分享

深度解密美军B-21轰炸机

 逍遥_书斋 2022-08-08 发布于河南

俄罗斯总统普京曾说,外交抗议一百次,不如轰炸机翅膀扇动一次。在谈B-21之前,笔者不得不怀着沉重的心情回忆一段心酸史。

1999年5月7日,美军509轰炸机编队两名飞行员驾驶一架B-2轰炸机从美国的怀特曼空军基地起飞,携带5枚JDAM GPS精确制导导弹,长途奔袭15个小时飞到南联盟首都贝尔格莱德上空,于当地时间23点45分,悍然对中国驻南联盟大使馆进行了轰炸。轰炸造成了3名中国公民死亡,数10人受伤。虽然事后时任美国总统克林顿致歉,表示轰炸失误,但于中国人民而言,这次轰炸是悲痛的、屈辱的、不甘的、难以回首的一段历史。

文章图片1

被B-2轰炸后的南联盟中国使馆

B-2作为全球首款(也是截至目前为止唯一一款)隐身战略轰炸机,长途跋涉深入南联盟腹地,飞临首都贝尔格莱德上空,南联盟的防控体系却丝毫没有发觉,不禁让人毛骨悚然。其实,即便现在,多数防空系统对B-2依旧束手无策,只能“人为刀俎,我为鱼肉”。可见,轰炸机,特别是隐身战略轰炸机对他国的巨大威慑力和压迫力。

战略轰炸机发展路线


长期以来,战略轰炸机的作用一直饱受质疑。质疑点主要有:

1. 可替代性。战略轰炸机主要用于远程奔袭至敌区进行轰炸,而陆基(地下导弹发射井)与海基(核潜艇发射井)也可实现这一打击功能。

2. 投入巨大。现代防空体系下,战略轰炸机要实现突防,需要具备B2高隐身性或图160超音速飞行(优势越来越低)的能力,再加上大载荷大航程的要求,使得研发和生产成本巨大。

然而,同样因为这两点原因,使得战略轰炸机彻底沦为大国的“玩具”,只有科技、军事、经济基础非常雄厚,国土与战略纵深足够大的强国才有能力、有必要研发和部署这一机型。从美俄都在紧锣密鼓的研发下一款战略轰炸机动作来看,这一机型对强国三位一体核战略至关重要。世界上多数国家之所以没有战略轰炸机,不是不需要,而是自身能力不足且无法购买(美俄多类军用机型均有出售,唯独战略轰炸机严禁外售)。

当前,世界上只有美、俄两国拥有战略轰炸机。美国现役的型号有B-52、B-1B、B-2;俄罗斯有Tu-95、Tu-22M、和Tu-160。其中,B-52、Tu-95为亚音速战略轰炸机;Tu-22M、B-1B、Tu-160为可变后掠翼超音速战略轰炸机;B-2为隐身战略轰炸机。从美俄的战略轰炸机发展来看,这一机型的迭代路径为:远程重载→高速突防→高隐身性突防。

文章图片2

美军现役轰炸机型号

文章图片3

俄军现役轰炸机型号

由于每次迭代前后,飞机发展方向和性能均有较大区别,因为笔者将远程重载定义为第一代轰炸机(二战时期);高速突防定义为第二代轰炸机(美苏冷战时期);高隐身性定义为第三代轰炸机(20世纪九十年代以来)。俄罗斯现役战略轰炸机主要处于二代机阶段,美国的B-2为三代机阶段。

文章图片4

美国B2战略轰炸机(翼身融合)

由于翼身融合能大幅降低雷达散射截面积(RCS),短期内的战略轰炸机都将采用这一构型来提高隐身能力。但是,由于缺乏尾翼,翼身融合的飞机通常控制难度大,对飞控系统要求较高。因此,尽管飞行速度对突防能力也很重要,但迫于飞控限制只得被迫妥协。但笔者预测,下一代轰炸机将集中攻克翼身融合构型下的飞控难题,向高速兼高隐身性的方向发展。

文章图片5

B-2全机结构布局半剖视图

美军B-21研发进程


1997年,单位重量价格比时值黄金还要贵的美国隐身战略轰炸机B-2(单价24亿美元)服役,一枝独秀迈入了三代机梯队。服役后虽然表现出了较好的威慑力和作战能力,但由于价格过于昂贵,并没有大规模列装(交付21架,1架坠毁,现役20架)。

1999年,此时B2已交付20架,美国空军提出下一代战略轰炸机规划——“2037轰炸机“计划,这便是B21的发端。

2004年6月,美国空军推出NGB(下一代轰炸机)项目,并计划于2018年服役,因此也称“2018轰炸机”。

2009年6月,由于美高层在NGB项目的技术、定位、必要性等方面存在诸多分歧,五角大楼宣布中止该项目。

2011年1月,美国宣布投资一款远程、具核打击能力,也可遥控驾驶的轰炸机,空军随后推出LRS-B项目。笔者认为,军方对遥控驾驶的需求,奠定了后期B-21支持无人驾驶状态。

2014年7月,美军发布LRS-B项目的征求意见书,计划以单架5.5亿美元(2010财年)的价格采购80-100架该飞机,并计划最终服役175-200架。

2015年10月,诺斯洛普·格鲁门(以下简称诺格)公司取得了LRS-B项目的合约。据悉,该飞机还可用于情报搜集机、战斗管理器、拦截机。

文章图片6

诺格公司竞标LRS-B项目时提供的方案(回忆渲染图)

2016年2月,美国空战研讨会上,LRS-B项目被命名为B-21,代号Raider,并发布艺术渲染图。其中,21意指该飞机为21世纪第一架轰炸机,Raider则是为纪念杜立特突袭(Doolittle Raid,也称二战东京空袭)。初步预设采购数量定为了100架,并计划于2030年初具作战规模。

文章图片7

2016年2月公布的B-21渲染图

2016年3月,美军公布了B-21的7家一级供应商,通过对供应商的分析,可以勾勒出B-21的一些基本情况。

2018年12月,B-21关键设计审查(CDR)完成。美国空军42号工厂被确定为B-21的总装厂,并开始动工搭建新的机库。

2019年3月埃尔斯沃斯空军基地被选为第一个B-21轰炸机训练和作战部队驻地,另外两个部署基地为戴斯空军基地和怀特曼空军基地。

2020年1月,诺格公司发布B-21艺术渲染图,展示了进气口与起落架布置效果图。

文章图片8

2020年1月公布的B-21渲染图(埃尔斯沃思空军基地)

文章图片9

2020年1月公布的B-21渲染图(怀特曼空军基地)

文章图片10

2020年1月公布的B-21渲染图(戴斯空军基地)

2021年6月,2架B-21被证实在42号工厂生产。

2022年2月,6架B-21被证实在42号工厂生产(试验机)。

2022年3月,首架B-21生产组装完成,已移至校准设施。美空军部长再次提出无人轰炸机与轰炸机并存的方案。

2022年5月,美空军宣布B-21预计于2023年进行首飞。

B-21战略定位

针对美国空军官方网站公布的B-21介绍,就重要内容作以下几点总结:

1. B-21是具备投送常规弹药和核弹药的双重打击能力的隐身战略轰炸机。

2. B-21服役后,将取代B-1B和B-2,与B-52H构成美国空军轰炸机编队

3. B-21除了可以执行轰炸任务,也具备高空侦察、电子对抗、远距离通信等能力,言外之意该飞机可以只身执行远距离轰炸任务,具备一定穿透能力,无需编队护航。

4. B-21支持无人驾驶状态。

从以上官方消息,解读如下:

B-2的退役意味着美军已彻底告别冷战时期不惜重金搞军备竞赛的思维,转而追求更高的性价比。

超音速的B-1B退役,服役70多年的亚音速B-52H继续服役,说明在现代化防御体系下,二者速度上的差异对生存能力影响甚微,而B-1B的退役很可能是因为维护成本较高。这样的战略规划无疑对俄罗斯TU-160提出了挑战,我国也需考虑超音速战略轰炸机的必要性。

B-52H继续服役,除了维护成本低,更重要的一点原因是经过近几年的大规模改装后,B-52H可充当高速巡航导弹的移动发射平台,在防区外执行轰炸任务,生存能力得到提升,载弹量惊人。由此可见,超大载弹量的常规战略轰炸机,在具备防区外巡航导弹的发射能力后,可谓物美价廉。

美国官方没有强调B-21的针对目标,但美国多数媒体和政客都将俄罗斯与中国作为假想敌。2022年5月,美国空军杂志提供了一幅渲染图,图中3架B-21飞跃解放军南海某岛礁基地。

文章图片11

美国空军杂志提供的渲染图(假想B-21飞跃解放军南海某基地)

B-21产业链与部署


Northrop Grumman(美)

诺格公司总部位于佛吉尼亚州,是集军用飞机、雷达系统、导弹防御系统、卫星与空间通信领域为一体的美国头部军火商。诺格公司于2015年取得了B-21的合约,将全权主导飞机的研制工作。在轰炸机领域,诺格公司负责研制了全球第一款隐身战略轰炸机B-2,因此在这一领域有着比较深厚的技术储备。

文章图片12

诺格公司大楼(弗吉尼亚州总部)

除了负责整机的研制工作,诺格还将负责B-21雷达系统的研发。其中,F-35战机的机载AN/APG-81有源电子扫描阵列(AESA)火控雷达便是由诺格公司提供。

文章图片13

诺格公司研发的AN/APG-77和AN/APG-81雷达(F-22、F-35搭载)

除火控雷达外,F-35还装备了由诺格提供的AN/AAQ-37和AN/AAQ-40分布式孔径系统 (DAS)作为光学定位系统(OLS),用于提供飞机的态势感知、红外搜索与跟踪、导弹警告等功能。但是,随着系统升级,雷神公司将为F-35提供最新的DAS 。

文章图片14

诺格公司研发的AN/AAQ-37和AN/AAQ-40分布式孔径系统

此外,诺格公司还为F-35提供了AN/ASQ-242通信、导航和识别 (CNI) 航空电子设备套件,用于F-35的敌我识别(IFF)、自动获取飞行目的地导航数据、保障语音和数据通信链路稳定。除了AN/ASQ-242,BAE系统公司的AN/ASQ-239将被集成至F-35机体内,提供相应服务。

除诺格公司作为主承包商外,美军还公布了其他6家一级供应商。

Pratt & Whitney Group(美)

Pratt & Whitney Group(普惠公司)将为B-21提供发动机解决方案。目前,多方消息表示,B-21将选用安装在F35战斗机上的F135发动机作为动力源。F135在推力与尺寸上都与B-21相适,另外有很好的应用案例,2台F135两足够支撑B-21的需求。

文章图片15

Pratt & Whitney Group研发的F135发动机(F-35搭载)

BAE System(英)

BAE System为红外/雷达/声呐传感技术、导航与制导技术、作战管理系统(CMS)开发等领域知名供应商。据悉,BAE将为B-21提供电子防御系统,该公司近些年在这一领域承担的知名项目有:

为F-35战机提供AN/ASQ-239电子战系统(EW),该系统使F-35具备360度态势感知和端到端的能力,能够监控、分析和应对雷达制导防空导弹和空中搜索雷达的威胁。

文章图片16

BAE System研发的AN/ASQ-239电子战系统

为KC-130J空中运输机与加油机提供了大型飞机红外对抗(DoN LAIRCM)系统,该系统主要包括双色红外导弹预警系统(MWS)和定向激光对抗系统两部分,以应对对方红外监测与制导系统的威胁。

Rockwell Collins(美)

Rockwell Collins公司是通信、导航、飞行控、座舱显示等领域知名供应商。据悉,Rockwell Collins将为B-21提供航电设备,该公司近些年在这一领域承担的知名项目有:

为F-35战机提供了大型全景多功能显示器(MFDS),该显示器可以显示传感器、武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息。

文章图片17

Rockwell Collins研发的F-35 MFD显示器

为F-35战机提供了的头盔显示器系统(HMDS),该头盔系统可以为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息,还可以为飞行员将武器和传感器(如雷达和EOTS)引导至所关注的区域,以及发出视觉提示,告诉飞行员应该关注的区域。

文章图片18

Rockwell Collins研发的F-35 HMDS头盔

Spirit Aerosystems(美)

Spirit Aerosystems为全球知名的飞机制造商,也是波音公司最大的生产供应商,将为B-21生产相关金属与复材部件,该公司近些年在这一领域承担的知名项目有:

承担空客A320、A350XWB、A380等机型机翼的生产。

承担波音737、P-8A、747-8、KC-46A、767等机型机身和机翼的生产。

承担波音777、777X、787飞机的复合材料部件、前机身、机翼的生产。

文章图片19

Spirit Aerosystems产线上的波音787

Janicki Industries(美)

Janicki Industries为知名的零部件、工具、模具供应商,拥有超高精度的五轴加工中心(CNC),是波音公司的供应商之一,主要提供复材类零件、模型样机、工程服务等,将为B-21生产相关金属与复材部件,该公司近些年在这一领域承担的知名项目有:

制造F-35全尺寸样机模型,供飞机前期RCS及其他参数的测试。

文章图片20

Janicki Industries研发的F-35全尺寸模型

承担F-35机翼、机身蒙皮和面板的生产修正和钻孔工作。

文章图片21

Janicki Industries为F-35翼身件休整

Orbital ATK(美)

Orbital ATK为美国知名火箭发射、复合材料和军火制造商,于2017年被诺斯洛普·格鲁门收购。并购前,该公司作为一级供应商,将为B-21生产相关复材部件(翼身、蒙皮等),该公司近些年在这一领域承担的知名项目有:

为波音787生产出了25000余件复合材料结构部件,具体包括中段和后段机身的复合材料框架结构。

为F-35生产复材的上下机翼蒙皮、发动机短舱以及检修盖等,累计提供5000余个零部件。

文章图片22

美军388战机联队副指挥在Orbital ATK公司生产的F-35复材件上签字

GKN Aerospace(英)

GNK是世界知名的飞机材料供应商,将为B-21生产相关复材部件(翼身、蒙皮等),该公司近些年在这一领域承担的知名项目有:

为空客A320、A320、A330、A350XWB、A380以及波音737、777、787提供金属和复材类机体零部件、布线系统、除冰装置等。

为F-35提供舱壁、襟副翼、机门、阻拦装置、发动机部件、顶蓬、驾驶舱窗户防水耐磨防冰涂层。此外,该公司还与霍尼韦尔合作,为F-35提供起落装置的机轮和制动器。

在对主承包商和一级供应商进行了简单介绍后,结合各厂商供应经历,对B-21部分件供应情况做如下预测:

文章图片23

B-21各厂商供应情况预测

组装厂:美国空军42号工厂

42号工厂位于美国加利福尼亚州,隶属于美国爱德华兹空军基地,是美国知名的飞机制造、改装、总装、测试、维修基地,保密级别相当高。截至目前,负责过B-21、B-2、B-52、F-22、F-35、U-2、X-47B、RQ-4等飞机的相关工作。

文章图片24

42号工厂(2020年,1为B2机库,2、3、4可能为B-21机库,其中2,3已完工)

维护与技术支持:廷克空军基地

廷克空军基地位于美国俄克拉荷马州,是美国空军最大的航空物流管理中心,主要负责飞机及武器系统的技术支持、维护与维修、供应链管理。该基地现在提供技术支持的飞机型号有KC-135、B-52、E-3、E-6、B1B等。从官方提供的信息看,B-21的后期维修维护将在这个基地进行。

测试与评估:爱德华兹空军基地

爱德华兹空军基地位于美国加利福尼亚州,是美国空军试飞中心、阿姆斯特朗飞行研究中心、空军试飞员学校的基地。二战以来,美军空军列装的所有飞机几乎都在这一基地进行测试,曾执行过B-52、B-1、B-2、F-22、F-35在内的美军多数飞机的飞行测试工作,为美国空军重要战略基地。

从已公布的产业链来看,美国几乎集结了国内所有的一流军火商/基地来完成B-21的研发、交付与保障。在集所有优质资源下研发的B-21无疑是美国的宠儿,性能优越自不必说,更大程度上反映了美军对隐身战略轰炸机的重视程度。

部署基地:戴斯空军基地、怀特曼空军基地、埃尔斯沃思空军基地(首个接纳B-21的基地)

文章图片25

正在搭建的机棚(2020年12月,埃尔斯沃思空军基地,B-21首站)

文章图片26

搭建完成的机棚(2021年8月,埃尔斯沃思空军基地)

B-21与B-2的对比


B-2于1989年便完成了首飞,可否将B-21与B-2进行对比,从而推测B-21的一些性能呢?笔者认为是可行的,原因有两点:

1. B-2是由诺格公司研发,从目前曝光的B-21渲染图来看,外形与当年的B-2最初构想一致。从美军公布LRS-B项目,到诺格公司竞标成功,中间的时间间隔很短,说明诺格公司从未放弃隐身轰炸机的研发,B-21很可能是在B-2的基础上发展改进而来;

文章图片27

B-2最初构想

2. 即使时至今日,B-2的性能依旧无以伦比,为B-21的奠定了很好的研发基础。因此,B-21的身上必然有B-2的影子。

2019年,美国空军杂志曝光了一张B-21与B-2对比图片,左边为关岛安德森空军基地的真实B-2,右边为B-21的假想图。整张图为俯视图,差异显著,因此笔者将二者的不同之处进行对比。

文章图片28

安德森空军基地的B-2与B-21(空军杂志假想图)


翼身尺寸的区别

1. 如图中红色线条勾勒,B-2翼身后缘呈双W型,B-21翼身后缘呈W型

2. 如图中绿色线条测量,B-21翼身长度要小于B-2

3. 如图中黄色线条测量,B-21翼身宽度小于B-2

文章图片29

B-2与B-21外形尺寸区别

关于B-21的尺寸,笔者曾在网上看到一组数据,列出来供大家参考。

文章图片30

B-2与B-21外形尺寸数据对比

上图中B-2翼展占7块方砖,B-21占6块方砖,简单换算后,B-21的翼展大概在45米左右,而表中给出的数据为46米。虽然各类数据都是估算,但基本可以确认的是,B-21的尺寸要小于B-2,好处是整机重量得到了减轻。从给出的数据看,B-21的负载也小于B-2,但笔者对此持怀疑态度。


气动布局的区别

文章图片31

B-2与B-21气动布局区别

1. 如图中红色线条标记,B-2与B-21气动面布局不同。

B-2:通过4对气动面和1个海狸尾控制飞机的航向、俯仰和翻滚。其中,1为开裂式方向舵,两侧开度不同时通过阻力差控制飞机的偏航,两侧全开时可做减速板使用;2为外侧升降副翼,3为中间升降副翼,4为内侧升降副翼,通过这3对翼面可以控制飞机的俯仰与翻滚;5为阵风载荷缓减系统(海狸尾),用于对阵风扰动做出补偿,起降时也可控制俯仰,充当升降舵的作用。

B-21:在B-2的基础上,去掉了内侧升降副翼,好处是减少了控制面。另外海狸尾的尺寸明显减小了,笔者猜测可能是由于B-2整机重量减轻的缘故。

2. 如图中绿色与紫色线条标记,B-2与B-21的进气道与尾喷管布局不同。

B-2:B-2进气道有些“扭曲”,呈椭圆状,位于机身上方并明显突出,以增大进气量;唇口呈锯齿状,可将雷达波进行散射,提高其隐身性;尾喷管采用扁平样式,位于机身上方,并与机身后缘有一定距离,以大幅降低红外辐射特征。

B-21:B-21的进气道与B-2不同,进气道外形规整,位于机身上方,但与驾驶舱平滑过渡,好处是使翼身上表面更为流畅,气动特性更好,但对于如何解决进气量不足不得而知;唇口边缘与机翼前缘平行以降低雷达反射波峰(F-35战机也采用类似方案,效果很好),提高隐身性能。尾喷管位于机身上方,直达机身后缘,但笔者认为这一方案真实性存疑,倒是空军杂志另一幅渲染图中的尾喷管布局似乎更合理,沿用了B-2的深埋缩回样式,降低红外辐射特征。

文章图片32

爱德华空军基地附近沙漠上空的B-2与B-21(空军杂志假想图)

3. 如图中黄色线条测量,B-2与B-21驾驶舱与发动机相对机身位置不同。

与B-2比较,B-21的驾驶舱相对于机头似乎轻微后移,距离发动机也更近,好处是整机布局更为紧凑,结构重量下降,但发动机的噪音对驾驶舱的隔音提出了更高的要求。


起落架与外形的区别

文章图片33

B-2与B-21起落架和外形区别

1. 如图中红色线条标记,B-2与B-21起落架布局不同。

B-2:主起落架舱门为梯形,边缘为直线,打开时与航向平行;前起落舱门为矩形,边缘为锯齿形,打开时与航向垂直。

B-21:主起落架舱门为矩形,边缘改为锯齿形,好处是提高了隐身能力,打开时与航向平行;前起落舱门为矩形,边缘为锯齿形,打开时改为与航向平行,好处是起飞降落时减小了阻力,也可做垂直安定面使用,提高起降稳定性

2. 如图中绿色线条标记,B-2与B-21的机轮设置不同。

B-2:B-2共10个机轮,其中前机轮2个,主机轮两侧分别为4轮小车式。

B-21:B-21共6个机轮,其中前机轮2个,主机轮两侧各2个,机轮数量减少基本可以验证整机正常起飞重量减轻的推测。另一方面,机轮数量减少,意味着整机结构重量减轻

3. 如图中黄色线条标记,B-2与B-21驾驶舱风挡设置不同。

B-2:B-2共4块风挡,由3条隔框分开。

B-21:B-21共2块风挡,由1条隔框隔开,由于风挡表面需要一层镀膜(吸波材料),用于减小雷达散射面积,提高隐身性能,在飞行员视野不受影响的前提下,减少风挡数量可以使风挡与隔框的连接缝减少,提高隐身性能。此外,隔框数量较少也能使整机结构重量减轻

4. 如图中紫色线条标记,B-2与B-21外形不同。

与B-2比较,B-21的外形表面过渡更加流畅,如果说B-2的翼身上表面是由多段曲线相切而成,那么B-21翼身上表面更像是一条完整的曲线,这样高阶光滑的曲面可有效提高飞机气动特性

B-21搭载武器


B-21在服役后,将取代现役的B-1B与B-2轰炸机,与现役的B-52H组成新的战略轰炸机团队。也就是说,B-21必须能够携带现有的B-1B和B-2所能携带的武器。因此,我们通过对这两款逐步退役的轰炸机武器介绍,即可大概推测B-21所携带的部分武器。

B-1B:

核武器:B-83核炸弹、B-61核炸弹;

常规武器:MK62水雷、MK-82通用自由落体炸弹(GP)、MK-82通用低风阻炸弹(LDGP)、MK-65水雷、GBU-31JDAM制导炸弹、CBU-87/89/CBU-97集束炸弹(CBU)、CBU-103/104/105(WCMD集束炸弹)、GBU-54LaserJDAM、GBU-38JDAM制导炸弹、GBU-39小直径炸弹、MK-84通用炸弹;

防区外武器:AGM-154联合防区外武器 (JSOW) 、AGM-158联合空对地防区外导弹 (JASSM)

B-2(Block 30):

核武器:B-83核炸弹、B-61核炸弹、AGM-129巡航导弹(可携带核弹头)、AGM-131近程攻击导弹(可携带核弹头);

常规武器:Mk 82低阻力通用炸弹、MK84型普通炸弹、CBU-87型集束炸弹、'加图尔'CBU-89子母炸弹、CBU-97末制导子母炸弹、GBU-57巨型钻地弹、GBU-31“联合直接攻击弹药”(JDAM)、GBU-38制导炸弹;

防区外武器:AGM-154A/B/C联合防区外武器 (JSOW) 、AGM-158A联合空对地防区外导弹 (JASSM)。

B-21携带武器推测:

核武器:除前两款轰炸机核武器外,还可能装备LRSO巡航导弹(可携带核弹头);

常规武器:除前两款轰炸机常规武器外,还可能装备AIM-120空空导弹、AIM-9X空空导弹、AIM-260联合先进战术导弹、MSDM防御弹等;

防区外武器:除前两款轰炸机防区外导弹外,还可能装备AGM-154A-1/C1、AGM-158B/C/D。

虽然写了8000多字,但回头看来觉得逻辑有些问题,查到的资料也有很多没写,后续再行补充。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多