美俄加速新一代战略轰炸机研制

来源:中国航空报作者:徐秉君责任编辑:伍行健
2020-04-24 11:28

2020年,以美俄为代表的军事大国,继续推进下一代战机的研制和加紧现有战机的改进升级。其中远程打击战略轰炸机是各自推动研发的重要项目。年初,有关美俄研制新型战略轰炸机的新闻接连不断,引起世界各国的高度关注。

1月31日, 美国空军和诺斯罗普·格鲁门公司联合发布3张B-21隐身轰炸机的新效果图。2月1日, 美国空军再度公开了B-21轰炸机的机库渲染图,这款被命名为“突袭者”的新一代远程轰炸机再度成为媒体的重要关注。之前,在2019年7月,美空军副参谋长斯蒂芬·威尔逊将军曾说,B-21轰炸机最早将于2021年12月首飞。

仅仅过了两天,俄罗斯改进升级的新型远程战略轰炸机图-160M2如期完成首飞,并于2月6日对外公开了首飞画面。而在早些时候,俄罗斯一家航空专业网站报道称,未来远程航空系统(PAK-DA) 将在2024年前完成首飞,随后进入批生产筹备。这款被称为“使者”的俄新一代远程轰炸机也在稳步推进。

美空军为什么会选择B-21?

美国拥有世界最先进的远程战略轰炸机,也是拥有战略轰炸机最多的国家,主要有B-2、B-1、B-52等机型构成,这些战略轰炸机既是美国的战略打击力量,又是重要的战略威慑力量,从而构成美国战略打击能力的基石。因此,美国高度重视发展新一代远程战略轰炸机。

然而,由于B-2隐身轰炸机造价太高,单价超过23亿美元,再加上高昂的维护成本,即使是阔绰的美国空军也负担不起,因此美空军只采购了21架。但在2008年,一架B-2轰炸机因传感器受潮在关岛空军基地坠毁, 令美军震惊和心疼,并下决心研发一款造价低、性能高且负担得起的新一代隐身轰炸机。

实际上早在2004年6月, 美国空军就开始投入研制“下一代轰炸机”项目,并计划于2018年服役。但在研发过程中,由于战略对手不清晰,实际进展缓慢,再加上过于追求高新技术,又导致研发费用居高不下。2009年时任美国防部长盖茨宣布停止“下一代轰炸机”项目。

随后,美空军根据重新建立项目基线的指示,在2010年提出“远程打击系统簇”解决方案和“远程打击轰炸机”项目,并于2011年2月获得盖茨批准。2013年2月,美空军空中作战司令部和全球打击司令部联合完成了该机的作战需求文件。至此,美空军将预算重点放在“远程打击轰炸机”计划上。

新计划的“远程打击轰炸机”项目是“远程打击系统簇”解决方案的核心,也是美空军重点研发项目,其性能指标一直在变化,重要的还是要控制成本。几经论证,单架成本控制在5.5亿美元(现五角大楼称单价为6亿美元)。后由诺斯罗普·格鲁门公司和波音公司两家竞争,最后前者胜出。

2015年10月27日美国防部宣布,由诺斯罗普·格鲁门公司负责新型轰炸机研制工作。2016年2月26日,美国空军正式将“远程打击轰炸机”命名为B-21,意思是21世纪的新型轰炸机,并命名其代号为“突袭者”。

由于美空军现有战机严重老旧, 美国空军计划在2020年启动冷战结束以来最大规模的军用飞机退役计划。据外媒报道称,未来5年,五角大楼将让上百架老旧或者使用成本过高的飞机和无人机退役。美国2021财年预算草案显示,美国国防部计划报废的不仅是一批老式攻击机和战略轰炸机, 还有数十架重型无人机。

尤其是最先进的B-2远程轰炸机已列装20多年;B-1B“枪骑兵”由于出动频繁,其机群的“妥善率”(可出动率)在不断下降,情况最严重时(2019年5月), 两个基地仅有6架B-1B可以正常出动,出动率还不到10%,还曾两度因弹射座椅问题导致机群停飞;B-52尽管已经飞了60多年了,但由于多次升级改进仍在超期服役。新近外媒报道,美空军B-52战略轰炸机在2030年后将可装载新型远程核导弹,该机型同时可延寿服役到2050年后,或许真要成为百年“老爷机”了。

因此,美军急需寻求替换现役轰炸机的远程打击装备,这也是美军增强远程打击战略优势的迫切需要。经过几轮论证波折及筛选,美空军最后选定了B-21“突袭者”,并以此作为21世纪的新一代远程轰炸机。

缩水的“突袭者”?

为了加速研制进度并控制成本, 诺斯罗普·格鲁门公司在B-21轰炸机的研制过程中,汲取了研制B-2轰炸机的经验教训,不是过多的采用高新技术,而是大量采用成熟技术,这样既可以加快研制进程,又能确保成本大幅下降。

尽管B-21性能数据一直未全部公开,但从媒体披露的效果图及有关信息综合分析来看,B-21无论是整体结构,还是载弹量和航程等主要性能指标,都远低于B-2轰炸机。

有报道称,新公布的该概念图还揭示了B-21和B-2轰炸机之间最明显的设计区别,也就是B-21轰炸机简约、呈W形状的机翼后缘。B-2轰炸机机翼后缘的特点是其突出的锯齿形状。

从外形气动布局上看,主要还是注重提高B-21轰炸机的隐身性能, 采用的还是诺斯罗普·格鲁门公司擅长的飞翼布局,但与B-2轰炸机有所不同,没有那种突出的发动机短舱, 显然是采用类似MQ-25“黄貂鱼”无人加油机的成熟技术,即齐平进气道和发动机短舱设计。军事分析人士称,“突袭者”隐身轰炸机的进气道看上去埋在机体深处,它们能让轰炸机具备较强的隐身性能。

引人关注的是,B-21轰炸机的主起落架采用双轮设计,而非B-2轰炸机的四轮小车式结构,间接证明B-21轰炸机的尺寸和重量均小于后者,载弹量也将进一步下降。从公布的图片来看,B-21轰炸机的尺寸大概只有B-2轰炸机的一半,机体小则意味着载弹量就小,其载弹量不足10吨,而B-2轰炸机载弹量高达22.7吨, 这恐怕和B-2不是一个量级的。但由于B-21轰炸机仍具备核武器投放能力, 因此仍能保证美军的战略核打击能力。

就动力系统来看,B-21轰炸机搭载两台普惠F135涡轮风扇发动机,这主要是根据B-21轰炸机体型相对较小的实际需求来定的。而B-2轰炸机装有4台发动机。由于受载油量的限制,B-21轰炸机在不进行空中加油的情况下,其航程为9000千米,作战半径不超过4500千米,相比B-2轰炸机的1.2万千米的航程差距不小。这样一来,B-21轰炸机远不能达到对其潜在对手纵深目标的打击需求。

另外,起初B-21轰炸机被设计为有人驾驶和无人驾驶双模式,这符合未来空战的发展趋势,但在成本和技术的双重制约下,最新版本的B-21设计方案仅保留有人驾驶模式。

由此看来, 尽管美军高层认为B-21轰炸机是21世纪新一代远程轰炸机,但从总体性能来看并没有以往换代带来的那种质的飞跃。因此有媒体称,综合来看,B-21轰炸机更像是一款“缩水版”的B-2轰炸机。

俄空天军缘何钟情“PAK-DA”?

俄罗斯面对美国咄咄逼人的战略压力,也在加紧下一代远程轰炸机的研制。但由于受苏联解体后的影响, 无论是经济还是技术以及人才都大不如从前,国防安全在很长一段时间内主要是依靠前苏联的战略遗产来支撑。然而,由于受美国的战略挤压,以及不间断的北约东扩,使俄罗斯的战略缓冲地带不断压缩,迫使俄罗斯必须要加强国防力量,以应对和反制美国的战略围堵和挤压。

为此,俄罗斯一方面改装升级原有的图-160等战略轰炸机,另一面加紧论证和研发新一代远程战略轰炸机。特别是新机论证几经反复持续多年,直到2009年,俄罗斯联邦国防部与图波列夫公司签订了一项代号为“使者”的研究工作合同,据此才开始进行未来远程战略轰炸机的草图设计。

2017年3月,图波列夫公司展示了首架全尺寸的PAK-DA(即远程航空兵未来航空复合体)实物模型。这是俄罗斯为了缩小代差而研发的新一代战略轰炸机。俄专家认为,在美国启动新一代战略轰炸机项目的背景下, 俄军必须加快研制步伐。对此俄媒体称,俄罗斯也将装备隐身战略轰炸机了!

然而,毕竟新一代战略轰炸机研制周期较长,满足现实需求也是俄军必须要考虑的问题。为此,俄罗斯采取改装升级与研发新机同步发展战略。于是,2015年5月, 俄罗斯国防部决定将图-160轰炸机升级为图-160M2并恢复生产。

2020年2月2日, 俄罗斯图波列夫公司向媒体表示, 俄改进型图-160M2战略轰炸机在俄罗斯喀山完成首次试飞,本次试飞高度1500米, 持续34分钟,试飞员顺利完成了任务。

可是, 早在2018年1月25日, 俄联邦总统普京在视察图波列夫公司旗下的戈尔布诺夫喀山航空生产联合体时,就观看了这架最新型的图-160M2战略轰炸机的首飞。普京亲自见证了俄罗斯国防部与图波列夫公司签署国家订货合同, 图波列夫公司将正式生产现代化升级的图-160M2战略轰炸机。

图-160M2战略轰炸机为什么会出现两次首飞?后续资料显示,2018年那次“首飞”,因为飞行高度很低,时间也短, 据报道试飞是在300米低空进行的,持续了大约7分钟。所以,实际意义上应该是“验证试飞”。而今年2月的这次首飞才是真正意义上的首飞。这意味着这架图-160M2的研制正在加快,并将按计划交付俄罗斯空天军。

与此同时, 俄罗斯PAK-DA项目也在稳步推进。尽管一段时间由于资金,技术需求等多种原因制约,使PAK-DA项目一度被推迟,但随着上述问题逐渐解决,尤其是发动机、机载设备以及武器研发合同都在持续进行,表明PAK DA项目仍在稳步推进。

战斗的“使者”?

远程轰炸机是俄罗斯战略核力量的重要组成部分,而这款代号为“使者”的PAK-DA更是俄罗斯当前最重要、保密程度最高的航空装备项目之一。根据PAK-DA设计方案,俄军方不仅计划将这种隐形轰炸机作为战略轰炸机,还准备将其用作远程截击机和发射航天器的平台,使其成为真正的战斗“使者”。

尽管目前披露的有关PAK-DA的信息有限,但根据公开的资料分析推测,可对其性能指标有一个初步的判断。

大幅度提高隐身性能。PAK-DA采用亚声速无尾飞翼布局,能够有效地降低雷达反射截面积,增强隐身能力,增加升力,扩大内部空间,提高武器和燃油等载荷能力,并延伸作战半径。尤其是采用了特殊的吸波涂层, 最大限度地利用了复合材料技术,不仅减轻了飞机的重量,而且大幅度提高其隐身性能。

采用先进的电子设备。为了加快研制进度,PAK-DA注意吸收成熟的先进技术,比如借鉴第五代战斗机苏-57和改进升级的图-160M2的研发成果,综合开发先进的航电系统,特别是开发新的导航、武器控制、以及电子战系统。尤其是其先进的导航系统不再依赖卫星,而是通过加入诸如天文数据引导等手段,不仅大幅度提高自身的抗干扰能力,而且也削弱了来自对手电子战的攻击。

配以强劲的动力系统。为了提高远程打击能力,根据图波列夫公司和联合发动机制造集团签订的合同,特为PAK-DA研发配装新型先进发动机。据有关资料显示, 正在研发的NK-32-02这款新型发动机具有抗核爆炸影响的能力, 能够在环境温度-60℃到50℃的范围内稳定工作, 大修寿命超过600小时,燃油系统能够在近零和负过载(-2.7g) 情况下提供稳定的燃油供应,发动机主要和备份的电子系统应能够预测产品及系统状态,确保30小时的飞行性能,发动机寿命不低于12年,且可延寿至21年。

具有超强的打击能力。衡量远程轰炸机的一个重要指标就是它的打击能力。PAK-DA作为俄罗斯新一代远程轰炸机,无论是俄罗斯高层还是军方都对其寄予厚望,因此在性能指标上反复迭代。尽管目前披露的信息有限,但从公开的资料来看,PAK-DA具备超强的打击能力。

1、航程远。有关信息披露PAK-DA在不进行空中加油的条件下航程达15000千米。

2、起飞重量大。飞机起飞重量145吨(也有报道称达到180吨),有效载荷30吨。其设计思想更多地考虑战场环境,因此PAK-DA能从各种不同类型的机场起飞,包括公路和未经铺设的土跑道,以及在任何气候条件下作战。

3、精准打击。PAK-DA可携带多种类型巡航导弹和高精度制导炸弹, 包括射程达到5000千米的Kh-101/- 102核/常规巡航导弹等,未来PAK-DA还将配备最新的高超声速导弹武器等,尤其是PAK-DA近7000千米的作战半径配合巡航导弹5000千米的射程,可以为俄罗斯提供近乎覆盖北半球的威慑和打击能力。

“突袭者”VS“使者”

美俄加速发展远程战略轰炸机都是基于各自的国家战略需求。从总体而言,美国研发的B-21“突袭者”属于进攻型的,而俄罗斯研发的PAK-DA“使者”则属于防御型的。但在研发下一代远程轰炸机方面,美国利用其充足的军费、高新技术以及技术储备等优势,总是先于对手启动研发, 以抢得先机赢得主动。俄罗斯则由于受国力、资金、技术等多种因素制约, 只能被动应战,并最大程度地利用现有条件和资源,尽可能缩小与美国的代差,研发与美国同代相当的飞机装备,以保证国防安全及战略平衡。

毫无疑问,B-21“突袭者”和PAK-DA“使者”将是20年代中期后的空中对手,其性能指标关乎未来的战场优势。从披露的有关性能指标来看,两种远程轰炸机各有所长,也同有所短。作为升级换代的新一代远程轰炸机,都具备升级换代所要求的基本性能指标,如隐身性强、航程远、超视距精准打击、超强打击能力等。

但由于美俄战略需求不同,因而在飞机设计的具体细节上有所差异。尽管美国B-21“突袭者”被认为是B-2的“缩水版”,但毕竟是21世纪换代机型,采用了当今最先进的技术, 无论是材料还是发动机,以及航电系统和火控系统等,都融合了大量先进技术,说是21世纪远程轰炸机的代表之作也不为过。可是与B-2相比,无论是外形还是航程及载弹量都远不如B-2,这也是被称其为B-2“缩水版”的“噱头”。

俄罗斯的PAK-DA“使者”的设计思想更趋于传统,但也不失时代元素。高隐身、远航程、大载重、重打击无疑是PAK-DA“使者”优势, 采用飞翼布局较好地解决了隐身问题,但是以牺牲速度为代价的,其飞行速度难以超过声速,这也是PAK-DA“使者”的一个短板。

值得注意的是, 美俄都注重通过新的技术手段来弥补各自的短板。B-21“突袭者”本身体现了较强的攻击性,但相对缩小的体型不仅载弹量锐减( 不足10吨,B-2是22.7吨,PAK-DA有效载荷30吨),而且航程也大为缩短(不空中加油航程为9000千米,B-2是12000千米,PAK-DA达15000千米),这无疑是短板。

但美空军的解决办法是, 不把B-21作为单一平台,而是将其融入美军网络中心战总体框架,并使其成为美空军的“下一代远程打击系统”的核心。美空军认为,由于B-21轰炸机的性能指标全面弱于B-2轰炸机, 尤其是该机航程和作战半径严重制约其作战能力。因此,美军将为其配置包括预警机、空中加油机、先进战斗机、长航程无人机、空射巡航/弹道导弹和包括地面特种部队等成员组成的复合系统,从而形成“下一代远程打击系统”。这样B-21的核心价值便可以得以显现。

就整体实力而言,同美国相比俄罗斯还是处于弱势,但为了保持战略平衡,俄罗斯必须要有足够的反制能力,除了核武器外,发展尖端武器便成了俄罗斯的一种战略选择。其中制造升级版图-160M2和研发PAK-DA轰炸机就是重要选项。

俄罗斯组建空天军, 本身就是一种全新的体系作战架构,PAK-DA“使者”自然是这一体系中的重要成员。但就整个体系作战而言,由于受经济、技术等因素制约,俄军还有很长的一段路要走。基于满足现实急需的考虑,选择亚声速飞翼布局+隐身+高超声速导弹组合,将成为俄军未来远程战略航空系统的主要特征。

PAK-DA“使者”虽然亚声速, 但可以以隐身突防作为未来战术应用重点。PAK-DA“使者”近7000千米的作战半径,再配上射程5000千米的巡航导弹或高超声速导弹,其威慑和打击能力将覆盖北半球。

总的来看,无论是B-21“突袭者”还是PAK-DA“使者”都是美俄战略博弈的产物,究竟孰优孰劣,还将看未来的空中对决。

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