经过多年的宣传造势,由诺斯罗普一格鲁曼公司(以下简称诺-格公司)设计研制的新型战略轰炸机B-21终于在当地时间12月2日傍晚于美国加利福尼亚州帕姆代尔的美国空军第42号工厂隆重亮相。这意味着美国空军的战略突击力量进入了一个新时代。
半露半掩的揭幕仪式
作为B-2隐身战略轰炸机亮相34年后又一真正落地的轰炸机型号,诺一格公司和美国空军都对B-21投入了大量资源,因而其揭幕仪式的规格自然也是非常高。
首先是停机坪上依次停放的B-2A隐身战略轰炸机、F-35隐身战斗机和X-47B隐身无人验证机在提醒人们,作战飞机已进入隐身时代,同时也炫耀了诺一格公司强大的技术实力。轰炸机老前辈B-25的亮相则与B-21“突袭者”的代号密不可分。
美国空军在诺一格公司B-21轰炸机发布会现场摆放了多架战机助阵
在网络直播画面中,诺一格公司更是通过黑白特写画面,循环展示其经典机型——E-2D“鷹眼”预警机、F-14“雄猫”战斗机、X-47B和B-2A。此举不但使得直播画面的过渡更为连贯,还时刻提醒着全球观众,诺一格公司在美军武器装备及作战体系中的重要地位。
美国空军在诺一格公司B-21轰炸机发布会现场摆放了多架战机助阵
而揭幕仪式开始之后,伴随着美国国歌,美国空军轰炸机“三驾马车”B-52H、B-1B、B-2A依次完成通场。当每型轰炸机飞临仪式上空时都推高了油门,唯一可以超音速突防的B-1B更是打开了加力。三型轰炸机也由此展现出各自的特点,B-52H推高油门后,富油燃烧的8台TF33涡扇发动机拖拽出明显的黑烟,B-1B喷出4条明亮的火舌,而B-2A推高油门后,只有几缕淡淡的黑烟。
发布会开始前的国歌演唱环节,美国空军三型轰炸机:B-1B.B-2和B-52依次飞过,
接下来B-21轰炸机正式亮相,蓝白色光影下巨大的机体在牵引车的拖拽下逐渐揭开幕布,向前缓慢移动,出现在世人面前。随后,美国参联会副主席克里斯托弗·格雷迪海军上将、美国防部长奥斯汀作为军队高层代表先后发表了致辞。诺斯罗普·格鲁曼公司首席执行官凯西·沃登则以公司高层代表身份对B-21设计团队表示了感谢。当以上致辞结束后,B-21随即被推回到了机库中,机库大门缓缓关闭,揭幕仪式结束。
诺一格公司和美国空军在保证B-21公开亮相隆重而富有科幻感的同时,还注重了其保密工作,生怕重蹈1988年B-2揭幕仪式上被塞斯纳72临空俯拍的尴尬。他们不但将揭幕时间定为夜幕落下的傍晚时分,并要求到场嘉宾全部上交手机,还只将B-21半掩拖出机库,主起落架机轮骑在了机库的边缘,而且主拍摄机位均正对着机头正中附近。仪式结束后更是匆匆将B-21推回。
虽然B-21的揭幕仪式安排十分紧凑,能获得的影像也十分有限,但依然可以从B-21项目背景、致辞内容及飞机本身窥得一二。
追根溯源
B-21的故事还要从B-2说起。B-2于1997年1月形成初始作战能力,同年12月交付。此时的美国空军正式拥有了远程大载重的B-52H、可高速突防的B-1B和低可探测的B-2A“三驾马车”构成的轰炸机部队。但已占领技术高地的美国空军并未就此满足,于1999年提出了“2037轰炸机”方案,旨在研制一种具备隐身性能、可超音速飞行、拥有较大载弹量并且可无人操作的远程战略轰炸机。
不难看出,“2037轰炸机”是要将“三驾马车”的优点整合于一身,并增加无人化、智能化能力,以求在轰炸机领域完全碾压所有在役及在研型号。但所谓理想很丰满,现实很骨感,B-2的研发及采购成本已然让美国空军望而却步。更先进、功能更多样的轰炸机自然成本不止于此。同时随着冷战的远去,对重型远程轰炸机的需求也不再迫切,因此该方案并未获得正式立项便草草而终。
清醒过来的美国空军与美国国防部经过几年论证,在2006年前后提出了“下一代远程打击”项目,该项目旨在研发一套全新的远程打击系统,其并未确定是一款飞机,理论上也可以是弹道导弹或超音速打击武器。但美空军还是更倾向于研制一款作战飞机,即“下一代轰炸机”(以下简称NGB),可在具体指标要求方面同样非常模糊,是否具备超音速飞行能力、是否是无人机平台等均无法确定,只是要求应在2018年入役,因此其也被称为“2018轰炸机”。
参与竞争的各家企业便开始各显其能,纷纷提出了各自的无人机和有人机方案。其中的无人机方案大多比较科幻,且追求高超音速飞行性能。而有人机方案则大多基于现有型号进行改进,例如洛克希德-马丁公司的方案就是在F-22战斗机基础上拉长机体,取消平尾及二元矢量喷口,换用更大尺寸机翼的FB-22。收购了罗克韦尔的波音公司则拿出了在B-1B基础上改用V型尾翼,换装F-119涡扇发动机的B-1R。诺一格公司则是基于落选的F-23战斗机拉长机体、增加机内空间的F/B-23。
洛克希德-马丁公司的FB-22。
图示:针对美国空军“2018轰炸机”项目,波音公司推出了在B-1B基础上改造的B-18(上图),诺一格公司则基于F-23战斗机推出F/B-23(下图)。
美国空军也随即开始了论证研讨,认定以当时的技术水平研制高超音速的无人作战飞机难度过大,各个公司提出的有人机方案又无法让空军满意。2009年4月,时任美国防部长罗伯特·盖茨出于军队需求、技术水平及国防预算等方面考虑,取消了NGB。
而就在NGB项目取消一年多后,美空军又提出了全新的“远程打击”方案。其核心是研制一款具备多用途能力的战略轰炸机,可以灵活使用各种核常武器,并且具备采用不同任务设备、遂行多样化任务的能力。
2011年5月,新轰炸机项目办公室正式成立,项目名称进一步调整为“远程打击轰炸机”(Long Range Strike-Bomber,以下简称LRS-B)。之所以存在破折号,是因为美空军考虑在该平台上研制具备其他远程打击或辅助支持能力的型号。相较于拔高各项能力,追求独立作战实力,成本高昂的NGB方案,LRS-B方案更多依靠美国空军现有作战平台支援,提升多用途能力,并尽力压缩成本。
洛克希德-马丁公司展出的下一代“远程打击”方案模型
该方案随即获得了美军方高层的大力支持,为此甚至放弃了为F-35增添核打击能力的计划,并将该部分资金转至LRS-B的研发。此后波音和洛马组队并率先于2013年10月宣布参与竞标,诺一格公司则于次年1月宣布入局。美国空军也于2014年7月完善了需求意见书,明确LRS-B项目的成果将用于替换整个B-52机队及部分B-1B机队,并作为B-2的补充而存在。该机采购数量预计至少为80架至100架,并要求单机成本低于5.5亿美元(2010年市值)。
随后,两个竞标团队即提交了各自的方案。据悉二者的方案差异巨大,但由于保密程度较高的缘故,一直不为外界所知。2015年10月27日,美空军宣布诺一格公司在竞标中获胜,并授予了初始价值214亿美元的研发合同。次年2月LRS-B项目被正式命名为B-21,其绰号经过征集评选被最终确定为“突袭者”,以纪念杜立特突袭东京行动。
波音(诺-格)公司的下一代“远程打击方案想像图
美国航空专业媒体《航空周刊》刊登过的LRS-B外观想像图,其外形与公布的B-21略有区别。
随后B-21的研制以高度保密的状态进行。但不知是出于战略威慑方面的考虑,亦或是给美国纳税人一个交代,美国空军先后在2016年1月、2020年1月和2021年6月发布了3次艺术渲染图。每次展示的B-21大体都采用了诺-格独特的无尾飞翼布局,但每一次都愈发精细,并且也都有一定差别。最终,在造势了多年后,B-21于2022年12月2日正式亮相。
浅析B-21
B-21的亮相短促而谨慎,但依然能从官方发布的部分照片中看出B-21的设计特点。考虑到同样是诺一格公司的产品,配合之前公布的B-21渲染图,并对比分析B-2,也可看出B-21的一些设计思路。
◎机身架构
B-21虽然和B-2同属无尾飞翼布局,但二者的正向投影完全不同。B-21的机身腹部明显更为敦实厚重,两侧主起落架之间的机身弧度较小,机身厚度较大,因而显得机腹中部更为扁平。而在主起落架两侧的弧度则突然变大,机身曲线也迅速贴近至外翼段下表面,使下部机身形似一个倒放的草帽。与B-2机身腹部从中线往两侧连续变化的机身曲线延伸形式有明显的不同。
需要注意的是,B-21厚度较大的机身部分正好对应着主机身,包括机身弹舱、发动机舱和起落架舱。而曲线变化剧烈的部分则恰好是主机身与外翼段的连接部分,而机身下腹部过度连续的B-2则没有这方面特征。这主要还是B-21的机身尺寸明显要小于B-2,为了保留足够的内部容积给弹舱、油箱及其他机身内设备而进行的必然调整。而圆滑的过度和全新隐身技术和材料的采用,依然能保证B-21的下腹部雷达反射面积不超过B-2的水平。
B2三视图,机身腹部从中线往两侧连续变化的机身曲线延伸
再看机身上部。B-21最突出的特点莫过于更显尖锐的驾驶舱和堪称邪魔的驾驶舱风挡了。这二者的搭配再加上浅灰色的涂装,使得B-21从正面看去更接近披着白色斗篷,只开有两个眼洞的西方式幽灵。相较于B-2浑圆的驾驶舱,B-21尖锐的驾驶舱更接近于修圆三角形,这对于驾驶舱部分的隐身性能有不小的改善,更顺滑的过渡也可一定程度上减小阻力。舱内的驾驶员座椅也可以适当加高,以改善起降时的视野。
至于风挡,B-21未采用B-2那样规整的四面双曲率玻璃,而是正前两片为特殊的带弧线五边形,斜后侧两片则为倾斜布置的平行四边形。所有的风挡上下缘均不与机身平面平齐,以避免增强某些特定方向的雷达反射面积。再配合上尺寸更小的风挡总面积,这使得其从结构外形上比B-2的风挡更具隐身优势。其风挡内部估计也内嵌了B-2相似的金丝屏蔽网,以避免雷达波进入驾驶舱空腔多次反射。
至于所有风挡奇特的外形,则主要是对应于驾驶舱内飞行员的视野。猜测其在加高了飞行员座椅高度的同时,也适当增大了座椅后倾角,以此提升长时间飞行的舒适性,并略微提升飞行员可承受过载。斜后侧倾斜布置的平行四边形风挡则应该是适应驾驶舱两侧的机身外形,在保证有效视野的前提下减小风挡尺寸。
B-2机身上部特写
B-21更显尖锐的驾驶舱和堪称邪魔的驾驶舱风挡
顺着驾驶舱两侧向左右延伸则是B-21的发动机进气道。不同于B-2发动机进气道与驾驶舱相对独立的关系,B-21的发动机进气道外壁与驾驶舱和机身上表面融合更为紧密流畅,不但使得过度更为圆滑,还减小了整机浸润面积。这在隐身和气动性能上都较B-2有较大提升。
B-21发动机进气道开口从前部看过去显得很扁平考虑到现代大推力涡扇发动机巨大的吸气量,估计是采用了半埋入式的进气道设计,在机身前缘遮蔽的部分应该有部分下陷于机身的进气道唇口。这与B-2高耸巨大的进气道唇口形成了鲜明对比。但B-2的进气道唇口下部设置了隔绝附面层并兼做冷却气进气口的隔道,这在B-21上尚无法看到。
B-2与B-21俯视角度对比
◎动力系统
美国空军官方发布的资料称,B-21采用了普惠公司的发动机。从机身尺寸和发动机推力上推测应该是采用了以F135改进的无加力版涡扇发动机。
至于发动机数量,笔者推测是采用了2台,主要有三方面原因。
首先是推力,用于F-35战斗机的F135-PW-100型涡扇发动机具有127千牛的最大推力(非加力推力),两台发动机即可具有254千牛最大推力。而B-2采用的4台F118-GE-100涡扇发动机总推力也才仅为344千牛。由于B-21尺寸、重量均小于B-2。假设B-21最大起飞重量接近100吨,其推重比依然达到0.25以上,已明显高于B-2的0.20。而随着材料与技术方面的进步,F135改进型的推力可能还会略有提升,再加上无尾飞翼布局天生的气动优势,两台发动机的推力已足够满足。
网友根据美国《空军》杂志发布的素材制作的B-21(右)和B-2(左)俯瞰对比图。
其次,F135发动机的最大直径为1.17米,而B-21的机身内布置与B-2基本相同,由中线向外分别是弹舱、发动机舱和主起落架舱。若采用四台发动机,每侧的两台发动机和各种附件虽不至于影响主起落架舱空间,但会极大地挤占主弹舱的空间。这对于要求巨大弹舱的美国空军是不可接受的。而过多的发动机还会影响总载油量,同时还增加了单位油耗,对于需要远程奔袭作战的战略轰炸机很不友好。
最后则是B-21从研制之初就明确的原则,控制成本并提升可维护性。四台发动机显然与这两条相悖。
美国F-35A隐形战斗机配装的F135-PW-100涡扇发动机
至于进气道内部的类似隔板结构,笔者分析可能是进气道上唇口的支撑结构,也有可能是避免雷达反射的喉道的边缘部分,而非进气道隔板。另外,进气道上唇口有明显的折角,这倒与B-2的进气道设计相近,也有利于维持整机隐身性能。
◎机鼻部分
B-21的机鼻部分与B-2非常相似,都呈现出鸟喙构型,但B-2由于机身上表面较为厚实而被称为“鹰嘴”。而B-21的则更为扁平尖锐,外形上更接近啄木鸟等中小型鸟类的喙部。从机鼻往两侧则是B-21的机翼前缘部分,其基本继承了B-2的“牙签”构型,即机鼻和翼梢部分尖锐,中部则逐渐变得圆润。这主要是为了提升飞机的起降性能,避免过于尖锐的前缘导致气流过多的沿展向流动,进而杜绝翼面后部气流不足和后缘舵面失效问题。
这对于无尾飞翼布局的飞机意义巨大,现已基本成为此类构型飞翼的标配,我国的攻击11无人攻击机便采用了这种设计。而B-21也不是完全照搬了B-2的机翼设计,其靠近翼梢部分有非常明显的前缘扭转,而非B2的无扭转平直前缘。此类设计大多见于战斗机中,美国的F-22和我国的歼20主翼面均采用了这种设计。翼梢前缘扭转可以平衡机翼垂直径向的升力分布,降低诱导阻力,还能改善大迎角失速特性。值得一提的是,攻击11也采用了前缘扭转设计,这可能与其未来的作战方式有关。
中国空军攻击11无人攻击机,采用了前缘扭转设计。
说回到B-21,前缘扭转设计还意味着B-21机翼的各段翼型也较B-2有较大不同。虽然其应该还是以最适合远程飞行的超临界翼型为主,但也肯定针对B-21的机体特征和所承担任务类型,进行了大量计算调整,比B-2的机翼结构更为复杂也更为先进,同时也对材料和加工提出了更高的要求。
◎起落架
B-21的主起落架部分基本继承了B-2的设计特点,同样是前起落架向后收起、主起落架向前收起,在保证主轮距和纵向轮距尽可能大的前提下维持了较大的机身内部空间。而向外侧打开的巨大主起落架舱盖,则可为无尾飞翼布局飞机起降时提供一定的横侧向稳定性,由此也可看出B-21与B-2设计的一脉相承。
B-21的起落架采用与B-2一样的前三点布局
可差别依然是存在的。首先是起落架舱门的开启方式,B-2的前起落架舱盖分为两部分,前部舱盖与前起落架联动,起落架放下时向前打开,后部舱盖则是向右打开。日常是关闭状态,只有在收放起落架时才会短暂打开。而B-21的前起落架舱盖虽然也分为两部分,但都是向右侧打开,在起落架放下状态时二者都是保持敞开状态。
舱门开启的B-2轰炸机,机组成员准备登机。请注意其起落架细节。
其次则是B-21的主起落架采用双轮结构,而非B-2上的四轮小车结构。以上这两方面的改动,主要应该还是因为B-21尺寸和重量大幅减小。
其实B-2的起落架是由波音767客机的起落架改进而来。波音767中最重的767-400最大起飞重量达到了204.12吨、最大着陆重量达到了158.75吨,对应B-2最大170吨起飞重量可以说是绰绰有余。将收放方向由向内改成了向前,即可适配于B-2。毕竟作为一款产量较小的特异化产品,专门研制一套起落架系统不但费时费力,还不利于控制成本。选用技术成熟、产量较大型号的起落架系统,是最高效便捷的方法,这也成为了美国许多验证机和产量较小型号的通行做法。
B-2起落架近照
以此类推,B-21也可能采用了某一型号的成熟起落架。通过观察双轮主起落架和前起落架部分细节,并对比旁侧诺格员工身高,基本可以确认B-21选用了波音737客机的起落架进行改进。737系列最大起飞重量大约85吨,也基本可以印证B-21最大起飞重量小于100吨的推断。
◎机身后缘
接下来就要推测一些从正面看不到的部分了。从由前至后揭开的幕布跌落的方式,基本可以确认B-21采用了W形后缘,而非B-2的双W形。该设计进一步简化了机体外形,也为机身内部布置更大尺寸的弹舱奠定了结构基础。
其实B-2在最初的设计中,也是W形后缘。但为了获得更多的控制舵面,并让它们尽可能远离气动中心以增大控制力矩,才将后缘调整为双W形。而B-21整机尺寸较小,使用W形后缘即可保证舵面控制效果,进而简化了设计、降低了制造成本还改善了隐身性能,可谓一举多得。
B-2的双W形机身后缘
B-21尾喷口设计的保密一直做的很好,历次公布的艺术渲染图都避开了尾部视角,估计此次短促的亮相也是为了进一步保密。唯一可以参考的是美国《空军》杂志公布的一张与B-2的对比图。图中B-21的尾喷口不再像B-2一样向前缩短,而是直接布置在机身后缘,其横向宽度也明显加大。猜测其使用了更接近于F-117“夜鹰”隐身战斗机的“口琴”状喷口,再配合进气道引入的冷空气混合高温尾流,抑制了机身后部的红外特征。
F-117“夜鹰”隐身战斗机侧飞视角,可见“口琴”状喷口。
而B-21喷口的宽度还有可能对其控制舵面的布置产生一定影响。B-2在机身和机翼后缘布置了总共9个舵面,可以说是除了尾喷口部分均布置上了舵面。其机身正中后部的可动尾椎正式名称为阵风载荷缓解系统,主要用于进行阵风减缓和俯仰控制,也被称为“海狸尾”。尾喷口外侧的机身后部由内向外分别是升降舵和襟副翼,而外翼段部分由内到外则分别是副翼和诺斯罗普的绝活开裂式阻力方向舵。根据B-2的使用经验,B-2的升降舵往往不如“海狸尾”的俯仰控制效果好,而襟副翼则由于无尾飞翼优秀的升阻比而使用偏少。
B-21还极大概率简化了舵面设计,参考以往飞翼式布局飞行器,猜测B-21应该是总共布置了7个舵面,效果显著的“海狸尾”应该得到了保留,而剩下6个舵面的布置则有可能是全部在左右两侧的外翼段,也可能是两对在外翼段,一对在机身后缘、尾喷口旁侧。靠近翼梢的两个舵面应该还是开裂式阻力方向舵和副翼,毕竞二者分别影响着飞机的航向控制和滚转控制。而最后一对舵面的位置及“海狸尾”的尺寸都受到尾喷口位置和长度的影响,还需要未来再进一步进行确认。
◎武器携带
最后一个值得关注的则是B-21的弹舱和载弹量。根据美国空军之前公布的消息,B-21采用了单弹舱结构,而非B-2的并列双弹舱,这也是B-21的整机尺寸和起飞重量所致。进一步追根溯源则是美国空军对B-21的设计要求和任务定位。B-2的弹舱长度达7.4米,宽度2.4米,最大深度达3米。B-21作为一款B-2诞生30余年后出现的轰炸机,并且已经有长度达6.5米的AGM-183A高超声速导弹出现,因而B-21的弹舱尺寸只会更大。
B-2机腹视角,在正常飞行时,B-2 两侧的减速板-方向舵都处于 5 度的张开位置,其弹舱打开时的内部照片很少流出
至于B-21的载弹量,可以由B-2的数据进行推测,B-2的官方数据是大于18吨。但B-2曾经连续投掷过两枚重达13.6吨的GBU-57巨型钻地炸弹,其载弹量至少达到27.2吨。对比其170吨的最大起飞重量,其弹药载重比达到0.16。而B-21按照90至100吨最大起飞重量推算,则可达到14.4吨至16吨,这也对应上了B-21设计指标中要求的可投掷GBU-57的要求。因而保守估计B-21的载弹量可达15吨,这还未曾考虑B-21采用全新的制造工艺和材料进一步降低机身自重,以及少油重挂载起飞空中加油的情况。
B-2投掷GBU-57巨型钻地炸弹。
提到载油量,也可对B-21的航程进行简单推算。得益于无尾飞翼布局内部空间大的优势,B-2的机内载油量可达75.75吨,这使得其最大航程接近1.2万千米。而B-21虽然体量较小,但采用了耗油率更低的两台涡扇发动机,因而其最大航程估计在1万千米上下。虽然不及现如今美空军“三驾马车”,但依托美国遍布全球的军事基地和独霸世界的空中加油能力,1万公里的内油航程足够B-21发挥自身作用了。
十大亮点
其实早在B-21尚未揭幕的11月29日,诺斯罗普·格鲁曼公司就公布了该机的十大亮点作为正式公布前的最后预热,我们也在此逐条分析一下。
◎第六代
得益于30多年间在打击体系和隐身技术的发展,作为美国空军全新一代的战略轰炸机,B-21运用了全新一代的隐身技术、现今网络能力和开放式架构,并针对高威胁环境进行了优化。
为了防止最重要的尾喷口细节曝光,诺-格公司在拍摄B-21宣传照时,用一面美国国旗将其尾部整个挡住。
一般说到第六代战机,人们往往想到的是第六代战斗机,而诺一格公司给B-21赋予第六代的概念,可能是想表达其具备第六代战机的一些特点。或者是在暗示美军的第六代战机是一种全新的体系。但由于五代机的使用和实战经验都极度有限,因而各国都未形成对下一代空中作战体系的完整思路,只能是将现在逐渐成熟的各项技术进行组合搭配。
现在第六代战机方案中,美国各军工企业大都趋向于采用无尾式布局,并通过前缘机动襟翼、矢量发动机、阻力式方向舵等方式实现高机动性。而欧洲的军工企业则更趋向于保留外倾式双垂尾,以适当降低技术难度。可见B-21的无尾飞翼布局倒是和美国大多六代机方案非常接近。
美国(上图)和英国(下图)第六代战斗机概念设计方案
其显然无法满足第六代战斗机对航速和机动性的要求。其较大的机体和开放式架构可搭载全新一代的信息化、网络化任务设备,基于忠诚僚机、马赛克战等技术理论充当空中的关键任务节点,以支持美国空军未来执行的多样化军事任务。
◎隐身
诺-格公司持续进行技术升级,采用了全新的制造技术和材料,以保证B-21能穿透其所面对的反介入和区域拒止(A2/AD)系统。
得益于无尾飞翼布局与生俱来的优势,再加上诺一格公司从上世纪70年代开始在“默蓝”技术验证机上,在低可探测性领域进行了近半个世纪的摸索与积累,同时参考F-117、B-2以及F-22、F-35等隐身战机的使用经验。通过注重全机外形设计和柔性蒙皮等细节设计,并注入全新的加工制造技术、吸波材料及电磁屏蔽材料,以提高整机的雷达隐身性能。
诺斯罗普“默蓝”验证机是1976年DARPA(国防高级研究计划局)战场监视飞机实验计划中的一种技术演示飞机。
还通过优化设计的尾喷口结构、全机热量综合管理和冷空气引流降温提升整机的红外隐身性能。更通过灵活布置雷达天线阵面、合理调整雷达信号波段改善整机的射频隐身性能。可见B-21的隐身性能会在B-2的基础上进一步提升。而增强隐身性能的目的也非常明确,就是为了突破假想敌的A2/AD系统,这可能也意味着其重点隐身措施可能会适应性的进行调整或一步到位的同时实现多波段、多尺度的隐身。
◎机队的中坚力量
B-21将通过先进的数据、传感器和武器集成,进一步提升美空中力量的整体实力和灵活性。B-21还可投掷常规武器和核武器,并且可使用多种防区外和直接攻击弹药,这将使其成为最强有力的战机之一。
美军F-15战机在内华达沙漠测试投放B61战术核弹
无论是在LRS-B项目初期的替换计划,还是去年5月美国国防部声称,B-21将与换发后的B-52共同担任轰炸机部队的主力。考虑到其至少80至100架的采购数量,B-21将替换掉大量日趋老旧的型号,使得美国轰炸机部队的面貌焕然一新。
既然要对大量的老旧型号进行替换,其价格自然也成了非常重要的一环,再像B-2那样21亿美元(20世纪90年代市值)一架的价格必然是无法接受的。因此美国空军为其设立了5.5亿美元(2010年市值)的价格上限。为此诺一格公司在B-21许多部件上都采用了成熟子系统。例如发动机、任务计算机、环境控制系统等都由F-35上的同类系统改进而来。B-2上的有源相控阵雷达和乘员逃生系统也被传承下来。
网友制作的B-2(右)与B-21(左)机头正向对比示意图
除此之外,B-21可能还采用了由F-15E的电气系统、燃油系统和F/A-18E/F的液压系统改进而来的各子系统。这不但很大程度上限制了研发成本、缩短了研制时间,还降低了整个项目的风险,间接保证了美军采购数量,可谓一举多得。
至于可携带多种类型的常规武器和核武器,则使得B-21具备多样化的打击手段。其必然会使用以AGM一183A为代表的高超声速导弹提升纵深打击能力。其还会采用以GBU-57为代表的重型武器应对高防护目标,更会携带B-61战术核弹的最新改进型以形成战略核威慑。除此之外,B-21未来能否携带以AIM-260为代表的新一代空空导弹也非常值得关注。
波音公司研制的远程空对空导弹LRAAM
◎数字化轰炸机
诺一格公司使用灵活的软件开发、先进的制造技术和数字工程工具来降低B-21项目的生产风险,并可实现现代化的维护保障。6架B-21正在在诺-格公司位于加利福尼亚州帕姆代尔的工厂进行组装和测试。
其实早在上世纪八九十年代B-2轰炸机的开发过程中,诺斯罗普就革命性地提出,要将全部设计、加工都转入计算机中实现数字化。为此甚至还专门投入大量资金开发了一套“诺斯罗普计算机辅助设计”系统,简称NCAD,以此实现了计算机辅助设计由二维向三维立体的跨越。正所谓“工欲善其事必先利其器”,B-2项目通过在不同团队、主要分包商和供应商之间共享机密CAD电子文档,在极大地提高了设计、制造、测试效率的同时,还节省了大量资金。而美国航空工业更是通过该项目迈入了数字时代。
随后波音公司推出的777客机就是得益于这项技术进而成为了世界上第一款采用完全数字化设计和虚拟装配技术的客机。近些年兴起的数字孪生技术则是将更多的物理模型、传感器数据和多学科、多尺度的仿真过程,在数字空间中完成映射,从而更全面、更立体反映相对应的飞机实体全生命周期过程。
美国空军装备的F-117“夜鹰”隐身战斗机和B-2“幽灵”隐身轰炸机、F-22战斗机编队飞行
B-21的设计研发中应该是采用了计算机辅助设计领域的最新成果,因此才能实现同时6架B-21的总装和测试,同时为节约成本、提升效率。B-21将不会有常规意义上的原型机,测试机也将会安装上全套设备交付美空军服役。
◎云技术
诺-格公司和空军成功演示了B-21地面系统数据迁移到云环境。该演示包括B-21的开发、部署和测试数据以及B-21的数字孪生数据。这种强大的云上数字化系统将进一步提升飞机的可维护性和整机寿命,并降低整体成本。
该部分内容其实和上一部分息息相关,但其将上面提到的各项系统数据和数字孪生数据上传到一套共享的网络中,进而将分布在各处的软件、硬件、网络等资源进行整合,实现各项数据的计算、存储、处理和共享。这意味着,只要接入这套云网络,B-21从设计、研发、生产、制造,到具体使用维护,遇到各种问题和处理方式都可快速实现调用,进而可以快速掌握某一架飞机的具体情况。
在遭遇问题时也可迅速查找类似案例辅助解决,并将此次处理结果进一步上传云端资料库中。运用云技术可大大提升B-21整个机队内部的信息共享水平,对提升战机可维护性和降低整体运营成本具有重要意义。
近日,美国空军一架B-2轰炸机在降落时滑出跑道,基本可以确认进入退役流程。至此,美国空军仅剩18架B-2在役
◎开放式架构
为适应不断变化的威胁环境,B-21从研发之初就被设计为具备快速升级能力。与前几代飞机不同,B-21将不会进行整体升级。新技术、能力和武器将通过软件升级和内置硬件灵活装配无缝结合。这将确保B-21能够在未来几十年持续应对不断演变的威胁。
开放式架构其实类似以往所说的模块化升级,但从注重硬件的更换,转变是为了同时注重软件和硬件的共同提升。这一概念主要应用于航电系统设计上,F-35在服役初期就是通过软件的不断升级,在不断放宽机动性的同时拓展了武器使用类型,逐步实现从具备初始作战能力向具备完全作战能力的转变。而B-21可能还会比F-35更高一筹,在注重软件升级迭代的同时,也会对老旧的硬件部分进行替换,从而实现整机技术水平的螺旋上升,进而实现对多样化战场威胁的从容应对。
美国空军8架B-2轰炸机在怀特曼空军基地进行“大象漫步”,炫耀武力,
◎国家级团队
从2015年赢得合同以来,诺-格公司即组建了一支美国国家级的团队来进行B-21的设计、测试和制造。该团队涵盖美国40个州400多家供应商企业和空军总共8000多人。
任何一款先进的武器系统研制都是一项复杂的系统工程。要想将B-21打造成一款具备划时代意义的战略轰炸机,单靠诺一格公司是完全不够的,需要各个分包商各尽其职、各显其能的同时还要相互沟通、迭代优化,进而使得最终方案的总体技战术能力达到最优。
从2015年10月公布的开发合同可知,除了主承包商诺一格公司外,发动机承包商普惠、航电系统承包商BAE系统公司、通信系统承包商柯林斯航天等,可谓强强联手。而诺一格公司除了完成设计制造外还要指挥、组织、协调好这批分承包商,才能达到事半功倍,一加一大于二的效果。
◎维护
B-21项目从一开始就优先考虑长期使用和维护的可承受性。按照美空军要求,B-21的可维护性已经提到了和隐身性能同样重要的位置,以确保维护保养更经济有效。
众所周知,B-2和F-22日常需要停放在可维持恒温恒湿的机库中,维护保养更是要小心翼翼,才不会损坏昂贵而脆弱的隐身材料蒙皮。B-2轰炸机在其形成初始作战能力的1997年,其单机运营成本超过了2800万美元/年。每飞行小时需要119小时的地面维护,美国空军叫苦不迭。因此在B-21项目中,提升可维护性和降低维护保障成本,被提到了和隐身性能同样重要的位置。B-21肯定不能像B2那样“娇生惯养”,必然在可维护性和可靠性上有大幅提升,进而实现更灵活高效的部署。
正在喷涂吸波材料的 B-2A
B-2 的隐身涂层修复过程,涂料具有毒性。日常 B-2 的涂层维护工作相当繁琐
B-2日常需要停放在可维持恒温恒湿的机库中
◎全球到达
B-21将成为美国轰炸机队的中坚力量,对支持美国的战略威慑至关重要。除了先进的远程精确打击能力,它还是一个更大系统的重要组成部分,提供情报、监视和侦察、电子攻击和多域网络能力。
诺-格公司除了设计研制出F-14、B-2、X-47B等优秀的作战飞机外,还研制了包括E-2系列预警机、E-8C预警指挥机等空中预警探测和电子战平台。B-21未来必将融合两类飞机的优势,在具备核常兼备打击手段,实施战略威慑的同时,还将承担起网络中心战重要作战节点的使命,依靠自身态势感知和电子系统优势,担负起战场预警指挥、电子对抗、侦察探测在内的多样化任务职能。
◎“突袭者”
B-21的代号是为了纪念第二次世界大战的杜立特突袭行动而命名的,在珍珠港事件之后,詹姆斯·杜立特中校率领16架B-25中型轰炸机由航母上起飞,突袭了日本本土。这是美军轰炸机部队首次参加重大军事行动,深刻影响了美国军队的空中力量建设。B-21采用“突袭者”的绰号似乎也暗示着其也将成为美国轰炸机部队中具有划时代意义的一环,作为一种新质作战力量提升美国空军整体实力。
图示:B-21发布会现场,美国空军特意摆放了一架二战时期装备的B-25“米切尔”轰炸机。寓意B21将继承美国空军轰炸机部队的精神传统。
总而言之,B-21是诺-格公司在美军设计指标要求下拿出的一款综合技术实力最强、整体概念最超前的空中作战平台。其不但体现了美国航空工业的设计研发实力和生产制造水平,更可以从中一窥美国空军下一代空中作战体系和未来战术理论体系。
不久之后,B-21也即将迎来首飞,在关注其尾喷口和控制舵面布置等细节的同时,还需关注其未来服役后部署地点和编制组织架构。这一款具备高度隐身性能、凌厉穿透防空作战能力、强大信息化实力,并且可能装备量近百的新型作战飞机,给世界带来的,将会是更大的威胁和更多的动荡!
联系客服