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[图文]B-2“幽灵”战略轰炸机

热度126票  浏览71次 【共0条评论】【我要评论 时间:2010年1月03日 21:38

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B-2“幽灵”(Spirit)是目前世界上最先进的战略轰炸机,也是唯一的大型隐身飞机。其隐身性能可与小型的F-117隐身攻击机相比,而作战能力却与庞大的B-1B轰炸机类似。目前B-2只有B-2A型。

研制B-2隐身轰炸机的构想始于1975年。当时美国国防部所属的“先进计划局”出笼了一个代号为“哈维”的项目,落实到空军,就派生出了XST(XST意思是实验,隐身,战斗)计划。在这一计划中美军工科研界首次提出了将隐身技术运用到飞机上的设想。富有研制军用飞机经验的洛克希德公司捷足先登,率先获得了军方的研制合同,并很快拿出两架全尺寸XST样机,初步证明了隐身技术应用在飞机具有可行性和有效性。

当时“冷战”仍酣,为能隐秘的突破苏联防空网,寻找并摧毁苏军的机动型洲际弹道核导弹发射架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。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-117A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。随后,美国空军把新型隐身轰炸机的研制项目正式定名为“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。

1980年9月美国空军要求洛克希德公司与诺斯罗普公司针对先进技术隐身轰炸机(ATB)计划,就性能、成本、后勤支援、项目管理与保安等五个方面提出建议书。洛克希德的方案为SeniorPeg(老假腿人),诺期罗普公司为Senior lce(老钻石)。1981年10月20日,诺斯罗普公司获得竞争的胜利,绝密代号改为Senior CJ。该代号是为了纪念死于癌症的主管隐身飞机的美国空军副部长CJ凯利。美国各大航空技术公司很快都投入到了ATB计划中,波音公司负责钛合金的飞翼后中段、外机翼、燃油系统、武器发射系统和起落架,为此波音公司增加了一万名职工。LTV公司负责飞翼中段,铝与钛合金结构及复合材料结构,雇用4000人。通用电气公司专门改造了推力为84.5千牛(19000磅)的F119-GE-110涡轮风扇发动机。诺期罗普公司本身的12000名职工负责制造前中段与驾驶舱及总装配。

80年代初,B-2经历了几次大的设计更改。比如在1984年,对主翼设计进行了重大改动,因为空军不仅要求飞机能从高空突入,而且还要能超低空突防,从而带来了提高飞机升力、增强机械结构强度、进一步降低其雷达反射截面等一系列问题,上述拖延使飞机的设计历经数年才得以定型。

B-2的研制过程是研制原子弹的“曼哈顿”工程之后美国保密程度最高的军事科研工程。1982年4月8日诺斯罗普公司购置了洛杉矶郊区的毕柯莱佛拉(Pico Rivera)地区的一座闲置厂房,原属于福特汽车公司,随后将其改装成保密工厂,一个窗户都没有。军队与保安人员的24小时进行监控,保卫支出竟高达20亿美元。为防止苏联潜艇潜入加利福尼亚近海监听计算机软件系统发出的电磁辐射,毕柯莱佛拉的CAD/CAM(计算机辅助设计/辅助制造)终端装置所在的房间,都采用了特制金属板进行电磁屏蔽。每台计算机都装有特制的罩套,未经批准的人员无法看到荧幕。关键岗位上的工人全部进行测谎试验,严防间谍与吸毒者。只有少数高级管理人员知道计划的细节,且监控更加严格。参与计划的诺斯罗普公司的一位副总裁的加拿大籍夫人被迫入籍美国。在远离厂区的地区注册了假公司,用于交接从转包商运来的部件。这些部件在深夜用无标记的卡车转运到毕柯莱佛拉。空军官员访问毕柯莱佛拉一律要换穿便服。更甚的是偌大的国会中只有8名议员知道此事。

外界首次得知B-2是在1988年4月20日,美国空军首次展示了一幅B-2飞机的不准确的手绘彩图,世界为之一震。同年11月22日,编号为AV-1的B-2原型机终于“千呼万唤始出来”,一时成为美国公众争相一睹的怪物,世界各国的军事刊物也争相对它加以报道。这期间,它经历了军方进行的多次秘密试飞和严格检验,生产厂家不得不根据空军方面提出的种种意见和各种苛刻要求不断进行设计修改。83年研制计划的修改使B-2由高空突防变为低空突防轰炸机。1987年1月起,在KC-135上安装B-2的电子设备进行试飞。据计划6架B-2被指定用于研究发展的试验试飞,将进行3600小时的试飞。除第二架试验机外,剩余5架在完成试飞计划后将被改装成标准型进入服役。另外还制造了两架用于静力试验的机体。首架原型机1988年11月出厂,1989年7月首次进行了2小时20分的试飞。首架原型机主要进行气动及适航试飞;第二架原型机主要进行载荷试飞及扩大包线试飞,该机没有标准的隐身构形;第三、第四架原型机装有全套电子设备,主要进行电子设备、隐身及武器试飞;第五、第六架主要进行武器和实际服役试飞。在历时整整5年之后,1993年12月17日美国空军终于接收了第一架作战型的B-2A型飞机。1997年4月2日,首批6架B-2A隐身轰炸机正式服役。装备B-2的第1支部队是第509轰炸机联队的第393中队,已经装备了8架第20批的飞机,具备了初步作战能力。

B-2A轰炸机机身长21.03米,高5.18米,翼展52.43米,最大载弹量22680公斤。机上装有4台美国通用动力公司出产的F118-GE-100型涡扇发动机。飞机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-2A隐身性能出众,其雷达反射截面不到0.1平方米。隐身性能首先来自它的外型。B-2A外形光滑圆顺,毫无折皱,不易反射雷达波,驾驶舱呈圆弧状,照射到这里的雷达波会绕舱体外行“爬行”,而不会被反射回去。密封式玻璃舱罩呈一个斜面,且所有玻璃在制造时掺有金属粉末,使雷达波无法穿透舱体,造成反射。机翼后掠33度,使从上、下方向入射的雷达波无法反射或折射回雷达所在方向。机翼前缘的包覆物后部,有不规则蜂巢式空穴,可以吸收雷达波后方的探测雷达波无法反射回去。而且B-2A无垂直尾翼,这就大大减少了飞机整体的雷达反射截面。机体下方没有设置武器舱或武器挂架,连发动机舱和起落架舱也全部埋入到了平滑的机翼之下,从而避免了雷达波的反射。B-2飞机的整个机身,除主梁和发动机机舱使用的是钛复合材料外,其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成,不易反射雷达波。并且这些不同的复合材料部件不是靠铆钉拼合,而是经高压压铸而成。此外,整个机体都喷涂上了特制的吸波油漆,这在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。

为了隐身的需要,B-2A飞机的发动机进气口放置到了机翼的上方,呈S状,可让入射进来的探测雷达波经多次折射后,自然衰减,无法反射回去。发动机喷嘴则深置于机翼之内,也呈蜂巢状,使雷达波能进不能出。此外,发动机构件内还装有气流混合器,它能将流经机翼表面的冷空气导入发动机中,持续降低发动机室外层的温度。喷嘴呈宽扁状,使人在飞机的后方无法看到喷口。特别是由于采用了喷口温度调节技术,喷嘴部分的红外暴露信号大为减少,飞机的隐身性能大为增强。

B-2A机载雷达为AN/APQ-181型相控阵雷达,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。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。B-2A上还配有先进的NSS导航系统。该系统内包括两种导航设备,一种是惯性导航单元,一种是NAS-27型天文导航单元,分别为B-2A提供先进的自动导航和传统的星座对位导航方式,互为补充保险。机上的目标瞄准系统采用的是全球定位GPS辅助瞄准系统,显示模式可放大四倍,方便观察瞄准,炸弹击中目标的误差通常小于6米。B-2A还带有型号为APQ-50型的电子对抗系统。该系统既可为飞机提供雷达预警,又能迅速侦悉敌方雷达所处的方位座标。飞机上的ZSR-62型主动式电子对抗系统能够快速、主动地对敌进行干扰和压制。飞机上还有一些其它电子系统,TCN-250塔康系统,VIR-130A自动着陆系统,AN/APR-50雷达告警接收机以及ZSR-63防御辅助设备等。另外还有通信管理系统和驾驶舱内的各种显示系统,它们能够将所有传感器获取的信息及图像汇合并显示出来,供机组人员判断处理情况、与地面相关部门联络时使用。两名机组成员的座位前面,各设有4个15.2厘米大小的全彩色多功能显示屏,使情况显示一目了然。

B-2A轰炸机的两个旋转弹架能携带16枚AGM-129型巡航导弹,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。

由于其先进性、保密性和可维护性的缘故,加上产量少、通货膨胀,B-2的造价是及其昂贵的。1978年制造厂商生产132架飞机的报价是366亿美元。到了1984年升至425亿美元,美国空军不得不减少订购数量。1987年美国空军决定只购买75架,但仍将要付出350亿美元的款项。1993年美国国会确定只采购20架B-2A,空军预付的研制费和厂家的开工制造费已涨到444亿美元。到了这个时候,即使不算研制费用,每架B-2的造价也达到8.4亿美元。1995年根据最后的合同规定,厂家以每年3架的生产速度制造出20架B-2A,每架飞机约合6亿美元。最终加上研制费用,购买一架B-2A的费用超过20亿美元!B-2的维护费用也是个无底洞。几年前刚装备部队时,各大公司的技术人员负责维护工作,每飞行小时的维护时间为132小时。每次飞行任务完成后,高速气流都会对机体表层造成磨损,导致隐身性能下降。因此每次飞行后技术人员都要用类似喷漆的方法对B-2A表层的雷达吸波材料进行维修,而新喷的吸波材料只有在一定的温度、湿度下才能干燥固化。这就对机库又提出了严格的要求,因此缺乏充足的配件和完善的维护设备的海外基地来说,是无法布置B-2A的。

为此,美军在2002年4月对B-2的雷达吸收材料涂层进行了改进,新型涂层已经完成了80%的研制工作。新的磁性雷达吸收材料可以使涂层的厚度和位置控制在较为易于维护的范围内。这样以前由人工完成的涂层工作将可以由工业机器人来完成,降低误差和人力成本。计划使用四个机器人来完成B-2轰炸机的涂层工作,可以提高8%的任务完成率,并降低人力维护工作量,平均每飞行小时降低50%,大量节省成本。机器人系统将安装在加州帕姆代尔空军47号厂房的航空站维护设施中,并由专家来确认B-2轰炸机的涂层性能,整个工作将从今年秋天开始。预计将每架飞机所配属的人员由12人减为4~6人。

2002年6月14日美国国防部称,由于电视和电影工业将在2007年左右开始使用新的一些无线通信频带,将可能与B-2的机载雷达目前所使用的频带发生冲突。届时B-2轰炸机的雷达可能会对上述频带的传媒广播通信卫星造成严重损害。B-2系统项目办公室已经与雷神和诺斯罗普格鲁门公司就一份价值在11亿美元至13.5亿美元之间的合同进行谈判,该合同的内容是改造雷神的APQ-181雷达以使它不与商用卫星发生冲突。空军目前完成的一项研究倾向于对APQ-181雷达进行混合升级,包括采用主动电子扫描阵列天线,以避免频率冲突和增加雷达的工作范围和保真度。APQ-181雷达造于1983年,使用根据国际条约分配给基本用户进行卫星上联和下联的Ku波段频段。作为飞机多模导航和攻击雷达。APQ-181雷达通过消除GPS坐标与目标真实位置之间的误差来提高B-2发射的波音联合直接攻击弹药的精度。该雷达也具有隐身、地图生成和空对空功能。Ku波段的电磁频谱是在12.5GHZ和18GHZ之间。这个频段的部分频率不主要用于雷达。

2002年8月美国空军发现在部分参加阿富汉“持久自由”行动的B-2上,其隐身涂层上出现了大量头发丝粗细的裂纹。这些裂纹有1到2英寸长,看起来像一排排的纽扣锁眼。裂纹发生在飞机尾部的蒙皮上,这一部位受到高温高压的侵蚀。隐身涂层出现裂纹不会危及飞行安全,但裂纹的发展将导致涂层脱落,从而影响B-2的隐身性能,这是真正令人头疼的问题。美空军急于寻找这一问题的解决办法,包括加固涂层结构,附加新的表面涂层,以及寻求防止裂纹发展的措施等等。直到2004年4月,诺斯罗普格鲁曼公司宣布首次将特殊配方的涂层应用于现役B-2,基本解决了上述问题。这种涂层材料被称为替代高频材料,可以像油漆一样喷涂,而不像以往那样要使用工序繁复的吸波带及吸波腻子。其涂覆工作可以在普通的维修条件下实施,不需要特别的外部环境,即不需要高度复杂的封闭机库即可完成,而飞机的隐身性能不发生改变。这样进行打开维修口盖等工作时。以往采用吸波带覆盖这些口盖的缝隙时,效率颇低,耗时费工,新开发的这种喷涂型吸波材料有效地克服了上述缺点,明显减少了维修时间。B-2翼展为52.4米,需要约914.4米长的吸波带。取消这些吸波带可将维修时间从数天减至数小时,进而节约停场维修时间。B-2的教练型将率先使用这种新的涂层材料。机队中其他飞机更换新涂层的工作将随着其常规维修程序逐渐展开。每年约开展3架B-2的常规维修工作,每架耗时10个月,将整个机队全部更换上新的涂层前后跨度约为7年。采用新的涂层可使维修相对简单易行。涂覆工作在加州帕姆代尔的诺格公司安蒂洛普谷制造中心进行,采用机器人喷涂系统。考虑到B-2的大尺寸因素,这种机器人喷涂系统是目前世界上最大的机器人喷涂系统之一。采用机器人喷涂系统不仅可降低工时、节省人力,更主要的是可提高精度。该系统所包含的4个机器人可提供结构所需的每英寸厚度上上千层的涂层。每台独立控制的机器人被安排用来喷涂B-2的某一部分。尽管该机器人喷涂系统是特为B-2开发的,但仍有可能转作它用。开发新型涂层及机器人喷涂系统仅仅是诺格公司取得成果的一个例子,依靠与空军的合作,该公司正在致力于不断改进现有的飞机隐身技术,其他方面的改进工作包括更好的通讯及数据交换设备、新型的电扫描天线阵,以及能挂80枚炸弹的智能挂弹架。这种挂弹架能使B-2隐身轰炸机的挂弹能力较目前提高5倍,炸弹的制导通过全球定位系统实现。B-2新的挂弹架已于去年底试验成功,并计划于今年投入使用。

2002年8月美国空军决定仅购5个B-2“前线部署掩体”(下图),以确保在前线基地保护B-2脆弱的隐身涂料。这种掩体采用骨架式充气蒙皮结构,内部宽大,长76.2米、宽38.1米、高16.76米,可以承受每小时177千米的大风,及沉重的积雪压力。内部装备有空调、增湿器及其他设备,环境可控,从而可保持在B-2敏感的涂料可承受的范围内。美国空军要求这种掩体便于运输,可以快速安装和开启。前线部署掩体还将作为B-2的半永久机库使用。

机长:21.03米

机高:5.18米

翼展:52.43米

机翼后掠角:33度

空重:45360-49900千克

最大武器载荷:18144千克

最大机内燃油量:81650-90720千克

正常起飞重量:152635千克

最大起飞重量:170550千克

进场速度:259千米/小时

实用升限:15240千米

航程:(空中加油一次)大于18520千米

作战航程:(带8枚近距攻击导弹,8枚B83炸弹,武器重16919千克),(高-高-高)11667千米,(高-低-高)8149千米,作战航程(带8枚近距攻击导弹,8枚B61炸弹,武器重10886千克,起飞重量162386千克),(高-高-高)12223千米,(高-低-高)8334千米

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