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美軍祁觀︱回到未來:B-21問世

祁昊天
2022-12-05 18:14
來源:澎湃新聞
? 澎湃研究所 >
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2022年12月3日,美國加州帕姆代爾美空軍第42號工廠。在一場事先張揚、過程小心的“見面會”中,我們6年前討論過的B-21“突襲者”轟炸機終于正式亮相。

2016年B-21首張官方渲染圖

2022年12月3日B-21亮相視頻截圖

這是自1988年11月B-2轟炸機在同一個工廠正式露面后,美國推出的第一款新型轟炸機。“突襲者”的名字是為了致敬1942年春轟炸東京的“杜立特突襲”,寓意也很明確,B-21需要具備在大國競爭和沖突中撕開對方的先進防空體系并進行縱深打擊的能力。

美國現役重型轟炸機約157架,包括B-52H、B-1B和B-2A,妥善率并不高,很多是不能隨時執行任務的。這些機型都已服役幾十年,雖然進行過升級,但飛行和維護成本居高不下。目前,美空軍僅有19架B-2可用,主要部署在密蘇里州懷特曼空軍基地,或部分進行前沿部署作為戰略威懾或全球精確打擊力量。

由于數量太少、維護和使用成本太高,美空軍希望補充和換代隱身轟炸機群。B-21的服役不僅是戰力補充,長遠看也有利于成本控制。從任務要求和設計定位來說,這款信息時代和新世紀的首款戰略轟炸機都是“回到未來”的產物,是美國重新聚焦所謂大國軍事競爭以來最具體系影響的單件武器裝備之一。

B-52、B1-B、B2-A同框

設計定位

2016年2月26日,諾斯羅普·格魯門公司遠程打擊-轟炸機(LRS-B)項目正式命名為“B-21”,項目由美空軍快速能力辦公室(Rapid Capabilities Office)負責。B-21的分包商包括:負責發動機的普拉特·惠特尼;負責航空電子的BAE系統;負責金屬和復合材料的GKN宇航、Spirit航空系統和賈尼基工業;負責翼面和發動機艙的軌道ATK公司(后被諾格收購);以及負責通訊設備的羅克韋爾·柯林斯。

作為打擊平臺,B-21的定位與B-2類似,需要能夠對敵方縱深重點設防目標(如指揮控制與核設施)、移動目標(如機動核導、機動防空)進行有效打擊。這種任務涵蓋從尋找、追蹤和鎖定目標、殺傷網連續獲取并處理信息、目標分發下達任務,到打擊和評估一系列環節,全過程要實現可控、高速、靈活和有效,單靠防區外武器是不夠的。此次發布會強調了它的臨空打擊能力,正是隱身轟炸機的價值,遠遠躲在防區外的任務非隱身平臺同樣可以完成。

相比B-2首次亮相被記者航拍的尷尬局面,B-21此次亮相和同時發布的官方照片都非常小心,例如對隱身性能至關重要的尾噴口等細節都被保護得很好,我們只能看到正面,許多具體性能的謎團還有待未來解開。但總體而言,美空軍與諾斯羅普在B-2的經驗基礎上,從設計和任務定位兩個方向進行了優化。B-21的整體設計更加強調高空隱身性能,全向隱身性能較之B-2有顯著提高,更接近B-2前的“先進技術轟炸機”(ATB)概念。從此前的官方渲染圖來看,其V型后緣那種更簡潔的尾部設計原本也是諾斯羅普對B-2的計劃,但美空軍上世紀80年代對中低空突防的要求催生了B-2的鋸齒狀后緣,犧牲了部分高空和隱身性能。

最初的ATB計劃和氣動控制方案探索

B-2標志性的后緣

B-21和B-2一樣是典型的翼身融合飛翼布局。這是諾斯羅普深耕了近一個世紀的領域。對于需要深入敵后的轟炸機來說,可能面對敵方各個方向的雷達信號,翼身融合、取消垂尾和平尾的布局對全向隱身幫助很大。但它具體是哪種飛翼,此次亮相又增加了一個問號。諾斯羅普將寬泛的“飛翼”分為“風箏”、“飛翼”和“曲柄風箏”,B-2是典型的第二種,X-47B是第三種。

X-47B是典型的“曲柄風箏”

B-21被認為是典型飛翼,但此次亮相雖只有正面視角,卻有疑似曲柄風箏的折角陰影,有待未來觀察。此外,可以看到比較明顯的機翼扭轉,這種設計是為了降低誘導阻力、改善升力分布、防止翼尖失速。這兩點若坐實,都意味著B-21在高速和操控性上的企圖心高過此前預期。

B-21發動機進氣道設計相比B-2更有利于隱身,也是項目最大挑戰之一。埋入式的發動機短艙與機身融合得非常平順,與美海軍裝備的波音MQ-25無人加油機有些相似,更可以看到諾格RQ-180無人機的影子。諾斯羅普通過上世紀80年代的“默藍”驗證機、輸給了YF-22的YF-23、B-2、RQ-180等探索,在隱身方案的開拓和復雜曲面處理等問題上諾斯羅普是有一手的。

B-21的座艙明顯比B-2小,風擋設計也發生了變化。B-2的四面窗提供了不錯的前向視野,B-21則進一步突出了向上和側向視野,并更加強調隱身性,在提高諸如空中加油動作的安全性同時盡可能保障了低可視度。主起落架和前起落架艙門都不同于B-2,機頭也不再是B-2那種明顯的喙狀結構而是座艙向前延伸形成脊線更陡的箭形。這些都使B-21擁有更好的隱身性能。

B-2的機頭、起落架、風擋特點清晰可見

長期以來,人們都猜測B-21的個頭和最大起飛重量約為B-2的一半到三分之二。從亮相的原型機來看,B-21比預估可能要大一些。其主起落架為雙輪而非B-2的四輪,輪胎尺寸接近。進氣道內有明顯的隔板,還不清楚這意味著每側各有雙發總共四發,還是加強筋、遮蔽物或有其他功能。B-21的發動機此前預計會采用普惠F-135,塞下四發也有空間,這樣B-21的動力將極為澎湃且遠程任務冗余更大,但卻不是絕對必要。B-21的橫截面看起來比B-2要方正厚實,發動機比B-2也進行了前移靠近機體重心以便縮短機身,但考慮到主起落架內收所需空間,四發恐怕還是會影響到飛行員維持系統、燃油、傳感器和彈藥空間。

2021年B-21官方渲染圖,較之2016、2020年側窗出現了較大變化,符合真實設計

B-21諾格官方圖,橫截面與B-2很不一樣

項目進度

美軍重大工程在錢和時間上一貫低效且浪費,相較而言,B-21的項目管理要好很多。

首先,B-21的設計需求基本維持了連貫性。2021年6月,美空軍全球打擊司令部(AFGSC)司令蒂莫西·雷曾不無驕傲地說,空軍和國會在過去六年始終未對設計要求做出重大調整,即便安全環境判斷發生了變化。這也從側面證明了美空軍對B-21最初設計指標和后期升級空間是自信和滿意的。

此外,模塊化設計、電腦輔助、成熟技術的采用和漸進的中途技術變更也保障了項目進度。在諾斯羅普始終面臨工程人員短缺的幾年里,這是不容易的。一貫挑剔的國會老爺們對此同樣不吝褒揚。B-21的設計和項目管理方式也被美國新一代陸基洲際導彈項目所采用。

B-21項目正式啟動的時間為2016年2月,此前醞釀多年后取消的“下一代轟炸機”(NGB)故事在此不贅述。當年9月,空軍宣布了100架的采購意愿,并起了“突襲者”的名字。2017年11月,性能指標和基本設計完成。2018年3月,加州愛德華茲空軍基地宣布第412測試聯隊將在未來承擔試飛任務,隸屬412聯隊的420試飛中隊便負責轟炸機試飛。這之后,疑似測試部隊的徽章開始在二手交易網站被熱炒。2018年,關鍵設計評審(CDR)完成,為部件生產鋪平了道路。

412測試聯隊徽章

2019年10月,首架原型機開始生產,當時的首飛定于2021年12月。2020年2月,美空軍渲染圖描繪了B-21在三處基地機庫的場景,分別是南達科他州埃爾斯沃思空軍基地、得克薩斯州迪埃斯空軍基地,和密蘇里州懷特曼空軍基地。前兩個為B-1B駐地,第三個是B-2A駐地。

 

2020年官方渲染圖,展示了B-21在三個基地機庫

2020年8月,首架原型機接近完成,航空電子設備開始測試,首飛時間推遲至2022年。2021年6月,埃爾斯沃思空軍基地被定為B-21首個部署地點。2022年3月,首架原型機開始地面測試并于上半年完成載荷測試,對機身結構在空中機動和戰術動作中的負載測試結果符合仿真模型預期。目前已有六架B-21原型機在建或完成(B-2原型機數量為6架,后全部服役)。

2022年5月,B-21首飛確定推遲至2023年,設備安裝、隱身涂層和地面測試等工作都在穩步推進,此次亮相后的發動機試車、控制系統校準和低高速滑行測試會隨后推進。2021年春,美空軍申請在2022財年獲得1.08億美元首批B-21預付款,預付款后的交貨期一般為3年左右。同時,埃爾斯沃思基地為迎接B-21所進行的10億美元改擴建工程最早也會在2026年前后完成。這樣的話,B-21最快將在2026/7年服役,即項目啟動十年后。

未來展望

B-21預期會替換所有B-1B和B-2A。但是美國現役轟炸機的爺爺輩機型B-52H則將繼續服役。未來經過換裝發動機和數字化升級進而減重、省油、任務更靈活的B-52可能服役至本世紀中,成為百年老兵。與B-52不同,B-21被要求能夠在任何時間、任何地點打擊全球任何目標。雖然奧斯汀在儀式上強調B-21不需要進行戰區部署,但相比B-2更好的維護性有助于B-21進行更為靈活的全球部署,彌補航程差距。

B-21將承擔核常雙重任務。在常規任務中,B-21是美軍遠程打擊體系的一環,可攜帶包括聯合制導攻擊彈藥(JDAM)和AGM-158聯合防區外空地導彈(JASSM),接過B-1B的反艦利器AGM-158C LRASM,至少裝得下一枚GBU-57鉆地炸彈,能夠接入美空軍甚至跨軍種的情報和態勢感知網絡。在戰略威懾和打擊任務中,B-21可攜帶B83和B61核炸彈、B-52搭載試驗的AGM-183A高超音速武器以及研發中的遠程防區外核巡航導彈LRSO。2022年春,在美軍和軍工系統的核威懾峰會上,全球打擊司令部戰略計劃和需求總監阿瑪戈斯特特別強調,B-21能夠穿透敵方的反介入和區域拒止防線,具有核常兼備能力。

B-21需要比其前任擔負更復雜更困難的遠程作戰、遠離支援、孤身突防任務。而所謂隱形飛機只是降低被發現的機會,攻擊時間窗口仍然有限,特別是面對成熟、體系化的防空系統。淺灰色的B-21被寄予厚望,要承擔美空軍穿透性任務,不再是F-117和B-2那種單純的暗夜幽靈。為此,除了隱身性能之外,無論是考慮自身生存還是打擊能力,都需要提高情報偵察和監視能力與攻擊能力的融合,提高機載傳感器與系統簇其他節點的連通水平。

B-21的設計強調了開放系統架構,提高了在態勢感知和殺傷網中的一體化程度,降低了未來迭代更新的難度,強化了多任務能力。作為信息化時代的首款轟炸機,其價值也在于此。依靠更好的互聯、互通性能,B-21不僅僅是核常兼備的打擊平臺,更是美軍遠程打擊“系統簇”的一部分,可以作為靠前部署的戰場態勢感知節點、通訊節點、偵察與電子戰平臺,軟硬殺傷的通用平臺,有人與無人機混合作戰的前方指揮平臺,具有更好的聯合部隊多域融合和聯軍協同作戰潛力。

對于B-21是否構成全新一代作戰平臺,存在爭議。諾格將其宣傳為第六代轟炸機,稍有噱頭之嫌,代際主要是指戰斗機,不過作為能夠扮演信息簇角色的平臺,B-21的確具備部分下一代戰機特征。但是在很多方面它更像是B-2的升級再造版,時任美空軍部長詹姆斯在2016年否定了最初的B-3叫法,稱其為B-21以彰顯新世紀的特征,而我們如果稱其為“B-2.1”似乎也是可以的。B-21的開發時間相對短,使用了很多現成的硬件、技術與貨架產品,同時又在過去三十年的技術進步和經驗基礎上加強了隱身性能、數字化、多用途性、模塊化和基于任務的升級空間,并降低造價和使用維護成本,更像是面向未來的過渡轉型。

B-21美軍官方圖

目前,B-21僅僅是完成了亮相,離服役和成建制形成戰斗力還早。大國軍事競爭的螺旋性和體系性意味著很多變數,而價格和數量便是性能之外的另一個基礎問題。

B-21的官宣采購量不少于100架,此次美空軍參謀長布朗再次確認了這一數字。但各方都認為美空軍的理想數字會再多一半左右,這樣全球打擊司令部想要的225架轟炸機便能湊齊。以2019年美元計算,整個項目成本為2030億美元,其中251億用于研發,640億用于制造,1140億美元用于未來30年100架B-21機隊的維護和使用。考慮通膨因素并以今年美元計算,總成本約2400億美元,采購單價約6.7億。如140+的采購數量兌現,總成本和均價都會受到影響。

比起1997年開發單價21億、采購單價9億3千萬的B-2來說,B-21是更廉價、更隱身、更全面的大國軍事競爭拼圖。奧斯汀在亮相式上說它是美國威懾戰略的證明。無疑,它能夠緩解美國人對于優勢部分喪失的焦慮,至于療效能夠持續多久,則要看別人做得如何了。

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祁昊天,系北京大學國際關系學院助理教授。

    責任編輯:單雪菱
    校對:徐亦嘉
    澎湃新聞報料:021-962866
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