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美军祁观︱回到未来:B-21问世

祁昊天
2022-12-05 18:14
来源:澎湃新闻
澎湃研究所 >
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2022年12月3日,美国加州帕姆代尔美空军第42号工厂。在一场事先张扬、过程小心的“见面会”中,我们6年前讨论过的B-21“突袭者”轰炸机终于正式亮相。

2016年B-21首张官方渲染图

2022年12月3日B-21亮相视频截图

这是自1988年11月B-2轰炸机在同一个工厂正式露面后,美国推出的第一款新型轰炸机。“突袭者”的名字是为了致敬1942年春轰炸东京的“杜立特突袭”,寓意也很明确,B-21需要具备在大国竞争和冲突中撕开对方的先进防空体系并进行纵深打击的能力。

美国现役重型轰炸机约157架,包括B-52H、B-1B和B-2A,妥善率并不高,很多是不能随时执行任务的。这些机型都已服役几十年,虽然进行过升级,但飞行和维护成本居高不下。目前,美空军仅有19架B-2可用,主要部署在密苏里州怀特曼空军基地,或部分进行前沿部署作为战略威慑或全球精确打击力量。

由于数量太少、维护和使用成本太高,美空军希望补充和换代隐身轰炸机群。B-21的服役不仅是战力补充,长远看也有利于成本控制。从任务要求和设计定位来说,这款信息时代和新世纪的首款战略轰炸机都是“回到未来”的产物,是美国重新聚焦所谓大国军事竞争以来最具体系影响的单件武器装备之一。

B-52、B1-B、B2-A同框

设计定位

2016年2月26日,诺斯罗普·格鲁门公司远程打击-轰炸机(LRS-B)项目正式命名为“B-21”,项目由美空军快速能力办公室(Rapid Capabilities Office)负责。B-21的分包商包括:负责发动机的普拉特·惠特尼;负责航空电子的BAE系统;负责金属和复合材料的GKN宇航、Spirit航空系统和贾尼基工业;负责翼面和发动机舱的轨道ATK公司(后被诺格收购);以及负责通讯设备的罗克韦尔·柯林斯。

作为打击平台,B-21的定位与B-2类似,需要能够对敌方纵深重点设防目标(如指挥控制与核设施)、移动目标(如机动核导、机动防空)进行有效打击。这种任务涵盖从寻找、追踪和锁定目标、杀伤网连续获取并处理信息、目标分发下达任务,到打击和评估一系列环节,全过程要实现可控、高速、灵活和有效,单靠防区外武器是不够的。此次发布会强调了它的临空打击能力,正是隐身轰炸机的价值,远远躲在防区外的任务非隐身平台同样可以完成。

相比B-2首次亮相被记者航拍的尴尬局面,B-21此次亮相和同时发布的官方照片都非常小心,例如对隐身性能至关重要的尾喷口等细节都被保护得很好,我们只能看到正面,许多具体性能的谜团还有待未来解开。但总体而言,美空军与诺斯罗普在B-2的经验基础上,从设计和任务定位两个方向进行了优化。B-21的整体设计更加强调高空隐身性能,全向隐身性能较之B-2有显著提高,更接近B-2前的“先进技术轰炸机”(ATB)概念。从此前的官方渲染图来看,其V型后缘那种更简洁的尾部设计原本也是诺斯罗普对B-2的计划,但美空军上世纪80年代对中低空突防的要求催生了B-2的锯齿状后缘,牺牲了部分高空和隐身性能。

最初的ATB计划和气动控制方案探索

B-2标志性的后缘

B-21和B-2一样是典型的翼身融合飞翼布局。这是诺斯罗普深耕了近一个世纪的领域。对于需要深入敌后的轰炸机来说,可能面对敌方各个方向的雷达信号,翼身融合、取消垂尾和平尾的布局对全向隐身帮助很大。但它具体是哪种飞翼,此次亮相又增加了一个问号。诺斯罗普将宽泛的“飞翼”分为“风筝”、“飞翼”和“曲柄风筝”,B-2是典型的第二种,X-47B是第三种。

X-47B是典型的“曲柄风筝”

B-21被认为是典型飞翼,但此次亮相虽只有正面视角,却有疑似曲柄风筝的折角阴影,有待未来观察。此外,可以看到比较明显的机翼扭转,这种设计是为了降低诱导阻力、改善升力分布、防止翼尖失速。这两点若坐实,都意味着B-21在高速和操控性上的企图心高过此前预期。

B-21发动机进气道设计相比B-2更有利于隐身,也是项目最大挑战之一。埋入式的发动机短舱与机身融合得非常平顺,与美海军装备的波音MQ-25无人加油机有些相似,更可以看到诺格RQ-180无人机的影子。诺斯罗普通过上世纪80年代的“默蓝”验证机、输给了YF-22的YF-23、B-2、RQ-180等探索,在隐身方案的开拓和复杂曲面处理等问题上诺斯罗普是有一手的。

B-21的座舱明显比B-2小,风挡设计也发生了变化。B-2的四面窗提供了不错的前向视野,B-21则进一步突出了向上和侧向视野,并更加强调隐身性,在提高诸如空中加油动作的安全性同时尽可能保障了低可视度。主起落架和前起落架舱门都不同于B-2,机头也不再是B-2那种明显的喙状结构而是座舱向前延伸形成脊线更陡的箭形。这些都使B-21拥有更好的隐身性能。

B-2的机头、起落架、风挡特点清晰可见

长期以来,人们都猜测B-21的个头和最大起飞重量约为B-2的一半到三分之二。从亮相的原型机来看,B-21比预估可能要大一些。其主起落架为双轮而非B-2的四轮,轮胎尺寸接近。进气道内有明显的隔板,还不清楚这意味着每侧各有双发总共四发,还是加强筋、遮蔽物或有其他功能。B-21的发动机此前预计会采用普惠F-135,塞下四发也有空间,这样B-21的动力将极为澎湃且远程任务冗余更大,但却不是绝对必要。B-21的横截面看起来比B-2要方正厚实,发动机比B-2也进行了前移靠近机体重心以便缩短机身,但考虑到主起落架内收所需空间,四发恐怕还是会影响到飞行员维持系统、燃油、传感器和弹药空间。

2021年B-21官方渲染图,较之2016、2020年侧窗出现了较大变化,符合真实设计

B-21诺格官方图,横截面与B-2很不一样

项目进度

美军重大工程在钱和时间上一贯低效且浪费,相较而言,B-21的项目管理要好很多。

首先,B-21的设计需求基本维持了连贯性。2021年6月,美空军全球打击司令部(AFGSC)司令蒂莫西·雷曾不无骄傲地说,空军和国会在过去六年始终未对设计要求做出重大调整,即便安全环境判断发生了变化。这也从侧面证明了美空军对B-21最初设计指标和后期升级空间是自信和满意的。

此外,模块化设计、电脑辅助、成熟技术的采用和渐进的中途技术变更也保障了项目进度。在诺斯罗普始终面临工程人员短缺的几年里,这是不容易的。一贯挑剔的国会老爷们对此同样不吝褒扬。B-21的设计和项目管理方式也被美国新一代陆基洲际导弹项目所采用。

B-21项目正式启动的时间为2016年2月,此前酝酿多年后取消的“下一代轰炸机”(NGB)故事在此不赘述。当年9月,空军宣布了100架的采购意愿,并起了“突袭者”的名字。2017年11月,性能指标和基本设计完成。2018年3月,加州爱德华兹空军基地宣布第412测试联队将在未来承担试飞任务,隶属412联队的420试飞中队便负责轰炸机试飞。这之后,疑似测试部队的徽章开始在二手交易网站被热炒。2018年,关键设计评审(CDR)完成,为部件生产铺平了道路。

412测试联队徽章

2019年10月,首架原型机开始生产,当时的首飞定于2021年12月。2020年2月,美空军渲染图描绘了B-21在三处基地机库的场景,分别是南达科他州埃尔斯沃思空军基地、得克萨斯州迪埃斯空军基地,和密苏里州怀特曼空军基地。前两个为B-1B驻地,第三个是B-2A驻地。

 

2020年官方渲染图,展示了B-21在三个基地机库

2020年8月,首架原型机接近完成,航空电子设备开始测试,首飞时间推迟至2022年。2021年6月,埃尔斯沃思空军基地被定为B-21首个部署地点。2022年3月,首架原型机开始地面测试并于上半年完成载荷测试,对机身结构在空中机动和战术动作中的负载测试结果符合仿真模型预期。目前已有六架B-21原型机在建或完成(B-2原型机数量为6架,后全部服役)。

2022年5月,B-21首飞确定推迟至2023年,设备安装、隐身涂层和地面测试等工作都在稳步推进,此次亮相后的发动机试车、控制系统校准和低高速滑行测试会随后推进。2021年春,美空军申请在2022财年获得1.08亿美元首批B-21预付款,预付款后的交货期一般为3年左右。同时,埃尔斯沃思基地为迎接B-21所进行的10亿美元改扩建工程最早也会在2026年前后完成。这样的话,B-21最快将在2026/7年服役,即项目启动十年后。

未来展望

B-21预期会替换所有B-1B和B-2A。但是美国现役轰炸机的爷爷辈机型B-52H则将继续服役。未来经过换装发动机和数字化升级进而减重、省油、任务更灵活的B-52可能服役至本世纪中,成为百年老兵。与B-52不同,B-21被要求能够在任何时间、任何地点打击全球任何目标。虽然奥斯汀在仪式上强调B-21不需要进行战区部署,但相比B-2更好的维护性有助于B-21进行更为灵活的全球部署,弥补航程差距。

B-21将承担核常双重任务。在常规任务中,B-21是美军远程打击体系的一环,可携带包括联合制导攻击弹药(JDAM)和AGM-158联合防区外空地导弹(JASSM),接过B-1B的反舰利器AGM-158C LRASM,至少装得下一枚GBU-57钻地炸弹,能够接入美空军甚至跨军种的情报和态势感知网络。在战略威慑和打击任务中,B-21可携带B83和B61核炸弹、B-52搭载试验的AGM-183A高超音速武器以及研发中的远程防区外核巡航导弹LRSO。2022年春,在美军和军工系统的核威慑峰会上,全球打击司令部战略计划和需求总监阿玛戈斯特特别强调,B-21能够穿透敌方的反介入和区域拒止防线,具有核常兼备能力。

B-21需要比其前任担负更复杂更困难的远程作战、远离支援、孤身突防任务。而所谓隐形飞机只是降低被发现的机会,攻击时间窗口仍然有限,特别是面对成熟、体系化的防空系统。浅灰色的B-21被寄予厚望,要承担美空军穿透性任务,不再是F-117和B-2那种单纯的暗夜幽灵。为此,除了隐身性能之外,无论是考虑自身生存还是打击能力,都需要提高情报侦察和监视能力与攻击能力的融合,提高机载传感器与系统簇其他节点的连通水平。

B-21的设计强调了开放系统架构,提高了在态势感知和杀伤网中的一体化程度,降低了未来迭代更新的难度,强化了多任务能力。作为信息化时代的首款轰炸机,其价值也在于此。依靠更好的互联、互通性能,B-21不仅仅是核常兼备的打击平台,更是美军远程打击“系统簇”的一部分,可以作为靠前部署的战场态势感知节点、通讯节点、侦察与电子战平台,软硬杀伤的通用平台,有人与无人机混合作战的前方指挥平台,具有更好的联合部队多域融合和联军协同作战潜力。

对于B-21是否构成全新一代作战平台,存在争议。诺格将其宣传为第六代轰炸机,稍有噱头之嫌,代际主要是指战斗机,不过作为能够扮演信息簇角色的平台,B-21的确具备部分下一代战机特征。但是在很多方面它更像是B-2的升级再造版,时任美空军部长詹姆斯在2016年否定了最初的B-3叫法,称其为B-21以彰显新世纪的特征,而我们如果称其为“B-2.1”似乎也是可以的。B-21的开发时间相对短,使用了很多现成的硬件、技术与货架产品,同时又在过去三十年的技术进步和经验基础上加强了隐身性能、数字化、多用途性、模块化和基于任务的升级空间,并降低造价和使用维护成本,更像是面向未来的过渡转型。

B-21美军官方图

目前,B-21仅仅是完成了亮相,离服役和成建制形成战斗力还早。大国军事竞争的螺旋性和体系性意味着很多变数,而价格和数量便是性能之外的另一个基础问题。

B-21的官宣采购量不少于100架,此次美空军参谋长布朗再次确认了这一数字。但各方都认为美空军的理想数字会再多一半左右,这样全球打击司令部想要的225架轰炸机便能凑齐。以2019年美元计算,整个项目成本为2030亿美元,其中251亿用于研发,640亿用于制造,1140亿美元用于未来30年100架B-21机队的维护和使用。考虑通膨因素并以今年美元计算,总成本约2400亿美元,采购单价约6.7亿。如140+的采购数量兑现,总成本和均价都会受到影响。

比起1997年开发单价21亿、采购单价9亿3千万的B-2来说,B-21是更廉价、更隐身、更全面的大国军事竞争拼图。奥斯汀在亮相式上说它是美国威慑战略的证明。无疑,它能够缓解美国人对于优势部分丧失的焦虑,至于疗效能够持续多久,则要看别人做得如何了。

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祁昊天,系北京大学国际关系学院助理教授。

    责任编辑:单雪菱
    校对:徐亦嘉
    澎湃新闻报料:021-962866
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