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美軍祁觀〡眼熟的B-21?——美國遠程空中打擊的變與不變

在美軍公布LRS-B(遠程打擊轟炸機)的構想圖和編號B-21之后,軍迷們的第一個問題是:為什么編號不是之前一直猜測的B-3?畢竟,按照現役轟炸機B-1、B-2的排序,B-3是順理成章的。官方解釋是,B-21意味代表了21世紀技術水平的轟炸機。不過,21世紀已過去16%,到B-21服役并戰備值班時,21世紀已過去30%……這種新世紀轟炸機的說法頗有些尷尬。
根據僅有的構想圖,B-21與B-2十分相似,一些網友玩笑說,B-21其實是B-2.1漏掉了一個小數點。雖是玩笑話,但這未嘗不符合B-21的戰術和戰略定位。較之早前空軍的其他轟炸機項目(如“下一代轟炸機(NGB)”或“2018轟炸機”方案),LRS-B對于造價和盡早服役的考慮要多一些,體現在諾斯羅普?格魯曼(以下簡稱諾格)的方案上也更保守。B-21談不上自成一代,而更像是B-2與下一代革命性轟炸機(如無人化、超音速巡航)之間“小步快跑”的過渡型號。
目前,對于B-21的評價大都在重復項目主承包商諾格和美國空軍的官方宣傳,強調它的“新”——新的世紀、新的型號、價格優勢(以及相對B-2的裝備數量優勢)、新的安全環境(即新轟炸機所需要的反“反介入/區域拒止”能力,特別是在西太、東北亞)。
那么,這個看上去有點眼熟的家伙到底新在何處,又有哪些地方體現了延續性呢?
隱身布局
航空器所謂的“隱身”并不是給飛機披上一件哈利?波特的斗篷,而是減小機體雷達散射截面(RCS),并非使其無法被看到,而是延遲被發現和跟蹤。降低RCS通常有三種方式:外形隱身,即通過改變外部形狀來降低RCS;材料隱身,即采用雷達吸波材料來降低RCS;以及采取阻抗加載(相消法),即飛機根據接收雷達波的方向和頻率調整自身發出的電磁波來降低RCS。
B-21給人的第一印象,就是和B-2類似(雖有許多不同)的隱身布局。從技術的必要性和成熟度來說,延續飛翼布局的使用并不令人意外,從構想圖來看,折角與單獨結構件的數量都被壓縮到了最小,盡可能地降低可探測性。不過,由于B-21的構想圖十分粗略,而美軍又已表明它是一款基于成熟技術的型號,下面不妨結合B-2的經典設計來討論B-21的隱身布局。
戰機的外形隱身包括:翼身融合、全埋式座艙、半埋式發動機,使得機翼、座艙均能與機身平滑過渡;機翼方面采用飛翼、帶圓鈍前緣的V 型大三角翼、低置三角翼、平底翼融合體、活動翼等結構;減少易散射的突起物、取消外掛點和吊艙、采用可收放天線,進行設備內置;遮擋強散射源;座艙蓋鍍上防雷達波透入的金屬鍍膜;傾斜雙垂尾或V型尾翼;尖形鼻錐等等。
所有這些都是為了將雷達回波控制在較窄的方位內,減弱波峰之間的回波信號,使其難以與背景噪聲進行區別。而如果敵方雷達接收的信號不連續,也就很難確定在屏幕上看到的是一個真實目標還是瞬變噪聲了。
B-2的經典設計便體現了這一點。比如說,它所有邊緣都是兩個方向,進氣道的唇口是鋸齒形狀,唇口邊緣與飛翼的前、后緣方向一致,這樣,只有當雷達的射波方向垂直于飛翼的前、后緣方向時,B-2的RCS才比較大,而其余方向上則都很小。
轟炸機多采用中等涵道比渦輪風扇發動機,內埋式安裝和發動機噴管隱身修形是B-2隱身性能的重要一環。B-2配備4臺通用電力的F118-100發動機,采用彎曲的二元噴管,能夠遮擋內部高溫部件的紅外輻射。此外,噴管與飛機一體化設計、噴管出口的修形設計、噴管上邊緣與后機身組成單邊膨脹的結構,都有利于燃氣溫度降低,減少紅外輻射。
B-21的構想圖十分簡略,并沒有吐露太多關于發動機的信息。不過,鑒于美國積累了數十年隱身飛機的設計、試驗和使用經驗,我們有理由認為,B-21的隱身優化會做得更好。對于一些細節,如它與B-2在機身后部的差異,我們并不知道是發動機噴口的位置做了更好的融入,還只是出于保密而沒有畫出來,但至少從進氣道與B-2的差異來看,降低飛機雷達特征的用意很明顯。
如入無人之境?
不過,正如LRS-B被編號為“21世紀的轟炸機”一樣,對B-21隱身性能的一些評價也許“想多了”,似乎B-21一服役便能在全球天空如入無人之境,特別是突破“某些地區大國”的防空網。
那么這里便有必要再談談雷達探測的一些基本原理。對于飛行器的RCS來說,雷達工作頻率通常分為三個區:低頻區(瑞利區)、諧振區、高頻區(光學區)。隱形飛機能夠游刃有余對付的一般只有高頻區。
目前,各大國正通過相對成熟的UHF(特高頻)和VHF(甚高頻,如米波雷達)波段雷達技術,加上多機制、多種類、多層次的組網來建立反隱身防空體系。這對隱形飛機是很大的挑戰。在甚高頻波段范圍內,大部分目標散射波都處于瑞利區和諧振區。瑞利區內的RCS與飛機形狀無關,外形隱身無用武之地;而諧振區內則可通過令飛機回波諧振的工作頻率來抵消隱身手段。
面對具備體系對抗能力的“某些地區大國”,美國空中力量的隱身優勢正在削弱。即便B-2這樣對于許多人來說仍然是科幻般的存在,也已經面臨越來越大的壓力。較之B-2,B-21的隱身涂料有進步,但為了有效吸收雷達入射波,隱身飛機表面的涂敷材料厚度需要大于入射波長的十分之一。也就是說,如果要對付甚高頻雷達,涂層厚度就要達到0.1-1米的數量級,而顯然這是不可能的。
當然,這并不意味著反隱身作戰變得易如反掌——如米波雷達能看得到卻未必看得清,而即便看得清也不等于打得到。但是對于美國來說,毋庸置疑的一點是,在面對具有體系對抗能力的國家時,它的任何突防嘗試都必然要付出代價。B-2是一種損失不起的飛機,那么相對廉價的B-21,美國又能接受多大的戰損呢?
動力方案猜測
根據目前透露的信息,我們不了解B-21的發動機數量及相應的航程、載彈量等等。它的發動機布置方式應該與B-2類似,但由于個頭比B-2小,發動機的數量很可能會從四個減少為兩個。動力方案的最終選擇,將決定B-21的大小和載彈量(或說兩者是相互決定的)。
由于預計服役時間為2020年代中,B-21只能依賴現有的發動機選項(即便對美國而言,開發新型發動機也是很有挑戰的)。目前,現成的備選方案分別為:普惠F100、F135同樣核心機為基礎的型號及通用電力F110衍生型號。B-1與B-2的發動機均與F110同屬一脈。B-1的F101發動機是F110的前身,而以后者為基礎又發展出了B-2的F118。從與隱身轟炸機的機體契合度方面來講,F110也許有一定優勢。不過,在空軍已公布的B-21項目分包商名單中,并沒有通用電力,普惠則占據了一席之地。
普惠目前擁有兩條生產線,分別為F100與F135(之前為F-22配備的F119生產線,因為F-22的停產也隨之停產了)。F100的最新型號是F100-229。如果B-21像B-2一樣裝備四臺發動機,那么F100-229就不失為一個不錯的選擇;但如果B-21只能容下兩部引擎的話,F100的推力就不夠了。
這樣的話,剩下的選擇就是F-35配備的F135了。為了裝配B-21,一定的修改當然是必要的,包括提高推力和燃油效率等。相比B-2的四臺F118發動機,裝備兩臺F135的B-21會稍顯力道不夠,但對于小一號的它來說卻也不妨事。此外,B-21裝備與F135同樣核心機的型號,有利于降低這款發動機的成本,這對于“挖坑”無數的F-35項目來說,也算是一份額外“福利”了。
信息時代的轟炸機
隱身外形設計和動力方案,體現的是B-21過渡、求穩的一面,接下來,我們談談它求新的部分。
雖然“21世紀的轟炸機”的噱頭有些尷尬,但要說B-21是 “信息時代首款轟炸機”卻毫不為過。較之前信息時代的轟炸機,B-21顯然具有更好的互聯、互通和互用特性,系美軍遠程打擊“系統簇”的一部分。
具體而言,除了執行常規和核打擊任務,B-21還有可能扮演其他角色,包括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,以及有人與無人機混合作戰的前方指揮平臺等等。
在當前和未來的作戰環境下,情報監視偵察 (ISR)能力對于轟炸機來說已絕不僅僅是完成轟炸任務的基礎條件那么簡單,以機載傳感器作為任務支持設備的時代已遠去。尤其是就B-21擔負的遠程作戰、遠離己方支持、孤身突防(“踹門”)任務來說,無論是自身生存,還是提高對時間敏感目標(隱形飛機只是延緩被發現的時機,攻擊窗口仍是有限的)的打擊效果,都需要提高ISR 和攻擊能力的融合、機載傳感器與系統簇中其它節點的融合。
根據已知情況,在B-21的設計理念中,對這一點是十分重視的。從任務平臺“一專多能”這個角度來說,B-21相對于前代型號有明顯的改變。除了遠程打擊這個“本行”,B-21還將充當持久的ISR平臺甚至電子和網絡攻擊任務。這樣B-21便再是單一的轟炸平臺,而是遠程打擊網絡中靠前配置的重要節點——除了為其他攻擊平臺掃清前行障礙外,還可為它們提供戰場態勢的情報,增強網絡的整體戰場感知能力。由于隱身能力的強化,它不僅可以提前對敵防空網進行滲透,并在預定區域上空長時間巡飛以等待打擊目標的出現,還可以同時依靠電子攻擊能力針對不同目標使用不同攻擊手段,進行軟殺傷。
結論
不過總體來說,B-21并非革命性的產品,在B-2與下一代轟炸機之間,它只是一個過渡性的選擇。在這個意義上,B-2.1這個玩笑也許確有其恰當之處。但這個“.1”并非微不足道,它體現在信息系統簇方面的新發展,指出了美國未來軍事轉型在技術和戰術方面的重點,其中的一些內容(如可能涉及的有人-無人系統集成作戰)體現了美國“第三次抵消”戰略的關鍵思路。
當然,LRS-B項目能否順利推進,還在未定之天。拋開技術和戰術因素不說,軍費走向、合同的簽署方式、國會與軍方的拉鋸、分包商所在各州的政治力量、空軍與其他軍種戰略項目的“爭食”等等,都會影響其進度。好戲才剛剛開始。
至于那些與中國有關聳人聽聞的觀點,聽聽就好。





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