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B-21究竟是否属于六代机?

2024-03-25 22:11
来源:澎湃新闻·澎湃号·媒体
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以下文章来源于聚恩君 ,作者张聚恩

聚恩君.

一个爱科学爱家人爱朋友的“老民工”讲人生感悟,说航空故事。

从2023年11月以来,美国B-21首飞和启动生产的消息,引起众多军迷和航空人的关注。综合各方信息,当地时间2023年11月10日上午,美国新一代轰炸机B-21“突袭者”在加州成功首飞。据悉,除试飞的这一架以外,还有5架在制造中,共同组成预生产批。

2024年1月23日,美国国防部负责采办和保障的副部长威廉·拉普兰特宣称:该型战机的生产正在向前推进。根据地面和飞行测试的结果,以及团队成熟的制造计划,我批准开始以较低的速度生产B-21轰炸机。但未透露生产合同的具体内容。1月25日,B-21主承制商诺斯罗普·格鲁曼公司召开2024年电话会议,部署相关工作。

美国的保密

美国的军工保密有其特点。越是战略性、越有可能引发重大影响的项目或事件,他们往往喜欢搞出些“动静”,例如公开发布战略性文件,或原文或节选,不时发布重大型号进展的消息,包括未来部署,亦屡见不鲜。如当年F-35“登场”新闻发布会,那阵仗不逊于明星的红地毯走台;如2023年一年里,发布多项国家级航空计划,3月联邦政府总统府科技政策办公室发布《国家航空技术优先事项》,8月NASA发布《航空战略实施计划2023》,10月FAA发布《国家航空研究计划》等。

但关于B-21,保密相对严格,公开发布的信息不多,除了可以看到试飞过程中拍摄的几张清晰照片外,没有透露飞机的性能参数、拟装载武器等信息。2022年12月3日,B-21曾在42号工厂举行过揭幕仪式。但这一次,国防部长劳埃德·奥斯汀严令禁止空军和全球打击司令部就其首飞举行媒体活动。据分析,可能是担心透露有关情况会让中国获知飞机细节,也可能项目费用巨大,存有风险,而保持低调。尽管如此,综合各方信息,仍可看出台前背后的一些动向与情况。其中,军方负责人就B-21项目目标和对工业部门新要求的表述,应予以特别关注。

一年前的2023年3月,威廉·拉普兰特曾表示,俄乌冲突引发了对快速提高产量及其面临挑战的思考,以往的国防工业政策更关注生产效率而非工业基础弹性,这造成了部分生产线的报废和关闭,以及供应商的合并或倒闭。复杂的生产线无法根据需求快速开启或关闭,在国防部发出明确、一致的需求信号前,企业不会承担风险去建设额外的产能;运往乌克兰的武器,如用于标枪、毒刺和制导多管火箭发射系统(GMLRS)的弹药,可能需要两三年的时间才能生产出来。

在俄乌冲突开始时,国防部成立了名为“弹药工业基础深入分析”的专家团队,该团队分析了关键武器系统的生产状况和能力,识别了零件报废、供应链限制等问题,并提出了缓解相关问题的建议。该团队同时与军种和工业界合作,以帮助加速弹药生产。为应对竞争对手的挑战,需要改变与维持和采购相关的“准时制”生产。培育有弹性和强大的工业基础是国防部采办和保障部门的重要任务。

在谈到B-21项目时,威廉·拉普兰特说:这个项目的关键特性之一就是从一开始就为生产而设计——而且是大规模生产,以便对对手形成可靠的威慑。如果不能大规模生产并交付给作战人员,那么这种能力其实并不重要。需要注意的是,他所说的首批B-21的成熟度,其配置在很大程度上代表了生产型飞机,而不是传统意义上的原型机。

研发进程

B-21项目论证最早见于1999年美国空军发布的《远程轰炸机白皮书》。2004年2月,美空军在预算申请文件中首次设立“下一代轰炸机”采办计划。2011年2月,美空军的新远程打击方案获批。2012年3月,美空军授出“远程打击轰炸机”技术开发合同。2015年10月,诺·格公司在竞争中击败波音/洛·马团队,获得研制合同,开始工程研制。2017年一季度,完成初步设计评审;2018年11月,完成关键设计评审;2022年12月,原型机首次亮相。从2015年项目进入“工程与制造阶段”,到2023年11月原型机首飞,共经历8年。预计2025年形成初始作战能力,2027年前后形成核打击作战能力。

B-21现已进入低速率初始生产阶段,计划至少生产100架。B-21项目在30年内的总耗资2030亿美元,每架轰炸机的平均采购成本约为6.92亿美元。空军快速能力办公室(AFRCO)正在管理该采办计划,该办公室称,“这款轰炸机进入了比以往新飞机投入使用更快的轨道”。

从美军官方发布的消息看,位于南达科他州的埃尔斯沃思空军基地目前是B-1B轰炸机的基地,将成为首个B-21作战中队的驻地。位于密苏里州的怀特曼空军基地(空军现役B-2轰炸机的基地)和位于得克萨斯州的戴斯空军基地(另一个B-1B基地)未来也将接收B-21中队。

性能与作用

B-21是作为B-2替代机型提出的。B-2是世界首款隐身战略轰炸机,已服役近三十年。因造价与维修费用昂贵,装备总量很少。单架费用达24亿美元,迄今仅生产21架,在用20架。寻找B-2的替代机型,从经济可承受性出发,扩大轰炸机装备规模,成为美国空军装备建设的重点。

B-21正是为此而出现的。美军宣称,它有望成为未来抵御来自中国的渐进威胁的关键武器;在未来数年中,成为美军核威慑三位一体的核心组成部分,同时,提供关键的常规远程打击能力,能够在不被察觉的情况下深入敌方领土实施打击。

B-21应可执行常规作战任务,也可执行核打击任务,且可能兼顾有人驾驶和无人驾驶两种模式构型。从外形上看,B-21呈W形,是比B-2更典型的飞翼构型,应有更好的隐身性。较之B-2的昂贵定价和使用维护费用,B-21从一开始就确立较低的目标成本,约为每架5亿美元。

从外形尺寸看,B-21较B-2小十米左右,其性能与B-2并不对等,但符合美空军对新一代轰炸机的能力要求。由于B-2的使用和维护成本无法继续承受,且其作用已非必需,随着生产与部署数量的增加,B-21将取代B-2。在这之前,两者可能并存一段时间。

B-2诞生于冷战时期。当时,为了保证万米航程,有足够的能力突破苏联的防空体系,不得不装备4台发动机。使用GE公司的F118发动机,单台最大推力8.6吨,总推力约35吨。B-21使用与F-35相同的F135发动机,单台开加力推力约19~20吨,使用2台发动机,可达到与B-2相同的航程。

这种情况,与民机领域,波音747、空客A380等4发洲际飞行的飞机退出颇相似,也是基于发动机技术的进步,使得两发可以达到四发的同样功能。由此,B-21虽然个头比B-2小,但装载空间和挂载能力并不比B-2小。估计可挂载多种新型中远程导弹,甚至定向能武器。

诺·格的自评

说B-21是六代机,源于诺斯罗普.格鲁曼的官网。在他们介绍B-21的页面上,有这样一张照片,照片下的说明是:诺·格和空军介绍B-21,这是世界首款第六代飞机。还有如下一段话。

The Northrop Grumman team develops and delivers technology that advances science, looks into the future and brings it to the here and now,” said Kathy Warden, chair, chief executive officer and president, Northrop Grumman. “The B-21 Raider defines a new era in technology and strengthens America’s role of delivering peace through deterrence.

大意是:诺·格团队开发和提供面向未来的先进科技,将此展示于此时此地。B-21定义了一个技术新时代,增强了美国以威慑传承和平的作用。诺·格公司董事长、首席执行官兼总裁凯西.沃登如是说。

在诺·格公司的一份声明里还说,测试飞机已做好生产准备,达到了所有飞行性能和数据要求。作为世界上第一种六代机,B-21构成了美国未来空中力量的支柱,通过数据、传感器和武器的先进集成,提供了一个新时代的能力和灵活性,并可快速升级,以超越不断变化的威胁。

是否六代的讨论

此前,世界范围内有划代之分的只有战斗机。战斗机是军用飞机的核心装备,自问世以来,经历了上百个型别的发展,逐渐形成“划代说”。战斗机的划代是对性能相近、技术相仿、采用雷同战法的一个或几个飞机族系的归类。当新型号的性能与技术有全面和重大提升时,会被冠以“新一代”之称。

关于战斗机划代,有过“传统四代划分”、“俄罗斯五代划分”、“美国五代划分”等几种方法。

“传统四代划分”以美国为主,在本世纪初之前使用。这种划分法只覆盖超声速战斗机,将上世纪50年代早期服役的一倍声速战斗机列为第一代,将稍后服役的二倍声速战斗机列为第二代,将上世纪70年代中期开始服役、以高机动性为主要特点的战斗机列为第三代,将21世纪开始服役的综合性能更高的战斗机列为第四代。

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“美国五代划分”最早由洛·马公司在2006年提出,后经美国军事史专家、史密森学会航空航天博物馆前馆长沃尔特·博伊恩认同并进行了阐释。这种划代法把喷气式战斗机列为第一代,把高亚声速、后掠翼战斗机列为第二代,把低超声速战斗机和Ma2一级的战斗机都列入第三代,而第四、第五代以综合性能提升为主来进行划分。

为与国际接轨,我国亦应认同战斗机发展至今形成五代的说法。具体的划代方法,可以融合上述三种美、俄划代法,以喷气式战斗机为主线,前三代以速度为主,后两代以综合性能为主,来进行代际划分。如此,各代典型特征和代表机型可见下表。

典型特征

五代划分

4S

第五代

F-22,F-35,苏-57,歼20

高机动等性能显著提升

第四代

F-14,F-15,F-16,F/A-18,米格-29,

苏-27,苏-35,幻影2000,歼10,歼11

Ma2一级

第三代

米格-21,F-101,F-102,F-105,F-4,幻影III,萨伯37,歼7,歼8

Ma1一级

(低超声速)

第二代

F-100,米格-19,歼6

高亚声速

后掠翼

第一代

He-178,Me-262,流星,F-80,F-86,

米格-15,歼5

早期喷气式

注:4S为Super Sonic Cruise(超声速巡航)、Super Maneuverability(超机动)、Super Stealth(超隐身) 和Super Avionics for Battle Awareness and Effectiveness(超感知,即具有战场感知与高效能的先进航电系统)

2022年珠海航展期间,我空军新闻发言人申进科大校向世界、向国人宣示:中国第五代战机歼-20,已经遍布“东南西北中”,列装越来越多、飞得越来越远,在新时代练兵备战中日益发挥重要作用。此为我国官方首次称歼20为五代机,成为我国认可并采用五代划分法的标志性事件。

对战斗机划代的意义和作用在于,有助于表征航空装备的技术与战术特点,有助于比对和借鉴装备发展的规律,也有助于社会公众理解和认知战斗机的发展进步。但是,“代”的划分只是一种综合意义上的归类,并非作战能力的精确表征,更不是一种技术标准。

我注意到,在诺·格的自评中,没有将B-21称“新一代轰炸机”,而称“世界首款第六代飞机”。而实际上,目前世界上并没有对六代机进行定义,也从未有过将战斗机与轰炸机等不同机型混合划代的做法。

然而,通过这个自评,有两点值得我们注意。第一,传统战斗机和轰炸机的界限在模糊,可执行多种任务成为对于一种新战机的要求。第二,即使是轰炸机,也要体现与先进战斗机相同或相近的能力,诸如信息化作战、隐身、有人无人状态切换、有人无人协同等。

如果说,第五代战斗机的典型特征聚焦于“4S”(超声速巡航、超机动、超隐身、超感知)的话,在把战斗机和轰炸机的界限模糊化后的第六代战机的典型特征,可能主要包括:

(1)网络化。在军事信息网络体系中,每一个作战单元、作战平台都是网络中的一个节点。第六代战机必应与作战网络中的其他平台实现互联互通互操作,实时共享战术信息。

(2)智能化。人工智能技术将在六代战机上深入运用,以支撑新一代航空发动机、全翼身融合结构、大升阻比构型设计等技术。人工智能技术融入第六代战机的航电、飞控等基础电子信息系统,基于大模型的大数据、智能算法等技术将深度用于航电与飞控系统,使信号情报综合处理、辅助决策、自动控制等环节,以及观察、判断、决策、行动(OODA)的全过程功能得到显著提升。

(3)有人无人协同。目前,无人机尚未实际加入以空军为主角的空战。随着无人加油机和作为“忠诚僚机”的无人机的出现与应用,六代战机具备有人、无人机之间的协同能力,且自身可以在有人与无人间切换,有可能成为第六代战机的新战术特征。

综上,实事求是的说法应该是,B-21是新一代轰炸机,而不宜称其为第六代战机。何况,在B-21加快推进的同时,美国空军的第六代战斗机正在进行招标。2023年5月,美国空军部向工业界发布保密招标文件,征集“下一代空中主宰”(Next-Generation Air Dominance,NGAD)平台方案,并计划2024年正式授出工程研制(Engineering and Manufacturing Development,EMD)合同。美国海军也在进行下一代舰载战斗机的概念设计,欧洲的新一代战斗机项目(如英国、意大利、日本等的“暴风”)也在授出研发合同。

洛·马的一系列新做法

值得注意的是,为了响应美国军方的一系列新要求,加快B-21的工程研制,作为主承制商的洛·马公司,提出了一些新研制理念,运用了一系列新技术和新手段,构建高效协同的数字应用生态体系,使敏捷研发制造能力得到明显增强。

航空工业发展研究中心(ADR)青年学者尹常琦就此做了专门分析。笔者将他的主要观点摘引如下,供大家阅参。

01

在研制理念方面

(1)采用“系统簇”设计,摒弃单机独立遂行作战任务的传统轰炸机研制思路,按照美军新一代空战平台“系统簇”体系设计,可与第六代战斗机(NGAD)、新型电子战飞机、低成本无人机等编组作战。

(2)把经济可承受性放在突出位置,在需求论证阶段就确立了低成本发展理念,预计单机采购价格上限为6.92亿美元,仅为B-2A轰炸机的40%左右,维护成本也大幅减少。

(3)将维护保障纳入先期考量,维护和保障人员参与了项目设计和开发阶段各方面的工作,确保该机技术方案不会在服役后因设计偏差而产生保障问题。

(4)为生产而设计,为规模化生产而组织研发,试生产批的技术成熟度,即可达到生产型的配置(这一条是笔者增加的)。

02

在工业技术方面

(1)采用全向宽频隐身、高密度挂载武器舱、协同指控等跨系统、跨专业、跨学科技术的综合集成设计技术。

(2)采用高强高模碳纤维复合材料替代部分钛合金和铝合金结构,实现结构减重;覆盖全机身的复合型多功能蒙皮由高性能复合材料、吸波碳纳米材料、超材料等先进材料组成;蒙皮涂层采用先进磁性雷达吸波涂层,淘汰了传统专用雷达吸波胶带,在提高隐身性能的同时可大幅减少维护时间。

(3)采用复杂零部件整体成形、大型结构数字装配与机器人喷涂等新制造工艺。

03

在方法手段方面

(1)应用数字工程手段,从海量方案权衡优选,建立了整机、子系统及主要部件数字模型,利用高性能建模仿真、云计算、沉浸式虚拟环境等技术快速迭代方案,基于数字模型和多专业联合仿真分析,开展数字化强度试验、数字化试飞等虚拟试验,加速提升技术成熟度和制造成熟度。

(2)采用“模块化开放系统方法”,对关键接口采用通用标准,快速更新传感器、通信链路等关键设备,快速兼容新型弹药,从而持续保持先进作战能力。

(3)采用“开发、安全和运维一体化”(DevSecOps)的敏捷软件开发方法,按月而不是按年快速持续更新机上软件,不断增强依托软件实现的大量功能。

对称与非对称战略

历史与时势决定了,对于我国这样处于风口浪尖、安全环境极其严峻的一个大国,加强国防,发展装备,首先应达到可抗衡强敌的总体规模与大体一致的能力水平。如果将其称为“对称战略”的话,应视为不能退、弃的基本点。目前,我国的航空装备总量不足美国的三分之一,尚需继续大力增强。有了对称战略做基础,非对称战略才可能形成有效威慑和撒手锏式的突击效果。

在处理好对称战略与非对称战略之间关系的同时,更要建树体系作战的思维。要想赢得现代战争,必须具备体系作战能力。比拼某一项装备的先进性,比拼单项能力强弱的时代已经过去了。全部军事准备的基点在于,根据我们所处的威胁环境,确立体系能力建设目标。把所有装备与要素,都融入到作战体系中,以形成攻防兼备、实战力与威慑力兼具的作战能力。

在这个意义上,不必理会关于B-21是世界首款六代机的刻意炒作,而应深入研判它可能具备的性能,以及拥有者会在什么场景下,怎样运用这款装备,去谋求什么样的打击效果。例如,美防长曾经宣称的那些能力:无需在战区内驻扎,无需特定的后勤支持,可能采用远程防区外(LRSO)武器,使先进防空系统难以探测到的隐身能力,以及突出的情报、监视和侦察(ISR)与作战管理能力等。

进而,制定我们的应对策略,即如何防范与对消,使其威力无法有效发挥。同时,我们自己的新装备,则要根据体系赋予的使命任务,权衡和折中技术性能,有所取舍,加快推进,尽早研制成功,为体系能力的增强,为新质战斗力的生成,添加一款先进性与适用性兼具的新装备。

原标题:《B-21究竟是否属于六代机?》

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