美國B61-12型核航彈發展態勢與性能特點分析

2022-01-24 軍鷹動態

B61-12型核航彈是美國能源部和美空軍在4型現役B61系列核航彈的成熟部件基礎上,結合現代制導控制技術研發出的一種新型核航彈,是美國第一種爆炸當量可調的鑽地核航彈和第一型使用了制導技術的核航彈。該型核航彈兼具戰略和戰術打擊能力,將成為美空軍戰略轟炸機和核常能力兼備戰鬥機配裝的主力核航彈。

B61型核航彈從20世紀 60年代開始服役,此後不斷改進改型,共生產了3000多枚。現役的有B61-3、B61-4、B61-7和B61-10型,共部署約400餘枚,預計生產B61-12型480枚。

1997年以來,美軍沒有新型核航彈服役,現役核航彈日益老化。為此美國在2010年《核態勢審查報告》中提出了B61系列核航彈延壽改造計劃——即延壽型B61項目,其產物就是B61-12。該項目旨在實現三個目標:一是整合庫存核武器,利用當時4型在役核航彈的成熟部件,研製B61-12並用其替代上述4型核航彈;二是提高核航彈的打擊精度;三是解決庫存核武器的老化問題,提高核航彈可靠性和現代化水平。

美國能源部國家核安全管理局(NNSA)於2010年啟動B61-12「延壽項目」(B61-12 LEP),旨在利用、升級美空軍現存B61-3、B61-4、B61-7和B61-10這四型核航彈的部分部件,並結合美空軍核武器中心與波音公司合作發展的尾翼組件,研發B61-12型制導核航彈,並以其同時取代B61-3、B61-4、B61-7和B61-10,使該系列的服役時間再延長至少20年。

B61-12型核航彈的主要變化是彈體和制導系統,利用B61-4型核航彈的初級和次級彈芯,一方面減少了生產成本,另一方面核裝置已經過核爆檢驗,無需再進行核試驗。而彈體設計上結合了 B61-3、B61-4、B61-7和B61-10型核航彈的相關組件,安全系統設計方面則以 B61-7型核航彈為主要參考對象,這些設計都是經過長期使用和檢驗的,具體情況如圖所示。

B61-12 的部件主要來自 4 種現役核航彈(美國科學家聯合會克裡斯滕森製圖,中國航空工業發展研究中心漢化)

B61-12研製過程中的主要事件如下表:

B61-12主要的節點事件(中國航空工業發展研究中心,作者製圖) 

2015年7月1日,B61-12核航彈在美空軍F-15E戰鬥機上完成首次研製試投,圖中可見自旋火箭發動機工作形成的螺旋煙跡(美國能源部國家核安全管理局圖片)

B61-12研製計劃由能源部國家核安全管理局統一管理,涉及的研究和生產機構包括以下多家軍工局研究和生產機構,其中:

——位於美國新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯國家實驗室負責引爆裝置及其他機密部件的生產;

——位於新墨西哥州阿爾伯克基科特蘭空軍基地的桑迪亞國家實驗室負責定製電子部件的生產;

——位於堪薩斯州的堪薩斯城國家安全園區負責 39 種重要非核組件的生產,包括點火、保險和控制組件;

——位於南卡羅萊納州的薩凡納河場區負責其氣體傳輸系統的試驗、評價和補充;

——位於德克薩斯州的潘得克斯工廠負責高爆炸藥的製造、彈芯的質量鑑定以及 B61-12型核航彈的最終組裝。

按照計劃,該項目將在2024年完成總計400~500枚B61-12型核航彈的生產任務,以裝備B-2A、B-52H戰略轟炸機和F-35A聯合攻擊戰鬥機等,未來還將配裝B-21轟炸機。 

美國能源部桑迪亞國家實驗室曾在2019年度的報告中寫道:「B-2A轟炸機(最新的)飛機監控和控制測試是在使用全負荷B61-12模擬彈的情況下完成的。」「這是首次在B-2轟炸機上使用全負荷的數字接口武器進行演示,該測試將與最終的監控和控制一起完成,以對武器系統進行驗證。」 圖為美軍B-2轟炸機進行核航彈投放測試(美空軍圖片)

B61-12在保留B61系列核航彈典型特徵的基礎上,為適應未來作戰需要進行了多項能力提升,具備了精度高、威力可調及附帶損傷低等特點,滿足了美國在《核態勢審查報告》中對新型核武器的要求。

B61-12採用了與「聯合直接攻擊彈藥 」(JDAM,「傑達姆」)尾部組件類似的新型「制導尾翼工具包組件」,該組件由波音公司、洛馬公司和雷神公司聯合設計,包括裝有GPS/慣導設備的尾部組件和彈體中部保持飛行穩定性的組件。制導控制部件是制導尾翼的核心部件,包括任務計算機、慣性測量裝置、GPS 接收模塊和電源模塊。如果使用GPS/慣導設備,B61-12打擊精度可達到5米或更小的圓概率誤差;如果僅使用慣導設備,打擊精度也可達到 30 米的圓概率誤差。相比以往B61核航彈的110~170米的圓概率誤差,命中精度得到顯著提高。新型的制導組件不僅提高了命中精度,也增加了炸彈的滑翔距離和射程。 

B61-12核航彈風洞試驗模型的尾翼部分(美國能源部國家核安全管理局圖片)

B61-12還安裝了自旋火箭發動機。2014年4月,桑迪亞國家實驗室在不同的模型飛行環境下,對該型核航彈進行了幾次超聲速風洞試驗,研究飛行穩定性問題,特別是自旋火箭發動機與新型制導尾翼的配合問題,以確保彈體在飛行旋轉條件下的穩定性。自旋轉火箭發動機主要用於彈體姿態控制,利用繞自旋軸旋轉所獲得的陀螺定軸性,使彈體在自旋軸方向上定向,從而控制彈體的章動,提高了下落過程中的穩定性。自旋火箭發動機配合4 個可動尾翼,改變了以往依靠重力滑行靠近目標方式,有效增加了B61-12的飛行距離,使之具備了一定的防區外打擊能力。 

2020年8月,測試中B61-12型核航彈被放置於以超聲速飛行的F-35A內埋彈艙。飛行試驗首次展示了B61-12的火箭自旋穩定系統。測試中,F-35A從3200米的高度空投了由功能性非核部件和模擬核部件等組成B61-12測試彈。核航彈大約用了42秒擊中測試場內的指定目標。該測試在託諾帕測試場進行,該靶場位於內華達測試和訓練靶場的西北端,是一個秘密基地。多年來,該靶場被用於各種核武器試驗,以及其他敏感的研究、開發、測試和評估活動(美空軍圖片)

B61-12型核航彈採用B61-4的核炸藥包,可根據打擊目標選擇使用四種爆炸當量:3百噸、5千噸、1萬噸和5萬噸。在精度提高的情況下,彈藥規劃人員可以選擇較低當量並達成對地下目標相同或更大的破壞效果。例如,為B61-12選擇1萬噸當量打擊地下目標的效果,基本與 B61-7 型核航彈36萬噸當量的效果相當。利用B61-12型核航彈打擊伊朗福爾多地下鈾濃縮設施所產生的放射性沉降影響範圍,僅為B61-7 型核航彈爆炸後對包括伊朗首都德黑蘭在內的廣大區域造成核沾染的1 /10。因此使用低當量的好處是:一方面,減少了對核材料的需求; 另一方面,降低了附帶損傷。

如果使用B61-12的5千噸爆炸當量,由於具有鑽地功能,其實際爆炸當量相當於地表爆炸的7.5~12.5萬噸,而美國另一種現役戰略核航彈B83-1的最大爆炸當量僅為12萬噸,因此美國還計劃用B61-12替代B83-1。總的來看,B61-12通過降低當量、提高精度,增加了打擊地下堅固目標的能力,降低了核爆輻射對地面的影響。

B61-12在現有的四種 B61型核航彈基礎上升級改造發展,具備可鑽地、高精度、低當量、低附帶損傷等新能力,可滿足多種核作戰需求。它將同時取代美軍現役多型核航彈,維護成本將大大降低。總的來看,該型核航彈主要有以下幾個特點:

一是安裝新型制導組件和自旋火箭發動機,極大提高了命中精度。這是B61-12與其他B61系列核航彈的根本區別,使之可利用較低當量、減少爆炸威力的同時實現高打擊效能。但這有可能會使美國威懾部署、威脅使用甚至實際使用核武器的門檻降低。

二是可與B-2A、F-35A等隱身飛機及F-15、F-16等戰鬥機綜合。由此,該型核航彈將能保持並提升美國戰略戰術核打擊能力;特別是與隱身作戰飛機綜合,將極大提升美軍核打擊的隱蔽性和作戰範圍。

三是較其他核彈大大降低了當量並可調節,可根據作戰場景和需求靈活選擇,限制條件更少,適應任務更多樣。

因此,B61-12是一款獨特的核航彈,在使用較低當量時,可成為介於常規武器和戰略核武器之間一種新的威懾方式,也即美國所稱的「非戰略核武器」。這意味著它可同時滿足戰略和非戰略用途,甚至與常規武器結合運用以增強威懾,將成為美國保持核優勢的重要手段。

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