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S-3反潛機

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S-3反潛機(英文:S-3 Anti-Submarine Aircraft [8]  [16]  ,代號:Viking,譯文:維京/北歐海盜),是美國研製雙發亞音速艦載反潛機,是世界上首型噴氣式反潛機。
S-3反潛機是針對20世紀70年代後的蘇聯核潛艇而研製,以配合P-3岸基反潛機使用,與S-2相比,技術上要先進一些,它速度快、航程遠、反潛能力強並能全天候作戰,可對潛艇進行持續的搜索、監視和攻擊,可實現海上巡邏、反潛戰和空中加油等功能。
S-3反潛機由美國洛克希德公司(Lockheed)研製,1972年1月21日首飛,1974年7月服役,美國海軍於20世紀70年代開始在航母上裝備渦扇動力的反潛作戰飛機,用來替換陳舊的格魯門S-2反潛機 [1-2] 
中文名
S-3反潛機
外文名
S-3 Anti-Submarine Aircraft [16] 
前型/級
S-2反潛機
研製單位
洛克希德公司
研製時間
1967年-1972年 [1] 
服役時間
1974年7月 [3] 
機    型
艦載反潛機 [3] 
首飛時間
1972年1月21日 [3] 
研製國家
美國
裝備現狀
已退役

S-3反潛機發展沿革

S-3反潛機研製背景

1967年12月,美國海軍提出VS(X)計劃,要求裝備一種替代S-2“跟蹤者”的新型飛機,通過招標,5家公司提交了自己的方案。最後由洛克希德公司和LVT公司於1969年聯合提出的YS-3A中標 [1]  [9] 

S-3反潛機建造沿革

S-3反潛機 S-3反潛機
1969年8月1日,美國海軍與洛克希德公司(現洛克希德·馬丁公司)加利福尼亞分公司簽訂S-3研製合同,1971年11月8日原型機出廠,共生產了8架用於服役測試。
1972年1月12/22日,第一架完成首飛,1974年2月20日開始交付海軍使用,代號Viking,譯文為“維京或北歐海盜”。
1974年7月,S-3A開始在美國海軍服役。1978年中生產結束時,共交付187架 [2]  [9] 

S-3反潛機服役歷程

1983年,美國開始着手WSIP計劃(武器系統改良計劃),至1992年將116架S-3A機型改為S-3B機型。主要是換裝AN/ALR雷達系統及加裝AGM-84導彈的裝載系統。
1987年,S-3B即成為軍備之一,主要裝載的武器有MK46/50對潛魚雷、火箭炮等。在波斯灣戰爭中使用MK.82炸彈,摧毀伊軍的雷達、防空武器。所有尚在服役的S-3A後來都升級到了這一標準。
20世紀90年代初,4架被改裝成US-3A艦載運輸機外,“北歐海盜”改型就是服役期很短的ES-3A電子戰飛機,其由S-3A改裝而來,在90年代總共生產了16架。S-3主要用作空中加油機,於2008年全部退役。 [2] 
美國海軍12艘航空母艦均裝備艦載反潛偵察機S-3B。該機投放聲吶浮標偵察對方潛艇時,能將獲取的反潛信息記錄保存併發送給航空母艦。而航空母艦則擔任水聲信息中繼處理中心的任務,每艘航空母艦上均設有反潛數據處理中心,稱為移動反潛數據處理中心。ASWM 用於重放處理S-3B或SH 60F反潛偵察機帶回的磁帶,並在航母返港時將磁帶交給水面艦艇反潛分析中心S2A2C 做進一步的分析處理。
美國共有164架S-3,其中在服役的有121架,ES-3A型16架,US-3A型5架,另有22架S-3在沙漠中儲存。為適應冷戰後的環境,S-3的主要任務已由反潛擴大到攻擊水面艦艇、空中加油、電子戰。為適應作戰任務的變化,美國海軍已制定服役壽命評估計劃,打算把S-3的壽命由13000小時延長到17500小時,使飛機能服役到2015年,與此同時還計劃改進其航空電子設備,在其通信導航系統中加裝衞星導航接收機 [3] 
S-3反潛機 S-3反潛機

S-3反潛機技術特點

S-3反潛機總體設計

S-3反潛機是美國第一種裝有渦輪風扇發動機的艦載反潛機,其作戰任務主要是對潛艇進行持續的搜索、監視和攻擊,對己方重要的海軍兵力(如航空母艦、特遣艦隊)進行反潛保護,改型後可作加油機、反潛指揮控制機和電子對抗飛機。S-3裝有兩台渦扇發動機和巨大的內部彈艙,機身內塞滿了複雜的反潛戰設備 [1] 
為適應冷戰後的環境,S-3的主要任務已由反潛擴大到攻擊水面艦艇、空中加油、電子戰。為適應作戰任務的變化,美國海軍已制定服役壽命評估計劃,打算把S-3的壽命由13000小時延長到17500小時,使飛機能服役到2015年,與此同時還計劃改進其航空電子設備,在其通信導航系統中加裝衞星導航接收機 [3] 

S-3反潛機氣動結構

S-3 的起落架 S-3 的起落架
S-3反潛機機身為全金屬半硬殼破損安全結構,機身短粗;機艙位於前部,中部有分隔式武器艙,尾部裝有可伸縮的反潛磁異探測器幫助搜尋潛艇。機身有兩條平行的縱梁,自前起落架接頭處一直伸展到着陸攔阻鈎處,彈射起飛和攔阻着艦時通過這兩個梁將載荷均勻分佈到機身上,此梁在水上迫降或機身着艦時,起保護乘員的作用 [1-2] 
S-3採用上單翼佈局,擁有一對大展弦比懸臂上單翼,外段機翼和垂直尾翼可摺疊,以便於艦載。懸臂式全金屬結構尾翼,垂直和水平安定面皆有後掠角。垂尾向下折,平尾安裝角由電操縱,升降舵和方向舵液壓作動 [1-2] 
S-3分隔武器艙帶有蚌殼形艙門,武器倉和翼下掛架可掛帶常規炸彈、深水炸彈、空投水雷、魚雷及火箭巢等武器,機身腹部的發射管用來發射60個聲吶標。
S-3機組成員共4人,分別是前艙的正副駕駛和後艙的戰術協調員、聲吶員,4人皆備有Escapac I-E零-零彈射座椅。每個座椅皆有一個剛性座椅救生包,當彈射下降時,可以打開給救生船充氣。可碎玻璃座艙蓋在機身頂部,以便於應急情況下彈射乘員。電風擋雨刷,風擋表面電加熱,側艙蓋用空調空氣除霧。裝有液體排雨系統進一步加強風擋雨刷的作用 [1-2] 
S-3液壓收放前三點式起落架。單輪主起落架,向後收入彈艙後面的起落架艙內。雙輪前起落架,帶有艦上彈射起飛杆,向後收入機身。前輪由液壓操縱轉向,有液壓剎車裝置,攔阻鈎 [1]  [3] 

S-3反潛機動力系統

TF34渦輪風扇發動機(同系列發動機) TF34渦輪風扇發動機(同系列發動機)
S-3反潛機為了要長時間在海上搜索潛艇,在內翼下吊裝低耗油量的兩台通用電氣公司的TF34-GE-2渦輪風扇發動機,位置比較靠近機身,設計上考慮到可用單台發動機作遊弋飛行,以節省油耗。TF34-GE-2渦輪風扇發動機單台推力41.2千牛(4200千克),加速性較好,能在3.5秒內由進場狀態加速到95%推力,以保證復飛。可用燃油為7192升,分別放在機翼盒形梁、機身中心線兩側和機翼摺疊線內側的整體油箱內,翼下掛架也可帶兩個1136升副油箱。
S-3電氣系統包括兩台75千伏安發電機,供115-120伏400赫交流電。直流電由兩台變壓整流器供給,輸出28伏200安直流電。威廉研究公司的燃氣渦輪作輔助動力裝置,有一台5千伏安發電機作應急電源,輸出115-120伏400赫交流電到重要的交流匯流線,並通過變壓整流器輸出28伏30安直流電,應急電力僅供在諸如夜間儀表飛行條件下使用。
S-3採用了加雷特公司航空研究分公司的環境控制系統,用發動機放氣循環致冷裝置進行空調。增壓系統壓差為0.40-0.54×105帕,在7600米高空可保持艙內高度為1525米的氣壓,在12200米高空,保持高度為3505米的氣壓,兩台發動機驅動的泵可為液壓系統提供動力。
S-3液壓系統是兩套獨立的系統,工作壓力為203×105帕,左系統供起落架、襟翼、機翼和尾翼摺疊、攔阻鈎和武器艙門操縱用。它的第二作用是為主飛行控制系統伺服機構提供動力。右系統通過驅動雙腔液壓作動筒的一側來為主飛行控制系統提供動力 [1]  [3] 

S-3反潛機武器系統

S-3反潛機攜帶的導彈 S-3反潛機攜帶的導彈
S-3反潛機內部炸彈艙和兩個翼下掛架可攜帶3175千克魚雷/深水炸彈/炸彈/水雷/導彈。S-3A的分隔式武器艙內備有BRU-14/A炸彈架,可裝4個MK36空投水雷,4枚MK46魚雷,4顆MK82炸彈,2顆MK57或4顆MK54深水炸彈,或者裝4顆MK53水雷。BRU-11/A炸彈架安裝在兩翼下外掛架上,可帶SUU-44/A照明彈發射器,MK52、MK55或MK56水雷,MK20集束炸彈,Aero 1D副油箱,或兩個LAU-68A、LAU-61/A、LAU-69/A或LAU-10A/A型火箭巢。也可以把TER-7彈射式3彈掛架裝到BRU-11/A炸彈架上,能帶3個火箭巢,照明彈發射器,MK20集束炸彈,MK82炸彈,MK36空投水雷,或在兩翼下帶MK76-5或MK106-4訓練彈 [3]  [9] 

S-3反潛機航電系統

S-3 S-3
S-3反潛機上裝備了先進的反潛探測設備和反潛數據處理、控制及顯示系統,包括新改進的多用途計算機、AN/APS-116型X頻帶前視雷達、AN/ASQ-81磁異探測器、SSQ-41聲吶浮標系統等 [4] 
S-3反潛機A型上的反潛數據處理、控制和顯示系統包括:尤尼凡克公司的1832A多用途數字計算機,聲學數據處理機,聲吶浮標接收機,指令信號發生器和模擬磁帶記錄器。非聲學探測裝置包括:AN/APS-116高分辨率雷達,OR-89/AA前視紅外掃瞄器,AN/ASQ-81磁異探測器和校正設備,ALR-47被動電子對抗接收機和瞬時頻率測量系統。主要的導航設備有ASW-92(V)CAINS慣性導航儀,AN/APN-200多普勒地速系統(DGVS),AYN-5空速/高度計算設備(AACS),ASN-107姿態航向參考系統(AHRS),ARS-2聲吶浮標參考系統,APN-201雷達高度表和高度預警系統,ARN-83低頻無線電羅盤和ARA-50超高頻無線羅盤導航設備,ARN-84(V)塔康和飛機飛行顯示和干擾系統(FDIS)。通信設備包括:一台1千瓦ARC-153高頻收發機,用於遠程通信,兩台ARC-156甚高頻收發機,AN/ARA-63接收/譯碼裝置,它與艦上儀表着陸系統聯用,數據終端設備(DFS),OK-173綜合機內通話器,APX-72敵我識別應答器/APX-76A電碼選編敵我識別詢問器和AN/ASW-25B自動着艦系統通信裝置。外掛搜索裝置為SSQ-41,R/O(SSQ-47),SSQ-53,卡斯(SSQ-50),迪卡斯(SSQ-62)和BT(SSQ-36)聲吶浮標。
S-3B飛機上裝AYS-1聲音信號處理機,它是普魯坦斯公司的產品;採用改進了的桑德斯公司的AN/OL-320/AYS數據處理記憶組,它與國際商業機器公司的AN/UYS-1實行一體化;採用改進了的斯巴利·尤尼凡克公司的AYK-10A(V)大氣數據計算機,它與“魚叉”空艦導彈及其它新的控制系統相連接;裝有經過改進的電子支援測量系統;還裝有赫茲爾坦公司的AN/ARP-78聲吶浮標接收機系統,精密回聲公司的AN/AQH-7模擬磁帶記錄儀,丘比克公司的AN/ARS-2聲吶浮標參考系統和得克薩斯儀表公司AN/APS-137(V)Ⅰ雷達。同時採用反向合成孔徑雷達技術和經過改進的古德伊爾公司的AN/ALE-39箔條彈/紅外曳光彈撒佈系統;裝有國際商業機器公司的AN/ALR-76電子支援系統,供攜帶麥克唐納·道格拉斯公司“魚叉”遠距空艦導彈的設備,供將來使用先進導航和通訊系統(包括全球定位系統和聯合戰術信息分配系統)的設備 [3]  [9] 
S-3反潛機在航空母艦上 S-3反潛機在航空母艦上

S-3反潛機性能數據

基本參數
乘員
4人(飛行員、副駕駛、傳感器操作員、任務系統官)
機長
15.06(垂尾下折)~16.26米
翼展
20.93米(機翼摺疊時8.99米)
機高
4.65(垂尾下折)~6.93米
機翼面積
55.56平方米
整機空重
12088千克
最大起飛重量
23832千克
性能參數
最大飛行速度
834千米/小時;686千米/小時(巡航)
實用升限
10670米
轉場航程
5588千米 [3] 
動力裝置
發動機
2台通用電氣TF34-GE-2非加力渦扇發動機(兩台通用電氣TF34-GE-400B發動機)
推力
2×4200千克 [3] 
武器裝備
導彈
AGM-84D魚叉反艦導彈
炸彈
Mk.82/83航空炸彈、Mk.53航彈、Mk.54深水炸彈、Mk.20 Mod 2“Rockeye”集束炸彈
其他彈藥
Mk.46/53對潛魚雷、127毫米或70毫米火箭彈 [16] 

S-3反潛機服役動態

S-3反潛機後續改進

S-3B反潛機 S-3B反潛機 [14]
1983年,美國海軍開始着手WSIP武器系統改進計劃,至1992年將116架S-3A改進為S-3B型。主要是換裝新型雷達系統及加裝AGM-84“魚叉”反艦導彈。S-3B自1987年服役,主要裝載的武器有MK46/50對潛魚雷、火箭炮等。在海灣戰爭中,S-3B還使用MK.82爆彈,摧毀伊軍的地面目標。
2003年3月,S-3B在伊拉克戰爭中首次實戰發射了一枚激光制導導彈。3月25日,S-3B飛機和兩架F/A-18C共同執行了對時間敏感目標的聯合攻擊。在攻擊中,一架F/A-18獨立承擔攻擊任務,另一架用目標激光器對目標進行激光照射,引導S-3B發射AGM-65E(Maverick)空地導彈,摧毀目標。
2005年,美國海軍首次使用S-3B發射波音公司的SLAM-ER(反應增強型防區外對陸攻擊導彈)導彈,成功擊中185千米外的目標。這使得S-3B獲得了遠程精確對地打擊能力 [11] 
2003年5月1日,美國總統布什坐在一架海軍S-3B飛機的副駕駛座上,降落在加州外海的航空母艦林肯號甲板上之後進行了演説 [1]  [10] 

S-3反潛機逐步退役

2003年11月,美國海軍官員稱該軍的兩個S-3B中隊將於2004年春季撤消,如此同時也開始該老齡飛機的退役過程。海軍到2009年退役全部103架S-3B。S-3B飛機退役後,該機的空中加油任務將由波音公司的F/A-18E/F承擔 [12] 
2006年5月,NASA授予波音公司一份競標獲勝合同,將改裝一架S-3B飛機的通信、導航與電子系統。NASA從美國海軍獲得一架S-3B用於滿足NASA格林研究中心的研究需要。該合同標誌着自海軍宣佈決定退役機隊以來S-3B首次用於非軍事用途。這是繼波音和海軍達成協議2000年到2005年成功開展S-3B改裝項目後的又一S-3B改裝合同。NASA升級項目包括安裝無線電面板和導航設備,如氣象雷達、商用指點標和新的應答機 [13] 
美國海軍最後兩架S-3B反潛機在加利福尼亞州上空 美國海軍最後兩架S-3B反潛機在加利福尼亞州上空 [6]
2006年6月,美海軍稱,夜間低空導航和瞄準紅外系統(LANTIRN)傳感器吊艙正在美國“企業”號航母的艦載飛機S-3進行試驗。LANTIRN為飛機提供向艦艇傳送的實時視頻、前視紅外和記錄的智能視頻信號,將來還要增加激光照射功能。試驗中,吊艙安裝在機翼的吊裝架上,由一位海軍飛行官操縱。LANTIRN使飛機能密切觀察“企業”號航母,並攻擊小組附近船隻。進行此次試驗的VS-32飛行中隊的馬特·拉塞爾陸軍少尉説:“它為我們提供戰區外工作和遠距觀察船隻的能力。LANTIRN的兩大優勢是,使我們在更遠的距離觀察到細節,清晰度非常出眾。”“企業”號攻擊小組正在第五艦隊750萬平方英里的工作區內(包括部分印度洋、阿曼海灣、紅海和波斯灣)航行,小組的其他艦艇有快速戰鬥支援供給艦T-AOE-6、護衞艦FFG47、制導導彈巡航艦CG55、制導導彈驅逐艦DDG74和攻擊潛艇SSN757 [9]  [4]  [15] 
2016年1月12日,美國海軍最後兩架S-3B海盜反潛機編隊飛行在加利福尼亞州文圖拉郡海軍航空站上空。此次飛行是這兩架S-3B在役的最後一次飛行,落地後它們將退出現役 [6]  。S-3反潛機退役後,其承擔任務由P-3C巡邏機、SH-60直升機和F/A-18E/F戰鬥機接管 [16] 

S-3反潛機衍生型號

S-3A
S-3A側視 S-3A側視
S-3A是第一個批量生產的型號。該型號採用AN/ALR-47型ECM電子戰系統,具有ESM/ELINT/RWR (電子支援/電子情報收集/雷達偵測)3種功能。ESM電子支援測試系統用於主要是用於潛水艦的探測及識別,ELINT電子情報收集系統能判斷無線電輻射的種類及來源,RWR雷達偵察系統能分析敵方無線電的威脅度,進而發出響應警報。
S-3A機上反潛數據處理、控制和顯示系統包括:尤尼凡克公司的1832A多用途數字計算機,聲學數據處理機,聲吶浮標接收機,指令信號發生器和模擬磁帶記錄器。非聲學探測裝置包括:AN/APS-116高分辨率雷達,OR-89/AA前視紅外掃瞄器,AN/ASQ-81磁異探測器和校正設備,ALR-47被動電子對抗接收機和瞬時頻率測量系統。主要的導航設備有ASW-92(V)CAINS慣性導航儀,AN/APN-200多普勒地速系統(DGVS),AYN-5空速/高度計算設備(AACS),ASN-107姿態航向參考系統(AHRS),ARS-2聲吶浮標參考系統,APN-201雷達高度表和高度預警系統,ARN-83低頻無線電羅盤和ARA-50超高頻無線羅盤導航設備,ARN-84(V)塔康和飛機飛行顯示和干擾系統(FDIS)。
S-3A機被設計成一種高效運載平台,因此採用上單翼常規氣動佈局和翼下發動機吊艙,是一種非常緊湊的飛機,看起來像普通的民用航空器。S-3安裝的是GETF34-400型渦扇發動機,全長2.54米,最大直徑1.33米,採用固定噴嘴,推力為41.3千牛(4210千克)。該發動機是A-10使用的TF34的衍生型。TF34具有充沛的動力和良好的燃料經濟性,對於S-3和A-10來説都是非常適宜。其加速性較好,能在3.5秒內由進場狀態加速到95%推力以保證復飛,這一點對於艦載機來説是一項攸關事故率的關鍵技術指標。航母搭載的艦載機聯隊編制是高度緊湊的,對出勤率有相當嚴苛的要求。S-3A早期生產型採用的TF34-2型引擎在滿足推力要求的同時(推力基本相當),就存在可靠性不足的問題 [5]  [7] 
US-3A、KS-3A、ES-3A
S-3B降落 S-3B降落
S-3A停產後,所有制造工裝都暫時封存。1980年初,美國海軍對通用運輸型US-3A和加油機KS-3A的驗證型進行了鑑定試飛。1982年有三架早期生產的S-3A型飛機被改裝成了US-3A型。此後發展了US-3A 通用運輸型,KS-3A加油機型,ES-3A電子偵察型。1984年,為了研究KS-3A專用空中加油機的替代方案,用一架S-3A飛機在左機翼下攜帶可卸式空中加油設備吊艙作了試驗。採用這種技術可以從加油機的標準內部油箱和右翼下的外掛油箱輸油而不影響加油機本身執行多種任務的能力。這種技術有可能在實際中被採用 [5] 
S-3B
1981年8月18日,洛克希德公司宣佈從美國海軍航空系統司令部得到為美國海軍S-3A“北歐海盜”飛機進行機載電子系統改造的全尺寸工程研製合同。最初經費為1450萬美元。接着又與美國海軍簽訂了由洛克希德公司加利福尼亞分公司研究制訂S-3A武器系統改進計劃的規範,改造後的飛機定名S-3B。改造工作包括增加聲音情報處理能力,加強電子支援測量能力,採用更加先進的雷達處理技術,安裝新的聲吶浮標遙測接收機系統,以及為攜帶“魚叉”導彈所需的設備。其中第一架於1984年9月13日開始進行飛行試驗,第二架飛機於1985年2月加入該項研究計劃,飛行試驗於1985年8月完成並於10月重新交付給美國海軍。在經過海軍航空試驗中心3個月的技術鑑定後,這兩架S-3B飛機於1986年3月開始6個月的作戰適用性評定。
S-3B飛機上裝有AYS-1聲音信號處理機;採用改進了的桑德斯公司的AN/OL-320/AYS數據處理記憶組,它與國際商業機器公司的AN/UYS-1實行一體化;採用改進了的斯巴利·尤尼凡克公司的AYK-10A(V)大氣數據計算機,它與“魚叉”空-艦導彈及其它新的控制系統相連接;裝有經過改進的電子支援測量系統;還裝有赫茲爾坦公司的AN/ARP-78聲吶浮標接收機系統,精密回聲公司的AN/AQH-7模擬磁帶記錄儀,丘比克公司的AN/ARS-2聲吶浮標參考系統和得克薩斯儀表公司的AN/APS-137(V)Ⅰ雷達。同時採用反向合成孔徑雷達技術和經過改進的古德伊爾公司的AN/ALE-39箔條彈/紅外曳光彈撒佈系統;裝有國際商業機器公司的AN/ALR-76電子支援系統,供攜帶麥克唐納·道格拉斯公司“魚叉”遠距空艦導彈的設備,供將來使用先進導航和通訊系統(包括全球定位系統和聯合戰術信息分配系統)的設備 [1]  [7]  [14] 
S-3反潛機 S-3反潛機

S-3反潛機總體評價

S-3反潛機擔負航母戰鬥羣遠程反潛作戰的重任,成為航母艦載機聯隊中不可或缺的組成要素。S-3所擔負的反潛巡邏任務對於美國航母戰鬥羣的重要性幾乎同F-14“雄貓”所擔負的遠程截擊任務同樣重要,而作為一種有效的多用途平台S-3及其各種改型還執行着多種必不可少的任務,從根本上提高了美國航母戰鬥羣的整體作戰能力。研究這樣一種看似尋常普通、默默無聞的艦載機,無疑有着十分重要的意義和價值 [1]  。(空軍之翼 評
S-3反潛機 S-3反潛機
參考資料
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