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B2首飞30年为何仍保持举世无敌?中国在建神秘战机或成其强敌

2019-07-18 16:56:12 来源: 网易谈兵 举报
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1989年7月17日,首架B-2隐形轰炸机试验机试飞成功,距今已过去30年。

B2首飞30年为何仍保持举世无敌?中国在建神秘战机或成其强敌

1988年,B-2轰炸机首次对外展出,前方的五角星图案是由五架B-2组成的。

一方面,它凭借先进的飞翼设计,较先进的航电设备,充足的载弹量具备了强大的全球攻击能力,是美国军事力量的顶级象征。另一方面,它造价高昂,单机成本相当于与机身重量相当的黄金的两到三倍,一次维护或耗时长达一年,花费6000万余美金。通过不断升级改造,直至30年后的今天,B-2依旧是世界上独一无二的最先进隐形战略轰炸机。预计直至本世纪中叶前,“幽灵”还将继续隐秘的飞行在全世界的天空。

20世纪70年代末,美国政府开启“先进技术轰炸机”项目(ATB),试图研制新型战略轰炸机。在美军的设想中,它将突入苏联领空长驱直入,对高价值目标发动突然袭击。为了突破苏联防空屏障,美军决定突破常规设计,打造一款前所未有的隐形轰炸机。

战机的“隐形”这个概念最早出现于“一战”,最初以降低肉眼可视度为目的。随着雷达探测技术的进步,到了“二战”期间,已经出现了原始的反雷达探测技术。再到70年代中期,飞机设计师已经开始结合飞机结构设计、隐身涂料、整洁蒙皮等综合手段,赋予战机“隐身特性”。

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纳粹德国Ho-229型飞翼战斗机,具有一定的隐身性能,并未量产(上图)。虽然和B-2一样都采用了飞翼外形,不过并不是一个时代的产物。与之最为接近的是50年代研发的YB-35轰炸机(下图),该机最终因种种原因下马。

美国洛克希德公司分别在1975年和1979年开展了“Have blue”和“Tacit Blue”项目。测试飞机隐身外形、复合材料、飞行控制、隐身涂料等关键技术。这些都为后来研制B-2等隐形战机打下了技术基础。

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“Have blue”项目验证机(上图),著名的F-117隐形战斗机就是该项目的产物。而“Tacit Blue”验证机(下图)是世界上第一种采用曲面设计减弱RCS的隐形飞机,后来这一技术被运用在B-2上。

1979年,美国政府开始为ATB项目招标,诺斯罗普和洛克希德公司不约而同的拿出了飞翼设计,最终,有YB-35和YB-49两种飞翼轰炸机设计经验的诺斯罗普公司胜出,成为主要制造商,并与波音、雷神、通用航空、LVT集团等数家公司合作生产新轰炸机。其中,波音公司为该项目增加了约一万名工人,LVT集团也增派四千人到有关生产线上。说B-2的开发,集中了全美国航空最顶尖的研发和生产力量,是当时航空工业的明珠也不为过。

为了实现最强隐身性能,B-2采用了独特的飞翼构型。它没有传统飞机的尾翼,主要设备都包裹在机翼内,这样就可以大幅缩小雷达反射截面,是最理想的飞行器隐形构型之一。此外,还综合考虑了红外信号、雷达反射信号、可见光等特征,全方位降低可探测性。

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B-2机长21米,翼展52.4米,高5.18米,最大起飞重量为170600千克,最大速度为1010千米/时,最大升限15200米,最大航程可达11100千米。

红外信号方面,四台F118-GE-100型发动机全部埋入机身内,并在进气口处设置“边界层进气口”吸入冷空气,在喷管处与高温排气混合降低温度,以此来削弱排气红外特征并避免产生冷凝云。

雷达反射信号方面,在机身上涂布吸波材料来中和雷达波,并通过设置特殊的折角进一步减弱雷达信号特征。除机身主梁和发动机舱为钛合金制成外,其余由石墨-碳纤维复合材料压铸而成,比传统的钢和铝合金材料强度更高,重量更轻,还可以有效吸收雷达波。发动机进气道为“S”构型,可以阻碍雷达波反射,机翼前缘采用蜂窝空穴设计,并在驾驶舱玻璃中渗入金属粉末防止雷达波进入驾驶舱反射等。通过这些措施成功地将雷达横截面积缩小到0.1平方米,而未采用隐身设计的B-52轰炸机则高达100平方米。

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B-2机身的特殊折角设计。通过当时刚刚成形的计算机辅助设计,计算得出机身圆面、曲面和折角结构,在最大程度上偏转、吸收雷达波。

可见光隐形方面,B-2涂有防反射涂料。机身下面涂成暗黑色,以便在高空飞行时融入天空背景。据称其背面有一个光感应器,可以根据光线强弱提示飞行员保持在更容易和天空融为一体的高度上。

虽然飞翼构型隐身性能优异,但也存在高速飞行时不稳定,阻力大,控制困难等空气动力学难题,为了保证隐形性能只能从飞行控制和机体结构设计上下手,尽可能提升操控性。

为此,B-2采用了复杂的四联计算机电传飞行控制系统,即使飞行员不直接干涉,也可以自动检测并调整飞行姿态。机载检测系统与机上大多数航空器材相连,可以连续检测几千个组件的运行状态,并为地勤人员提供维护参考。

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B-2的操控系统高度自动化,只有两名乘员,分别为任务指挥官和飞行员。机内有简易厕所和电热炉,非战斗任务时两人可轮换休息。图为B-2驾驶舱。

在2008年的改造中,机上共136个分布式计算机被集成到一个系统中,线路被更换为光纤,并更新了管理软件,飞控设备改模拟式为数字式,和检测设备统一起来实现了操控信息化。

飞翼特殊的构型对控制面有着更高的设计要求,诺斯罗普开发了分离式控制面和差力推动系统。将控制舵面和发动机推力结合保证飞翼的机动性能。

除了隐身性能,B-2作为一款轰炸机还拥有强大的电子探测和武器挂载能力。

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B-2最为著名的照片之一,投下两列炸弹串。摄于1994年太平洋训练期间。

机载雷达为AN/APQ-181型,是雷神公司为B-2专门研制的。集成了地形跟踪雷达、GPS系统、NAS-26天文惯导系统和防御管理系统,可让其不受云雨限制,全天候作战。2010年,所有的B-2经过升级,加装了有源电子扫描阵列,可以对两侧161千米范围内的地面进行扫描,确认和跟踪128千米内的海上目标。

为了隐形,B-2并无外部武器挂架。但飞翼本身拥有较大的内部空间这一优点使其成为名副其实的“飞行军火库”。以B-2A Block3型为例,可携带总重18000千克的各类武器。包括MK-82型航空炸弹,GBU-31联合攻击炸弹,AGM-154滑翔炸弹,AGM-158巡航导弹,GBU-57巨型钻地弹等常规武器。作为核常兼备战略打击的关键平台,还可以携带16枚B61或B83型核弹头执行战术核打击任务。

不过不久前B2轰炸机曾经演示过投放两枚GBU-57巨型钻地弹,单枚就重13.6吨,两枚总重27.2吨,大大超过了其公开的数据,所以它实际能载多少弹药还是个谜。

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B-2机内有两个炸弹舱,弹药挂载在旋转挂架或者炸弹架上。图为一枚BDU-56炸弹被安转在B-2的旋转挂架上。

集最先进技术为一体的B-2,其制造和维护成本也不是一般的高。2009年时,采购一架B-2的总成本就已达到24亿美元,而一架B-52只要约六百万美元。2010年时,B-2每飞行1小时就需要约120个工时进行维护,而B-52只要53个工时。其每小时飞行费用高达135000美元,大概是B-52的两倍,成为了史上运行费用最高昂的轰炸机。

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B-2的飞翼造型,即使放在今天也颇具科幻感。图为B-2空中加油。

随着苏联解体,美国逐步将B-2的采购数量从132架降低至21架,并于2000年全部交付完毕。除其中1架因传感器故障,在起飞时坠毁外,其余20架还在美国空军中服役,并已升级至B-2A Block30型。

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2008年2月,关岛安德森基地的一架B-2在起飞途中坠毁,两名飞行员弹射生还,飞机则彻底损毁。这是B-2服役以来唯一一次坠机。

1997年,第一架B-2形成战斗力。并在1999年科索沃战争中首次登场,还在后来的阿富汗战争,伊拉克战争,利比亚战争中频频亮相。2009年,美国空军开始研究下一代远程轰炸机项目(LRS-B),最后中标诺普罗斯格鲁曼公司将在B-2的基础上开发新一代远程轰炸机B-21,预计在2020年代中期前正式服役,继续“幽灵”的天空传奇。

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B-21想象图。

2018年,西安航空工业公司曾发布了一段视频,在结尾留下了一个神秘的画面,显示一架被幕布包住的大型飞机,从外形看它具有极宽的机翼,这是不是中国在建轰炸机的预告呢?而空军早已经证实了国产远程大轰在研,这一切都在表面中国新一代轰炸机正在紧锣密鼓地研发中,这很可能就是神秘的轰-20。

B2在不久的将来会出现一个真正强劲的对手。

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《大国起飞》宣传片结尾处出现的疑似轰-20的飞机(上图)以及轰-20CG图(下图)。

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李曦 本文来源:网易谈兵 责任编辑:李曦_NN2587
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