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美國空軍B-21“空襲者”轟炸機發展分析|焦點短訊

2022年12月2日,在美國空軍和諾斯羅普-格魯門公司的主持下,首架B-21“空襲者”轟炸機原型機在諾格位于美國加利福尼亞州帕姆代爾的工廠首次公開亮相。

B-21“空襲者”(Raider)隱身轟炸機是美國自冷戰結束以來研制的首型轟炸機,將在2025年或之后列裝,與經過重大升級后的B-52H遠程轟炸機一起,共同組成美軍直至2050年前后的空基核常兼備遠程打擊力量。


(資料圖片僅供參考)

圖中紅圈內是美國加利福尼亞州帕姆代爾的美國空軍第42號工廠的諾格公司使用廠房區,2022年12月2日舉行了B-21原型機的首次公開展示儀式。

研制情況

B-21轟炸機項目于2004年啟動,2015年進入工程研制,目前正在制造6架原型機,并已啟動批生產準備。該項目曾經歷一次重大調整,在工程研制階段雖出現首飛推遲等情況,但整體進展較順利。

(一)采辦計劃經歷一次重大調整

美國空軍在2004年啟動“下一代轟炸機”項目,發展一型隱身重型遠程轟炸機。2009年時任美國防部長羅伯特·蓋茨指令美國空軍中止該項目,重新確定需求,重點是避免聚焦單一平臺提出過多要求。2010年美國空軍提出遠程打擊“系統簇”解決方案,并設立“遠程打擊轟炸機”項目,發展該“系統簇”中的核心裝備隱身遠程轟炸機。該方案于2011年2月獲得蓋茨部長批準。2013年2月美國空軍空中作戰司令部和全球打擊司令部聯合編制完成“遠程打擊轟炸機”的作戰需求文件。至此,美國空軍完全確定了對下一代隱身遠程轟炸機的需求,為發布工程和制造發展招標書鋪平了道路。

(二)工程和制造發展整體進展較順利

2015年10月美國空軍授予諾斯羅普-格魯門公司工程和制造發展階段合同,但因落選的波音/洛克希德-馬丁公司團隊向美國國會政府問責署提出抗議而暫停合同執行。2016年2月政府問責署裁定美國空軍授予諾格公司合同合規合理,研制工作得以繼續;隨后美國空軍宣布遠程打擊轟炸機編號為B-21,并發布首張外形示意圖(見圖1)。2016年3月美國空軍公布了普惠公司、BAE系統公司、羅克韋爾-柯林斯公司(今美國雷聲技術公司的一部分)等7家主要參研廠商;7月建立B-21項目一體化辦公室,便利軍方與參研廠商溝通聯系;9月宣布命名為“空襲者”(Raider,美國防部2018年《核態勢審議報告》的中文簡版稱之為“襲擊者”)。該項目于2017年第一季度完成初步設計評審,2018年第一季度開始原型機制造,11月完成關鍵設計評審。

圖1 美國空軍發布的B-21轟炸機想象圖

2020年8月美國空軍宣布B-21的首飛時間將不早于2022年,較此前確定的2021年年底推遲。從2021年1月時任美國空軍采辦、技術與后勤助理部長羅珀透露的情況判斷,B-21項目為充分應用美國防部從2018年開始大力推進的數字工程而適當調整了進度計劃,建立了整機及主要部件和子系統數字模型,進而完善和優化了相關設計,以確保在原型機上充分考慮制造創新、維護性和保障性,使其完善度與生產型飛機基本相當。2021年2月諾格也透露在研制過程中實施了數字工程創新,從設計上確保該型機可生產、可持續、可維護。

2022年3月美國空軍透露首架B-21原型機已從帕姆代爾工廠轉入一座新建的載荷校準設施中,且該機已完成大部分總裝工作,很可能成為在建6架原型機中率先升空的一架。在完成載荷校準工作后,該機將進行系統供電、發動機起動、液壓系統等測試,以及低速和高速滑跑試驗。5月,美國空軍和諾格宣布該機完成首次載荷校準試驗,結果與基于數字模型的預測相符,但首飛時間又推遲至2023年春末夏初。

美國空軍將B-21項目列為最優先采辦項目之一,美國國會也全力支持,保障了該項目的研發經費投入。自2004年至2022年10月,美國空軍累計投入的公開研發經費約170億美元;在2022年4月發布的2023財年預算中還首次安排了采購預算。美國空軍已于2022年4月授予諾格一份總金額1億多美元的合同,用于采購制造首批生產型B-21所需的長周期物項,表明該項目已開始進行批生產準備。

B-21揭幕式現場畫面

B-21正式出場

主要特點

美國空軍將“遠程打擊轟炸機”/B-21項目設定為嚴格保密的“特殊準入項目”,嚴控信息發布。綜合迄今可掌握的情報資料分析,B-21采用飛翼布局,將具備6個主要技術特點:一是兼備強的網絡化協同作戰和獨立作戰能力;二是生存能力很高,可在強對抗環境中作戰;三是作戰半徑適中,滿足對主要對手的覆蓋要求;四是內埋載彈量適中,武器配置靈活多樣;五是臨空/防區外打擊能力兼顧,突出臨空打擊能力;六是強調經濟可承受性,便利未來升級改造。

(一)兼備強的網絡化協同作戰和獨立作戰能力

一方面,美國空軍為B-21設定了“網絡就緒度”關鍵性能參數(NR-KPP),用來衡量該型機的網絡中心能力指標。該型機按遠程打擊“系統簇”的核心組成設計,能與穿透偵察機(諾格的RQ-180或其改型)、穿透電子戰飛機等遠程打擊“系統簇”中其他裝備編組組網協同,組成“尖刀”遠程打擊力量,在美國國家層級情報、偵察和通信等資源支持下,在戰爭之初實施縱深穿透作戰。另一方面,為在電子戰環境中作戰,B-21將配裝先進的雷達、光電、電子偵察、導航定位設備,能在強對抗或拒止作戰環境中獨立導航、定位、探測和攻擊。由此,B-21及其編組可在支援遠程打擊的信息和后勤裝備遭到攻擊的條件下,在強對抗或拒止空域中作戰,并更好地打擊大量移動目標或加固/深埋的目標。

(二)生存能力很高,可在強對抗環境中作戰

根據美國空軍在2015年9月透露的信息,得益于采用先進材料等因素,B-21的隱身能力“比B-2A好很多”(根據諾格在10月透露的信息,B-2A的信號特征已通過使用新材料得到很大改善;在當時每架B-2A飛機每9年進行一次基地級維護,每次為期12個月)。該型機還將配裝一體化電子偵察與對抗系統,并與穿透偵察機、穿透電子戰飛機編組作戰,既可增強對抗能力,在強對抗環境中穿透先進防空系統;也可降低自身主動發射電磁波進行雷達探測、電子干擾的需求,降低暴露概率。另外, B-21可能為配裝攔截來襲導彈的自衛激光武器預留了空間、重量和功率,以進一步提高生存力。目前美國空軍計劃在2025年演示可由F-15戰斗機搭載的吊艙式自衛激光武器,其功率大于10千瓦,可挫敗來襲導彈。從技術成熟度和時間節點看,B-21可能在服役后不久的升級改造中選擇集成自衛激光武器。

(三)作戰半徑適中,滿足對主要對手的覆蓋要求

B-21無空中加油作戰半徑為3900~4600千米,已能滿足對主要對手的覆蓋要求。美國空軍認為,對手的“反介入/區域拒止”手段將拒止加油機接近到防護區930千米以內,而全球大多數的戰略目標都位于內陸2800~3700千米距離范圍。因此,如作戰半徑達到3900~4600千米,已可滿足美軍“將全球范圍內的各種目標置于險境”的要求,并適應對手國家具有較大面積和縱深、美軍的戰區基地面臨多種打擊威脅、美軍航母可能被迫遠離對手海岸線等作戰場景。具有這樣作戰半徑的B-21,如在距我海岸線930千米處進行空中加油,將可確保在對手全境任何地區上空待機1小時以上,滿足巡飛獵殺機動式彈道導彈/巡航導彈發射車等時間敏感目標的需要。

(四)內埋載彈量適中,武器配置靈活多樣

B-21將“配備一個大型且靈活的有效載荷艙,能搭載當前和未來的各種機載武器”。該型機的核打擊武器將包括AGM-181A“遠程防區外”巡航導彈和B61-12制導核航彈。主要常規打擊武器包括AGM-158B系列輕型空射巡航導彈,GBU-28或更輕小的鉆地制導炸彈(如“高速穿透武器”),“杰達姆”和“小直徑炸彈”系列制導炸彈等,并可混合掛載,能夠打擊戰場上大量的移動目標或加固/深埋的目標。另外,從該型機“能搭載當前和未來的各種機載武器”研判,B-21實際作戰時的內埋載彈量可能達到14~15噸,以便掛裝1枚重達13.6噸左右的GBU-57重型鉆地彈。即使掛裝GBU-57時或其他重型彈時需適當減少載油量,美國空軍也可通過強大的空中加油能力,使該型機重載起飛后空中加油(通過分析美國空軍現役B-2A隱身轟炸機的技術參數,該型機內埋掛裝2枚GBU-57時,也需采用這種方式)。

(五)臨空/防區外打擊能力兼顧,突出臨空打擊

B-21兼備臨空打擊和防區外打擊能力,但將突出臨空打擊能力。主要原因有兩點:一是從作戰博弈上看,如僅依靠防區外導彈進行打擊,對手會考慮美軍有限的導彈數量,形成承受、熬過遠程打擊的企圖和信心,降低美軍遠程打擊的懾戰效果;二是從成本上看,美國蘭德公司在2011-2012年開展的成本對比研究顯示,如隱身轟炸機在30年的服役壽命內的總參戰時間超過約20天,那么實施臨空打擊的成本將低于巡航導彈實施防區外打擊的成本。對于有數十萬目標/瞄準點需要打擊的大國對手,美國空軍不僅需裝備足夠數量的B-21,更需B-21每架次攜帶成本更低、數量更多的彈藥進行臨空打擊。預計該型機內埋載彈量約為B-2A的一半,可掛裝8枚1噸級的導彈或制導炸彈,或約40枚250千克級“杰達姆”GBU-38制導炸彈。

(六)強調經濟可承受性,并便利未來升級改造

美軍把B-21的經濟可承受性放在突出位置,將采購單價作為一項關鍵性能參數,把100架生產型機的采購單價上限設定為5.5億美元(2010財年美元值,未攤入研發費用)。為實現該目標,美國空軍在確保滿足作戰要求的前提下,為該型機選擇適當指標,并采用成熟度較高的技術。此外,美國空軍還采取多種便利未來升級改造、同時又降低壽命周期成本的舉措:一是采用開放式任務系統。這為未來實施持續快速的競爭性升級改造提供了條件,可顯著降低升級成本。美國防部已在2015年4月決定未來通過競爭升級B-21,美國空軍2018年9月透露該型機的傳感器、通信、電磁信號特征和自防御能力可隨威脅變化和技術發展快速升級。二是采用敏捷軟件開發。美國空軍2019年9月透露該型機將采用“開發、安全和運維一體化”的敏捷軟件開發方法,按月快速持續更新機上軟件,既便捷又降低成本。三是采用人工智能技術。如采用可在飛行過程中自主學習的軟件,實現自更新;采用預測性維護技術和基于數字孿生的逐機精準動態“畫像”,實現敏捷、精準的維護保障等,有利于升級、戰備完好性和降低成本。

未來計劃

從2023年到2027年,B-21將先后完成首飛、研制和作戰試驗鑒定、列裝,先后形成常規及核打擊能力,此后將逐步成為美國空軍轟炸機機隊的主力裝備。

(一)完成研制、投入批生產并形成作戰能力

按目前計劃,B-21將在2023年首飛,此后將很可能按后續進度計劃完成試驗試飛,在2025年或之后形成初始作戰能力,可執行常規打擊任務;2027年前后形成核打擊作戰能力。首個B-21作戰中隊將部署到美國南達科他州埃爾斯沃斯基地,接著在密蘇里州懷特曼基地和得克薩斯州戴斯空軍基地部署。

美國空軍和諾格認為,B-21項目后續可按進度實現上述節點。一是原型機成熟度高,并依托試驗臺進一步降低了風險。美國空軍在2022年5月明確表示,B-21的原型機已使用與未來批生產型機相同的生產和制造工藝,“像制造生產型機一樣制造原型機,目的是為了更早實現作戰能力”。此外,諾格和美國空軍還在開展航電試驗臺試飛,該試驗臺裝有B-21的所有航電硬件和軟件。二是美國空軍為后續研制和采購編列了高額預算。在2023財年預算材料中,美國空軍規劃在2023-2027年為B-21項目再投入100多億美元的研發經費,以及190多億美元的采購經費。如按低速初始生產階段的B-21單價為6.39億美元(按2010年美元值,不超過5.5億美元)計算,采購經費總額可采購20~30架B-21。

(二)可能顯著擴大最終列裝規模

美國空軍在B-21項目進入工程和制造發展階段之前,一直宣布計劃采購“80~100架”生產型;進入該階段后,改口為采購“至少100架”。按此規模,投產后預計每年生產7架或8架,2035年前后即可完成交付。

但實際上,在進入工程和制造發展階段后不久,美國空軍、國會重要議員和智庫又多次提出應增購該型機。例如,美國戰略與預算評估中心2019年3月發布《一支大國競爭時代的空軍力量》報告,建議2035年美國空軍遠程轟炸機規模應達到383架,其中B-21為288架。美國空軍全球打擊司令部在2020年5月透露已制定將轟炸機機隊規模擴大到220架的計劃,其中B-21為145架,此后美國空軍官員強調“145架(B-21)才能滿足最低規模要求”。美國國會在2020年12月通過《2021財年國防授權法案》,要求美國空軍至少保持225架轟炸機,略高于美國空軍全球打擊司令部的計劃。這意味著B-21未來的機隊規模很可能會比先前計劃的100架有大幅擴充,至少達到145架以上。

結束語

B-21是美軍將我軍作為頭號假想敵開展研制的首型主戰裝備,并被美軍視為懾止和戰勝我軍的關鍵非對稱作戰裝備。B-21列裝后,美國空軍轟炸機將實現冷戰后的首次更新換代,實現高度隱身化和信息化,作戰響應、生存和殺傷等能力將大幅提升。美國空軍B-21的研制,體現出美軍對核常兼備遠程打擊核心裝備發展的高度重視,以及聚焦強對抗環境下的實戰需求、質量規模并重、重視數字工程等科研生產工具、充分預籌未來升級等發展思路,值得關注、分析和借鑒。(中國航空工業發展研究中心 張洋 趙群力)

關鍵詞: 美國空軍

來源:國際航空
編輯:GY653

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