜水雷等反潜武器,可以有效地攻击和摧毁不同深度、距离和速度的潜艇。

一架P-8A作战半径达2200公里,可监控64个被动声呐浮标、32个主动声呐浮标,反潜效能超过3架P-3C。与P-3C相比,P-8A采用了全新一代的反潜技术和海上跟踪技术,而且反应速度更快。如部署在冲绳的P-8A,能够在半小时内飞抵我东海的大部分海区。由于东海属于浅海地形,如果水质清澈,潜艇相对于空中反潜机来说,非常难以隐蔽,再加上P-8A更加先进的探测能力,因此对我潜艇来说,其威胁十分巨大。

P-8A除了能装载各类型反潜武器外,还能携带鱼叉反舰导弹和斯拉姆增程型防区外攻击导弹等,用于远程打击处于半潜状态的或浮出水面的潜艇,同时对水面舰艇也构成很大威胁。

3.3 广域海上监视

为解决P-8A飞行成本较高和未来部署数量不足的问题,美海军专门启动了一项“广域海上监视”无人机和P-8A联合的研究项目,美海军希望P-8A不仅在现阶段能够接收到未加工的广域海上监视数据,未来也能够直接控制“广域海上监视”无人机、无人机的传感器和有效载荷,以及接收、处理并分发来自这些传感器和有效载荷的原始数据,以提升P-8A持久的情报、监视和侦察能力。

广域海上监视无人机是美空军RQ-4B“全球鹰”无人机的海军版本MQ-4B,将于2015年投入使用,届时约有40架无人机将在夏威夷、迪戈·加西亚岛、佛罗里达州的杰克逊维尔、日本的冲绳和意大利的西格奈拉服役,先期将在夏威夷和杰克逊维尔与P-8A结合使用。通过数据链通信系统,MQ-4B广域海上监视无人机能为P-8A提供空间信息、目标信息和2000海里的持久情报、监视和侦察能力,以利于P-8A执行核心使命任务。

4 美P-8A多任务海上飞机发展趋势

2013年,美P-8A已完成其“增量1”升级计划,主要是通过加装通用数据链,接收来自“广域海上监视无人机”的原始数据。未来,还将持续进行“增量2”、“增量3”和“增量4”升级计划,以实现P-8A飞机战技性能的螺旋式提升。

“增量2”升级的计划时间是2016年,主要是将已经成熟的技术整合到P-8飞机上,以及为声学传感器系统(包括下一代多元静态主动贯连声学软件)进行软件升级,另外还包括升级自动识别系统,该系统可以使P-8飞机接收到排水量在300t以上商船的转发信息,如识别、航线、航速及其它信息。

“增量3”升级的计划时间是2019年,美国海军正在研究可以从声呐浮标槽和机翼吊架上起飞的无人机,以增强P-8A与无人机的互用。

“增量4”升级的计划时间是2020年,主要是实现P-8A对“广域海上监视无人机”及其传感器和有效载荷的直接控制,接收、处理并分发来自这些传感器和有效载荷的原始数据。这一能力被称为“4级互操作水平”(LOI4)。升级的目的是为美军海上巡逻和侦察部队提供更强的能力,完成“感知—打击”链路,以及实现平台间无缝的协同作战;同时提高地面的“战术作战中心”的工作效率,该中心将对来自P-8A和“广域海上监视无人机”的原始及处理后的数据进行战术分析和数据关联,成为两种平台间的综合数据处理和分发中心。此外,通过“增量4”升级,美海军还可以使两种平台共享维护设施、后勤保障设施及基地等。

5 结语

2013年11月2日,美国海军宣布首批P-8A“海神”多任务海上飞机已进驻日本冲绳嘉手纳基地,完成了这型先进海上巡逻机的首次部署。2014年8月,美P-8A飞机抵近至距我海南岛以东约220km处上空实施侦察,我某航空师歼11B型战机升空对其实施拦截。如今事件虽已平息,但P-8A以其卓越的侦察监视与情报搜集能力、高效地数据传输共享能力和先进的反潜打击能力,仍然像一把巨大的枷锁,紧紧地封锁着“第一岛链”,封锁着我“走向深蓝”的海洋梦。未来P-8A多任务海上飞机还将在提高攻击能力、增强侦察监视范围等方面继续做出改进,而我们需要做的是加快对其进行深入地情报侦察和分析研究,进一步掌握其各项战技指标和作战运用特点,为未来可能的军事斗争做好准备。

[1] 魏楞杰.P-8A多任务海上飞机(上下).空军(中国台湾),2012(34):30-3328-30.

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The Technical Capability and Operational Modes of the P-8A

LUO Gaojian LV Donglei

(Electronic Engineering Institute, Hefei 230037)

The first group of US navy P-8A Poseidon multi-mission maritime aircraft have been stationed in Okinawa, Japan, Kadena base. Its superior tactical and technical ability has caused great threat to our military security. First, the paper systematically analyses the capability of the P-8A’s aircraft system, sensor detection system, electronic warfare system, and weapon system. Then it discusses the tactical ability and operational using modes of the P-8A. And finally it analyses the future development direction of US P-8A multi-mission maritime aircraft.

P-8A, capability, operational modes

2015年6月3日,

2015年7月27日

罗高健,男,硕士,讲师,研究方向:军事情报、作战仿真。吕栋雷,男,博士,讲师,研究方向:军事情报、作战效能评估。

V271.4

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.12.005