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战神再临:中国战略轰炸机发展历程 | ||||||||
wforum.com 2024-12-04 22:41 三石笔记 | ||||||||
从中国空军在21世纪后基本确立战略空军发展战略开始,对于新一代轰炸机的设想和研制工作就一直在进行中,其中最受军迷关注的是广为流传的20系列中的重头戏,即轰-20战略轰炸机。 一直以来,受到美国B-2隐身战略轰炸机的影响,世界上有能力研制战略轰炸机的国家一般都会以其作为参考对象或设计蓝本,来设计研制具备高隐身能力、大航程、大载弹量以及高态势感知能力的战略轰炸机。而作为技术发展到一定阶段后趋同的结果,中国空军新一代轰-20战略轰炸机大概率在气动布局选择、性能以及技术水平上与B-2相差不大,但在某些方面会更为优秀。 不过,B-2这样的隐身战略轰炸机是否还能继续适应未来20年甚至30年的技术发展和战场环境,目前却存在着不确定性。 首先,B-2的研制背景是在美苏冷战的高峰期,其研制目的是担负深入苏联国土纵深执行核打击任务,无论是设计、结构还是性能方面,都是围绕这个核心目标展开的。为了实现高隐身性,B-2的飞翼布局实际上极大地限制了其飞行性和操纵性,同时其弹舱结构也只是为满足挂载核炸弹的要求设计的,并不能挂载远程巡航导弹。这一特点在当时来说并没有什么太大的问题,也非常符合B-2的作战想定和战术安排。但是进入后冷战时代之后,世界上爆发核大战的可能性越来越低,美国空军更多参与的是一些低烈度局部战争,这导致B-2失去了大展身手的作战环境。 美国空军B-2A隐身战略轰炸机 在现代常规作战中需面对各类高性能远程防空导弹系统和日益成熟的反隐身探测技术,B-2虽然拥有良好的隐身能力,但继续采用纵深攻击模式所带来的危险性要比冷战时期高出数十倍。而无法挂载远程巡航导弹的缺陷,也导致B-2在这种高威胁情况下仍然需要采用临空打击模式,这也是美国空军至今仍然将其作为空基核打击的核心而极少投入常规作战的主要原因(最多也只是挂载一些如钻地弹等特种弹药,执行低烈度对地打击任务),绝大部分情况下还是使用机龄更老但作战灵活性更大的B-52战略轰炸机执行这类任务。 其次,B-2的生产和作战使用成本也极高,而可出动率和可维护性却并没有人们想象得那么好。由于生产数量较少,B-2的单价超过了24亿美元,即使生产数量达到最初的规模,单价也不会低于15亿美元,在航空装备之中仍然属于“天价”,即使是美国空军,也很难实现大批量生产。 而B-2引以为豪的隐身性在日常使用维护中也暴露出很多问题,比如每架B-2的保养、维护时间和成本都要比常规非隐身轰炸机多出十数倍(需要专用的恒温机库),其持续出动能力非常有限。目前,美国空军的B-2机群最多只能保证不到50%的出动率。美国空军目前所装备的B-1B战略轰炸机的情况与之类似,虽然其常规作战能力表现更佳,但相差不大的使用成本和不佳的维护性仍然极大地限制了其在实际作战中的大量应用。 B-2A是一种很娇气的隐身战略轰炸机,日常必须停放在恒温恒湿机库里,并且经常需要修补隐身涂层 对于发展技术路线基本相同的轰-20,这些问题也不可能完全避免。即使通过技术发展的后发优势,某些不足会有一定的改善(比如能挂载小尺寸巡航导弹,增强了常规作战的能力),但其固有的物理限制并不能改变(如机身过短无法保证弹舱长度)。这也就意味着,假设轰-20真实存在的话,其生产、装备数量也不会过多,仍然是以核威慑为主,想要实现比较理想的核常兼备能力仍然比较困难。 也正是由于B-2存在不确定性,美国空军才启动了新一代B-21隐身轰炸机的研制,并将其定位为远程打击轰炸机而非战略轰炸机(这一点在某种程度上与中国空军的轰-6K有些类似,也是一种双发轰炸机)。它在保持优秀的隐身能力的同时,还强化了常规作战打击能力和战场适应能力,同时生产、使用成本显著降低(只有B-2的1/3或是1/4),可维护性远在B-2之上(维护时间只有B-2的1/8到1/10,这意味着在同等时间内其出动率更高)。 虽然B-21武器挂载能力明显降低,航程明显减小(推测其最大航程接近9000千米,最大载弹量在15吨左右,单弹舱可以挂载诸如JASSM、LRASM等新型巡航导弹以及GBU-57重型钻地炸弹),但其在保证核攻击能力的同时,常规打击能力也得到了极大增强。B-21将是美国空军未来继续保持全球军事优势、与大国竞争和对抗中获取优势的重要筹码,其装备数量将会超过150架,规模会是现役B-2的7倍以上。 首飞状态的美国B-21隐身轰炸机 然而,现实情况却是:尽管新一代B-21的技术更先进,常规打击和战场适应能力更强,但仍不能一统美国空军战略轰炸机的天下。根据美国空军最新规划,未来还会保留不少于50架改进型B-52H,与B-21“高低搭配”使用,这也意味着B-21在某些作战环境中仍然不太适合使用,它所体现的作战优势和先进性更适合执行一些高强度“穿透打击”任务。但是,如果与B-52H更低的使用成本、更优秀的可维护性及更远的航程等方面相比,B-21在很多情况下仍然有着不可回避的不足,B-52H显然是美国空军最适合、最廉价、适用范围最广泛的作战平台。 对于中国空军来说,即使未来轰-20完成研制并装备部队,也同样会面临美国空军现在的问题,即如何实现空中战略打击力量的低成本、高效率和强大的核常兼备打击和威胁能力。未来仅仅依靠新一代轰-20来担负核、常作战的全部任务,显然既不经济也不适合,使用成本和作战效率不尽如人意。现役数量较多的轰-6K虽然机龄都较短(80%都只有10年左右),出勤率也非常理想,但自身性能却极大地限制了其未来面对高强度海空作战的能力,而以数量优势来弥补性能差距也不是一个可取的办法。此外,这个劣势会随着作战范围的扩大以及武器载荷的增加而越发明显,在超过一个临近点后,目前所表现出来的作战优势将会荡然无存,这也是这种在中型轰炸机基础上改进而来的轰炸机不可避免的固有缺陷。 从装备发展的需求以及中国空军未来战略打击力量的优化建设来看,研制一型大吨位高亚声速战略轰炸机与新一代轰-20配合使用,不仅非常迫切,而且有着重要的现实意义。虽然隐身轰炸机甚至更为高端的高超声速空天轰炸机将是未来空军强国争夺的“制高点”,但传统高亚声速战略轰炸机综合性能均衡、使用成本低廉、威慑力强等优势仍然可以在未来常规作战中发挥重要作用。 出于各种原因,中国空军在这个领域仍然是空白,轰-6K无法满足这类高强度作战的要求,因此占略轰炸机的缺乏是中国空军乃至中国整个航空工业系的痛点。 实际上,早在20世纪60年代,中国空军就提出研制战略轰炸机的设想,并且相关单位也进行了比深入的方案论证,甚至已经进入了原型样机的研制段。毕竟当时中国正面对美、苏两个核大国前所未的核威慑,建立中国自己的“三位一体”核打击力也就成为当务之急。受到当时“早打、大打、打核争”战略的影响,中国在国内航空工业基础和研制力都十分薄弱的情况下,仍然启动了包括轰-6改进轰-6I和新型战略轰炸机的研制计划。 轰-6I是在轰-6的基础上发展的一种战役轰机,研制目的和技术路径与现役的轰-6K比较类似。一些零散资料显示,在1971年开始确定研制计划仅4年后,中国就实现了首架原型机的首飞,这对于时基础薄弱的中国航空工业来说是一个巨大的成就。轰-6I的设计主要是针对轰-6所存在的航程短、载弹少的问题展开的(这一点也与现役的轰-6K类似),在轰-6原始气动布局没有进行较大改动的前提下,国采用了从英国引进的4台“斯贝”-512型涡扇发机取代了2台涡喷8发动机,其中2台装在翼根部原涡8发动机舱内,另外2台则以吊挂的方式装在机翼下。之所以选择这种民用客机上的发动机,主要是考虑其重量轻、体积小、推力大、油耗低的特点,这对增加轰-6I的航程和载弹能力是至关重要的。同时,这种发动机也是当时中国国内引进数量较多的“三戟”中短程三发喷气式客机的动力,在使用维护方都积累了一定的经验,且引进渠道也比较畅通,对轰-6I的研制非常有利。 “斯贝”-512型涡扇发动机是一种小型双转子加力涡扇发动机,长度只有2.9米,直径0.94米(涡喷的长度和直径相应为5.8米和1.4米),虽然最大推力有5.4吨,但重量也只有1.2吨(涡喷8的推力和重量9.3吨和3.1吨),发动机的推重比达到4.4(涡喷8的重比只有3.0),4台发动机的总推力达到21.6吨,比台涡喷8的18.6吨增加了16.13%。 采用4台发动机的轰-6I轰炸机 轰-6I在改用4台“斯贝”-512型发动机的配置后,虽然飞行阻力略有增加,但其巡航状态下的油耗却下降了25%,致使轰-6I 在内油量不变的情况下,最大航程增加了21%,作战半径也达到近3500千米。而在武器载荷方面,其正常载弹量和最大载弹量都有明显提升,在世界范围内同等级别轰炸机中处于前列。 可以说,轰-6I在总体性能上全面超越了轰-6,不仅满足了中国空军当时对远程战略轰炸机的需求,而且能对建立中国的“三位一体”核打击能力产生重要的影响。不过,轰-6I的研制并没有继续下去,到1978年以后,随着“早打、大打、打核战争”的战略被抛弃,加之“国土防空”仍是中国空军的首要任务,其对战略轰炸机的需求也就没有那么迫切了。同时,为了降低技术难度和研制风险,轰-6I的机体并没有什么改变,特别是机腹弹舱的尺寸很小,空间也有限,导致大型弹药的挂载仍然没有什么变化,后续研制过程也暴露出来一些问题,最终在1980年被完全终止。 而在研制轰-6I的同时,中国空军为向当时的美、苏空军看齐,也在考虑研制一种技术性能更先进,在功能上与美国B-52、苏联图-95类似的战略轰炸机。毕竟轰-6I总体上只是一种“短、平、快”项目,其研制目的是用成熟、可靠的技术来提高轰-6的性能和作战能力,并通过轰-6I的研制提升国内轰炸机研制能力和技术水平,为后续研制新一代战略轰炸机打下基础。而这个新型轰炸机就是同时期计划研制的轰-8。 资料显示,轰-8的研制方案最早是在20世纪70年代初被提出的,该方案采用了与轰-6类似的机体设计,但机身直径、机长、翼展都明显增加,最大起飞重量超过150吨,在机身下设有2个长6.5米(或1个长8.5米)的弹舱,正常载弹量为10吨,最大载弹量不低于18吨。机翼下还设有4个外挂点,可以挂载8~10吨各类型空地导弹或炸弹、核弹。满油状态下的最大航程要求超过10000千米,在载弹8吨的条件下拥有不小于4000千米的作战半径,具备洲际飞行能力。整体上看,轰-8的技术性能设计要略低于美国的B-52和苏联的图-95战略轰炸机,但完全满足进行基本核威慑及核反击的要求。 轰-8轰炸机模型 虽然轰-8的技术性能设定并没有过于追求“达到世界先进水平”,但其研制风险和所需要突破的技术难度仍然不低,特别是对动力装置的选择,可以说是关系到轰-8研制成败的关键。轰-6I的研制已经使中国空军认识到发动机的先进与否是决定飞机性能最重要的因素。特别是对于航程及载荷性能有较高要求的战略轰炸机来说,如果发动机性能不佳,通过增加机体尺寸和载油量并不能从根本上解决这个问题,甚至会陷入“水多加面、面多加水”的恶性循环。 而当时在轰-6I上所使用的“斯贝”-512型发动机虽然基本性能比较优秀,但最大的问题就是推力较小。4台发动机对于起飞重量不低于150多吨的战略轰炸机来说,只能保证整机的推重比为0.14,远低于战略轰炸机普遍需要的0.25,即便使用6台发动机也只能达到0.21,除非使用8台才能保证达到0.25左右的标准水平。然而,8台发动机会使飞机的日常保养、维护变得更为复杂,且发动机数量增加,虽然保证了所需的推力,但油耗在同等条件下会变得更大,实际上也不是经济的选择。 美国当初研制B-52时之所以选择8台发动机,也是由于J57发动机推力过小。因此,轰-8必须选择一种性能先进、推力更大的涡扇发动机。最终中国空军将目光放到了当时也正在研制中的运-10所使用的涡扇8发动机。这种发动机总体上是仿制的美国波音707客机上所使用的JT-3D涡扇发动机(军用改型就是现在仍然在B-52H上使用的TF-33),两者性能基本相当。其最大推力7.6吨,长3.4米,直径1.3米,结构重量为1.93吨,发动机推重比为4.5,巡航油耗很低,经济性极佳,4台发动机就可使轰-8具有不低于0.25的飞机推重比,无论飞机性能还是作战指标都可以得到很好的保证。如果轰-8与运-10两型飞机都使用这种发动机(实现一发配两机),也可以进一步促进涡扇8发动机的改进、发展,降低生产、使用成本,这对中国发动机的研制都是具有重要意义的。 美国B-52战略轰炸机最初采用的J57涡喷发动机结构剖视图 从技术定位和性能水平上看,轰-8堪称中国版的B-52。如果研制成功,显然有益于中国空军战略打击、威慑能力的提升,甚至可以对当时国际政治安全局势产生不可忽视的影响。这也意味着轰-8的研制难度要远远超过轰-6I,所需要突破的技术瓶颈以及经济成本显然会更大、更多,以当时中国航空工业技术研制能力和经济状况来说,完成轰-8确实困难重重。因此,轰-6I进入原型验证机的研制阶段,轰-8却只停留在初期设想阶段,至20世纪70年代中后期就基本上停止了发展。 随着20世纪70年代末中美关系改善以及中国开始全面实施改革开放政策并转向以经济建设为中心上,战略轰炸机的研制对于当时中国空军所担负的作战任务来说已经没有任何必要了。由于当时国产轰-6在技术和生产方面仍然存在很多问题,直到20世纪80年代中后期相关技术全面突破和解决后才逐步完成,因此取消轰-6I和轰-8的研制完全不会令人意外。 从轰-6I和轰-8的研制可以看出,战略轰炸机的研制会受到多方面因素的影响,政治、经济、国防战略、作战需求缺一不可,这也是美苏两国能在二战后成为世界超级强国的根本所在。 目前中国所面对的世界安全形势以及中国空军未来所需要担负的任务使命,已经决定了建设一支强大的战略空军将是未来中国空军发展的核心目标,而战略轰炸机就成为实现这个核心目标的重要标志之一。 着眼于未来的作战环境和整体安全形势的中国空军,与冷战时期的美苏对战略轰炸机的需求已完全不同,虽然核打击与核威胁能力是战略轰炸机最核心的使命,但是随着中国核打击力量的技术水平不断提升、装备规模不断增加,美、俄、中三个核大国之间的战略平衡关系可能会更为稳定,爆发全面核大战的概率很低。所以,维持一支数量庞大、只担负(或更为侧重)核打击任务的战略轰炸机机群,现阶段以及未来较长一段时期都是不经济的,这也是美国空军要对其战略空中作战力量作出大刀阔斧的改革,逐步将以核大战为主要使命的B-1B和B-2战略轰炸机退出现役,而由老式的、具备较好核常打击能力的B-52H和新式B-21来取而代之的主要原因。也就是说,一种战略轰炸机很难同时满足核、常两种完全不同环境下的作战任务。 美国空军开始将B-1B可变后掠翼超声速战略轰炸机退役 如今,随着中国整体国大的提升,以及有着明确的作战需求和战略支撑基础,中国现阶段的航空技术(先后完成了运20与C-919这类大飞机的研制)和经济实力(世界第二大经济体)完全有能力同时研制2型战略轰炸机。也就是说,在研制侧重核打击与核威慑作战的轰-20的同时,以现有成熟技术发展一种生产、使用成本较低,技术结构相对简单、实用,以及更加侧重常规作战、易于快速形成作战能力并能满足未来至少30年作战需求的新一代高亚声速战略轰炸机是很有必要的。 目前装备的轰-6K实际上是一个非常好的平台,如果在其基础上进行全面的放大、增强,研制一种性能先进、成本可控、具备强大核常打击能力的高亚声运战略轰炸机并非遥不可及。更重要的是,在第13届中国航展新闻发布会上,歼-20战斗机总设师、中国科学院院士、中国航空工业集团有限公司副总经理杨在接受记者采访时,罕见地提到了会持续提升轰-6系列能力,加速推进新型战略打击武器装研制,进一步提升我军空基远战略打击能力。这实际上表轰-6K会继续进行改进、改型,提升作战能力,同时新一代战略轰炸机的研制或许正在进行。 |
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