美国现役三型轰炸机的改进及未来展望
来源:国际航空 发布时间:2023-03-07 11:13:59

轰炸机多年来一直是美军战略威慑的重要支柱。随着B-21的正式亮相,美国的轰炸机力量将得到进一步提升。与此同时,为适应技术发展和作战需要,现役的B-2A、B-52H以及B-1B三型轰炸机也在不断改进升级,提高作战能力,以满足未来的战争需要。

轰炸机具有载弹量大、航程远、续航时间长的特点,多年来一直是美军战略威慑的重要支柱。为适应技术发展和新的作战需要,美军对轰炸机进行了持续不断的改进改型,使其作战能力不断提升,使用寿命大幅延长。近年来,美军为轰炸机制定了新的改进计划,以满足未来高端战争需要。

B-52将成“百年飞机”


(资料图)

B-52“同温层堡垒”是美国波音公司研制的亚声速战略轰炸机,于1954年首飞,1962年10月停产,共生产A型到H型8个型别,合计744架。目前在役的76架B-52全部为H型。B-52H于1961年开始服役,共生产了102架。在60多年的服役期间,B-52H经历了多次改进改型,目前仍在持续进行的改进项目,飞行时间有可能超过100年。

商用发动机更换计划

商用发动机更换计划(CERP)旨在为全部76架B-52H换装成熟、低风险的商用发动机,降低油耗、减少维护时间与成本。为了节省换发时间和成本,并降低风险,美国空军要求新发动机尺寸与原TF33发动机相当,推力基本保持一致,发动机减重仅作为次要考虑因素。负责飞机集成的波音公司希望发动机安装位置改动尽可能小,以减少对气动和结构的影响。

2020年5月,美国空军发布了B-52“商用发动机更换计划”招标书,通用电气(GE)、普惠和罗罗参与了这一竞标,罗罗的F130最终获得胜利。换装F130发动机后,B-52H的续航时间或航程提升约40%,在B-52H的剩余生命周期内可保持发动机的在翼状态且不需大修,从而大大降低维护所需时间与成本。按计划,将在2025年底前完成两架B-52H换发,2035年完成所有发动机的更换。如果项目进展顺利,B-52H将服役至2050年后,成为历史上首型服役百年的作战飞机。

雷达现代化

由于零部件来源减少和技术过时,B-52H配装的APQ-166雷达越来越难以维持,因此美军决定实施雷达现代化(RMP)计划。目前,美军已选择雷神公司作为该项目的雷达供应商。雷神公司将研制用于B-52H机队的有源相控阵雷达。该雷达基于雷神公司为APG-79/APG-82有源相控阵雷达所开发的技术,将使B-52获得更好的地形测绘能力、更大的探测距离和多目标交战能力。按计划,该雷达将在2024年开始小批量生产。

四人机组计划

四人机组计划(Quad Crew)项目旨在对ALQ-172电子战系统进行升级,提高其自动化程度,并将电子战显示/监控功能转移到导航员的工作台上,从而取消B-52上负责电子战的操作员,将机组人员由5人减少到4人。2021年10月,L3 哈里斯公司获得美国空军为期10年、价值9.47亿美元的不定期交付/不确定数量(IDIQ)合同,对B-52H的AN/ALQ-172电子战自卫系统进行升级,提供实战验证的集成射频系统,增强载机对于多种电磁频谱威胁的对抗能力。

作战网络通信技术

作战网络通信技术(CONECT)项目旨在更新计算机体系结构,加装彩色显示器、战术数据链及先进宽带通信终端,从而提高其网络中心战能力。2005年4月启动技术研究工作,2009年5月首飞,2014年开始进行小批量改装,第一批改装30架飞机,2021年完成对整个机队76架飞机的改装。2022—2023年,美军将采购地面站任务规划设备、保障设备、初始备件等,从而进一步完善地面站的功能。此外,还将升级CONECT培训系统,为机组人员提供全面的培训能力。

战术数据链

战术数据链(TDL)主要为B-52H加装Link 16数据链、MIDS-JTRS(多功能信息分发系统-联合战术无线电系统)终端,以及在机身顶部和底部安装两个外部天线等。通过战术数据链,为机组人员提供低延迟、抗干扰的态势感知和指挥控制能力。该项目2017年9月开始工程研制,2022年6月进入里程碑C(即大批量生产)阶段,未来将通过计划内的机库维护为B-52H安装升级组件,2024年形成初始作战能力。

更换GPS接口单元

更换GPS接口单元(GPS-IU)将GPS的定位、导航和授时(PNT)数据集成到B-52H飞机的导航、通信和武器系统中。GPS-IU最初采用带有4MB内存的33MHz处理器,随着软件的不断增多,GPS-IU已经超过最初的设计负荷。升级计划将通过更换GPS-IU的在线可更换单元(LRU),来提高信息输入输出能力和内存容量。该项目2017年3月启动技术研发,2018年6月进入工程研制阶段,计划2023年进入批生产和改装阶段。按计划,将研制2套工程研制型的组件以及76套生产型组件,用于B-52H改装。

加密现代化

加密现代化(Crypto Modenization)旨在为飞机加装ARC-210无线电台,使之能够支持“移动用户目标系统”(MUOS)卫星通信系统,以防在超视距(BLOS)通信中丢失语音和数据,从而使B-52符合国家安全局(NSA)和国防部的相关要求。该项目2020财年1季度完成初步设计评审,2020财年4季度完成关键设计评审,计划2023财年4季度开始批生产。

甚低频/低频现代化

甚低频/低频现代化(VLF/LF Modernization)项目通过核加固的终端、天线和人机接口为B-52H提供只接收、极低频率、安全、可生存的战略通信系统,以支持对传输媒介多样性和B-52H战略任务的要求,确保对B-52H机队的核任务指挥和控制通信的畅通。该项目2021财年完成初步设计评审和关键设计评审,计划2023财年开始进行批量改装工作。

先进极高频通信

先进极高频(AEHF)通信卫星是美国新一代受保护军事通信卫星,具有高容量、抗干扰、生存能力强的特点。通过加装AEHF通信所需的电台、天线和系统组件,B-52H的保密通信能力将显著提升,确保在反介入/区域拒止环境中安全地进行机队内和机队间的双向指挥控制通信。预计2023财年完成初步设计评审,并授予工程制造合同。

波音公布B-52H改型后的外形。

总结

在上述升级改进计划中,对B-52H提升作战能力影响最大的是发动机和雷达升级计划。这是B-52有史以来最大的改进,在配装新雷达和新发动机后,B-52H将被重新命名为B-52J或B-52K。

2022年10月,波音公布了一张B-52轰炸机未来改型的数字原型图片,展示了更换发动机和雷达后的B-52外形。图中的飞机机头呈流线型,为了配装新雷达,取消了机头下方原本用于容纳光电传感器的整流罩(这些光电传感器已被翼下目标瞄准吊舱取代),可使B-52H的最大飞行速度从Ma0.84提高到Ma0.91。机身顶部靠近机翼根部的区域出现了两个凸起结构,新的凸起结构比现役B-52H用于装载GPS和其他通信/导航设备的所有整流罩和泡状凸起都要大,可能用来装未来更大型的抗干扰天线。

波音B-52H改型后的驾驶舱。

在波音公布的驾驶舱数字图片中,可看出改进后的B-52H采用了许多“玻璃驾驶舱”的彩色显示器,但保留了B-52H的一些老式仪表。

B-1B不断提高信息化作战能力

B-1B“枪骑兵”是美国罗克韦尔公司(现已并入波音公司)研制的超声速变后掠翼战略轰炸机。首架生产型B-1B于1984年10月首飞,1986年9月形成初始作战能力,共生产了100架,目前在役45架。

在服役的37年期间,B-1B经历了多次升级改进,作战能力有5次明显变化。最初按照设计任务,B-1B是执行低空突防的核打击任务;20世纪90年代,美国和俄罗斯签署“削减战略武器条约”之后,B-1B取消了核能力,只保留大量投放非制导炸弹,具备了强大的常规打击能力;在阿富汗战争和伊拉克战争期间,B-1B加装了GPS制导的“杰达姆”(JADM)炸弹,形成精确打击地面固定目标的能力,打击精度在数米范围;2005年,B-1B开始加装AN/AAQ-33“狙击手”瞄准吊舱,具备了长时间在空中巡航,并用激光制导武器精确打击地面移动目标的能力;此后,B-1B又集成了AGM-158“联合空对面防区外导弹”,从而具备了在几百公里之外打击严密设防目标和远程反舰的能力。

按计划,B-1B将在2037年之前由B-21轰炸机取代。根据B-1B全尺寸疲劳试验结果,其结构使用寿命可达19900个飞行小时,相当于其原始设计寿命的两倍以上,不用结构延寿就能服役到21世纪40年代。因此,B-1B的升级改进主要集中在信息系统和机载武器方面。

一体化战斗工作站

一体化战斗工作站(IBS)是B-1B机队历史上最大、最复杂的升级改造,包括采用全集成数据链(FIDL)、升级垂直态势显示单元(VSDU)、加装中央综合测试系统(CITS)等。实施IBS升级后,加快了机组人员之间以及同机载武器的信息传递,提高了态势感知和网络化作战能力;B-1B轰炸机座舱成为准玻璃座舱,前舱加装了两个8英寸×6英寸彩色显示器,在后舱加装了两个战术数据处理器和5个多功能显示器。

这项改进工作始于2011年,2012年9月完成第一架飞机的改装工作,2020年9月完成62架B-1B的改造工作。在2023财年的预算中,美国空军申请了1100万美元的经费,用于全集成数据链性能提升和垂直态势显示单元延寿。

升级后的B-1B座舱。

联合战术无线电系统

目前,美国空军正在为B-1B配装罗克韦尔·柯林斯公司研制的多功能信息分发系统-联合战术无线电系统(MIDS-JTRS)终端,取代现有的MIDS-LVT(1)link 16低容量终端,提高B-1B通信和联网能力,并满足国家安全局(NSA)、联邦航空局(FAA)、国家电信与信息管理局(NTIA)关于频谱、密码、数据链等方面的要求。由于管理要求的变更,机上原先采用的MIDS-LVT(1)系统于2022年1月1日不再合规。MIDS-JTRS不但解决了MIDS-LVT(1)的缺陷,而且还提供了多数据链能力,并允许在协同作战时快速调整攻击目标。美国空军计划2022财年完成该项目的作战试验,进入大批量改装阶段,现役45架飞机都将进行这项升级。

无线电加密合规性升级

无线电加密合规性升级计划将用新一代ARC-210无线电台取代现有的ARC-210电台,并提供“移动用户目标系统”(MUOS)通信能力。

该计划共分两个阶段实施。第一个阶段,将用第六代ARC-210无线电台取代两个过时的ARC-210第三代/第四代无线电台,并进行相应的布线和软件升级,以满足国家安全局和北约关于加密通信和第二代抗干扰超高频电台的要求;第二阶段将加装MUOS保密卫星通信系统以及所需的软件、线缆和辅助设备。

目前,换装新一代ARC-210无线电台的工作已经进入工程研制阶段,2022财年完成关键设计评审,预计2025财年分批完成改装;第二阶段加装MUOS保密卫星通信系统的工作将在2024财年发布工程研制阶段的招标书并签订合同,2027财年完成改装工作。

高超声武器集成

2019年8月,美国空军公布了对B-1B内部弹舱的改进情况。通过使用可移动的前舱壁,中间舱的空间从4.57m增加到6.83m,扩大了内部发射舱,以便容纳通用战略旋转发射架(CSRL),并增强了其携带高超导弹等重武器能力。在2022财年的空军预算中,为B-1B集成高超声速武器申请了1000万美元的预算。这笔钱虽然不足以支持全面的验证试验并形成作战能力,但是可以有力地支持B-1B集成高超声速武器的研究工作,并使B-1B成为最先拥有高超声速作战能力的机种之一。

美国空军与行业伙伴组成的访问小组查看B-1B的弹舱。

B-2A继续提升保障性和完成任务能力

B-2A“幽灵”是诺斯罗普-格鲁门公司研制的亚声速隐身轰炸机,原型机于1989年7月首飞。该机从1997年4月开始服役,原计划生产132架,实际生产21架。2008年2月,1架B-2A在关岛安德森空军基地失事坠毁,目前仍有20 架服役。

B-2A原计划服役到2058年,但美国空军2018年制定了名为《轰炸机向量》的计划,提出将在2032年之前用B-21取代全部B-2A。当前最先进的B-2A之所以最先被淘汰,主要原因是其使用成本高、维修保障困难、任务完成率低。针对这些问题,美军计划对其隐身、通信、座舱显示、敌我识别系统等进行改进。

低可探测特征和保障性改进

低可探测特征和保障性改进(LOSSM)是B-2在其30年发展史中最重要的隐身改进项目,将提高B-2A隐身性能和完成任务能力,并减少隐身性维护工时。主要改进内容包括:改进导电缝隙填料、粘合剂、雷达吸波材料、紧固件填充物、涂料等隐身材料和工艺;改进雷达天线罩、天线、热后缘和隔热片、阵风载荷减缓系统、进气道部件的隐身结构;改进射频诊断工具、近场雷达评估系统、隐身特征诊断系统、便携式激光移除工具、隐身相关特殊测试设备等保障设备。该项目2021年开始实施,预计2023年完成。

自适应通信套件增量4.0

B-2A通常部署在美国本土,经常在接收到具体的空战任务指令之前就要飞往战区,这就要求B-2A必须具备灵活可靠的卫星通信能力,以便在飞行中接收作战任务、时敏目标、天气变化等信息。

自适应通信套件增量4.0(ACS)升级通过多个增量完成。增量1和增量2始于2006年,2011年1月完成,采用了非集成战术通信套件,可提供机载任务信息、情报信息和电子邮件信息的安全传输;增量3.1和增量3.2分别于2015年5月和2021年1月完成,使之具备了近实时侦察信息传输和通用甚低频信息接收的能力;目前进行的增量4.0将取代现有的ACS无线电台,以启用“移动用户目标系统”(MUOS)卫星通信系统,并提供开放系统架构功能。预计美军将在2023年为B-2A采购增量4.0的套件,2027年完成增量4.0改进工作。

B-2显示器现代化

B-2A目前使用的阴极射线管(CRT)显示器已经严重老化,故障率上升,备件供应困难,影响了执行任务的能力。通过B-2显示器现代化(BDM)项目,将把B-2A座舱中现有的8个显示器全部替换成全集成的多功能显示器,并升级相应的软件。2021年12月,美国空军签订了工程研制合同,拟研制4套显示器组件,用于进行研制试验和核能力认证试验,计划2023年开始进行批量生产和改装工作,2025年完成显示器现代化工作。

模式5/S敌我识别系统

模式5/S敌我识别系统(IFF)项目计划用新的模式5和模式S应答器取代现有的模式4敌我识别应答机,以满足美国国防部关于敌我识别的条令和全球“通信导航监视/空中交通管理”(CNS/ATM)系统的要求。模式5是国防部的安全作战识别标准,在减少对民用空中交通管制转发器干扰的同时,改善了对紧密靠近的飞机的分辨能力;模式S是用于民航空中交通管制的二次监视雷达的一种工作方式,提高了精度和高度分辨率,减少了来自附近飞机的干扰。该项目在2019年签订工程研制合同,计划2023年完成相关的研究和试验工作,并进行批量生产和改装工作。

针对B-2A的使用成本高、维修保障困难、任务完成率低等问题,美军计划对其隐身、通信、座舱显示、敌我识别系统等进行改进。

美军轰炸机未来发展展望

根据目前了解的情况,预计美军轰炸机将向以下几个方向发展。

大幅提升隐身打击能力。目前,美军已经决定至少采购100架B-21隐身轰炸机以取代B-2A和B-1B,形成B-21和B-52H构成的轰炸机机队。与现有的B-1B、B-2A、B-52H机队相比,隐身轰炸机的占比将大幅提高,且B-21的隐身性能也远优于B-2A,从而使其轰炸机机队的隐身作战能力显著提高。与B-2A相比,B-21的航程、载弹量虽然有所降低,但是考虑到武器技术的进步,以及打击精度和隐身突防能力的提高,其杀伤力并不会比B-2A低多少,甚至威胁将更大。

加装多种机载武器。目前,美军已经启动了“远程防区外”(LRSO)巡航导弹、“空射快速响应武器”AGM-183A、“高超声速打击巡航导弹”(HACM)等新型机载武器的研制工作,并且持续开展“自卫高能激光演示样机”(SHiELD)、“高功率联合电磁非动力学打击”(HiJENKS)为代表的能束武器技术研究。由于轰炸机在空间、载重、电源供给等方面具有诸多优势,这些新型武器非常适合轰炸机使用。预计LRSO和AGM-183A研制成功后,都将集成到B-52H和B-1B上。此外,HACM和SHiELD虽然主要考虑战斗机上使用,但预计也会集成到轰炸机上,从而大幅增加高超武器的载弹数量,并提高轰炸机的自卫能力。

增强与无人机的协同作战能力。2022年3月,美国空军部长肯德尔在空军协会年度空中战争研讨会上透露,将在2023财年启动两个保密项目,分别探索开发B-21和NGAD的无人僚机。不过同年7月,肯德尔又宣布美国空军放弃了能与B-21轰炸机配合、航程相近的无人僚机项目。尽管如此,我们认为美国空军放弃无人僚机的主要原因是其价格高昂,但没有达到预期的成本效益。有人无人协同是航空装备的重要发展方向,轰炸机也不例外。将来,B-21和B-52H等轰炸机很可能会与现有的和新研制的无人机协同作战,以达到降低风险和成本,并提高作战性能的效果。

持续、快速改进将成为轰炸机发展的常态。美国新研制的B-21和B-1B、B-52H的改进工作,都采用了数字工程技术,从而为后续的快速升级改造打下了良好的基础。B-2A在仅剩下10年服役寿命的情况下,美军仍安排了大量改进工作,这充分表明,在轰炸机的全生命周期里,持续改进将成为一种常态。随着军事对抗日趋激烈,以及技术发展速度加快,预计B-52、B-21等轰炸机将经历更多更快的改进和新技术插入,并持续提高作战能力。

运往美国国家航空研究所创建数字孪生模型的B-1B飞机。

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