轟炸機的歷史
轟炸機相信大家都不陌生,它又被成為"空中堡壘",是最能代表空軍特點的作戰武器。飛機在早期被運用於戰爭領域時,主要是扮演著打探敵情的角色,也就是偵察機,飛行員們會隨身攜帶一些輕型武器用作防身,直到轟炸機的出現重新定義了空軍的戰鬥力。
投彈中的轟炸機
在設計之初,轟炸機的定義是用於向地面目標投擲炸彈的軍用飛機,這種空中轟炸行動最早可以追溯到義大利與土耳其的戰爭中。1911年12月初,一名義大利飛行員在執行觀察任務時,從飛機側面伸手向土耳其的兩個目標投擲了4枚大約2公斤重的手榴彈,這是人類歷史上第一次空中轟炸。
飛行員投擲炸彈
在第一次世界大戰中,德國使用了它們被稱為"齊柏林"的硬式飛艇作為對英國開展空中突襲的戰略轟炸機。這些飛機很快就被更快的雙翼飛機所取代,德國的一些多引擎的飛機能夠攜帶約兩噸的炸彈。在見識過它們的威力後,轟炸機便逐漸成為各個國家主要的研究對象。很快,凝聚著先進科技結晶的轟炸機就被研製了出來。在戰場上,空軍一般選用小型炸彈進行戰略轟炸,比如法國的"沃伊辛"飛機,它攜帶了大約60公斤的小型炸彈,飛行員只需要將炸彈從側面投下就能完成空襲。
早期的轟炸機受制於技術發展水平的限制,用敞開的架子攜帶炸彈,在大範圍破壞時缺乏了個體目標的精度,炸彈載荷也不能得到保證。到了20世紀30年代,轟炸機開始向轉向速度更快、威力更大的全金屬單翼飛機發展,此時空軍也逐漸成為戰爭中不可或缺的重要戰鬥力。最先嶄露頭角的新機型是俯衝轟炸機,它的特點是在釋放炸彈之前向目標進行俯衝。
1931年,B-9轟炸機于波音公司誕生。該機是第一種採用全金屬懸臂式單翼機設計、半伸縮式底架和可變螺距螺旋槳的作戰飛機,配備了兩臺600馬力的發動機,其時速可達302公裡,比當時服役的雙翼轟炸機提高了50%,但炸彈載荷卻沒有減少。在B-9首飛後僅僅幾個月的時間,馬丁B-10就完全蓋過了B-9的風頭。B-10的特點是採用了封閉式座艙和炸彈艙,最高時速可達341公裡,比當時的戰鬥機速度都快,是自一戰中誕生的漢德利-佩奇夜間轟炸機以來轟炸機設計上最大的一次進步。
第二次世界大戰初期,德國在入侵波蘭與法國的途中,使用JU-87"斯圖卡"俯衝轟炸機來粉碎敵人的地面防禦,從而為德國裝甲部隊開闢了道路。當戰爭進入白熱化時,交戰雙方的雙發中型轟炸機逐漸被四發重型轟炸機所取代,代表性的機型有英國的哈利法克斯、蘭開斯特以及美國的B-17"飛行堡壘"、B-24"解放者"和B-29"超級堡壘"。
迫於戰爭的壓力,轟炸機的改進速度有所增加。美國B-29"超級空中堡壘"是二戰時期重型轟炸機技術的高峰,它能夠攜帶9000公斤的炸彈與10挺50口徑的機槍。第二次世界大戰末期,美國向日本廣島投下了全球首顆原子彈,加速了戰爭的終止。這一註定被載入史冊的轟炸行動的正是一架名為"埃諾拉·蓋伊"的B-29轟炸機。後續在長崎投下原子彈的"Bockscar"依然是B-29,這兩次原子彈轟炸致使日本被迫投降。接下來的15年間,裝備核武器的轟炸機被視為當今世界的終極武器。
空中"幽靈"美國B-2轟炸機
B-2轟炸機的由來
為了躲避日益精確的雷達預警系統,軍用飛機逐漸朝著隱身方向發展,F-117A"夜鷹"戰鬥機應運而生。儘管F-117A擁有戰鬥機的稱號,但其對空能力卻並不出眾,主要是利用隱身技術來入侵敵方領空而不被防空系統發現。
冷戰時期的蘇聯致力於發展各種中遠程防空飛彈和高速防空攔截機,美國需要製造一種新型的能夠有效突破蘇聯防空網的隱秘的轟炸機。B-2"幽靈"轟炸機就是今天我們要說的主角,它是於冷戰期間誕生的世界上第一種低可偵測性的"隱身"戰略轟炸機,也是當今全球唯一隱身戰略轟炸機。它的設計最早可以追溯到革新派工程師傑克·諾斯羅普。他設計的"飛翼"最早在1949年以YB-49的形式亮相,但當時並沒有被美國空軍採用。
1981年,B-2的研製計劃正式啟動,六年後美國空軍便獲準採購了132架B-2用於戰略轟炸任務。美國的B-2"幽靈"轟炸機就是採用了隱身材料,其外形能夠降低雷達反射率,但這種先進技術卻帶來了巨大的成本支出。
總的來說,B-2"幽靈"轟炸機是一款多用途轟炸機,既能夠投送常規彈藥,也能夠投送核彈藥。它是美國現代化轟炸機戰略中一個重要的裡程碑,巨大的空中火力隨著它的飛行軌跡將被帶到全球任何角落,打破曾經難以逾越的防禦系統。
隨著蘇聯的解體,冷戰告終,B-2的研製重點改為常規作戰,數量減少到20架,另外還有1架沒有計劃升級為作戰型的試驗飛機,這些飛機的生產一直與研製和試驗同步進行,美軍也不得不再次面臨二戰後戰略轟炸機與彈道飛彈二者的價值比較問題。
時間步入21世紀,美國越來越多地依靠無人駕駛航空器向全球範圍內的遙遠目標精確運送制飛彈藥。然而時至今日,轟炸機仍然是世界各國空軍的重要組成部分。中國推出了其第一架具有核能力的戰略轟炸機H-6K,而美國這些年則注重維持並升級其B-52、B-1B與B-2飛機的作戰部隊。
B-2轟炸機除了具有一般機型所固有的穿透力與有效性外,它的低可偵查性使它具有獨特的"隱身"能力,成為能夠穿透敵人複雜防禦系統、威脅其領空安全的重大目標。正是這種能夠攻克嚴密防守進行空中打擊的特性,讓B-29成為21世紀最強大、最有效的空中威懾力與戰鬥力。
B-2的絕妙設計
B-2轟炸機的設計相當複雜,主要研發成員不止一個單位。負責整個系統設計和集成的主要承包商是諾斯羅普·格魯曼公司的軍用飛機系統部,除此之外還有波音軍用飛機公司、修斯雷達系統集團和電氣飛機發動機集團等。1988年11月22日,第一架B-2在加州帕姆代爾的空軍42廠的機庫中首次亮相,並於1989年7月17日進行首次飛行,引發了世界關注。到了1993年12月17日,第一架B-2"密蘇裡精神"號交付美國空軍,密蘇裡州惠特曼空軍基地是B-2的唯一作戰基地。
B-2的絕妙之處就在於它的"飛翼"設計。其實將飛機設計成飛翼,也就是沒有明確的機身、尾翼和其他突起物是航空界很早之前便有的一個想法,早在一戰後的德國與新生不久的蘇聯便有相關計劃浮出水面,但卻沒有哪一種飛機能夠真正做到像B-2一樣創新性地運用於實踐。
二戰末期,納粹德國製造並測試了希特勒隱形戰機,即霍爾騰2-29,這是一種具有初步隱身功能的飛翼飛機,與B-2有著驚人的相似之處。前文提到過,這種設計是由飛機設計師和工業家傑克·諾斯羅普率先提出的。1947年,諾斯洛普的工作有了重大突破,設計出了第一架噴氣式動力飛翼YB-49,它的外形和B-2有著驚人的相似。但由於技術上的困難而受到阻礙,這個計劃很快就被取消了。不過他的努力並沒有白費,在YB-49的基礎上,B-2就此誕生了。雖然這兩架飛機相隔幾十年,但它們有著許多相似之處,包括完全相同的翼展。
B-2"幽靈"轟炸機的"飛翼"設計使其幾乎不會被防空雷達所發現,它確實是軍機中的佼佼者,同時也是世界上最昂貴的飛機,每架造價為24億美元。曾乘坐過B-2的航空航天專家麗貝卡·格蘭特在採訪中說道:"它真的是獨一無二的,完全不同於任何其他飛機的設計。"
無論是常規還是核動力,B-2"幽靈"轟炸機幾乎都可以在地球上任何地點精確執行攻擊任務。據美國軍方透露,B-2的下一代升級型號B-21"突襲"轟炸機將在未來服役,它看上去外觀與B-2非常相似。不過,目前的B-2可能還會繼續服役二十年或更久。所有這些加起來,飛翼式隱身轟炸機還要再飛四十年甚至五十年,這證明了最初的飛翼式隱身設計確實是非常超前和優異的。
B-2的強悍性能
B-2轟炸機長21米,高5.18米,翼展達到了52.4米——這與XB-35和YB-49完全相同,幾乎有半個足球場那麼長。它的速度為每小時1094公裡,最大飛行高度為15240米。中途不加燃料的航程可達11000公裡,本身具有空中加油能力,在進行一次空中加油後航程可超過18000公裡。通俗點來說,它能夠在幾個小時內到達全球的任何地方。
B-2的機腹部分有兩個武器艙,可以容納多達6萬磅的彈藥,每個武器艙又有8個炸彈架,在核彈方面,B-2可以攜帶多達16枚重達千噸的B61-7炸彈、B61-11炸彈或者B-83-1熱核炸彈。就目前來說,B-2沒有攜帶任何核武裝飛彈,但入役後將攜帶遠程對峙核巡航飛彈。
該機的駕駛艙可容納兩名機組人員,機艙內配備了彩色的九管電子飛行儀表系統,可以顯示飛行、發動機和傳感器數據以及航空電子系統和武器狀態。飛行員可以通過一個簡單的三向開關,選擇啟動相應的飛行和任務設備選擇起飛模式、轉戰模式和降落模式,強悍的綜合性能使B-2成為美國空軍長期以來的寵兒。
B-2的武器系統及載彈量
轟炸機的核心便是武裝運載。B-2隱形轟炸機內部能夠攜帶多達18噸的武器,包括常規武器和核武器、精確制飛彈藥、重力炸彈和一系列海上武器,並在飛機中部安裝有兩個獨立的武器艙,每個武器艙都裝有一個旋轉發射器和兩個炸彈架裝置。在試驗中,B-2成功地從旋轉火箭發射器中釋放了B-61和B-83核彈和mk84常規炸彈,從炸彈架中釋放了mk82和CBU-87常規武器。B61-11是一種穿地核彈,用於打擊深埋和堅硬的目標,B83則是一種戰略自由落體核彈。
B-2轟炸機還可以攜帶AGM-129先進巡航飛彈,這是一種戰略巡航飛彈,射程估計可達2414.016 千米。另外,B-2最多可攜帶16枚衛星制導的JDAM飛彈。諾斯羅普·格魯曼公司正在將B-2彈架組件改裝成新的"智能"配置,這將使可攜帶的JDAM數量增加到最多80枚。此外,該機還將安裝聯合對峙武器、聯合空對地對峙飛彈和風補償彈藥投放器,單架B-2最多可以攜帶80枚115千克小直徑炸彈。
在後續的升級中,B-2轟炸機增加了一個通用武器接口系統,這個系統是一個綜合軟體包,使B-2能夠在外出飛行中攜帶不同類型的對射武器和直接攻擊彈藥,這樣飛機便能夠在一次任務中攻擊多達四種不同類型的目標。
在防禦方面,B-2攜帶了洛克希德·馬丁公司的雷達預警接收機和AN/APR-50防禦管理系統、諾斯羅普·格魯曼公司的防禦輔助系統。除此之外,B-2還安裝了雷神公司的AN/APQ-181隱蔽攻擊雷達,這是一種多用途雷達,具有地形跟蹤和地形規避模式。據愛德華茲空軍基地進行的測試表明,這種雷達在61米以下的高度都能進行可靠的地形跟蹤。
在後冷戰時代,由於穿透先進的防空網絡的需要,B-2獲得了常規攻擊能力。該轟炸機最多可以攜帶16枚聯合定向攻擊彈藥和衛星制導的0.9噸炸彈。它還能攜帶CBU-87聯合效果彈藥和CBU-90"鱷魚"地雷投放器,但這武器目前正在逐步被美國淘汰。
B-2轟炸機還可以攜帶AGM-154聯合對峙武器,這是一種滑翔炸彈,射程可達80千米,並配有基於GPS的制導系統。為了進行對峙攻擊,B-2可以攜帶AGM-158聯合空地對峙飛彈和新型的、射程更長的JASSM-ER增程型飛彈。最後,B-2還能夠攜帶兩枚約13.6噸的6米長的大規模穿甲彈用於攻擊堅硬的目標,每個武器艙均可攜帶一枚。
B-2隱形轟炸機在戰爭中得以廣泛運用。在1999年的科索沃戰爭中,B-2首次進入了戰鬥部署之中並投下了炸彈,隨後又參與了2003年伊拉克戰爭的空襲作戰。B"9·11"事件發射後,B-2成為了最早向阿富汗的塔利班和蓋達組織投擲炸彈的飛機之一,並在2011年轟炸了利比亞部隊。由於B-2需要特殊的氣候控制以保護其雷達吸收塗層,因此轟炸機只能從少數幾個地點飛行。從B-2轟炸機隊的大本營密蘇裡州懷特曼空軍基地到伊拉克的飛行時間為三十八個小時,期間需要進行4到5次空中加油,也有少量的B-2可以從太平洋關島的安徒生空軍基地和英國的費爾福德皇家空軍基地起飛。
作為冷戰的產物,B-2最初的設計是為了能夠攜帶常規武器和核武器穿透蘇聯的防空系統。但在1989年首飛後不久冷戰便結束了,所有至今沒有一架B-2在俄羅斯領空飛行過。不過儘管如此,它依然經歷了相當多的戰鬥,並且保持著全世界首屈一指的優秀戰績——在整個服役生涯期間,沒有任何一架B-2在戰鬥中被擊落過。
B-2優越的隱身性
要想真正了解B-2的王牌隱身能力,必須先了解雷達探測的工作原理及其在空中領域的重要性。雷達的工作模式是將低頻電磁波從發射器發出,當它擊中類似於飛機的物體時,電磁波會從表面反射回來,並傳回探測器進行解析。確定信號目標的大小與定位,就是通過分析電磁波從最初發射後返回所需時間以及返回波的強度等因素實現的。
然而,有意思的是這個原理並不是美國先提出的,而是由俄羅斯的一位物理學家於1962年的一本書中首次曝光。他在裡面闡述了雷達上的能見度不僅取決於物體的大小,還取決於雷達波從物體邊緣反射的角度,同時還設計了一種算法來計算物體的雷達截面,確定它們在雷達上的可見程度,而蘇聯認為該書沒有國家安全價值,因此批准出版。
雷達系統往往非常複雜,大多數防空武器都使用上述系統來校準目標,這意味著大多數飛機防禦系統都要依靠雷達系統來工作。
與其他飛機不同的是,B-2的飛翼設計沒有任何大角度的垂直形狀供雷達波反彈。飛機的單翼設計之所以降低了可探測性,是因為它大大減少了垂直面板的數量,正是這些垂直面板提供了大量的雷達可探測面。
事實上,B-2轟炸機通過設計中的各種技術,擁有著極為微小的雷達截面。這種"連續曲率"的表面設計,使它能將雷達波從其到達的方向以任何角度反射出去。由於幾乎沒有任何雷達波可以返回源頭,使得B-2的雷達截面僅為0.1平方米,與鳥類相同。在這樣的技術加持下,B-2具有躲避雷達探測的特殊能力,能夠穿透普通戰機無法穿透的防禦系統。就是這樣的特殊能力,至今還沒有任何一種防空系統對B-2轟炸機發射過一枚飛彈或防空武器。
除了雷達反射面積小,B-2的第二個設計元素是塗裝,啞光的黑色使得B-2看上去非常的酷炫。B-2的表面有吸收雷達的塗層和材料,是首批廣泛使用新型複合材料的軍用飛機之一。該機近80%的材料是由融合了玻璃、碳和石墨纖維的編織複合材料製成,其餘部分則由鋁和鈦製成。另外它的表面還採用了雷達吸收塗層,其目的是為了進一步降低雷達信號。這樣可以減少傳回雷達探測器的反射波,從而減少飛機的雷達"足跡"。該塗層還能吸收聲音,這意味著聲學定位系統也無法探測到它,這些就是B-2"隱身"的原理。
值得一提的是,B-2隱形轟炸機還具有其他一些獨特的技術能力,其中一個關鍵能力就是它的低熱足跡。以前發現隱身飛機的方式之一是利用紅外輻射探測飛機的熱力特徵,但B-2克服了這一問題,它將發動機被藏在尾部以避免產生過多的熱量,因此從外表看不到它的發動機。為了進一步降低發動機熱量,B-2甚至使用了與太空梭一樣的吸熱瓷磚安置在發動機排氣管附近。整個機身採用了先進的隔熱和冷卻系統,這意味著只有有限的熱能到達機身表面,並能夠從飛機上輻射出去。此外,在轟炸機的塗層內有一種朝內的反射材料,這將把紅外輻射留在機身內,由此來限制散發出去的熱量。B-2在飛行時非常安靜,只有在它經過你的頭頂時才有可能聽到。
為了讓飛行員能夠有效地操縱飛機進行戰鬥,B-2駕駛艙裡的方向舵既可以旋轉機翼上的面板,又具有所謂的差速轉向功能。因為使用方向舵會增加飛機的雷達截面,所以在隱身條件下,B-2採用了差速轉向,這就是它兩臺發動機的推力輸出不同的原因之一。差動轉向還可以減少俯仰和滾轉來使機翼大致保持水平,這也減少了飛機的雷達足跡。
這些功能被統稱為低可觀測技術,但它並不是一直在運行著的,而是在飛機需要隱身時才會啟動。飛行員必須按下駕駛艙內標有"PEN"的按鈕,才能穿透敵人的防禦。和其他作戰飛機一樣,只有當靠近目標區域時,B-2才會啟動隱身程序。
B-2所涉及的大量高級工程和技術背後是巨大的研發成本。由於機隊規模小、技術機密,B-2是一架令所有人都垂涎的飛機,由於考核嚴格,至今為止只有幾百名飛行員登上過B-2。想要成為B-2的駕駛員必須要經歷一套非常嚴格的選拔程序,在選拔程序中有一項是面試者非常看重的,那就是飛行員的性格,因為它會影響飛機與駕駛員的兼容性。只有符合所有條件的人,才能在兩人機組的規模下執行超過40個小時的任務。
駕駛B-2也和普通的戰鬥機不同,雖然它的飛行方式就像一架普通的飛機,但它有一些獨特的功能,並且飛行時的視角和普通戰鬥機非常不同,因此駕駛員需要通過大量的日常訓練來完成空中加油和降落。
結語
服役多年來,B-2轟炸機的飛行系統、通信和武器都得到了升級。它與陸地上、潛艇上的洲際彈道飛彈一起,仍然是美國海陸空三軍核威懾力量的重要組成部分。不過根據近幾年傳出的消息可知,"年事已高"的B-2時日似乎已經不多了,因為B-2的繼任者已經在開發中。它就是前文提到的B-21"突襲",目前仍然處於保密狀態。B-21將繼承現有的B-2使命,它的設計會充分利用B-2這40多年來的技術沉澱,預計將在2025年後的某個時間亮相。
和美國相比,中國空軍雖然起步較晚,但經過幾十年的迅速發展,目前也已經擁有了規模不俗的轟炸機群,轟6K就是中國目前現役最強轟炸機之一。展望未來,相信我國也能跟上時代的潮流,致力於重型隱身轟炸機的研發,讓中國也擁有屬於自己的先進作戰武器。