全面解析B-2轰炸机

诺斯罗普·格鲁门B-2隐形战略轰炸机(英语:Northrop Grumman B-2 Stealth and Strategic Bomber)绰号“幽灵”(英语:Spirit)是由由诺斯洛普和波音公司联合麻省理工学院为美国空军研制的执行战略核/常规打击任务的低可侦测性飞翼式轰炸机。 B-2轰炸机是当今世界上唯一一种的隐身战略轰炸机,最主要的特点就是低可侦测性,即俗称的隐身能力。能够使它安全的穿过严密的防空系统进行攻击。B-2的隐身并非仅局限于雷达侦测层面,也包括降低红外线、可见光与噪音等不同讯号,使被侦测与锁定的可能降到最低。B-2在空中不加油的情况下,作战航程可达1.2万千米,空中加油一次则可达1.8万千米。每次执行任务的空中飞行时间一般不少于10小时,美国空军称其具有“全球到达”和“全球摧毁”能力。 B-2的隐身性能可与小型的F-117攻击机相比,而作战能力却与庞大的B-1B轰炸机类似。1997年,首批六架B-2轰炸机正式服役,一共只生产21架。每架B-2造价为24亿美元,若以重量计,B-2的重量单位价格比服役时值的黄金还要贵两至三倍。

中文名 B-2 幽灵 外文名 B-2轰炸机

首 飞 1989年7月 服 役 1997年4月

研制背景上个世纪七十年代,当时冷战正酣,

1975年问世的米格31苏联大力发展各种中远程防空导弹和高空高速国土防空拦截机,例如S-200(北约代号:萨姆-5)中高空超远程地对空导弹、S-300(北约代号:萨姆-10)全空域防空导弹系统和米格-25/31高空超音速拦截战斗机等。为能隐秘的突破苏联防空网,寻找并摧毁苏军的洲际弹道核导弹发射基地和其它重要战略目标,美国空军提出要制造一种新的战略轰炸机,强调突防能力,要求能够避开对空雷达探测,潜入敌方纵深,以80%的成功率完成任务。为此,空军拟制出了“军刀穿透者”计划,把隐身技术的应用列入了具体议事日程。[1]

计划确定 1975年8月美国国防部先进研究项目局(DA

F-117战斗攻击机RPA)邀请洛克希德、波音和诺斯罗普提供一种低可探测性飞机的初步工程数据。由于洛克希德公司不久前提交的样机受到好评,空军将生产F-117隐身战斗机的合同交给了这家公司。随着隐身战斗机的投产,美国国防部和国会要人也开始接受了“隐身轰炸机”这一概念,并于1977年正式批准了空军提出的研制这种飞机的申请报告1978年卡特政府秘密授权启动隐身轰炸机项目,命名为先进技术轰炸机(ATB),这就是B-2隐身战略轰炸机的最初名称,旨在研制可以取代B-1A的轰炸机。[2-3]

计划颁布 1980年9月美国空军颁布了ATB的方案

计划设计基础——YB-49征询书(RFP),由于该项目在成本和技术方面存在着严峻的挑战,所以空军鼓励航空航天企业间进行合作。于是出现了两大竞争阵营——洛克希德和罗克韦尔团队,诺斯罗普、波音和凌-特姆科-沃特(LTV)团队。1981年1月20日里根总统当选后情况发生了变化。里根政府加大了国防投入,足以支持包括新型战略轰炸机在内的几个军事研究项目。1981年10月2日里根总统宣布开始战略现代化项目(SMP),购买100架B-1B。而ATB也作为SMP的一部分展开秘密研制,当时预计总需求量多至132架。只有少数内部人士才知道当时美国空军正在同时进行两种战略轰炸机的研制。[4-5]

设计确定诺斯罗普的方案代号是“高级钻石”(Senio

高级钻石方案rIce,密语无特定含义),洛克希德的方案代号“高级钉”(Senior Peg)。“高级钻石”由诺斯罗普先进计划高级副总裁维尔科·E·加西奇主持,计划指导是哈尔·马尔卡良。洛克希德/罗克韦尔的“高级钉”方案的资料披露不多,但鉴于当时洛克希德在隐身技术上的成就以及罗克韦尔在B-1项目上的经验,人们普遍认为该队会赢得竞争。但1981年10月20日美国空军宣布诺斯罗普成为ATB合同的赢家,飞机编号B-2,并签订了6架试飞用机和两架静态测试机的初始合同,外加127架生产型轰炸机的意向订货,计划在1987年达成初始作战能力(IOC)

高级钉方案。[6-7] 在三家公司的分工中,诺斯罗普负责制造前中央机身和座舱,飞机前后缘以及控制翼面,另外还负责最后的总装和计划的整体协调。波音负责制造后中央机身和弹舱,以及外翼段和起落架。LTV负责制造包括发动机舱在内的机翼中段和尾喷口(LTV后被诺斯罗普·格鲁曼并购)。总装在加州帕姆代尔美国空军42号工厂4号场地进行。[8-9]

机体设计最终确定的诺斯罗普的设计是一个纯

B-2线图粹的飞翼,没有垂尾或方向舵,从正上方看B-2就像一个大尺寸的飞去来器。B-2的平面图轮廓由12根互相平行的直线组成,机翼前缘与机翼后缘和另一侧的翼尖平行。飞机的中间部位隆起以容纳座舱、弹舱和电子设备。中央机身两侧的隆起是发动机舱,锯齿状进气口布置在飞翼背部,每个发动机舱内安装两台无加力涡扇发动机。翼尖并不是平行于气流方向,而是进行了切尖以平行于另侧机翼前缘,除了翼尖外,整个外翼段没有锥度,都为等弦长机翼。机身尾部后缘为W形锯齿状,边缘也与两侧机翼前缘平行。由于飞翼的机翼前缘在机身之前,为了使气动中心靠近重心,也需要将机翼后掠。[10] B-2中央机身的深度需要足以容纳座舱和弹

起飞时的B-2舱,但长度却要尽量缩短以避免在高亚音速时产生过多的阻力。中央机身外侧机翼的弦长由发动机舱以及隐身进气口和尾喷口来决定。B-2在高亚音速飞行时,厚厚的超临界翼型将机翼上表面的气流速度加速至超音速。除了尾喷口后的区域外,B-2整个飞翼后缘布置有9块大型的操纵翼面。最后方的“海狸尾”是一整块可动控制面,用于在低空飞行时抵消因垂直阵风引起的颠簸。最外侧是一对被称为“减速板-方向舵”的开裂式翼面。剩下6副翼面是用于俯仰和滚转操纵的舵面,最外侧一对在低速时也兼做副翼。[11]

气动设计

近距离展示的B-2B-2没有垂尾,与传统飞机不同。该机呈偏航中性,也就是说当B-2向左或向右转弯时,不会产生回中的气动力。B-2由机翼外段后缘的诺斯罗普专利减速板-方向舵负责偏航控制,减速板-方向舵可向上下两侧开裂,同时开裂作为减速板,不对称开裂时作为方向舵使用。由于飞翼表面的附面层的存在,减速板-方向舵至少要开裂5度以上才能起到作用。所以在正常飞行中,两侧的减速板-方向舵都处于5度的张开位置,当需要进行控制时就立即可以起作用,这也是为什么我们看到的B-2飞行照片中减速板-方向舵都是张开的原因。但是张开的减速板-方向舵会影响飞机的隐身效果,所以B-2在抵达战区时,减速板-方向舵会完全闭合。[12] B-2A的大部分表面都被一层特殊的弹性材

飞行中的B-2料覆盖,使表面保持均匀的电导率以减少来自接头或接缝处的雷达波反射。而在设计中不能依靠外形进行隐身的部位(如进气口)就要涂上雷达吸波材料(RAM)了,其组成成分至今仍是高度机密。RAM是可多层喷涂的涂料,内含可将雷达波能量转换成热能的成分。全机涂上厚度适当的涂层后,特定波长的雷达波在照射到涂层后,涂层两面反射的雷达波会发生干涉,从而相互抵消。类似的概念就是光学镜头的镀膜,可以消除不必要的光线。[13]

动力设计 B-2A中央机身两侧的发动机舱内安装了4台GE F

F-118发动机118-110非加力涡扇发动机,每台额定静推力8,618千克。F118是在F101-X的基础上研制,后者是B-1轰炸机F101发动机的战斗机型号。与F101相比,F101-X有较小的低压外涵机匣,将旁通比从2:1降到0.87:1。[14] 低旁通比的发动机只需较小的进气和排气系统,所以被B-2选中。发动机进气口远离机翼前缘,以避免被来自下方的雷达波照射到。由于肥厚的飞翼结构,B-2可以把发动机深深地埋在飞翼内,飞翼的上表面的扁平的进气口和弯曲的进气道可以保证机载雷达无法从上方直接照射到发动机的正面,从下方就更不可能了。这样B-2可以采用较简单的进气口,只需要在唇部作尖齿修形就没有问题了。[15] .big-img-box a{display:block;overflow:hidden;position:relative}

B-2进气道剖视图 B-2进气口边界层分离板分理出附面层

B-2尾喷口气流再被混合进尾喷口以降低排气温度,减少红外辐射。通过分离板的气流还被扩压并导向被集中称之为二次气流系统的各种内部气流管路。这包括机体上安装的附件传动装置及发动机舱的通风,环境控制系统换热器的冲压冷却气流和旁路回路的气流。在低速及地面工作时,通过位于进气道外罩顶部和每台发动机进口正前方的四个菱形发动机辅助进气门来增大供给发动机的空气流量。辅助进气门打开下的运转,降低了主进气道的质量流量比以及相应的尖唇口的转弯损失。[16]

航电设计 B-2A的乘员编制两名,并列坐在ACEII弹射座椅

B-2A座舱布局上,飞行员在左侧,任务指挥官在右侧。座舱前方和两侧有4片大型风挡玻璃,乘员通过机腹舱门进出座舱,在紧急情况时,弹射座椅通过座舱顶部的易碎舱门弹射。任务指挥官负责导航和武器投放,但两名乘员都可以单独完成整个任务。每个乘员面前都有4个彩色CRT显示器,右侧有一个数据输入面板,左侧是一组油门。座舱后方还有第三名乘员的位置,但很少使用。该座位也有弹射座椅,顶部有易碎舱盖。B-2A的导航系统最初由两套统组成,每套都可以单独导航,但一起工作时精度会更高。一个是惯性测量单元,另一个是诺斯罗普NAS-26天文惯性单元。NAS-26原本是为鬼魅远程巡航导弹研制的,是一个带稳定基座的光电望远镜系统,可在阴天锁定预先选定的星星。该系统的观察窗口就在风挡左侧。[17] B-2A机载雷达为AN/

AN/APQ-181型相控阵雷达APQ-181相控阵雷达,休斯公司制造。这种相控阵有2个雷达天线阵列,特点是不需外加旋转或摇摆式天线,只通过信号阵位的改变和组合,可对不同角度和不同方位进行扫瞄。它的工作频率在12-18GHZ,旁波瓣小,抗电子干扰能力强。[18] 工作模式共有21种,最突出的是合成孔径雷达工作模式和反合成孔径雷达模式。前者主要用于扫瞄陆地地貌,可清晰地获取161千米距离内地表的扫瞄图像,供飞机对地面目标轰炸时使用;后者则主要用于识别和捕捉海上目标,最远有效距离可达128千米。另外还可让B-2A轰炸机使用地形匹配和地形规避技术,使其能贴地低空突入敌方空域去遂行轰炸任务。[19]

武装筹载 B-2轰炸机的两个旋转弹架能携带16枚AGM-129型巡

B-2的挂弹能力航导弹,也可携带80枚MK82型或16枚MK84型普通炸弹或36枚CBU-87型集束炸弹,使用新型的TSSM远程攻击弹药时携弹量为16枚。当使用核武器时可携带16枚B63型核炸弹。此外AGM-129型巡航导弹也可装载核弹头。2002年2月B-2增加了使用联合防区外空对地导弹JASSM的能力。外翼段内部的大多数空间被油箱占据,发动机舱之间的机身下方并列布置了两个大型弹舱,每个弹舱可挂载波音研制的先进旋转式挂架,可挂载8枚908千克级弹药,也可安装两个炸弹挂架组件以挂载常规弹药。经过航电与装备性能提升后的B-2A可以携带AGM-154联合距外武器和GBU-28型5,000磅激光制导炸弹;此外,也可以携带AGM-158联合空对地距外导弹。[20]

40,000 磅(18,000 千克):以堆栈式炸弹挂架携带Mk 82 500磅低阻力通用炸弹(总携带数为 80 枚)

27,000 磅(12,000 千克):以堆栈式炸弹挂架携带750磅等级集束炸弹(总携带数为 36 枚)

16具旋转挂架(Rotary Launcher Assembly,RLA):可携带2,000磅等级武器(如Mk 84 2,000磅低阻力通用炸弹、GBU-31联合直接攻击弹药或B-61及B-83核弹)。[21]

建造数量

呼号 机尾号 命名 现状

AV-1 82-1066 美利坚幽灵号 服役中

AV-2 82-1067 亚利桑那幽灵号 服役中

AV-3 82-1068 纽约幽灵号 服役中

AV-4 82-1069 印第安那幽灵号 服役中

AV-5 82-1070 俄亥俄幽灵号 服役中

AV-6 82-1071 密西西比幽灵号 服役中

AV-7 88-0328 德克萨斯幽灵号 服役中

AV-8 88-0329 密苏里幽灵号 服役中

AV-9 88-0330 加利福尼亚幽灵号 服役中

AV-10 88-0331 南卡幽灵号 服役中

AV-11 88-0332 华盛顿幽灵号 2010年2月发动机舱失火,机体严重受损,修复中。

AV-12 89-0127 堪萨斯幽灵号 2008年2月23日失事坠毁

AV-13 89-0128 内布拉斯加幽灵号 服役中

AV-14 89-0129 乔治亚幽灵号 服役中

AV-15 90-0040 阿拉斯加幽灵号 服役中

AV-16 90-0041 夏威夷幽灵号 服役中

AV-17 92-0700 佛罗里达幽灵号 服役中

AV-18 93-1085 奥克拉荷马幽灵号 服役中

AV-19 93-1086 小鹰幽灵号 服役中

AV-20 93-1087 宾夕法尼亚幽灵号 服役中

AV-21 93-1088 路易斯安纳幽灵号 服役中

AV-22至AV-165 取消[22]

B-2轰炸机第一次投入实战是在塞尔维

B-2轰炸机奔袭科索沃亚的科索沃战争,这是投入服役十年后的第一次出战。当地时间1999年5月7日夜间,北京时间1999年5月8日,首次投入实战的B-2轰炸机使用三枚精确制导炸弹直接击中了中华人民共和国驻贝尔格莱德大使馆,当场炸死来自新华社的邵云环、《光明日报》的许杏虎和朱颖三名中国记者,炸伤数十人,造成大使馆建筑的严重损毁。其中一枚JDAM未当场爆炸,直到五年后才由塞尔维亚方面取出销毁。之后中国方面认为这是一次蓄意的轰炸,可能是对中国此前反对北约轰炸南联盟的报复,因此向美国提出强烈的抗议,北约解释这是误炸。[23]

被炸的中国驻贝尔格莱德大使馆这次轰炸及之后的发展使原本由于中美两国元首互访而正处于上升阶段的两国关系骤然恶化。事件之后中国民众群情激愤,很多大学生到美国和其他北约国家驻北京、上海、沈阳等地的使馆前示威游行,游行活动在后期出现了失控的苗头,包括焚烧美国快餐店、破坏美国使领馆等。事件中,美国驻香港领事馆也遭遇香港民众示威抗议。中美两国关系到1999年底开始逐渐恢复,北约对死伤的受难者进行了经济赔偿。时任美国总统的比尔·克林顿亲自为此事件道歉,并对中国被损坏的馆舍赔偿。中国政府也对被抗议示威人群损毁的美国馆舍进行了赔偿。[24-25] 2003年3月,B-2投入伊拉克战场,一架B

B-2从迪戈加西亚起飞-2在28日晚上首次实战投放了两颗2130千克的新型EGBU-28制导炸弹,炸毁了巴格达市内位于底格里斯河畔的一个通讯塔。这是美军在伊拉克战争中使用的最大的炸弹。EGBU-28有全球定位/惯性导航和半主动激光全程的双模制导模式,比以往的JDAM炸弹更为先进。EGBU-28既能有效摧毁大型坚固目标,也能尽量减少附带杀伤。在伊拉克战争期间,B-2不加油航程为11119千米, 已有两架转场到印度洋上的迪亚戈·加西亚美国空军基地,从该基地起飞轰炸伊拉克不需要进行空中加油。[26] 2008年2月23日,一架编号89-012

坠毁的B-27(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,机上两名飞行员平安获救。调查显示B-2轰炸机在起飞前,24个传感器之中的三个传感器被水汽损伤,测得错误的大气资讯,导致飞控电脑错误计算起飞所需的飞行速度和上升角度。尽管机上两名飞行员试图修改错误资讯,但并不成功,飞机随即冲向地面爆炸起火。[27] 2010年2月,B-2轰炸机(编号:88-0332)华盛顿幽灵号在关岛安德森空军基地地面启动时四台发动机中的一台发生火灾,同时损坏了发动机舱和其他部件。这架B-2于2014年1月9日修复完成重新入役。[28] 2013年3月28日,美国空军

B-2于韩国乌山基地上空派出两架B-2隐形轰炸机前往韩国参加韩美联合军演“秃鹫”。这是美国首次派遣可携带核武器的B-2隐形轰炸机赴朝鲜半岛进行实弹演习。这两架飞机从密苏里州的怀特曼空军基地起飞,在“单次连续任务”中往返飞行1.3万英里,在韩国的目标范围内投下仿真弹药。这次演习激怒了朝鲜,并促使平壤发出了在核武器的辅助下发动一场“全面战争”的威胁。考虑到朝鲜已被B-52轰炸机参演所激怒,使用隐形轰炸机将进一步加剧与平壤的紧张关系。[29]

参考数据

长度 21.0米

翼展 52.4米

高度 5.18米

翼面积 478平方米

空重 71700千克

正常起飞重量 152200千克

最大起飞重量 170600千克

发动机 4× 通用电气公司F118-GE-100涡轮风扇发动机

推力 4×17,300磅

最大燃油量 75750公斤

参考性能

最大速度 0.95马赫

有效载荷 23,000千克

实用升限 15,200米

最大航程 6,000海里(11,100公里)

翼负荷 329公斤/平方米

推重比 0.205[30]

2003年6月,美国空军计划按照B-2超地平通信计划,在B-2轰炸机上增装Link-16数据链。应用Link-16数据链数据,将令B-2驾驶员实时获知飞机所处位置。[31-32]

2003年9月10日,美国空军的一架在尤他州试验靶场,一次投放了80颗227千克的JDAM炸弹,轰炸了长度不到1609米的模拟小型机场。每颗JDAM炸弹都经过了单独编程,以理想的角度和航向,各自攻击了的预定目标。[31]

2004年8月,诺斯罗普·格鲁门公司官员表示将向怀特曼空军基地交付首架具有新隐身涂层的B-2轰炸机,这标志着B-2的隐身和雷达改进工作达到关键里程碑。[31]

2004年12月,在俄克拉荷马州廷克空军基地,E-3机载预警和控制系统飞机(AWACS)机队与该基地的全球力量轰炸机联合试飞工作队联合对B-2A隐身轰炸机实施Link-16数据链综合验证试验。[31]

2006年4月,来自于美国俄亥俄州赖特帕特森空军基地材料与制造委员会的工程师们,与B-2系统小组和材料专家一起,解决了一个关键的材料成批生产问题。此问题直接影响美空军B-2轰炸机机队的作战可维护性,进而影响到作战可用性。[31]

2006年9月,美国诺斯罗普·格鲁门公司和雷声公司表示,它们已向美国国防部建议一种逐年推进的增量式渐进升级途径,在未来许多年内对B-2进行改进。[33]

2006年10月,美国诺斯罗普·格鲁门公司希望其B-2A轰炸机可作为试验平台,对美空军的"下一代远程攻击系统"(NGLRS)所需要的技术、武器和作战概念进行验证和评价。

2007年1月2日,美空军轰炸机主管称,空军对B-2隐身轰炸机进行一系列升级。有些升级工作已经完成,还有一些仍在规划中,有的将提前10年以上进行规划。[33]

2007年3月,美国空军已经通过了B-2隐身轰炸机的主承包商——诺斯罗普·格鲁门公司提议的改进这种轰炸机的卫星通信系统的计划,同意该公司开始研制和验证极高频(EHF)卫星通信系统,以便使B-2隐身轰炸机发送和接收战场信息的能力提高约100倍。[33]

2007年6月,诺斯罗普·格鲁门公司已与波音公司签署一份历时62个月、价值1.71亿美元的系统开发和验证(SDD)合同。该合同是美国空军B-2隐身轰炸机新型极高频(EHF)卫星通信系统的第一个增量升级项目。[33]

2007年7月,诺斯罗普·格鲁曼公司宣布,该公司已经着手研究为美国空军的B-2隐身轰炸机装备新型的30000磅(13620千克)级钻地弹(penetrator weapon)。[34]

2007年11月,诺斯罗普·格鲁曼公司已经完成为B-2隐身轰炸机雷达改进计划(RMP)开发的新型雷达天线试验装置(DTU)的安装、综合和首飞。[35]

2008年1月,驻密苏里州Whiteman空军基地的美国空军509轰炸机联队宣布,该基地的武器专家将重达30000磅(13620千克)的巨型钻地弹(Massive Ordnance Penetrator,MOP)搭载在B-2"幽灵(Spirit)"隐身轰炸机的弹舱内。[36]

2008年7月,诺斯罗普·格鲁门公司的用于升级B-2A隐身轰炸机飞行管理系统(FMS)的现代化计算机体系结构开发完成了第一阶段。[37]

2010年1月,美国空军利用B-2A隐身轰炸机完成了一次使用人造混合燃料飞行验证。美国空军可选燃料验证办公室主管Jeff Braun透露,此次验证过程中,一架B-2从Whiteman空军基地起飞完成了一次训练。[38]

2010年4月诺斯罗普·格鲁曼公司已经完成B-2轰炸机雷达现代化项目(RMP)的系统开发和演示阶段(SDD)。[39]

2012年3月,五角大楼宣布一项价值200亿美元、历时10年的现代化改良B-2部队的计划。改进的主要领域是全面更换过时的航空电子设备和装备程序,以应对未来越发复杂的“潜在敌人”防空网。[40]

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