詳解P-8A「海神」新一代海上巡邏機

前言

為了取代服役已四十餘年，維持費已幾近無法忍受的P-3C，美國海軍由90年代末期開始正視P-3C的替換計劃，並於2000年起啟動多任務海上飛機項目，經過激烈的競爭後，波音公司的P-8A在2004年6月勝出。P-8A改裝自B-737-NG機體，飛行性能優越，續航力強，未來將搭配無人機建構一全時海上監視系統，提供美國海軍長時間、大海域的海上情報。

美國海軍的海上偵察機由洛馬（Lockheed Martin）P-3C「獵戶座」（Orion）把持40餘年後，新一代的波音P-8A「海神」（Poseidon） 多任務海上飛機第一架原型機（T1），終於在2008年8月12日正式和世人見面，未來由空中進行的海面監測也將有全新的面貌。美國海軍作戰部長克拉克（Vernon Clark）上將在2002年6月提出《21世紀海上力量》（Sea Power 21）展望，宣稱未來20年到30年的美國海軍建軍藍圖，將集中於三個領域：

「海上打擊」（Sea Strike）︰向遠距外投送武力；

「海上盾牌」（Sea Shield）︰為陸地部隊投送防禦武力；

「海上基地」（Sea Basing）︰降低部隊對陸上基地的依賴。

多任務海上飛機就是「海上盾牌」的關鍵組成部分，它可長時間持續進行反潛和反水面戰的情搜、監視和偵察，為「海上打擊」部隊提供最有效的支持。

第一架P-8A原型機於2009年初移往波音公司的西雅圖工廠，完成系統整合及多項測試後，2009年5月25日完成首飛。2008年8月美國海軍宣布，由2010到2012年的低速率生產（Low Rate Production）期程中，將採購36架（2010年10架、2011年12架、2012年14架），第一批10架將於2012年交機，2013年具備初級戰備能力（Initial Operational Capability）。預定2012年後才會開始的全速率生產（Full-Rate Produc-tion）將生產81架，每年出廠12到18架，好讓P-3C能在2020年前除役。美國海軍原訂購108架P-8A，2009年6月16日增購9架，使採購總數達到117架。

美國海軍希望P-8A能儘快完成戰備，因為P-3C的維持費很貴，若能早點除役，就能省下任務系統性能提升的經費。波音和美國海軍正共同努力加快P-8A的戰備腳步，包括縮減部分測試評估項目，以及提升P-8A的生產速率。P-8A為美國海軍的海上偵察機隊帶來重大的改變。P-8A的設計重點著重於容易進行性能提升，它的速度、高度、航程…性能都很優異，而且安裝感測器及武器非常簡易，會大幅改變未來反潛戰和反水面戰的面貌。

發展沿革

在90年代初期時，美國海軍認為只需通過延壽項目（Service Life Exten-sion Program）的執行，就能讓P-3C青春永駐，因而取消了兩項原定的機隊更新計劃：一是洛馬的P-7A，它是P-3的機身加長及換裝新發動機版本；另一是波音的P-3性能提升第四型（Update IV）項目。等到海軍參與了90年代末期的科索沃及巴爾幹半島戰爭時，由於P-3C的任務太過繁重，才體認到P-3機隊老化以及使用科技都已過時，操作成本已到難以忍受的程度。美國海軍最初的構想是繼續進行P-3C的延壽工程，讓海上偵察機由2015年起開始取代P-3C。2000年初時，美國海軍空中系統司令部（Air Systems Command）成立了海上偵察機辦公室（Maritime Surveillance Aircraft Office），此辦公室的主要任務之一，就是執行替代性分析（Analysis of Al-ternative），檢討由無人機（UAV）、新設計飛機、現役海上偵察機所構成的不同組合中，找出最符合海軍需求的項目。

P-3升級項目「21世紀獵戶座」（Orion 21th）

海上偵察機辦公室因此於2000年6月請四家國防工業公司進行專題研究，波音的題目是如何將737民航機改裝成符合海軍需求的多任務海上飛機；諾格（Northrop Grumman）的題目是多任務海上飛機與廣域海上偵察的概念探索；雷神（Raytheon）的題目是製造現代版的P-3和EP-3飛機；洛馬的題目是重新生產能服役到2040年的P-3和EP-3。2000年底四家公司繳交研究結果，由海上偵察機辦公室進行廣泛且深入的分析後，認為海軍必須要有專業的海上偵察機，無人機不足以承擔大多數的海軍任務。美國海軍因而在2001年初做出關鍵決定，既然海上偵察機不可或缺，因此取消P-3C的延壽方案，把經費用來加快多任務海上飛機項目，投入服役時間也提前到2012年。項目辦公室在2002年初先行啟動「零組件先進發展」（Component Advanced Development），以降低設計時間及系統發展驗證階段的風險。波音、洛馬、以及英國宇航系統（BAE Sys-tems）均向海軍遞交零組件先進發展規劃書，也都獲得海軍的發展合約，但英國宇航系統後來退出。海上偵察機辦公室對項目有三項基本要求：

一架新且有效率的飛機來取代P-3

為降低風險，機上感測器性能不需大幅度提升，也不需新的感測器或武器。

機上的任務系統架構，必須能與未來可能出現的感測器、武器相整合。

「零組件先進發展」分為兩階段，第一階段期程由2002年9月到2003年2月，兩家公司對多任務海上飛機的需求及規格進行評估，制定出可滿足需求及規格的規劃方案，以及此方案的發展經費概估。海軍空中系統司令部審查波音及洛馬的規劃方案後，原訂是挑選一家執行後續的第二階段，不過它卻在2003年11月宣布波音和洛馬均獲得第二階段的合約，讓兩家公司繼續競爭。零組件先進發展第二階段由2003年2月開始，為期13個月，期程中波音及洛馬須根據海軍的風險評估及第一階段的研究結果，各自強化原先的規劃方案。2004年初零組件先進發展第二階段屆期後，洛馬響應給海軍的是一架根據P-3原設計，但搭配新座艙及新發動機的飛機；波音則是以B-737客機做為海上偵察機的載台。

美國海軍此時所構想的多任務海上飛機，是一架大型的陸基型（land-based）飛機，根據機上不同的籌載，計有取代P-3C的搜索與攻擊型，以及取代EP-3E「白羊座2」型（Aries II）的偵察與情報型，分別擔負巡邏、情報搜集、戰場管理的任務。海上偵察機的典型任務為在離基地2200公里的海面上，執行最少4小時的搜索與巡邏，B-737原設計為一短程商務客機，無法滿足此種任務對籌載、航程的需求，另外它只有兩具發動機，海軍擔心恐怕對海上低空巡邏任務的飛行動作會力不從心。不過，最新推出的新一代B-737-800重載型（Increased Gross Weight）性能已非昔日的吳下阿蒙，B-737服役生涯中的可靠度超過百分之九十九，意思是在每100次飛行中，因飛機本身因素而延誤15分鐘以上起飛的次數，不到1次；而它的燃油攜帶量及耗油率也俱佳，由CFM國際公司提供的CMF56-7發動機推力大，可靠度極佳，這也是B-737空中預警機使用的同一型發動機，單發推力27,300磅，在各型飛機上的累積使用總時數已超過3,000萬飛行小時，每百萬飛行小時的飛行中發動機失效比率小於萬分之四，因而雖然只有兩具發動機，仍獲得美國聯邦航空總署（FAA）允許的越洋飛行。例如B-737-700是德國航空公司飛越大西洋的定期大眾運輸客機，最大航程超過11,500公里。

達美航空的波音737-800

在2002年末，波音派遣一架公司的B-737-700到美國海軍巡邏機中隊，進行一系列的巡邏任務飛行動作展示，譬如：巡邏機通常在60米高度拋投聲納浮標，高度越低，飛機收到聲納傳回訊號時，所飛越的距離就越短，一旦發現敵蹤就能儘快轉彎飛回目標上空發動攻擊，要轉彎時飛機得把速度放慢，機身側傾60度。在展示飛行中，海軍飛行員擔任機長，波音飛行員擔任副機長，當飛機轉彎時，副機長把一具發動機的油門拉回到慢車的位置，模擬發動機失效的情況，由剩下的一具發動機負責把飛機拉平。展示飛行顯示即使是在滿載的情況下，737單靠一具發動機的爬升速率，也會比四發動機的P-3來得快。波音在完成展示飛行後表示︰B-737的機體、發動機、飛行甲板、空電組合已通過實際驗證，即使抬頭顯示器也通過商用飛機的使用認證。相形之下，洛馬的飛機是在1950年代的機體上安裝新發動機及新空電，並未有實際驗證。波音固然為全球民航業巨子，但它在軍機方面也有豐富的經驗，譬如全球頗負盛名的E-3空中預警機，就是波音的作品。當海上偵察機項目公布由波音贏得發展合約時，該公司早已為澳大利亞開發同樣以B-737為載台的E-7A「楔尾」（Wedgetail）空中預警機，海上偵察機所需的一些特定裝備，如：升級版發電機系統、空中加油裝置、「指向性紅外線對抗系統」（Directional Infra-Red Countermeasures，DIRCM），都取材自澳E-7A項目。

使用737平台的澳E-7A楔尾預警機

波音737海上偵察機雖然較P-3大且重，但操作成本反而較便宜，最大的原因來自機體的後勤維修成本，B-737在世界各地都有營運，隨處均可獲得維修支持。波音且完成一系列的取捨研究，以決定如何將737-800改裝成最佳的海上偵察機，譬如把內置式武器艙擺在後機身，降低的風阻就足以彌補因之而增加的重量。而且波音從777系列開始，商務客機均採用全數字設計與製造，使用最新式的生產線，737-NG也是如此，提高了項目進展的便利程度。波音原打算遵循以往737空中預警機及KC-767空中加油機的方式，先在華盛頓州的蘭頓（Renton）商務機生產線完成737-NG的機體製造後，再飛到威奇塔（Wichita）工廠進行改裝，這種方式非常沒效率，基本上就等於把飛機組裝、拆散、再組裝，美國海軍提醒波音這對該公司的競標會有不利的影響，波音因此在最後一刻毅然決定在蘭頓專設海上偵察機的生產線，與商務型生產線相互平行。

2004年6月14日，美國海軍比較波音與洛馬兩家公司規劃案在技術、管理、經費、時程…等方面的差異後，根據「最有利標」（best value）的精神宣布由波音贏得總金額39億美元的系統發展驗證（System Develop-ment and Demonstration）合約，內容涵蓋全本的飛機設計發展，包括機上所有的任務系統、機體結構修改、飛控軟體、後勤支持、教育訓練…等，並製造5架全尺寸原型機和2架生產型飛機，原型機中3架（T-1到T-3）執行飛行試驗（T-1負責適航性（Airworthi-ness）飛試、T-2負責任務系統飛試、T-3負責武器系統飛試），一架（S-1）執行靜力試驗（Static Test），一架（S-2）執行疲勞試驗（Fatigue Test）。2004年9月美國海軍舉行系統需求審查（System Requirements Review），確定波音確實了解合約需求。

正在進行機翼疲勞測試的P-8試驗機

2004年10月波音執行十六分之一比例模型低速風洞吹試，接著是12月在美國航天總署艾姆斯研究中心（Ames Research Center）11英尺長的高速風洞中，對千分之六十二比例模型進行吹試，2005年4月完成1,300小時測試，737翼尖原本的垂直小翼，根據吹試結果修改成類似777的後掠小翼，以便於較容易除去積冰。美國海軍在2005年3月22日將海上偵察機賦予P-8A編號，2005年11月4日完成初步設計審查（Preliminary Design Review），確定P-8A可開始進行細部設計；2007年6月15日完成關鍵設計審查（Critical Design Review），確定已有足夠的細部設計讓P-8A開始進行生產；2007年1月9日命名為「海神」。第一架原型機（T-1）於2008年8月12日出廠，第一架生產型機於2009年7月30日的隆重儀式中正式交給美國海軍。T-1機與T-2機分別於2009年10月及2010年6月開始進行飛試，T-3機於2010年7月29日展開試飛。

任務系統

波音是多任務海上飛機的主合約商，也負責開發關鍵空電裝備，包括任務計算機和音頻處理器。在尚未贏得系統發展驗證合約前的2003年11月，波音就已經和四家航天工業公司針對各關鍵項目合組開發團隊：與CFM國際公司（CFM International）合組發動機團隊；與雷神合組雷達團隊；與諾格合組光電/紅外線感測器、方向性紅外線對抗系統、電子支持措施系統團隊；與史密斯航天（Smith Aerospace）合組飛行管理與外掛載管理系統團隊。2005年7月波音與雷神正式簽署雷達發展合約，雷神根據為P-3C反水面戰改良方案（AsuW Improvement Program）大幅度改良現役APS-137雷達的經驗，為P-8A開發出AN/APY-10新雷達，2006年2月雷神交出兩具原型雷達。

在美國國防部的聯合電子型號命名系統（The Joint Electronics Type Des-ignation System，JETDS）中，A代表安裝在有人駕駛飛機上的裝備，P代表雷達，S代表探測和搜索，而Y則代表監視和控制，由型號的改變具體反映出P-8A任務的擴展。AN/APY-10針對不同的任務及目標，具備下述六種工作模式︰

彩色氣象（Color Weather）模式：用於探測氣象信息以躲避暴風區。

合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar）模式：用於靜止目標、地面區域、海岸線、海面環境的實時（Real-Time）圖像。這種模式可調整解析度，低解析度用在實時地形繪圖，高解析度用在小型目標確定與損傷評估。

反合成孔徑雷達（Inverse Synthetic Aperture Radar）模式：用於遠距離外，對海面或地面目標進行辨認及實時顯像。特別適合搜索、辨認岸邊小而快速移動的船艇。

導航（Navigation）模式：用於對海岸線、海洋、及地面進行地形繪圖。

潛望鏡搜索（Periscope Detection）模式：用於不良海況情況下，搜索短暫露出海面的小型目標。

區域搜索（Regional Search）模式：用於搜索及追蹤遠距離的海面目標。

海洋的淺水區域常有許多小雷達截面積的物體漂浮在水面上，其中有可能是柴油潛艇的潛望鏡，現役的APS-137雷達無法辨識別該物體，因此AN/APY-10雷達還有一項很重要的改良，就是「自動化雷達潛望鏡探測識別」（Automatic Radar Periscope Detection and Discrimination）系統，由雷神和美國海軍研究院（National Research Laboratory）共同開發，經驗證即便是潛望鏡短暫地伸出水面，它也能在3,000個目標中成功地找到。

MAD

P-8A的探測裝備中有AN/ASQ-508「先進整合式磁異常探測」（Advanced Integrated Magnetic Anomaly Detection）系統，由加拿大的CAE公司提供。美國海軍曾資助許多科技項目開發這種系統，但加拿大這家本業為訓練及模擬的小公司，由於長期參與加國的海王式（Sea King）直升機項目，在磁性空測儀領域建立了領導地位。加拿大的ESM科技（ESM Technologies）公司則提供eNfusion HSD-400高速衛星資料終端機，此裝備為商用現貨，供商務客機及民航機使用，它連接國際海上衛星組織的衛星群及其通訊網路，提供P-8A及美國國防部網路速率達每秒3MB的雙向影像及語音傳輸。

P-8A可攜帶美國海軍全系列聲納浮標，包括可攻擊AIP潛艇的「延遲回聲距離」（Ex-tended Echo Ranging）新型聲納，這種聲納應用火藥爆炸後的聲波去撞擊潛艇並估計距離，未來還有主動式電子浮標，可進行多重聲波撞擊；美國海軍也考慮在聲納浮標上安裝全球定位系統（GPS）接收機，以提升探測精度。

翼下

P-8A共可攜帶120具的聲納浮標，相較之下，P-3C只能攜帶84具，更重要的是P-8A使用聲納浮標非常有彈性，並能實時反應。P-8A機上有3具十聯裝浮標投擲器，可在飛行中隨時裝卸浮標，因此機上隨時有30具不同種類的浮標可供應用。武器掛載P-8A可裝載多種武器，包括一系列的精確導向炸彈。P-8A後機身長的武器艙內有5個掛彈位，總載彈量5.6噸；前機身機腹有兩個外掛點，各能載重658公斤，可攜帶聯合制導攻擊炸彈（JDAM）和聯合遠距炸彈（Joint Stand-Off Weapon）；兩翼下方共4個外掛點，各能載重1,360公斤，可攜帶遠距攻地增強反應（Stand-off Land-Attack Missile-Expanded Response）巡航炸彈。P-8A初期攜帶現役制式武器，包括：MK-54輕重量魚雷、遠距攻地增強反應巡航炸彈、水雷、聯合系列（J-series）的制導炸彈，以後所攜帶的魚雷或水雷會有飛行翼面及制導裝置。目前洛馬正在研發一型可裝於魚雷上的飛行翼面，稱為高高度反潛戰武器概念（High Altitude ASW Weapon Concept），它的長射（Long-Shot）翼面轉接器上內置全球定位接收機，MK-54裝上此飛行翼面後，P-8A不需降低飛行高度到1,000米下，且無需靠近目標就能投擲MK-54，MK-54滑翔飛行到低空靠近目標時，再依照一般方式以降落傘減速鑽入海中。

起落架

由於飛機不再需要因為接戰目標而時常變換飛行高度，不但減輕機體所受的疲勞，也能省下不少的燃油，進而提升飛機的航程。P-8A很容易增添新感測器或新武器，原因是它的機體很寬大，且空電系統採用開放架構。美國海軍和波音的合約中，定義所謂的「開放架構」是指新感測器的軟、硬體需求必須對所有的供貨商公開，且波音並未擁有P-8A軟體的知識產權，意思是如果諾格要為P-8A發展新雷達，它可以全權使用P-8A的任務軟體，在現有的計算機系統架構下，為新雷達設計驅動軟體。在P-8A未來的服役生涯中，也會有一系列的性能提升項目。

機尾

在美國海軍的規劃中，P-8A會搭配一種無人化的「廣域海上監視系統」，該系統會長時間在海上飛航，藉由搭載的水面搜索雷達、光電/紅外線顯像系統、電子支持措施感測器，探測、分辨海上目標，執行持久的大範圍情報、監視及偵察（ISR）任務，而P-8A則專心於反潛任務，二者構成一「海上巡邏搜索機隊」（Maritime Patrol and Reconnaissance Force），與其他的偵察載台共同合作，為預備進入作戰或作戰中的航空母艦戰鬥群，提供持續的海上情勢訊息。廣域海上監視系統不攜帶武器，P-8A則攜帶武器。

澳大利亞四代巡邏機：PBY-6A「卡特琳娜」、P2H「海王星」和P-3與P-8

美國海軍繼2000年請諾格完成廣域海上偵察的概念探索後，於2003年3月以一架NP-3C和一架空氣光（Aerolight）低成本無人機，模擬驗證P-8A與廣域海上監視系統間的作業情形。NP-3C機組人員以雷達追蹤到一艘海岸警衛隊（Coast Guard）的船艦後，導引無人機飛近拍攝影像，再以數據鏈傳回給NP-3C。未來的P-8A在執行任務時，也會依照同樣的模式，因此不需冒險進入敵方炮火範圍內，就能正確地確定目標。2003年美國海軍向諾格採購兩架RQ-4A全球鷹（Global Hawk），分別在2004年底及2005年初交機後，裝上各種海上感測器進行飛試，目的在建構及精進高空長續航力無人機與有人飛機間的作戰使用觀念，讓廣域海上偵察項目的進度能加快腳步。

作戰方式改變

就作戰應用層面而言，美國海軍仍在探討改用高高度飛行反潛機、遠程武器以及感測器後，對反潛戰術會帶來何種的改變，目前至少確定改用P-8A後，會根本地改變海上偵察機的操作模式。現役的P-3機隊因為特殊的機體及發動機，需要特定的維修人員及裝備支持，因此得有多處的海外基地，如：西班牙的羅塔（Rota）、冰島的克福拉維克（Keflavic）、義大利的西格諾拉（Sigonella）。P-8A就比較簡單，美國海軍打算把這架飛機的機體及發動機維修，外包給使用737的航空公司及工程維修場站，美國海軍的維修人員因此可由現在的4,400人，降到最後一架P-3除役時的900人，而且也不需要大型的專屬維修基地，海上偵察機組人員不必浪費時間緊盯著維修人員。

「磁鷹」無人機

另一項重大的改變是大幅度應用無人機，在美國海軍的規劃中，未來的海上監視機隊，將是有人機、無人機的混編搭配。美國海軍於2009年11月以2,750萬美元的合約金額，要求波音進行由P-8A上操作「磁鷹」（MagEagle Compressed Carriage）摺疊無人機的研究，該無人機的滯空時間為14到24小時，巡航時速80節，最高時速115節，沒有武裝，它的機翼、飛控翼面、以及螺旋槳都可以向內摺疊，放置於P-8A的機腹武器艙內或外掛於機翼下，由P-8A發射後專責對海面可疑目標進行定位及追蹤，任務完畢降落於航空母艦或地面基地。搭配無人機後，不但可以提高P-8A的偵察距離及成效，P-8A也因此不必時而爬升、時而低飛去追蹤目標，減輕飛機結構的疲勞損傷，延長飛機的服役壽命。

交付和外銷

美國海軍目前訂購了122架P-8A，截至2018年6月，波音已經交付了93架，美國海軍計劃使用這122架P-8A「海神」再搭配70架MQ-4C「海神之子」無人機完全取代P-3「獵戶座」。外銷方面，印度海軍訂購了12架P-8A的印度版本「P-8I」，目前已經交付8架；皇家澳大利亞空軍也訂購了12架，目前已交付2架；皇家紐西蘭空軍訂購了4架，預計2022年開始交付；英國皇家空軍訂購了9架，預計2022年開始交付；挪威空軍訂購了5架，預計2023年開始交付。此外，馬來西亞、韓國、義大利和加拿大目前也在考慮引進P-8A。

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