边试飞边生产,美军急了?

作者:石宏 来源:瞭望智库 2024-02-26

由美国诺斯罗普·格鲁曼(简称诺·格)公司研制的美空军新一代轰炸机B-21“突袭者”去年年底才刚刚首飞,五角大楼今年1月23日就证实,已经批准该机开始低速生产。

诺·格公司曾在其官网上表示,B-21是世界上“第一架升空的第六代战机”。这个说法可能不会有太多人认同,因为人们普遍所说的“五代机、六代机”是指战斗机而非轰炸机。在2015年美国国防部向诺·格公司授予的合同中,该机被称为远程打击轰炸机(Long Range Strike Bomber,LRS-B)。2016年,这个项目被确认为B-21轰炸机项目。


美国空军新一代轰炸机B-21“突袭者”。

对于美国空军来说,B-21的问世,不仅使美国空军在隐身轰炸机领域的技术优势得以巩固,而且使美国空军在轰炸机的使用灵活性方面变得更大。

尽管美军和诺·格公司都表示,先进生产工艺保证了该机能如此快速地进入生产阶段,从首飞到开始低速生产仅两个月的反常之举,仍然引发了外界对B-21会否“欲速则不达”的猜测。

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现役机型不太好用

任何武器的发展都是需求的结果,B-21也不例外。美国空军现役有三款战略轰炸机,分别是B-52H、B-1B和B-2A。但是随着美国军事战略的变化和技术的发展,这三款战略轰炸机都无法令美国空军满意。

B-52是美国在冷战初期发展的战略轰炸机,1955年开始服役,到现在已经快70年了。尽管美国空军一直在对其进行改进,目前在役的B-52H在性能上有了翻天覆地的变化,但其在气动外形上并没有任何改变,雷达反射截面积巨大,面对现代化的防空系统要想突防很困难。对美国空军来说,B-52H的优势在于皮实可靠、使用和维护便宜,应对中低烈度的冲突或局部战争没有问题,但是在高强度战争环境中就不行了。

B-1B是美国在冷战中后期发展的战略轰炸机,1986年开始服役。该机采用的是可变后掠翼设计,具备低空超声速突防能力,这也是它的绝招。而且B-1B在气动外形设计上更出色,流线型的机身使其雷达反射截面积比B-52显著减小。但是B-1B毕竟不是隐身飞机,在现代化的早期预警雷达面前还是容易被发现,低空超声速突防的效果,面对预警机+高性能战斗机+防空导弹组合而成的防空体系时,也是大打折扣。

更让美国空军不满的是,B-1B的可靠性差、妥善率(战机能够正常执行任务的比例)极低。自服役以来,B-1B在结构方面问题层出不穷,无论美国空军怎么对其进行改进,都无法得到改善,这也让B-1B一直饱受诟病。2019年5月,美国空军62架B-1B战略轰炸机中竟然仅有6架可以执行任务。这种情况让美国空军对B-1B无法忍受,多次提出要将B-1B完全退役。到2021年9月23日,美国空军已将17架B-1B提前退役。剩下的B-1B也支撑不了太长时间,最终全部退役是必然结局。

B-2A的发展时间实际上比B-1B的前身B-1A晚不了几年,但是由于技术太过复杂,所以该机直到1997年才服役,此时冷战已经结束数年。美国空军发展B-2的目的是为了隐身突防,由此也可以看出美国空军在冷战期间为了战略轰炸机的突防煞费苦心,既有低空超声速方案,也有隐身方案。

B-2A为了隐身,采用了十分独特的飞翼布局,外形像蝙蝠一样。不仅如此,B-2A还采用了极其复杂的隐身涂层。总体而言,B-2A的隐身性能达到了极高水平,雷达反射截面积比B-52降低了上千倍,与B-1B相比也降低了10倍。这样一来,雷达发现B-2A的距离显著减小,使得B-2A面对20世纪90年代的防空系统如入无人之境。

但是,B-2A的高性能完全是拿金钱堆出来的,以至于美国空军不得不大幅削减采购数量。在B-2A研制初期,美国空军曾计划采购132架,但是由于B-2A造价太高,再加上冷战结束没有了那么大的需求,所以美国空军一下子将采购数量降到了21架。这样一来,研制费用分摊之后,每架B-2A的单价高达24亿美元,几乎相当于用等重量黄金造出来的。

不仅如此,服役之后的B-2A每年还需要天价的维护和保养费用。B-2A每飞行一小时要花10多万美元,而且每飞行一小时需要50小时进行维护,这就导致B-2A平时大部分时间都是待在机库,很少飞行。算下来,每架B-2A每年需要6000万美元才能养得起。此外,B-2A每飞行几架次就要重新修补隐身涂层,并且平常还要待在恒温恒湿的机库,部署能力和再出动能力受到极大限制。可以说,B-2A对美军而言,就像是养了一位大爷,每天需要好吃好喝伺候着,但这位大爷却干不了多少活。

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性能够用还有性价比

从上面的介绍可知,美国空军现役的三款战略轰炸机到现在要么老态龙钟,要么百病缠身,要么昂贵而娇气。如果不更换,未来美国空军将会陷入花了一大堆钱却无多少随时可用的战略轰炸机的窘境。对美国空军来说,战略轰炸机一直是地位的象征和战略打击的主力。任由战略轰炸机力量逐渐塌方,是美国空军无论如何也接受不了的事情。


美国空军新一代轰炸机B-21“突袭者”的效果图。

在这样的背景之下,美国空军提出发展一款全新的轰炸机来逐步取代现役的三款战略轰炸机,由此就有了B-21的出现。美国空军对B-21寄予厚望,要求其具备更强的突防能力,能更好地适应未来信息化、智能化战场的需求,在核打击与常规打击方面实现均衡,易于维护,采购价格和使用、维护费用要显著降低。一句话,美国空军在B-21的设计思想上,不再刻意追求技术先进性,而是更注重性价比,让美国空军能够买得起、用得起。

实际上,美军的整体武器设计思想都已经发生了重大变化,即美军需要的是性能够用,同时造价和使用、维护费用较低的装备。因此,美军现在对新武器越来越强调成本控制。美国空军的B-21是如此,美国海军的“星座”级护卫舰也是如此。甚至就连不断建造的福特级核动力航母和大批量生产的F-35隐身战斗机,美军也一再要求降低价格。

B-21在设计时,美国空军就要求将研制费用计算在内,单价必须控制在5亿美元,几乎只有B-2A的五分之一。尽管现在B-21的单价出现了上涨,达到6.5亿美元,但仍然远低于B-2A。作为一款首飞时间比B-2A晚了34年的新型轰炸机,相比于B-2A,B-21的单价显得如此之低,可见美军现在对成本控制的在意程度。在使用和维护费用上,美国空军也要求B-21必须比B-2A大幅降低。因为,对任何一款武器装备来说,使用和维护费用才是大头。如果生产单价低而使用和维护费用很高,那么全寿命周期的费用也不会降低多少。

因为美国空军对B-21进行严格的成本控制,甚至导致诺·格公司不停抱怨整个B-21项目根本不赚钱。但是,由于B-21全寿命周期费用大降,美国空军打算未来采购100架甚至更多的B-21,全面取代现役的B-1B、B-52H和B-2A战略轰炸机。

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要隐身突防,更要灵活部署

作为美国空军新一代轰炸机,B-21的首要任务要求是突破敌方现在以及未来的防空系统,对敌方纵深浅近的高价值战略或战术目标实施核打击或常规打击。也就是说,突防能力在B-21的技术设计上排第一位。在突防手段上,美国空军依然认为隐身最为关键。尽管现在的防空雷达技术有了非常大的提升,但对于隐身飞机的探测和跟踪仍然比较困难,至少防空雷达对隐身飞机的探测距离就大大低于对非隐身飞机的探测距离。因此,隐身,在当下乃至未来相当长时期内,依然是最好的突防手段。

就飞机隐身而言,90%取决于外形设计。于是,B-21的气动外形与B-2A没有本质差别,继续采用飞翼布局。毕竟飞翼布局经过B-2A这么多年的实际应用,早已证明是最好的隐身气动外形。不过,B-21出于控制成本方面的考虑,很多地方没有采用B-2A那样复杂的线条,而是尽可能简化为直线。最明显的表现就是,B-21的尾部比B-2A简洁得多,从后面看就是字母“W”造型。而B-2A的尾部就要复杂多了,是锯齿形。B-21在外形上还有一个与B-2A区别明显的地方,是背负式进气道越发平顺,几乎和机身相融,进气口也因而成为一条窄缝。这样一来,B-21不仅飞行时的阻力减小,而且隐身性能也得以提高。

B-21采用的新型隐身涂料也比B-2A的隐身涂料好得多,毕竟B-21与B-2A之间有着30多年的时间差距,在这么长的时间里,隐身涂料有很大的技术进步。不过,B-21所采用隐身涂料的最大优势倒不在于隐身能力比B-2A的隐身涂料提高了多少,而在于牢固性更好而且更易于维护。可不要小看这一点,实际上这才是B-21与B-2A在技术上区别的极为重要之处。

B-2A就是由于隐身涂料牢固性差而且对环境温度和湿度变化敏感,才不得不频繁修补隐身涂层,并且日常要待在恒温恒湿的机库,显得极为娇气。因此,B-2A的维护工作量惊人,出动率却一直提高不了。尤其是离不开恒温恒湿的机库,使得B-2A的部署灵活性特别差。B-21就完全不同了,由于隐身涂料牢固性高且对温湿度不敏感,日常所需的维护工作量显著降低,而且能够露天停放,不需要恒温恒湿机库,这就使得B-21可部署的机场数量大大增加,部署灵活性显著增强。

就隐身性能而言,有分析认为B-21的雷达反射截面积要比B-2A下降一个数量级,这种分析过于夸大。俗话说“一分价钱一分货”,B-2A那么高的单价自然反映在隐身性能上。而B-21更注重成本控制,在隐身方面也就做不到不顾一切地抠细节。尽管在30多年时间里隐身技术有了提升,但隐身原理在这么长的时间里并无明显变化。隐身原理没有突破,隐身技术也就没有质的变化。

从气动外形上看,B-21有超过B-2A的地方,但也有不如B-2A的地方,所以气动隐身方面两者并无本质差别。B-21的隐身涂料虽然更好,但在隐身方面的贡献也就9%多一点儿,更多的贡献在于让B-21的部署灵活性、可部署周期、可出动架次等方面显著超过B-2A。

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服役进度加快

至于B-21的性能参数、航电系统如何,目前还不得而知,因为美国空军在B-21的这些具体性能方面严格保密,没有对外公布。外界只能根据之前美国官方零星透露的一些信息以及B-21首飞所展现的一些情况进行推测。

在速度方面,B-21和B-2A差不了太多,因为飞翼布局已经限制了飞机的最大速度。也就是说,B-21仍然是高亚声速轰炸机,不可能达到超声速。

由于B-21的外形尺寸明显比B-2A小,所以B-21的航程、载弹量也都小于B-2A。外界推测,B-21的航程大约为9000千米,比B-2A小了3000千米左右。这也是美军将B-21称为远程打击轰炸机,而不是像B-2A那样称为战略轰炸机的主要原因。

虽然自身航程和载弹量较小,但B-21和美军其他作战飞机一样具备空中加油能力,所以航程较小不是什么大问题。在美国空军众多空中加油机的支持下,B-21完全具备全球飞行和全球打击能力。不仅如此,由于B-21的部署灵活性大,而美国在全球范围内有众多的空军基地,就算B-21没有空中加油能力,也具备全球打击能力。也就是说,尺寸变小的B-21反而进一步增强了美国空军的全球打击能力。

在载弹量方面,由于尺寸减小,B-21只有1个内置弹舱,这点从B-21首飞时可以清晰地看出来。相比之下,B-2A拥有2个内置弹舱,载弹量明显要大于B-21。但是B-21的载弹量到底比B-2A小多少,外界就只能猜了。美国空军之前曾说B-21可以挂载1枚13.6吨重的GBU-57巨型钻地弹(MOP),这估计就是B-21的最大载弹量。而B-2A的最大载弹量是23吨,这也就意味着B-21的载弹量比B-2A减小了近10吨。

尽管B-21的隐身性能并不比B-2A出色,航程和载弹量还比B-2A明显缩水,但如果据此轻视B-21就错了。实际上,作为比B-2A晚出现30多年的新型轰炸机,B-21真正厉害的地方在于其应用了最新材料、航电和信息等技术以及开放架构,使其信息化、网络化、智能化程度明显强于B-2A。尤其是现在人工智能技术发展火热,所以B-21也应用了人工智能技术,并且能够根据人工智能技术的不断发展而升级。一旦B-21全面取代现役三款战略轰炸机,美国空军的轰炸机将由B-21“一统江湖”。

美国空军迫切需要新一代B-21隐形轰炸机来维持空中霸权是毋庸置疑的。只是,当前美国研制的多型先进武器都存在进度延误问题,包括B-21起初曾计划在2021年12月首飞,结果推迟了两年。这些都是美军采取措施加快其服役进度的重要原因。

此前美国F-35战斗机研制时极力推崇数字化工程的效果,希望借助软件工程迭代进步的思路,在不同生产批次中逐步完善作战能力。但在实际生产中,由于没有经过充分测试,不成熟的软硬件问题反而导致F-35研制进度严重滞后,停飞事故接连不断。如今,B-21采用的这种“边试飞边生产”的模式,是否会“欲速则不达”呢?B-21在研制过程中是否会步F-35的后尘,还有待进一步跟踪观察。

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