美军祁观〡眼熟的B-21?——美国远程空中打击的变与不变

祁昊天
2016-04-15 18:35
来源:澎湃新闻

小步快跑的“B-2.1”

在美军公布LRS-B(远程打击轰炸机)的构想图和编号B-21之后,军迷们的第一个问题是:为什么编号不是之前一直猜测的B-3?毕竟,按照现役轰炸机B-1、B-2的排序,B-3是顺理成章的。官方解释是,B-21意味代表了21世纪技术水平的轰炸机。不过,21世纪已过去16%,到B-21服役并战备值班时,21世纪已过去30%……这种新世纪轰炸机的说法颇有些尴尬。

根据仅有的构想图,B-21与B-2十分相似,一些网友玩笑说,B-21其实是B-2.1漏掉了一个小数点。虽是玩笑话,但这未尝不符合B-21的战术和战略定位。较之早前空军的其他轰炸机项目(如“下一代轰炸机(NGB)”或“2018轰炸机”方案),LRS-B对于造价和尽早服役的考虑要多一些,体现在诺斯罗普•格鲁曼(以下简称诺格)的方案上也更保守。B-21谈不上自成一代,而更像是B-2与下一代革命性轰炸机(如无人化、超音速巡航)之间“小步快跑”的过渡型号。

目前,对于B-21的评价大都在重复项目主承包商诺格和美国空军的官方宣传,强调它的“新”——新的世纪、新的型号、价格优势(以及相对B-2的装备数量优势)、新的安全环境(即新轰炸机所需要的反“反介入/区域拒止”能力,特别是在西太、东北亚)。

那么,这个看上去有点眼熟的家伙到底新在何处,又有哪些地方体现了延续性呢?

隐身布局

航空器所谓的“隐身”并不是给飞机披上一件哈利•波特的斗篷,而是减小机体雷达散射截面(RCS),并非使其无法被看到,而是延迟被发现和跟踪。降低RCS通常有三种方式:外形隐身,即通过改变外部形状来降低RCS;材料隐身,即采用雷达吸波材料来降低RCS;以及采取阻抗加载(相消法),即飞机根据接收雷达波的方向和频率调整自身发出的电磁波来降低RCS。

B-21给人的第一印象,就是和B-2类似(虽有许多不同)的隐身布局。从技术的必要性和成熟度来说,延续飞翼布局的使用并不令人意外,从构想图来看,折角与单独结构件的数量都被压缩到了最小,尽可能地降低可探测性。不过,由于B-21的构想图十分粗略,而美军又已表明它是一款基于成熟技术的型号,下面不妨结合B-2的经典设计来讨论B-21的隐身布局。

战机的外形隐身包括:翼身融合、全埋式座舱、半埋式发动机,使得机翼、座舱均能与机身平滑过渡;机翼方面采用飞翼、带圆钝前缘的V 型大三角翼、低置三角翼、平底翼融合体、活动翼等结构;减少易散射的突起物、取消外挂点和吊舱、采用可收放天线,进行设备内置;遮挡强散射源;座舱盖镀上防雷达波透入的金属镀膜;倾斜双垂尾或V型尾翼;尖形鼻锥等等。

所有这些都是为了将雷达回波控制在较窄的方位内,减弱波峰之间的回波信号,使其难以与背景噪声进行区别。而如果敌方雷达接收的信号不连续,也就很难确定在屏幕上看到的是一个真实目标还是瞬变噪声了。

B-2的经典设计便体现了这一点。比如说,它所有边缘都是两个方向,进气道的唇口是锯齿形状,唇口边缘与飞翼的前、后缘方向一致,这样,只有当雷达的射波方向垂直于飞翼的前、后缘方向时,B-2的RCS才比较大,而其余方向上则都很小。

轰炸机多采用中等涵道比涡轮风扇发动机,内埋式安装和发动机喷管隐身修形是B-2隐身性能的重要一环。B-2配备4台通用电力的F118-100发动机,采用弯曲的二元喷管,能够遮挡内部高温部件的红外辐射。此外,喷管与飞机一体化设计、喷管出口的修形设计、喷管上边缘与后机身组成单边膨胀的结构,都有利于燃气温度降低,减少红外辐射。

B-21的构想图十分简略,并没有吐露太多关于发动机的信息。不过,鉴于美国积累了数十年隐身飞机的设计、试验和使用经验,我们有理由认为,B-21的隐身优化会做得更好。对于一些细节,如它与B-2在机身后部的差异,我们并不知道是发动机喷口的位置做了更好的融入,还只是出于保密而没有画出来,但至少从进气道与B-2的差异来看,降低飞机雷达特征的用意很明显。

如入无人之境?

不过,正如LRS-B被编号为“21世纪的轰炸机”一样,对B-21隐身性能的一些评价也许“想多了”,似乎B-21一服役便能在全球天空如入无人之境,特别是突破“某些地区大国”的防空网。

那么这里便有必要再谈谈雷达探测的一些基本原理。对于飞行器的RCS来说,雷达工作频率通常分为三个区:低频区(瑞利区)、谐振区、高频区(光学区)。隐形飞机能够游刃有余对付的一般只有高频区。

目前,各大国正通过相对成熟的UHF(特高频)和VHF(甚高频,如米波雷达)波段雷达技术,加上多机制、多种类、多层次的组网来建立反隐身防空体系。这对隐形飞机是很大的挑战。在甚高频波段范围内,大部分目标散射波都处于瑞利区和谐振区。瑞利区内的RCS与飞机形状无关,外形隐身无用武之地;而谐振区内则可通过令飞机回波谐振的工作频率来抵消隐身手段。

面对具备体系对抗能力的“某些地区大国”,美国空中力量的隐身优势正在削弱。即便B-2这样对于许多人来说仍然是科幻般的存在,也已经面临越来越大的压力。较之B-2,B-21的隐身涂料有进步,但为了有效吸收雷达入射波,隐身飞机表面的涂敷材料厚度需要大于入射波长的十分之一。也就是说,如果要对付甚高频雷达,涂层厚度就要达到0.1-1米的数量级,而显然这是不可能的。

当然,这并不意味着反隐身作战变得易如反掌——如米波雷达能看得到却未必看得清,而即便看得清也不等于打得到。但是对于美国来说,毋庸置疑的一点是,在面对具有体系对抗能力的国家时,它的任何突防尝试都必然要付出代价。B-2是一种损失不起的飞机,那么相对廉价的B-21,美国又能接受多大的战损呢?

动力方案猜测

根据目前透露的信息,我们不了解B-21的发动机数量及相应的航程、载弹量等等。它的发动机布置方式应该与B-2类似,但由于个头比B-2小,发动机的数量很可能会从四个减少为两个。动力方案的最终选择,将决定B-21的大小和载弹量(或说两者是相互决定的)。

由于预计服役时间为2020年代中,B-21只能依赖现有的发动机选项(即便对美国而言,开发新型发动机也是很有挑战的)。目前,现成的备选方案分别为:普惠F100、F135同样核心机为基础的型号及通用电力F110衍生型号。B-1与B-2的发动机均与F110同属一脉。B-1的F101发动机是F110的前身,而以后者为基础又发展出了B-2的F118。从与隐身轰炸机的机体契合度方面来讲,F110也许有一定优势。不过,在空军已公布的B-21项目分包商名单中,并没有通用电力,普惠则占据了一席之地。

普惠目前拥有两条生产线,分别为F100与F135(之前为F-22配备的F119生产线,因为F-22的停产也随之停产了)。F100的最新型号是F100-229。如果B-21像B-2一样装备四台发动机,那么F100-229就不失为一个不错的选择;但如果B-21只能容下两部引擎的话,F100的推力就不够了。

这样的话,剩下的选择就是F-35配备的F135了。为了装配B-21,一定的修改当然是必要的,包括提高推力和燃油效率等。相比B-2的四台F118发动机,装备两台F135的B-21会稍显力道不够,但对于小一号的它来说却也不妨事。此外,B-21装备与F135同样核心机的型号,有利于降低这款发动机的成本,这对于“挖坑”无数的F-35项目来说,也算是一份额外“福利”了。

信息时代的轰炸机

隐身外形设计和动力方案,体现的是B-21过渡、求稳的一面,接下来,我们谈谈它求新的部分。

虽然“21世纪的轰炸机”的噱头有些尴尬,但要说B-21是 “信息时代首款轰炸机”却毫不为过。较之前信息时代的轰炸机,B-21显然具有更好的互联、互通和互用特性,系美军远程打击“系统簇”的一部分。

具体而言,除了执行常规和核打击任务,B-21还有可能扮演其他角色,包括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,以及有人与无人机混合作战的前方指挥平台等等。

在当前和未来的作战环境下,情报监视侦察 (ISR)能力对于轰炸机来说已绝不仅仅是完成轰炸任务的基础条件那么简单,以机载传感器作为任务支持设备的时代已远去。尤其是就B-21担负的远程作战、远离己方支持、孤身突防(“踹门”)任务来说,无论是自身生存,还是提高对时间敏感目标(隐形飞机只是延缓被发现的时机,攻击窗口仍是有限的)的打击效果,都需要提高ISR 和攻击能力的融合、机载传感器与系统簇中其它节点的融合。

根据已知情况,在B-21的设计理念中,对这一点是十分重视的。从任务平台“一专多能”这个角度来说,B-21相对于前代型号有明显的改变。除了远程打击这个“本行”,B-21还将充当持久的ISR平台甚至电子和网络攻击任务。这样B-21便再是单一的轰炸平台,而是远程打击网络中靠前配置的重要节点——除了为其他攻击平台扫清前行障碍外,还可为它们提供战场态势的情报,增强网络的整体战场感知能力。由于隐身能力的强化,它不仅可以提前对敌防空网进行渗透,并在预定区域上空长时间巡飞以等待打击目标的出现,还可以同时依靠电子攻击能力针对不同目标使用不同攻击手段,进行软杀伤。

结论

不过总体来说,B-21并非革命性的产品,在B-2与下一代轰炸机之间,它只是一个过渡性的选择。在这个意义上,B-2.1这个玩笑也许确有其恰当之处。但这个“.1”并非微不足道,它体现在信息系统簇方面的新发展,指出了美国未来军事转型在技术和战术方面的重点,其中的一些内容(如可能涉及的有人-无人系统集成作战)体现了美国“第三次抵消”战略的关键思路。

当然,LRS-B项目能否顺利推进,还在未定之天。抛开技术和战术因素不说,军费走向、合同的签署方式、国会与军方的拉锯、分包商所在各州的政治力量、空军与其他军种战略项目的“争食”等等,都会影响其进度。好戏才刚刚开始。

至于那些与中国有关耸人听闻的观点,听听就好。