美国空军下一代隐身战略轰炸机B-21

云脑智库 2022-06-13 00:00


来源 | 高端装备产业研究中心

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美国空军和诺斯罗普·格鲁曼公司发布的B-21 Raider艺术渲染图


导读


在未来的几年中,美国空军将转变成由经过严格改装的B-52和目前正在开发的B-21 Raider组成的轰炸机机队。具有隐形能力的B-21“突袭者”轰炸机开始服役后,空军将开始逐步淘汰老化的B-1B枪骑兵和较新的B-2幽灵。据报道,第二架B-21原型机正在建造中。该计划的主要承包商诺斯罗普·格鲁曼称:“B-21突袭者将能够穿透最严峻的防御条件,在世界任何地方进行精确打击。”



最新进展

此前美国空军曾预计B-21 Raider将于2021年12月进行首次飞行,但计划如今有所改变。2021年1月,美国空军快速能力办公室主任沃尔登在接受《空军杂志》的独家采访时表示诺斯罗普·格鲁曼公司在加利福尼亚州棕榈谷的工厂正在生产第二架B-21隐形轰炸机,而第一架突袭者预计将在2022年初推出并于当年年中飞行。

沃尔登还补充说第一个轰炸机尚未达到最后组装阶段,但也正在慢慢成形,并“真正开始看起来像轰炸机”。第二架轰炸机则主要是为了进行结构和强度测试。

据战略威慑和核一体化的副参谋长詹姆斯·道金斯中将在1月14日表示,新的轰炸机将在2026年或2027年左右服役。

未来的B-21作战基地的渲染图,其中B-2 Spirit代表了B-21 Raider

根据国会预算办公室2018年提交的报告,美国空军计划以800亿美元的总价格完成B-21项目研发并采购首批100架。但是,空军全球打击司令部负责人蒂莫西·雷将军表示,未来将需要至少220架轰炸机,除去75架B-52,剩下的就是B-21轰炸机。

主要服役基地

2020年1月31日,美国空军与诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)共同发布了三架B-21的新效果图。它们具有相同的艺术构想,飞机效果图分别合成在成南达科他州的埃尔斯沃思空军基地,密苏里州的怀特曼空军基地和德克萨斯州的戴斯空军基地的飞机库。

埃尔斯沃思空军基地B-21(概念图)

怀特曼空军基地B-21(概念图)

戴斯空军基地B-21(概念图)

2019年3月,美国空军宣布埃尔斯沃思将成为第一个装备Raider作战中队的基地。怀特曼和戴斯目前分别拥有B-2Spirit隐形轰炸机和B-1B Lancer超音速轰炸机,也将在埃尔斯沃思之后获得B-21。

发展历程

B-21源于美国空军的下一代轰炸机(NGB)计划,2004年6月,美国空军空战司令部开始研究新型轰炸机项目,用以取代当时老旧的B-52“同温层堡垒”轰炸机,并且计划目标在2018年便开始服役,是为“2018轰炸机”的名称来源,随后正式命名为“下一代轰炸机”(NGB)。

2009年,由于美国财政紧张,五角大楼宣布中止“下一代轰炸机”(NGB)项目的研发,并延长B-52同温层堡垒轰炸机、B-1等轰炸机的服役期限。其后,美国空军启动另一个更为廉价的远程轰炸机项目,是为LRS-B的始端。

2015年10月27日,美国国防部(DOD)宣布将建造新型远程攻击轰炸机(LRS-B)的合同授予诺斯罗普·格鲁曼公司。

在2016年美国的空战研讨会上,LRS-B被正式命名为“B-21”,标志着该飞机是21世纪的第一架轰炸机。

2016年9月19日,B-21被正式命名为“突袭者”,以纪念二战中的杜利特尔突袭者队(Doolittle Raiders)。

迪克·科尔(Dick Cole)(左)在2016年9月19日举行的空军协会会议上与空军部长Deborah Lee James(右)宣布了B-21的名称

预测参数

2021年初,美国空军已经在南达科他州的埃尔斯沃思空军基地建立了B-21轰炸机的原型掩体。

B-21“突袭者”(Raider)临时庇护所

该图显示了埃尔斯沃思(Ellsworth)停机坪上的临时避难所。与避难所相邻的是福特F-150或雪佛兰索罗德(Chevy Silverado)汽车,两车长约20英尺。将该车与停机坪上大约20平方英尺的混凝土部分的网格进行比较,表明避难所长约150英尺,宽约80英尺。空军在新闻稿中指出,避难所的目的是覆盖整个飞机。

相比之下,B-2轰炸机的翼展为172英尺,长度约为70英尺。这架飞机的临时可展开充气掩体长250英尺,宽126英尺,这表明了飞机边缘所需的潜在余量。

B-2 Spirit的正交投影图

根据这些尺寸,如果B-21的机翼后掠角与B-2相当,那就可以推测B-21的翼展约为42.672m,长度约为15.24m。美国空军杂志先前估计B-21的尺寸为翼展不超过45.72m,长度为16.764m。


B-21隐形轰炸机新效果图中与B-2A的区别


虽然效果图仍然缺乏一定程度的细节,但B-2对B-21的影响是显而易见的,B-21总体形状类似于B-2。

B-21的主起落架是两轮设计,而不是B-2上的四轮设计。

B-21主起落架门和前起落架门都有锯齿状的边缘。

B-21前起落架舱门与前起落架门采用分离设计,且侧开,不同于B-2A的前后开合。

B-21配备两台发动机,其发动机短舱与机翼、机身几乎融合为一体。而B-2A配有四台发动机,机翼两侧各两台,使发动机短舱在飞翼上形成两个明显的凸起。

B-21采用了近乎平齐的进气口设计,这是提高隐身性的一项关键设计,能够进一步减少飞机的雷达信号。这样的进气口设计会给深埋在机身内部的发动机带来各种气流问题,因此实现起来很复杂。

《航空周刊》指出,渲染图显示的机身和进气口比旧式轰炸机要短。这一切都是为了增加船员生命支持,燃料,传感器和武器的内部容量。作为隐身飞机,B-21必须在内部存储所有武器,传感器,燃料和其他物品,因此空间非常有限。

在这个新的渲染图下没有显示的是B-21的后缘,但是根据B-21最初的概念图,可以看到B-21的后缘有了明显的变化。

左图:原始的B-21概念图;右图:由于需要加强飞机以抵抗低空飞行的压力,B-2的后缘比B-21的后缘更为明显


B-21的菱形后缘不同于B-2A的锯齿后缘。B-21更简单的菱形后缘可能是最初的隐形轰炸机的外观,在20世纪80年代,美国空军在最后一刻要求B-2 Spirit能够具备低空穿透能力,因此B-2进行了大规模昂贵的重新设计。根据《航空周刊》的分析师,B-21可能针对中高空飞行进行了优化。

技术特点

1 隐身技术

一架轰炸机深入敌方领土,很可能会使雷达波从多个角度弹起,因此必须进行全方位隐身。B-21的设计,采用机身和机翼的组合,舍弃后部的水平和垂直稳定器,是从各个方向避开敌方雷达的最佳形式。低频监视雷达可以发现防空系统附近的飞机,而高频交战雷达则可以使综合防空系统锁定快速移动的飞机。B-21的概念是设计出能够躲避监视雷达和交战雷达的隐形配置。

然而,尽管美国空军开发人员说,新兴的B-21将采用更适合躲避尖端防空技术的新隐形技术,但俄罗斯媒体报道称,这种隐形技术对他们的S-300和S-400防空系统毫无用处。此外,俄罗斯目前正在研发S-500系统,该系统能够摧毁甚至长达125英里(约200km)的隐身目标。

尽管B-21的新形象看上去确实类似于现有的B-2,但美国空军官员认为新轰炸机的隐身技术将远远超过B-2的能力。B-21使用更快的处理器,数字网络和传感器来跟踪更隐蔽的飞机,并在更长的频率范围内跟踪更广泛的频率。这些频率包括UHF,VHF和X波段等。


B-21预计将装备两台普惠F135发动机

2 开放式任务系统

B-21将采用开放系统架构,类似于已经在F-22、U-2、B-2和其他平台上演示的架构。开放式架构允许来自不同供应商的新传感器或其他子系统轻松集成到飞机中。因此,随着先进技术的发展,最初的B-21可以更容易得到增强;这也意味着,原本昂贵的先进传感器和其他子系统的开发可能被推迟或独立于飞机本身进行。

3 使用创新的数字工具

诺斯罗普·格鲁曼公司副总裁兼总经理史蒂夫·沙利文(Steve Sullivan)在2021年4月6日的采访中表示诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)正在利用集成数字技术来快速概念化,设计,制造和维护B-21,并且正在与美国空军合作开创数字工程和先进制造领域的新方法。

在生产线上,结合最新的AR技术,使整个制造过程实质上在X射线透视下进行。

诺斯罗普·格鲁曼公司使用其高度沉浸式虚拟环境(HIVE)支持程序,B-21 Raider计划使用HIVE在生产前虚拟安装并验证飞机部件的可维护性。

携带武器

B-21的军备套件的设计侧重于有效载荷和配置灵活性,以适应各种角色和任务要求,尽管其战场能力的全部范围尚未透露。

B-21突袭者目前确认的武器包括JASSM-ER隐身巡航导弹,30,000磅重的GBU-57大规模军械穿透“掩体炸弹”炸弹和GBU-31联合定向攻击弹药(JDAM)卫星制导炸弹。

B-21既是常规轰炸机,又是核轰炸机。在常规任务中,它可能会携带GPS制导的联合定向攻击弹药(JDAM)和联合空对地防区外导弹(JASSM)。对于核任务,轰炸机可能会携带B83和B61-12核重力炸弹。其他可能的有效载荷包括地雷,空对空武器,无人机和高超音速武器。

JASSM-ER隐身巡航导弹

GBU-57大规模军械穿透“掩体炸弹”炸弹

GBU-31:装有JDAM套件的Mk 84炸弹

美国空军现役轰炸机

1.B-1“枪骑兵”(Lancer),是美国空军在冷战末期开始使用的超音速可变后掠翼重型长程战略轰炸机,由北美航空(后与洛克威尔公司合并,又被波音并购)于1970年代研制,在1974年首次试飞,并于1985年服役,是美国空军现役唯一的超音速轰炸机。

2021年2月17日,美国空军全球打击司令部(AFGSC)宣布现役的62架B-1战略轰炸机中将有17架退役,现役机队中将剩下45架。

飞行中的B-1B Lancer

2.B-2“幽灵”(Spirit)是目前世界上唯一的隐身战略轰炸机,1997年,首批六架B-2轰炸机正式服役,而至今一共只生产21架。2008年2月23日,一架编号89-0127(命名为堪萨斯幽灵号)在美军关岛安德森空军基地起飞时坠毁,现役20架。

美国空军B-2A轰炸机宾夕法尼亚幽灵号

3.B-52“同温层堡垒”(Stratofortress)是美国波音飞机公司研制的八发动机远程战略轰炸机,美国空军现在预算让B-52一直服役至2050年,届时其服役时间将高达90年。

美国空军一架编号为61-0036的B-52H同温层堡垒战略轰炸机

主要分包商

出于安全原因,美国空军最初拒绝透露哪些分包商将支持诺斯罗普·格鲁曼公司制造B-21,但随后确定了其中七个重要的参与者。其中,普惠发动机公司(Pratt&Whitney)将制造发动机,英国BAE系统公司将提供电子防御,柯林斯航空航天公司将提供飞行控制,而Spirit AeroSystems公司将制造结构部件。

小结

特别值得一提的是,在美军的设想中,B-21还要承担起一定的战场支援类任务,充分利用它“飞得高”、“能隐身”的优势,担负起诸如BACN(战场通讯节点)、ISR(态势感知)、ELINT(电子情报侦察)等使命,换言之这是可以兼顾战略级电磁支援飞机职能的“多用途轰炸机”。B-21隐形轰炸机预计将在2020年中首飞,在2026至2067年服役。届时,美国轰炸机队将由至少100架B-21和75架B-52组成,美国的全球打击能力将实现质的飞跃。到时候,可能只有俄罗斯的S-500防空系统和我国的量子防空雷达能够与其一较高下。
参考资料
[1]Congressional Research Service.Air Force B-21 Raider Long-Range Strike Bomber.[2019-11-13].
[2]Air Force Global Strike Command Public Affairs.[2021-2-18]
[3]KYLE MIZOKAMI.The B-21 Bomber Could Be the Coolest Plane Ever.[2021-3-10]
[4]JOSEPH TREVITHICK AND TYLER ROGOWAY.Here’s Our Analysis Of The Air Force’s New B-21 Stealth Bomber Renderings.[2020-1-31]
[5]Peter Suciu.3 Companies Snag a $200M Contract for Air Force’s New Bomber Complex.[2021-03-26]
[6]DAVID CENCIOTTI.Let’s Have A Look At The New B-21 “Raider” Stealth Bomber Renderings The Air Force Has Just Released.[2020-01-31]
[7]BREAKING DEFENSE.Early Risk Reduction For The Bomber Of The Future.[2021-04-06]
[8]John A. Tirpak.Army’s Long-Range Strike Vision is ‘Stupid,’ AFGSC Chief Says.[2021-04-02]

[9]BREAKING DEFENSE.Early Risk Reduction For The Bomber Of The Future.[2021-04-06]

- The End

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