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反潜机（英语：Anti-submarine aircraft），又称海上巡逻机（英语：Maritime patrol aircraft，MPA），泛指担任搜索、标定和攻击潜艇的军用飞机。一般指固定翼反潜机，有从陆地机场操作，也有自航空母舰起降执行任务。反潜机已经成为近代反潜作战非常重要的一环。
由于潜艇成为海上作战的重要角色，许多国家开始使用飞机担任搜索与攻击潜艇的任务。二次世界大战时期的潜艇需要在夜间于海面上为电瓶充电，或者是利用柴油机的动力追赶目标，利用飞机可以在远距离发现潜艇，警告附近的舰队或者是船团，并且加以攻击。
初期的反潜机多半利用其他担任海面巡逻或者是轰炸任务的机种兼任。到了大战中期左右，利用各型轰炸机或者是水上飞机改装后担任反潜任务的国家愈来愈多，这些飞机不仅能够长时间滞空，巡逻面积广，同时机上有导航员协助，不至于在茫茫大海上迷失方向。譬如英国曾经以B-17与B-24这两种轰炸机，经过改装之后专门负责反潜任务。
利用雷达侦测在海面上航行的潜艇是反潜机与潜艇的对抗当中的一项重大改变。利用夜色掩护的潜艇从此失去原先的保护作用，反潜机搜索潜艇的能力大幅提升，这是导致盟军在大西洋于德国潜艇作战获胜的重要因素之一。
二战之后反潜机的发展有更多重要的变化。
反潜任务最有效的侦测器材是声纳，但是在反潜机出现的一段时间当中，声纳并未装置在这些飞机上。直到声纳系统的发展能够在飞机上操作之后，方使反潜机的侦测能力较为完整。
空载声纳可以分成两大类，一种是固定安装在飞机上面，使用的时候放入海中监听，这种声纳都是安装在直升机上，操作时直升机悬滞在空中，将声纳以电线垂入水面下搜寻目标。
另外一种是以浮标的方式，自飞机上弹射到水中，利用电池产生的电力，以被动侦测或者是主动发出讯号搜索可以目标。这种声纳浮标可以由任何反潜机上投掷。浮标收到的讯号直接传回飞机上，大型反潜机能够直接分析资料，小型反潜机则会将讯号转送到水面舰艇或者是路上基地进行分析。浮标在电力使用完毕之后自行沉没。
二战时期攻击潜艇的武器包括空用炸弹、火箭、深水炸弹以及机上的枪炮，但是这些武器对于水面下移动中的潜艇的杀伤效果并不好（尤其是潜航深度较大的潜艇）。当导引鱼雷于二战末期首次出现之后，鱼雷不再是发射之后就无法改变或者是控制的武器，而反潜机采用具有导引能力的鱼雷之后，对付在水面下的潜艇不再是束手无策，而鱼雷也逐渐成为反潜机的最重要武器。
磁异常探测器（Magnetic Anomaly Detector，MAD）在第二次世界大战期间由美国与日本分别使用于反潜作战上。大战结束后逐渐成为反潜机的常见配备之一。
磁性侦测仪利用潜艇具有大量金属材质，会影响地球表面磁场线的原理作为探测的基本理论，比起声纳，磁性探测仪的侦查范围比较广，同时不受到深度的影响。不过无法辨识侦测到的变化是因为潜艇或者是其他水面下的物体（沉船或者是矿藏等）所产生。配备磁性探测仪的飞机需要将探测的部分与机身份离以降低干扰，最常见的装置位置是在飞机的尾端，使用的时候向后延伸。直升机则是以钢缆拖在后方。
反潜机的作业方式是在一定范围的区域之内（固定规划或者是随任务需要指定），利用机上携带的设备，配合其它飞机，水面舰艇或者是陆上单位，进行持续的监视和搜索。由于反潜机可以在短时间之内涵盖相当大的海域面积，这个阶段的搜索会以磁异探测仪找出可能有隐藏潜艇的小面积区域。接下来则是投放以被动声纳为主的声纳浮标到水面，投放的数量和型态则会根据搜集到的情报和可疑目标可能存在的地区而异。这些声纳浮标会将听音器放到预先设定好的深度之后，接收水面下的声音讯号，透过海面上的天线传送回反潜机上。
反潜机在释放每一个声纳浮标之前会为他们设定编号，释放之后也会纪录下当时的座标，这些资料会输入到机上的控制系统，当其中一个浮标传回讯号的时候，反潜人员就能够透过显示幕了解是哪一个浮标传送回来的资料。如果浮标是属于可以被动定位的系统，声音讯号的大致方位也可以一并显示。根据声纳浮标搜集到的情报，反潜机可以释放更多的浮标，缩小侦测的面积，并且进一步确认可疑目标的位置，移动速度和航向。由于一架反潜飞机携带的声纳浮标数量有限，加上声纳浮标的电力持续时间也不长，在施放的时候需要良好的规划，才有办法逐步缩小监视的范围。
当可疑的讯号透过被动声纳标定与持续追踪之后，反潜机可以根据当时的状况和环境采取不同的行动：利用机上的反潜鱼雷或者是深水炸弹攻击水面下的目标、利用主动声纳（声纳浮标或者是沉浸声纳）取得更精确的位置，深度等资讯，同时告诉水面下的目标，他们已经被找到并且监视当中，或者是在不惊动目标的状况下继续追踪。
二战时期的反潜机因为经常会遇到潜艇是在海面或者是非常接近海面的深度，常见的武装包括各种枪炮，炸弹，深水炸弹等等。反潜机也可以携带水雷对潜艇可能活动的海域进行封锁，算是另外一种型态的反潜。
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近代的反潜机面对核子动力或者是有呼吸管的潜艇，除了深水炸弹以外，常见的武装以有导引能力的鱼雷为主，另外可能携带反舰导弹攻击浮出水面准备发射反舰，弹道或者是巡航导弹的潜艇。
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大西洋反潜机
- Tu-142（俄罗斯海军）
- P-8海神式海上巡逻机（美国海军、加拿大皇家空军*、澳洲皇家空军、英国皇家空军、印度海军、韩国海军、挪威皇家空军、德国联邦国防军海军*、新西兰皇家空军）
- P-1海上巡逻机（日本海上自卫队）
- 伊尔-38（俄罗斯海军）
- 空潜-200（中国人民解放军海军）
- 运-9Q（中国人民解放军海军）
- P-3AEW&C蓝色哨兵式空中预警管制机（美国国土安全部）
- P-3猎户座海上巡逻机（日本海上自卫队、美国海军、韩国海军、中华民国空军、巴西空军、希腊空军、阿根廷海军、伊朗空军、葡萄牙空军、德国联邦国防军海军、智利空军、巴基斯坦海军）
- CP-140（加拿大皇家空军）
- 世袭1000Sea Sultan（巴基斯坦海军）
- 大西洋反潜机（法国海军）
- Be-12飞艇（俄罗斯海军）
- EMB-145MP（墨西哥空军）
- ATR 72 ASW（意大利空军、土耳其海军）
- C-295MPA（西班牙海军、葡萄牙空军、阿曼皇家空军、智利海军、爱尔兰空军、安哥拉海军、阿尔及利亚空军）
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