川崎P-1哨戒機

川崎P-1哨戒機はC-2輸送機と同時開発され、こちらもすでに正規配備されています。

しばらく前に、P-1哨戒機が哨戒パトロール中に韓国軍艦から火器管制レーダー(射撃管制用レーダー)を照射を受けた事件を発端として、日本と韓国の関係が決定的に破綻に至り、新聞紙上を賑わすことになりました。

P-1とは

P-1は、防衛省技術研究本部と川崎重工業が開発し、川崎重工業が製造、海上自衛隊が保有・運用する固定翼哨戒機です。

出典:海上自衛隊ホームページ

ターボファンエンジン4発の中型機で、海上自衛隊がP-3Cの後継機として運用しています。 

2007年(平成19年)9月28日に初飛行した試作機の型式名称はXP-1でしたが、2013年(平成25年)3月12日の開発完了の正式発表をもってP-1となりました。

最初の2機は、2013年3月29日に厚木基地に配備されました。

開発経緯

防衛庁(現防衛省)では川崎重工業でライセンス生産したアメリカ合衆国の対潜哨戒機ロッキードP-3Cオライオンを利用してきました。

出典:海上自衛隊ホームページ

更新時期が迫ったために次期固定翼哨戒機(当時はMPAを検討、国内技術の育成を考え、2000年(平成12年)に国産とすることを発表し次年度予算を取得しました。

次期哨戒機P-XとC-X次期輸送機(後にC-2)の同時開発を図り、開発費は両機合わせて3,400億円としました。

両機種は部品を一部共用化し、コスト削減を図るとされました。

哨戒機の国内開発は日本の航空産業界長年の希望でした。


1968年(昭和43年)からのP-2J後継機PX-L選定では、当初政府が国内開発の方針を採ったことから、1967年(昭和42年)初頭頃から、川崎は独自にP-2Jの後継機を目指し社内名称「GK520」の研究開発を開始していました。




GK520はターボファンエンジンを搭載した低翼配置の4発機で、1972年10月の時点では細部設計と一部構造の強度試験が進行していました。

当時の日本ではターボファンエンジンの技術が蓄積されておらず、信頼性を重視してロールス・ロイスかゼネラル・エレクトリックのエンジンを搭載する予定としました。

川崎は国産4発ジェット哨戒機を構想して実物大模型まで製作して意気込みを見せました。

GK520の諸元は全長:35.0 m 、全幅:30.0 m 、全高:11.0 m 、主翼面積:120.0 m2 、自重:27,220 kg 、総重量:55,000 kg、 
エンジン:以下のどちらか ロールス・ロイス RB208-08 ターボファン(推力:4,500 kg) × 4  ゼネラル・エレクトリック TF34 ターボファン(推力:4,000 kg) × 4、
最大速度:880 km/h 、巡航速度:741 km/h 、実用上昇限度:11,000 m 、航続距離:6,482 km 、武装:対潜魚雷 × 10 、乗員:11名 といったものでした。


しかし、防衛予算圧縮と米国機採用の圧力を受けた田中内閣の政治判断により1972年(昭和47年)に国内開発は撤回、1977年(昭和52年)にP-3Cのライセンス国産が決定した経緯があります。 

しかしながら、上記のような防衛庁の国産派と航空機産業の希望とは裏腹に、防衛庁内局ではB-757よりも大型のボーイング767をベースにした機体や、アメリカ海軍がP-3Cの後継機として予定するボーイング737をベースにしたP-8(当時は開発中)などの案が検討されました。


その後P-8は旅客機をベースにしたことに起因する開発の難航により、1機あたり2億USドル以上(日本円で218億円以上)とされます。

それに対しP-1は調達初期は価格が高くなりがちですが、1機あたり175億円程度だとされています。

2001年(平成13年)5月25日に航空メーカーを選定する旨を官報にて告示し、11月26日に防衛庁は主契約企業に川崎を選定したと発表しました。

「次期輸送機及び次期固定翼哨戒機」(以下C-X/P-X)契約が締結され、三菱・富士を筆頭に各社が分担生産することとなりました。


開発計画は、設計が平成13年度~16年度、試作が平成15年度~21年度、試験が平成18年度~23年度(2012年3月まで)、総開発費は若干増額されて3450億円としました。


防衛庁ではすでに、1990年代から国内の電子機器メーカーとともに哨戒機器の研究を行ってきており、P-Xは機体・エンジン・搭載装備品の主要部位が国産化されており、すべての機器を含めて国産機とされました。

中型機2機の同時開発は世界的にも珍しいこととなりました。 

2001年(平成13年)度に、川崎は社内に大型機設計チーム・MCET(MPA and C-X Engineering Team)を設置、三菱・富士・日本飛行機などの出向を含め約650名によって設計作業を開始しました。

基本図は防衛庁技術研究本部による技術審査にまわされ、2003年(平成15年)6月12日に「妥当」と判断され、細部設計に段階に移行し、製造図を2004年(平成16年)に完成させ、2003年12月にP-X/C-Xの木製モックアップ(実物大模型)を公開しました。


また、2003年11月から12月にかけて搭載する国産ターボファンエンジンXF7-10(IHI)をC-1FTBに搭載しての飛行試験が技本によって行われました。 

2002年(平成14年)3月から2005年(平成17年)3月にかけて、機体設計と同時に、同盟国アメリカ海軍を中心とした各国軍との相互運用性(インターオペラビリティ)を確保する為、日米両者による「P-3C後継機の電子機器に関する共同研究」が行われました。


この研究はP-Xと共にアメリカ海軍の次期哨戒機P-8Aにも反映され、両国は機種更新後も運用共通能力が確保され、これまでと同等の作戦を行うことが出来るとされています。


2003年(平成15年)度に、静強度試験機#01号機の製造が開始されました。

2004年(平成16年)度に、飛行試験機1号機(機体番号:5501)の製造が開始されました。 

2006年(平成18年)3月より静強度試験機#01号機が技術研究本部第3研究所に搬入、10月6日の完成検査によって「妥当」(合格)と判断され、10月13日に納入されました。

2007年(平成19年)3月のロールアウト、同年夏の初飛行を予定していましたが、直前の2月に、輸入した米国製リベット(長さ13.5mm)の強度不足が判明し、使用箇所の確認(数千箇所)と交換、再検査をする必要があるためロールアウトは延期されました。

防衛省航空機課が6月7日に発表した調査結果によれば、交換が必要なリベット数は161点に上り、ほとんどのリベットは川崎によって交換されましたが、4カ所の不適合リベットは周囲のリベットをより強度の大きいファスナー類に交換することで処置しました。

航空機課ではこの改善処置により、機体強度の問題点は解消されたとしています。


また、エンジンの地上試験中にベアリングが損傷した為、試作機のエンジン換装に時間を要しました。

不具合についてはベアリング保持器の形状を変更することで解決したとしています。

1号機のロールアウト(完成披露式典)は2007年7月4日に行われました。

防衛省は2007年(平成19年)7月30日に、静強度試験において、P-Xの水平尾翼の一部や胴体の床構造の一部が変形したと発表しました。 

2007年8月29日(大安)に実施される予定だった社内初飛行は、静強度試験の結果により改修のため延期され、2007年9月28日に川崎重工に隣接する岐阜基地で、川崎社員9名によって約1時間にわたり行われました。


この飛行の際、呼称はXP-1とされました。

1号機は11ヶ月の社内試験を経て、翌2008年(平成20年)8月29日に防衛省へ納入され、2008年9月5日に岐阜から運用試験が行われる海上自衛隊厚木航空基地へ自力移動しました。

2013年(平成25年)3月12日、防衛省より機体開発完了と、P-1として厚木基地へ最初の2機を配備することが発表されました。 

開発には国内各社から延べ1,800名の技術者が参加しました。

なお、ロールアウト時点での開発総額は3,500億円となっていました。

出典:海上自衛隊ホームページ

2013年5月に、量産5号機が、速度超過警報装置の作動を確認した後に急減速を行う飛行試験中に全部のエンジン(4基)が停止する不具合が発生したため、2機の飛行停止措置がとられました。

量産化に伴う燃料系統の設計変更が原因と特定されエンジン制御ソフトの改修による対策が講じられ、2013年末までには全機が通常の作戦行動を遂行することが可能となっています。

機体概要

機体は川崎重工業、エンジンはIHIが製造するF7(試験機は XF7-10)による国産であり、機体の開発・製造では、三菱が中胴と後胴、富士重工が主翼と垂直尾翼を担当し、日本飛行機も分担生産に参加しています。

出典:海上自衛隊ホームページ

システム面では、搭載レーダーは東芝、音響処理装置は日本電気、管制装置はシンフォニア テクノロジー、自己防御装置は三菱電機、空調装置は島津製作所、脚組み立ては住友精密工業などが参加しています。 

機体だけでなく、機上整備システムとその地上解析装置も川崎重工業によって同時に開発されています。 

P-3Cと同程度の大きさと生存性に加え、巡航速度と航続距離を向上しつつ騒音低減を実現させていますが、これらは主な顧客である海上自衛隊の要求に合わせた設計です。

なお競合機のP-8も、エンジンを2発とし磁気探知機(MAD)は装備せず(搭載は可能)、無人航空機との連携を前提とするなど、主な顧客(アメリカ海軍)の要求を考慮した設計としています。 

機体

近年では珍しいターボファンエンジン4発機であることを除けば、外観は90席クラスの中型リージョナルジェットと同等です。

出典:海上自衛隊ホームページ

機体サイズが近いターボファン4発の旅客機としてBAe 146(100席)があります。

自主開発したCFD(計算流体力学)ツールを用いて機体形状の設計・開発が行われました。 

主翼はP-3Cと同じく低翼配置のテーパー翼ですが、翼端は大きくカットされず直線的な先細翼です。

近年の中・大型機に多いウイングレットやP-8のようなレイクド・ウイングチップ(傾斜翼端)は採用されていません。


尾部形状はやや前方に配置された垂直尾翼とMADを収納したテイルブームを備えるなどP-3Cと同型ですが、水平尾翼はXC-2と基本設計が共通化したこともありやや大型化しています。

出典:海上自衛隊ホームページ

降着装置の車輪は胴体と主翼の付け根に設置されています。

なお、これらの形状は1960年代末のPX-L検討で川崎が提案した『4発ジェット機』の特徴を引き継いでいます。 


補助動力装置(APU)にはハネウェル製の131-9J(90kVA)が搭載されています。

発電機にはシンフォニアテクノロジーと川崎が共同で開発した国産のT-IDGが装備されています。

T-IDGは、従来用いられてきた油圧式無段変速機に替わり、定速駆動機構として高速トラクションドライブ無段変速機を世界で初めて使用しており、高効率、高耐久性を実現するとともに、高度な制御により良質な電源を供給することが可能となっています。 


同時に開発されるC-2輸送機とコックピット風防、主翼外翼(全体の半分)、水平尾翼、統合表示機、慣性航法装置、飛行制御計算機、APU、衝突防止灯、脚揚降システムコントロールユニットを共通化し、機体重量比で約25パーセントが共通部品、搭載システムでは品目数で約75パーセントが共通の装備となっています。

これによって開発費が250億円削減できたとしています。 

飛行性能はP-3Cから大きく向上しており、巡航速度と上昇限度が約1.3倍、航続距離が約1.2倍になることにより、作戦空域到達時間の短縮、単位時間当たりの哨戒面積の向上が見込まれ、防衛省は機体数が削減されても哨戒能力が落ちることは無いとしています。
 
出典:海上自衛隊ホームページ

機体の配色は、P-3Cが明灰色単色の低視認性塗装だったのに対し、試作2号機および量産機では航空自衛隊がC-130Hの海外展開機に施す塗装に類似した青灰単色の迷彩となっています。

なお試作1号機(5501)のみ技本試作機の標準色(白地に赤のストライプと胴体下面が灰色)です。

アビオニクス

操縦系統はセンサー類や精密電子機器との干渉を避ける為に、光ファイバーを使用したフライ・バイ・ライト (FBL) 方式で、海自において装備評価試験機UP-3Cで実験を繰り返したものです。

FBLの採用は実用機としては世界初の試みであり、配線の軽量化、消費電力の低減もはかられています。

出典:海上自衛隊ホームページ

オートパイロットも高度維持程度の機能しか無かったP-3Cから大きく進化し、旅客機並みの自動操縦に加えトリム操作や当て舵の自動化など操縦アシスト機能も備えた高度な機能が搭載されています。 

ミッション用の機器類は機体の飛行試験と並行して開発されました。

技術研究本部では1990年代より固定翼・回転翼哨戒機用の電子機器を自主開発しており、XP-1装備品もこの延長にあるものになると思われます。

アメリカ軍との相互運用性確保の為、P-8Aとの共通性を持たせることが決定していましたが、結局これは白紙還元され、日本独自開発のシステムを搭載する事となりました。 

機内のレイアウトはP-3Cに準じたものとなり、コックピット後方のTACCO(戦術航空士)席はバブルウインドウとなっています。


胴体上部にはHLR-109B ESM装置のアンテナが設置され、2つの半球状フェアリングが特徴的です。

P-3Cと同じく機体後部にMADブームを備え、内部に搭載されるMADとしてはカナダのCAE製AN/ASQ-508(V)を三菱電機がHSQ-102としてライセンス生産したものが採用されました。

機首下部にはHAQ-2光学/赤外線探査装置(FLIR)ターレットを持ちますが、普段は機首内に格納されており、使用時に機外へ出します。

胴体下面には敵味方識別装置(IFF)アンテナをはじめ、通信・航法・ソノブイ電波受信用のアンテナが設置されています。
 

機首レドーム内と前脚格納部付近のフェアリング内には、国産のHPS-106レーダーが合計3面設置されています。

HPS-106はXバンド帯を使用するアクティブフェーズドアレイレーダーでGaNを使用した送受信素子を16モジュール装備したパックを長方形のフレームに100列収めています。

レーダーの動作モードとしては、航法気象モード、対水上モード、合成開口モード、逆合成開口モードなどを有しており、P-3Cよりも遠距離・高高度から微小な目標を探知することが可能となっています。 




戦闘指揮システムには、SH-60KのHYQ-2と同様の人工知能的コンポーネントを備えた知識ベース技術を適応したHYQ-3情報制御処理器を搭載しています。

HYQ-3は戦況や情報を入力すると、海面に投下した複数のソノブイの音響や高性能レーダーなどからの膨大なデータ情報を一元処理し、最適な作戦を指示すます。

そのため、判断が半自動化されリアクションタイム短縮とワークロード低減に役立っています。

また、偵察衛星との交信や民間船の運航情報など海上保安庁や各機関から取得し処理することで、即座に民間船と不審船を判別することも可能です。 

音響処理装置は国産のHQA-7を搭載し、ソノブイからの各種音響信号を分析します。

この先進的な処理装置は、静音潜水艦への対応能力を高め、搭乗員の業務負荷の軽減が可能です。 

自己防御装置としてはHLQ-4を搭載します。

HLQ-4はレーダードームの左右横と機体後部左右に装備されたミサイル警報装置 (MWS) やレーダー警報受信機 (RWR) のセンサー情報を統合して脅威判定を行い防御手段および回避手段の提示等を自動的に行うものです。 

戦術データ・リンクとしては、MIDS-LVT端末を搭載し、リンク16に対応しておりイージス艦の他、F-15J 近代化改修機やE-767との情報共有が可能です。

機内

コックピットはアナログ計器が多かったP-3Cから一新され、C-2と共通の大型液晶ディスプレイが6台、 HUD(ヘッドアップディスプレイ)が2台装備されるなど近年の航空機に多いグラスコックピットが採用されました。
 

P-3Cと同様に休憩スペースやトイレを備えたギャレー区画が用意されており、P-3Cでは電磁波の影響を避けるため使えなかった電子レンジを搭載しており弁当を温めることが可能となりました。

一方で、海上自衛隊では食事や休息を自身が配置された座席で済ませるため、搭乗員が休憩スペースで休憩することはなく見学に来た乗客くらいしか使わないといいます。

P-3Cの休憩スペースにある座席上部にあった仮眠用の簡易ベッドはアメリカ海軍が冷戦時代に行っていた長時間哨戒に備えた装備であるため既に不要となっており、海上自衛隊では荷物置き場になっていたことから、P-1では最初から荷物棚として設計されています。 

ギャレー区画は狭いため災害派遣で急患輸送を行う際は、医師が動きやすいようにより広い機首側の区画にストレッチャーを固定するといいます。

エンジン

P-1に搭載されるジェットエンジンはF7ターボファンエンジンです。


これは技本が石川島播磨重工業(現IHI)を主契約企業として2000年(平成12年)度からXF7-10として開発を開始したもので、開発総額は200億円以上でした。

2004年(平成16年)10月に防衛庁の装備審査会議を経て10月28日に正式に採用を決定しました。

F7は、離陸時推力が1基あたり約60kN(約6.1トン)と、一般的な50-100席クラス旅客機用エンジンと同水準で、バイパス比は8.2:1です。

F7エンジンのバイパス比は8.2:1は、ボーイング737-700/800などのエンジンがバイパス比5.5:1であることを考えると、非常に大きなバイパス比を持ったターボファンエンジンであると言えます。

省燃費・低騒音を特徴とします。


推力では航空自衛隊のC-1輸送機に搭載するJT8D-9と同等ですが、同クラスの現用エンジンはGEのCF34-8E(エンブラエル170が搭載)程度しか存在しません。

選択肢が少なかったため、日本国内の独自開発に至りました。

先行して開発されたXF5-1の技術が移転されており、また日米英独で国際共同開発したV2500の経験も活かされています。

IHIがタービンなど基幹構成品を開発・生産するほか、川崎と三菱も部品を供給します。 

出典:海上自衛隊ホームページ

P-1ではこのF7が主翼下パイロンに4基が搭載されます。

そのうち機体側の2基のナセルにスラスト・リバーサが装備されています。

エンジンが増えることで燃費、整備性では不利になりますが、島嶼哨戒地域への到達時間短縮、低高度飛行での騒音軽減、任務時の生存性では有利となります。

哨戒機のエンジンが4発は多いのではと、語られる機会が多いですが、双発エンジンにすると機体の構造がシンプルになるので、運用面(特に予算的なところ)で何かと有利になる反面、片方が停止すれば推力の半分を一気に失うことになります。

エンジンが4発だと運用に手間とお金は掛かりますが、エンジン1機の推力は1/4なので、1発停止しても75%の推力を残すことができます。

出典:海上自衛隊ホームページ

哨戒機は特に磁気探知哨戒(MAD)中、P-3Cオライオンであれば、時には「プロペラが波飛沫掛かってなんぼ」と言われるほどの低高度を飛ぶので、いざという時に推力の余裕がどれだけあるかは、普通の航空機のそれとは比較にならないほど命に関わる問題となります。

またエンジンは、各種電子装備に安定した電源を供給するパワーソースであるため、二発では片方のエンジンが止まる(ストールした)ような場合など、機体に供給できる電源が半減してしまうということもあります。

P-1では結果的に現場の意見が優先され、4発機となりました。

特に海上自衛隊では不審船事件においてP-3Cに向けRPG-7が発射された事例を受けて冗長性を持たせるため、P-3Cと同じ4発機が要望されていました。


また低空で長時間飛行することを前提にしているため厳重なバードストライク対策も施されています。 

P-3Cなどのターボプロップ4発の哨戒機では、哨戒飛行中にエンジンを1〜2発停止させるロイター飛行により燃費向上を図っていましたが、P-1では哨戒中の電源確保やターボファンエンジンは停止してもファンが風力で回転し抵抗が増えること、空中での再始動失敗のリスクからエンジンを停止しながらの飛行は考えられていません。 


エンジンの騒音は、プロペラ機であるP-3Cに比べて、巡航出力で10デシベル程度、離陸出力で5デシベル程度低減しているとされます。

厚木基地周辺の大和市、綾瀬市が行った調査では、P-3Cに比べ騒音が低減されていることが確認されています。

兵装

P-3C同様に機首の下部に爆弾倉を持ち、対潜爆弾・魚雷を格納します。

出典:海上自衛隊ホームページ

主翼の下のハードポイントにはパイロンを介しP-3Cの倍となる最大8発までの対艦誘導弾(91式空対艦誘導弾やAGM-84 ハープーン)や空対地ミサイル(AGM-65 マーベリック[42])を装備できます。
 

ソノブイ発射口はP-3Cと同じく主脚の後部に位置しますが、数は10減の38個です。

一方でP-3Cでは飛行中の機内から装填可能なのは48個中3個のみで、機内からも保管ラックから発射口まで人力での運搬を要したが、P-1では全てが内部から装填可能な上、一部はロータリー式のランチャーにより自動装填されるなど負担が軽減されています。

また将来登場が見込まれる新型ソノブイへ対応可能な拡張性も持っています。




性能・主要諸元

乗員: 11名
全長: 38.0m (124ft8in)
全高: 12.1m (39ft4in)
翼幅: 35.4m(114ft8in)
最大離陸重量: 79,700kg (176,000lb)
動力: IHI F7-IHI-10 ターボファンエンジン、 (13,500lb) 6120kg × 4


最大速度: 996km/h=M0.81 (538ノット)
巡航速度: 833km/h=M0.68 (450ノット)
航続距離: 8,000km (4,320nmi)
実用上昇限度: 13,520m (44,200ft)

武装:空対艦ミサイル、短魚雷、対潜爆弾など9,000kg(20,000lb)以上


比較
主な対潜哨戒機の比較表
アメリカ合衆国の旗P-3C  ソビエト連邦の旗Il-38  フランスの旗アトランティック アメリカ合衆国の旗P-8 日本の旗P-1
画像 Orion.usnavy.750pix.jpg Ilyushin Il-38 in flight 1986.JPEG Breguet.atlantic.fairford.arp.jpg US Navy P-8 Poseidon taking off at Perth Airport.jpg Kawasaki P-1 - Japan Maritime Self-Defence Force - 5504 - Royal International Air Tattoo 2015 (19103649324).jpg
全長 35.6 m 39.60 m 31.75 m 39.5 m 38 m
全幅 30.4 m 37.42 m 36.30 m 37.6 m 35.4 m
全高 10.3 m 10.16 m 11.33 m 12.83 m 12.1 m
発動機 T56A-14 ×4 イフチェンコ AI-20M×4 タイン RTy.20 Mk 21 × 2 CFM56-7B ×2 F7-10 ×4
ターボプロップ ターボファン
最大離陸重量 63.4 t 66 t 44.5t 85.8 t 79.7 t
実用上昇限度 8,600 m 10,000 m 10,000 m 12,500 m 13,520 m
巡航速度 607.5 km/h n/a 556 km/h 810 km/h 833 km/h
航続距離 6,751 km 7,500 km 9,000 km 8,300 km n/a
戦闘行動半径 4,410 km n/a n/a 3,700 km n/a
最大滞空時間 15時間 13時間 n/a n/a n/a
乗員 5-15名 7-8名 12名 9名 11名
運用開始 1962年8月 1971年 1965年 2013年3月
運用状況 現役
採用国 20 2 5 3 1