图片 1B-2“幽灵”美国图片 2

  出品:科普中国

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  • 名称:B-2“幽灵” 战略轰炸机
  • 首飞时间:1989年7月17日
  • 服役时间:1997年4月
  • 生产单位:诺斯洛普·格鲁门公司
  • 气动布局:飞翼
  • 发动机数量:双发
  • 飞行速度:超音速

  作者:李小白

  B-1B“枪骑兵”轰炸机(左上);F-117A“夜鹰”隐身战斗轰炸机(右上);B-2A“幽灵”隐身轰炸机(左下);B-21“突袭者”隐身轰炸机概念图(右下)

B-2“幽灵”

  策划:毕孝斌

  悄无声息地渗透进对手领空,对手的对空警戒雷达竟毫无反应;战略目标接连遭到无差别打击,却始终找不到攻击者。这不是科幻场景。隐身轰炸机的出现,使这些成为现实。

武器装备

  • (1)两个内置炸弹舱中各备一个旋转发射架,一共可携带18144千克(40000磅)炸弹/导弹。

  监制:光明网科普事业部

  近日有报道称,美国空军保密最严格的B-21“先进隐身轰炸机”项目在关键设计审查中取得重大进展,使其有望在2025年前完成部署。这就使人们更加关注隐身轰炸机的发展与应用。那么隐身轰炸机靠什么实现藏锋匿芒,凭什么能突如其来发起致命一击?它的发展现状如何?未来又会往哪个方向发展?

技术数据

  • 乘员:2人
  • 机长:21.03米
  • 翼展:52.43米
  • 机高:5.18米
  • 空重:56,699千克
  • 发动机:四台通用电气F118-GE-110发动机
  • 最大起飞重量:168,422千克

  编者按:航空迷翘首以盼的2018珠海航展将于11月正式启幕。即日起至航展期间,军事科技前沿将在线上为广大航空迷盘点当前国内外各主流机型——深度剖析其历史、发展与变革。

  隐身靠什么?

性能数据

  • 最大飞行速度:972千米每小时
  • 最大航程:11,668千米

  B-2“幽灵”隐形战略轰炸机是冷战时期的产物,由美国诺斯洛普公司为美国空军研制。1979年,美国空军根据战略上的考虑,要求研制一种高空突防隐形战略轰炸机来对付苏联90年代可能部署的防空系统。1981年开始制造原型机,1989年原型机试飞。后来对计划作了修改,使B-2轰炸机兼有高低空突防能力,能执行核及常规轰炸的双重任务。

  B-2“幽灵”是当今世界最先进的战略轰炸机,也是目前全球唯一现役的隐身轰炸机。B-2隐身轰炸机放弃了超音速突防的思路,而是利用隐身性能突破敌方的防空预警系统,保证在作战行动中不被发现。能够在美国本土起飞,不依靠前沿阵地(但需要进行空中加油)就可以到达全球各地作战。

  多种手段 致盲“遁形”

结构特点研制历程使用情况型号演变

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  掀开隐身轰炸机神秘面纱不难发现,它的最大优势和特点就在于隐身。

结构特点

带混合机身的全翼飞机;锯齿形机翼后缘。

  美国B-2“幽灵”隐身战略轰炸机

  隐身轰炸机的“隐身”,实际上指的是它针对各种探测设备与系统的致盲效果。随着新技术的不断应用,人们已经研究出多种手段来致盲基于不同技术机理的探测设备与系统。

研制历程

B-2轰炸机是全球最昂贵的军用飞机之一,每架造价22亿美元,它是美国空军战斗司令部的21强机群,也是美国空军传统作战和核战战略中最关键的一支力量。诺斯罗普公司从一开始即是把B-2作为对雷达隐形的飞机来设计的,它的历史可以追溯到20世纪70年代末期,从先进技术轰炸机(Advarreed
Technology
Bomber)计划发布后,它的研发工作就开始了。1981年6月,诺斯罗普公司的设计(波音公司作为主要的分包商)打败了来自洛克希德/罗克韦尔公司的竞争机型被选中,诺斯罗普公司收到了一一份73亿的合同,为B-1B“枪骑兵(Lancer)”生产替代机。

诺斯罗普公司在20世纪40年代末期即开始了B-2的大量图纸工作,后来进入全翼飞机概念,以及遥控飞行器的研究。这架全翼飞机拥有一套固有的低雷达横截面,主构造采用了当时新潮的石墨/环氧树脂,形成蜂窝状的雷达吸收结构。工作秘密进行到1988年11月,B-2方才向世人公布。1989年7月17日从加利福尼亚棕榈泉的空军第42工厂进行了首飞。

  众所周知,轰炸机是空军航空兵最常使用的战机之一,在第二次世界大战、越南战争等大规模战争中被广泛使用。防空武器的高效发展与普及使用严重威胁到了轰炸机的战场生存,传统轰炸机遇到了发展阻碍。随后,美、苏开始摸索新的轰炸机作战模式,而英国、法国干脆放弃了新型轰炸机的研制发展。

  首先是雷达隐身,为不让雷达“看见”,隐身轰炸机常会在外形和所用材料上做足文章。具体来说,就是通过科学的外形设计将雷达反射面积降至最低,同时采用合适的材料吸收和分散雷达波。

使用情况

战争

B-2自服役以后参加了三次战争。1999年3月24日,2架B-2从怀特曼空军基地起飞,经过30小时连续飞行、两次空中加油后,向南联盟的目标投放了32枚908公斤联合直接攻击弹药,这是B-2轰炸机的首次参加实战。在整个科索沃战争中,6架B-2共飞行了45个架次,对南联盟的重要目标投放了656枚联合直接攻击弹药,B-2的飞行出动不到战争中飞机总出动量的1%,投弹量却达到总投弹量的11%。摧毁了南联盟近33%的目标。在阿富汗战争中,在战争的头3天里,共6架B-2从本土起飞,经太平洋、东南亚和印度洋,对阿富汗实施空袭后再到迪岛降落,创造了连续作战飞行44小时新纪录,并投掷了96枚联合直接攻击弹药。

在伊拉克战争中,B-2型机共出动49架次。其中,27架次以本土怀特曼为起降基地,飞越大西洋航线,实施远程奔袭,飞行时间约35小时。另外22架次是以一个前沿基地为起降基地,对伊拉克的指挥、控制、通信等设施进行了精确的打击。

体育赛事
2001年美国职棒世界大赛纽约洋基对决亚利桑那响尾蛇第七战开幕式,《天佑美国》(God
Bless America)歌曲之后,于球场上方飞过。
2012年美国全垒打大赛,在堪萨斯球场上空飞行展示。

其它
1984年一位诺斯洛普的雇员疑似将机密数据泄漏给前苏联,后来被捕,原本被判处无期徒刑,但最后于2001年假释出狱。

  在上世纪70年代,美国取消了B-1A超音速轰炸机的研制,除了是为研制空射巡航导弹节省经费外,还有个重要原因就是美军提出了研制新一代隐身轰炸机的“先进技术轰炸机”(ATB)计划。该计划是基于冷战思维提出的,轰炸机采用隐身功能渗透到苏联,对苏联纵深遂行核打击任务。这就是B-2隐身战略轰炸机的起源。

  其次是红外隐身,即针对光电探测采取一定措施,达到隐身效果。为降低飞机蒙皮的热辐射、发动机尾喷管热辐射、发动机排出尾焰的热辐射等,目前隐身轰炸机主要采用涂覆红外隐身涂料的方式实现红外隐身。

型号演变

B-2A
性能提升的B-2轰炸机将改称为B-2A。原先分布于B-2轰炸机机翼上的多台感测计算机将被一台独立的IPU(整合处理器)所取代,并使用光纤连接其它硬设备,这颗IPU整合处理器的处理效能等同于
Pentium
处理器,可以应付未来的高强度复杂战场,例如EHF(极高频)卫星通讯和摧毁高速移动目标。

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  再次是射频隐身,即针对无源探测采取一定措施,达到隐身效果。其主要方法是对机载电子设备的射频有源信号进行特征控制,以避免被敌方无源电子侦察设备截获、识别与定位。如B-2A“幽灵”隐身轰炸机装备的APQ-181相控阵雷达就属于低截获概率的机载雷达,具有隐身波形和5级辐射功率控制功能。

  B-2轰炸机采用硬管加油的空中加油方式,受油口位于机身背部

  轰炸机“隐身”,理论上容易,实际操作起来却很难。

  考虑到ATB的风险和耗费资金较大,参加竞标的公司决定相互合作:诺斯罗普与波音组队,洛克希德与罗克韦尔团队组队。1981年10月20日,美国空军宣布诺斯罗普团队在竞争中胜出,并将新型轰炸机编号为B-2,首架原型机于1989年7月17日完成首飞。

  要实现上述几个层面的隐身,一个国家的航空工业必须具备相当高的科技水平。其中包括:精湛的外形设计、特殊的机体材料与机身涂料、性能优异的发动机,以及先进的航电系统与机载设备等。任何一个方面不过关,都会影响轰炸机整体的隐身效果。这些都需要基础雄厚、体系完整的航空工业体系和强大国家实力来支撑。

  B-2轰炸机的整体设计第一步就是要实现“低可探测性”,采用飞翼布局,没有垂尾或方向舵,科幻的气动布局给人们留下了极为深刻的印象。机身长为21米,翼展52.4米,高度为5.18米,翼面积为478平方米。机身表面平整,传感器和天线设备融入机身,设有两具大型锯齿状S型背负式进气道。机尾后缘为W型锯齿状,机身轮廓遵循边缘对齐的原则,机翼前缘与机翼后缘相互平行。B-2的机翼前缘后掠,后掠角度为33度,为了达到更好的隐身效果,飞机进气道、弹舱、起落架舱等锯齿边缘也设计为这个角度。从整体气动设计到细节处理,从对齐边缘到背负式进气道,B-2对隐身性能的追求到了极致,不需要战斗机护航,可以独立遂行轰炸任务,作战效益较以往轰炸机提升数倍。

  同时,正所谓道高一尺魔高一丈,为应对隐身轰炸机的威胁,很多国家都在研制反隐身装备。

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  现在已经出现米波雷达、量子雷达等新型反隐身探测手段。这也使得研制隐身轰炸机面临极大的风险。同时,飞行中的隐身轰炸机在打开弹舱和一些特殊状态下,也能够被普通雷达发现。在1999年的科索沃战争中,处于战场劣势的南联盟军队正是抓住其这些弱点击落了一架美国空军的F-117A“夜鹰”隐身战斗轰炸机。

  飞翼布局隐身性能好、升力大,但天生不稳定,技术难度极高

  发展现状如何?

  座舱高度自动化,设有两名飞行员,配备先进的彩色电子飞行仪表系统,可显示飞行、发动机和传感器数据以及航空电子系统和武器状态。装有AN
/
APQ-181多功能低截获率雷达,能够对地形精确跟踪,引导飞机规避障碍。为了解决飞翼布局的不稳定性,B-2采用了先进的电传操控系统,通过计算机对飞机进行操控。机翼设有减速板—方向舵,对称张开时起到减速板作用,非对称张开时起到方向舵的作用。进入战区时,减速板—方向舵会紧闭,飞机会通过发动机的不同推力修正偏航。B-2机身布设了大气数据传感器,根据气压数据计算飞行迎角和侧滑,调整飞机状态。在飞机起降时,起落架舱门能够充当垂直安定面,增加飞机的起降稳定性。

  或改或造 造价不菲

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  迄今为止,美国是最早装备也是当前唯一装备隐身轰炸机的国家。

  巨大的起落架舱门可以起到垂直安定面的作用

  其最早装备的“夜鹰”隐身战斗轰炸机虽然已于2008年全部退役,但在当时开启了隐身化空中作战的新模式。目前,美国空军现役隐身轰炸机为“一个半”型号,即B-1B“枪骑兵”轰炸机和“幽灵”隐身轰炸机。严格意义上讲,“枪骑兵”轰炸机只能算半个隐身轰炸机。它是B-1战略轰炸机的改进型号,在采取翼身融合布局和涂覆雷达隐形材料后具备了一定隐身效果。这使得该机雷达反射面积降至1.45平方米,接近一架中型战斗机的雷达反射面积,因而具备了优异的战场综合突防能力。

  B-2使用四台通用电气公司的F118-GE-100非加力型涡扇发动机,推力可达77kN。巡航速度为900公里/小时,最大航程可达11100公里。B-2轰炸机最多能够携带18吨的武器弹药,包括常规武器、核武器,精确制导弹药、重力炸弹以及对海作战武器。共有两个弹舱,每个弹舱可以挂载旋转式挂架或者两个炸弹挂架。可以携带的弹药有B-61、B-83核弹,Mk
82、Mk 62、CBU
87/89/97常规武器,以及卫星制导的JDAM联合直接攻击弹药。B-2还配有AGM-154联合防区外武器系统(JSOW)、AGM-158联合空对地防区外导弹(JASSM),也可以发射具有隐身功能、突防能力成倍提升的AGM-129巡航导弹。

  1985年,第一架“枪骑兵”正式交付美国空军。之后,它相继出现在海湾战争、“沙漠之狐”行动、“联盟力量”行动、“持久自由”行动以及伊拉克战争的战场上,一直以超强的投弹量成为美军战场空中重火力的主要来源,得到“怪兽卡车”的绰号。

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  “枪骑兵”轰炸机服役之后,美军先后投入27亿美元对其进行了6个阶段的改进以提升其综合打击能力,并不断为其研发新型弹药。

  AGM-129隐身巡航导弹

  2018年,洛克希德·马丁公司正式向美国空军交付了首批用于装备“枪骑兵”的LRASM远程反舰导弹。该型导弹兼具隐身、智能化导航、超低空突防和低成本优势,射程达1000千米,使“枪骑兵”作战能力得到大幅跃升。

  随着防空武器的发展愈加完善,很多国家都能够构建起不同距离、不同高度的层次性防空预警,超音速低空突防的方式已经不再适用于战略轰炸机。依靠飞机的低可探测性能来削弱敌方防空系统的效能,并提升自身的战场生存性能,从而达到预期的作战目的,在目前人类的军工发展水平看,这种模式恐怕是最有效的。

  相比而言,“幽灵”轰炸机才是真正意义上的隐身轰炸机。1997年,首批6架“幽灵”正式服役,每架造价24亿美元,飞行一小时则要耗费15万美元。由于价格过于昂贵,最终只生产了21架。

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  “幽灵”是世界上第一种全金属飞翼型飞机,机身主要部分隐藏在机翼内。它独特的机体设计和机身涂料,使雷达的可探测性降至极低,正面雷达反射截面积只有0.1平方米。同时,在空中不加油的情况下,它的航程可达1.2万千米。经空中一次加油,其航程可达1.8万千米。

  B-52、B-1B与B-2同框,B-52和B-1B已经不适合突防

  阿富汗战争期间,美军曾经试验让“幽灵”从美国本土内陆起飞,长途连续飞行70小时打击塔利班目标,以检验该机的远程打击能力。

  毫不夸张地说,B-2隐身战略轰炸机是轰炸机发展史上的一座里程碑。它不仅引领推动了轰炸机的发展,同时也开辟了轰炸机在现代战争中新的作战模式。考虑到使用和维护成本在内的多种因素,美国军方已经决定研发新一代隐身轰炸机B-21来替代B-2,B-21将具有更高的性价比和作战效益。有趣的是,B-21与B-2有着很多相似,也或许,B-21本身就是B-2的一种延续。

  未来什么样?

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  高度隐身 远程攻击

  互联网上流传的B-21想象图

  为抢占未来战争战略打击的先机,不少国家都有研发隐身轰炸机的考虑与谋划。美俄两国作为拥有战略轰炸机的大国,更是根据自身的军事战略、作战思想和战场需求,独立发展各自下一代隐身轰炸机。

  美国空军从2004年开始研究“下一代轰炸机”。2009年,美国因财政预算紧张,终止这一项目。但是,美国空军同时将研究重点转向“远程打击轰炸机”。2011年,时任美国国防部长的罗伯特·盖茨表示,美军将重点投资一种具有核打击能力、兼具遥控驾驶功能的轰炸机。2015年,美国空军宣布这一在研轰炸机编号为B-21。2016年,新一代B-21隐身轰炸机被命名为“突袭者”。

  按照美国空军计划,“突袭者”将在21世纪20年代中期装备部队,初步估计装备至少100架。服役后,“突袭者”将成为美国空军当前正在发展的以“穿透”为特征的第六代作战平台“系统簇”中的重要角色。

  俄罗斯在2008年公开了PAK-DA隐身轰炸机的研制计划,并计划在2040年后用其替代图-95MS和图-160战略轰炸机。2018年11月,俄罗斯联合航空制造公司证实,已经开始研发名为“未来远程航空部系统”的PAK-DA隐身轰炸机。俄罗斯官方表示,该型轰炸机作战半径将达到7000千米,被雷达发现的概率比之前的轰炸机降低99%。据悉,俄罗斯未来预计会采购100架PAK-DA,这将使俄罗斯的战略轰炸机力量重新比肩美国的水平。

  按照设计要求,PAK-DA隐身轰炸机将能够执行多种作战任务,有能力突破任何防空系统,可从各种不同类型机场起飞。与美国同类战机的区别之处在于,PAK-DA还可以作为“太空截击机”,用于打击近太空的物体。同时,使用新一代隐身导弹后,该轰炸机将实现从机体到巡航导弹的全隐身化。

  总的来看,下一代隐身轰炸机生存力将大幅提升,独立作战与网络化协同作战能力将大大增强,并且武器配置更加灵活,核常弹药兼备。不仅如此,由智能化技术主导的下一代隐身轰炸机将具备有人驾驶与无人驾驶两种可选模式。可以预见,采用了多种先进技术的新一代隐身轰炸机,将会在未来战场上发挥出更大的作用,也会使战场上的攻防形势更加严峻。

  制图:谢啸天

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