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新一代戰略轟炸機H-20為何是引領者?全頻段隱形,航程過萬
送交者: 中國海軍 2021年02月03日08:27:22 於 [軍事天地] 發送悄悄話

新一代戰略轟炸機H-20為何是引領者?全頻段隱形,航程過萬

“1月11日”對於八零後九零後軍迷而言是一個值得追憶與期待的好日子,因為根據往年經驗在這一天通常都有好事發生,然而事實上在過去的十幾年時間裡只有三個年份的1月11日戲份最足,分別是:

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1月11日戲份最足的三個年份

三件大事發生的時間點就是開頭突出年齡代際的原因,因為他們見證了發展的劇變,而苦難過後的輝煌更令人沉醉。

新時代軍迷則是含着金湯匙成長的,例如,隱形戰鬥機殲-20、殲-16戰鬥轟炸機、三代半殲-10C、055萬噸大驅、新型攻擊/戰略核潛艇、五萬噸綜合補給艦、075兩棲攻擊艦、99A主戰坦克、15式新輕坦、直-10、直-20……可以說是應有盡有,還有正在向我們招手具有國際領先水平的某型電磁彈射巨艦,以及一系列不可描述的高新武器,其中最具神秘色彩也最令人期待的當屬新一代遠程打擊轟炸機“H-20”。

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2017年央視出品《永遠的軍魂》紀錄片

新一代遠程打擊轟炸機是超越年齡代際限制的共同期待,它最早被證實於2016年空軍開放日活動,隨後又在2018年中航西飛成立六十周年紀念視頻中以“THE NEXT”形象亮相。

今年1月11日雖然沒有迎來新的高新武器測試,但在此之前的1月6日,新一代遠程打擊轟炸機又再一次以蒙布形象亮相空軍招飛視頻,可以說是吊足了胃口。

在這年復一年的等待中有些軍迷多多少少有些“不耐煩”,甚至發出“光打雷不下雨”的牢騷,亦或者質問是不是研製受挫?

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招飛視頻中展示的新一代遠程打擊轟炸機

實際上這是沒有正確認知大型軍機的研製周期,比如諾斯羅普·格魯曼公司B-2隱形轟炸機從訂單簽訂開始算起,用了將近8年時間才實現首飛,另一款由圖波列夫設計局抓總研製的圖-160遠程轟炸機則是9年。

上述兩個研製周期只能作為參照,否則就會犯刻舟求劍的錯誤,畢竟那是上世紀產物,但即便加入當代生產力革新的評價權重至少也需要5年時間,所以說即便H-20今年不亮相也是正常情況。

雖然暫時難以看到H-20真身,但根據已知公開信息也足以對其提前解構。

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持續批量生產的轟-6K/N系列轟炸機

當今世界僅有三個玩家擁有轟炸機裝備,B-1B、B-2A、B-52G/H、圖-160、圖-95、圖-22M系列、轟-6K/N皆被視為戰略轟炸機,其中只有轟-6K/N處於批量生產的增量狀態,剩餘機型皆為停產存量狀態(圖-160系列現處於恢復生產的初始狀態)。

也就是說目前具備批產轟炸機條件的只有我們一家,除此之外全球還有三款隱形轟炸機處於研發狀態,分別是諾斯羅普·格魯曼公司B-21突襲者轟炸機、中航西飛與一飛院的新一代遠程打擊轟炸機“H-20”、圖波列夫公司PAK-DA戰略轟炸機。

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PAK-DA想象圖

PAK-DA戰略轟炸機受限於捉襟見肘的預算,導致研發進度遠落後於前兩款機型,進度平分秋色的則是B-21與H-20。

B-21任務定位是B-2A隱形轟炸機的有效補充,後者早已於2000年停產,重啟生產已經不可能,而面對太平洋西岸空中力量的迅速崛起,基於上世紀技術的十幾架B-2A轟炸機機隊顯然已經難堪重負,因此研製一款成本適中,並能夠批量生產的機型就顯得十分迫切。

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B-21效果圖

B-21原計劃今年首飛,但受制於大洋彼岸當前遭遇的一系列危機不得不推遲至明年。基於隱形需求,該機繼續沿用B-2A大展弦比飛翼式氣動布局,但起飛重量、載彈量、航程等指標均弱於B-2A。先進性主要體現在信息化能力上,比如新一代大功率多模式機載相控陣雷達、基於F-35戰鬥機“寶石台”綜合處理系統的核心航電系統、分布式態勢感知設備等等。

中航西飛的新一代遠程打擊轟炸機H-20與B-21相比則又是一個田忌賽馬的故事,就在該機首次以“THE NEXT”形象亮相前轟炸機研製團隊負責人何勝強在央視公開表示,未來的轟炸機一定是和一流軍隊的要求,和我們中華民族偉大復興是伴隨而行,是一種支撐和保障,我也相信未來的轟炸機的作戰使用模式的設計和技術標準的設計應該掌握在我們手裡,我們應該是引領者

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做轟炸機研發的引領者

“作戰使用模式的設計和技術標準的設計”與“引領者”是這段表態的關鍵語,以F-22猛禽戰鬥機為例,該機首創隱形低可探測性、超視距空戰、超機動、超音速巡航4S標準設計,簡而言之就是成為最強,進而成為後來者發展追隨的標準。

那麼H-20作為我國第一款隱形轟炸機要成為世界的手執牛耳者,它究竟有哪些本事?下面我們進入正題。

新一代遠程打擊轟炸機的氣動布局

B-1B戰略轟炸機的高空超音速飛行能力與B-2A戰略轟炸機的隱形(低可探測性)分別代表着不同時代背景的戰技術要求,而技術發展總是呈現出一種循環往復的螺旋式上升軌跡。

隱形取代超音速是實戰需求,但這並不意味着速度不重要,如果能有一款兼容隱形與超音速的機型當然是最好,然而這種最優機型卻並不能一蹴而就。

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B-1B超音速戰略轟炸機

基於隱形剛需我國新一代遠程打擊轟炸機必然會選擇去掉垂直尾翼的飛翼式氣動布局,但會不會走B-2A的老路在沒有完全公開外形之前都是未知數,後者採用的是大展弦比飛翼式布局。不過,我們既然敢於做“引領者”,那麼必然會有開創性成果的應用。

所謂展弦比是指飛機機翼的翼展平方與翼面積的比值,展弦比越大表明飛機機翼長且窄,利於中低速飛行器的長時間滯空飛行,展弦比約小表明機翼短且寬,利於飛行器高速飛行。

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大展弦比飛翼布局的B-2A隱形轟炸機

大展弦比飛翼布局的B-2A轟炸機具有較高的升阻比,對提高航程、航時效果明顯,但也存在速度慢、機動差、操控複雜等缺陷,要想克服這些缺陷就需要向小展弦比飛翼式布局飛機過渡。

近年來我國航空工業在飛翼式布局飛行器領域實現了集群式突破,誕生了一大批飛翼式布局的裝備成果。

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大展弦比飛翼布局的天鷹無人機

早在2012年我國就成功首飛了第一款大展弦比飛翼布局無人機,爾後利劍、攻擊-11、天鷹、彩虹-805、彩虹-7等一系列飛翼無人機相繼問世。

其中尤以攻擊-11的創新力度最大,該機是一款小展弦比飛翼布局無人機,前緣後掠角也高達55°,十分有利於高速飛行,機動能力相較於大展弦比飛翼布局也更具優勢。

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小展弦比飛翼布局的攻擊-11察打一體無人機

攻擊-11較大的後掠角可以進一步減少正面雷達照射反射回波,比之B-2A轟炸機的33度後掠角更利於正向隱形。攻擊-11更加簡潔的尾部處理也使其後視隱形優於B-2A。

那麼,新一代遠程打擊轟炸機會不會繼承攻擊-11的小展弦比飛翼布局呢?首先二者的作戰定位顯著不同,攻擊-11作為戰區級察打一體無人機對航程的需求並不高,因此採用小展弦比飛翼布局問題不大,新一代遠程打擊轟炸機則不然,其對航程的需求顯然遠遠大於攻擊-11。

既不能照搬攻擊-11的小展弦比飛翼,又不想僵化地走B-2A大展弦比飛翼的老路,有沒有兼容二者優勢的布局呢?彩虹-7給出了答案。

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雙後掠飛翼布局的彩虹-7察打一體無人機

首先彩虹-7機頭的小展弦比大後掠角設計利於高速飛行,飛翼延伸至機身中部有一個明顯的折線,後掠角減小,由此形成較大翼展的雙後掠飛翼布局,利於長航程長航時飛行,進而兼容速度與航程兩大矛盾性設計需求。

與此同時有關單位在此基礎上又拓展了一種配置有高效俯仰控制面的雙後掠飛翼布局,進一步提升飛機控制效率,若最終亮相的新一代遠程打擊轟炸機採用此種布局方案純屬巧合,請勿對號入座……

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配置高效俯仰控制面的雙後掠飛翼布局

中航西飛作為新一代遠程打擊轟炸機的總裝廠,該單位六十周年紀念視頻亮相的“THE NEXT”形象顯然比空軍外包製作的招飛宣傳視頻要權威得多,前者飛翼的折線處理與雙後掠飛翼布局有很高的契合度。

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中航西飛成立六十周年宣傳視頻畫面

近期有網友挖掘了一篇飛翼構型的變體尾翼布局研究論文,該構型甚至已經進行了多輪風洞吹風測試,但這也只是在小展弦比飛翼標準模型基礎上的擴展構型,實驗價值更大,距離實用還有很遙遠的距離。

變體尾翼優勢是可以解決飛翼布局的橫向穩定性差以及相關操控難題,這兩個難題是飛翼布局的先天劣勢。

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變體尾翼飛翼風洞吹風測試

比如B-2A這種大展弦比飛翼布局隱形轟炸機就曾在操控問題上栽過大跟頭,2008年2月23日一架B-2A在安德森基地起飛不久就遭遇失速險情,進而觸地損毀了這架價值高達24億美元的戰略轟炸機,雖然最終鎖定在傳感器受潮問題上,但B-2A欠佳的操控舊疾毫無疑問也是罪魁禍首。

變體尾翼就是將飛翼後緣多折外形改為單後緣前掠角25°,布置兩片可展開式傾斜垂尾,當飛行器平飛巡航時,垂尾收攏,此時隱形性能最優化,當飛行器高機動飛行或者起飛降落時垂尾豎起展開,此時機動能力最優,但隱形性能會有下降。

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變體尾翼的收攏與展開

變體尾翼收攏時需要與機體平滑過渡,唯有如此才能保持飛機的氣動和隱形優勢,因此對變體尾翼的操縱面設計與製造提出了較高要求。

基於變體尾翼的研究進度分析,新一代遠程打擊轟炸機應用可能性較低,但可以作為第六代戰鬥機與下一代隱形轟炸機的技術儲備。

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變體尾翼飛翼微波暗室測試

新一代遠程打擊轟炸機的動力選擇

發動機海平面總推力與飛機起飛重量之比是飛機的推重比,該數據過大過小都不行,比值通常在0.2至0.4之間。推重比過大會導致耗油率增大、航程短、作戰半徑短等一系列缺陷,推重比過小就更好理解了,飛機飛不起來。

推重比是飛機設計與動力選型的重要依據,基於新一代遠程打擊轟炸機無超音速飛行需求考慮,該機所選發動機皆無加力工況需求,渦扇-10系列無加力版、渦扇-15無加力版、渦扇-18都可以成為選項。

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殲-10C戰鬥機配裝渦扇-10系列發動機

由此衍生出多個動力組合方案:四發渦扇-10無加力版、四發渦扇-15無加力版、雙發渦扇-18、四發渦扇-18,那麼最有可能的選項是哪一個呢?經過簡單的解算與排除法就能知道答案。

渦扇-15目前距離實用還有一段距離,因此不會是新一代遠程打擊轟炸機的首選動力,那麼接下來就是在渦扇-10無加力版與渦扇-18之間進行選型。

渦扇-10四發方案條件下0.2、0.3、0.4三個推重比分別對應176噸、117.4噸、88噸三個最大起飛重量數據。

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渦扇-18已經實現裝機應用

渦扇-18雙發方案條件下0.2、0.3、0.4三個推重比分別對應132噸、88噸、66噸三個最大起飛重量數據。

渦扇-18四發方案條件下0.2、0.3、0.4三個推重比分別對應264噸、176噸、132噸三個最大起飛重量數據。

基於跨戰區遠程打擊需求考慮,最大起飛重量低於100噸方案可直接過濾,經過排除之後就剩下四發渦扇-10無加力版方案與四發渦扇-18方案,同時基於設計冗餘考慮推重比取0.3數值最為穩妥,因此四發渦扇-18相較於四發渦扇-10無加力版更具優勢

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某型轟炸機進氣道

四發渦扇-18、推重比0.3、最大起飛重量176噸方案的新一代遠程打擊轟炸機對比B-2A優勢極大,首先推重比較大,實戰條件下的短距起降、巡航速度與機動力也更具優勢,載彈量也會顯著超出。

航程穩定在一萬公里以上,在運油-20大型加油機輔助下新一代遠程打擊轟炸機將具備跨洲際火力投送能力。

如果進一步放寬推重比,按照B-2A轟炸機0.205的推重比設計,H-20最大起飛重量甚至可以突破250噸,那樣一來航程、載彈量還將再上一個大台階。如今我們解決了動力問題就等於有了生力軍,有什麼樣的需求就可以造出什麼樣的飛機。

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運油-20大型空中加油機

新一代遠程打擊轟炸機的作戰使用模式

通過新一代遠程打擊轟炸機的研發我們將重新定義隱形戰略轟炸機的諸如新型飛翼布局、跨代隱形材料、空天一體作戰、分布式態勢感知等新一代轟炸機獨有的技術標準。能力越強使命責任也就越大,如何將新能力轉化為新質戰鬥力就更是重中之重。我們不僅要成為新機研製的引領者,更要在作戰使用模式創新上成為引領者。

高生存能力基礎上的遠程高速奔襲

殲-20戰鬥機批產應用的新一代超材料隱形薄膜也將助力新一代遠程打擊轟炸機實現全頻段隱形,超材料核心技術是基於改變分子結構的大小、形狀、線路分布的人工微結構實現雷達隱形。

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殲-20率先應用超材料隱形薄膜

超材料隱形薄膜相較於大洋彼岸當前應用的有毒隱形塗層領先整整一代,不僅隱形效果更佳,而且可維護性更好,不需要經常性修復,結合飛翼氣動布局可以實現針對包括米波反隱形雷達在內的全頻段全向隱形。

戰略轟炸機對速度的追求早已擺脫上世紀超音速突防的桎梏,與水面艦艇強調航渡速度一樣,載機平台縮短抵達武器發射陣位的時間對於摧毀時間敏感性目標的作戰任務而言仍具有極高的實戰價值,較高的飛機推重比可以賦予新一代遠程打擊轟炸機更高的飛行速度。

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超材料薄膜生產線

三位一體戰略打擊與大縱深戰略打擊

現役轟-6K轟炸機雖然具有一定的戰略打擊能力,但受限於非隱形平台的性能限制,戰術靈活性差,只能在敵防區外投射遠程導彈,可供選擇的武器發射陣位有限。

新一代遠程打擊轟炸機憑藉大航程與高隱形特性,擁有更為廣泛的武器發射陣位選擇,呈幾何級增大敵軍防禦難度。

高隱形特性又賦予新一代遠程打擊轟炸機的大縱深戰略打擊能力,它可以秘密潛入敵方縱深區域,對高價值經濟部位、防空陣地、通訊設施等戰略目標實施戰略轟炸。還能夠直接參與制空權爭奪,主要體現在對敵空軍基地的轟炸。

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將敵機殲滅於機場是最有效的制空權爭奪戰法

參與制海權爭奪

目前B-52H、B-1B、圖-22M3、轟-6K系列四型非隱形轟炸機具備掛載反艦導彈參與制海權爭奪能力,但此類平台由於自身目標大,只能在防區外投放反艦導彈。

以此為鑑新一代遠程打擊轟炸機可進一步拓展隱形載機平台的反艦作戰能力,載機平台自身擁有的態勢感知設備不僅能探測陸地目標,同樣可以兼顧探測海上目標,基於新型數據鏈還可以共享三軍目標指示信息。

隱形平台參與制海權爭奪將是改變海戰規則的大事件。

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空射鷹擊12反艦導彈

新概念武器的應用平台

目前轟-6K衍生型號轟-6N已經拓展了空射彈道導彈能力,成倍拓展了火力投送距離,在此基礎上也進一步增強了武器發射陣位選擇的靈活性。

新一代遠程打擊轟炸機也必然會繼承這一優勢,在高隱形與遠航程助力下,此類武器的打擊效能也將倍增。

除此之外,吸氣式高超音速巡航導彈、激光武器、動能武器等新概念武器也將是新一代遠程打擊轟炸機的座上賓。

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轟-6N機腹掛載某型高超音速導彈

為什麼新一代遠程打擊轟炸機可以成為作戰使用模式的引領者?因為它可以將一系列領先概念率先實現作戰應用。那麼,為什麼只有它可以率先實現?因為H-20是目前全球唯一一款最接近首飛狀態的新一代大型隱形戰略轟炸機。

新一代遠程打擊轟炸機的產業基礎

新一代遠程打擊轟炸機不僅是我國航空工業的集大成者,也是整個工業體系能力的大考。該機最早被證實於本世紀第二個十年中期,也可視為大飛機戰略的產物,它的誕生與製造不是某一個單位或某一個部門可以單獨承擔,而是全產業鏈大協作。

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新一代遠程打擊轟炸機也是大飛機戰略產物

可以預見該機將沿用運-20的設計製造模式,在大運工程中航空工業開創了行政管理與合同管理相結合的製造組織模式,即統一項目組織與管理、統一標準規範體系與異地協同平台、統一技術狀態管理和質量管理、統一研製計劃協調與進度控制、統一材料採購管理、統一成本控制方法。

運-20的研製是全國一盤棋大聯合,中航西飛負責前機身、中機身、機翼以及整機總裝集成,中航成飛負責機頭,中航沈飛負責大T型尾翼,中航陝飛負責後機身與五開門,中航哈飛負責翼身整流罩、機身尾段和主起整流罩,中航起負責多輪多支柱起落架。

除此之外還有兩百多家企業以及上千家零部件供應商形成了規模達十幾萬人的工程大軍,他們遵循共同的標準與規範,各項工作高度交叉並行,自立項算起只用了不到6年時間就實現首飛,又用不到4年試飛時間完成了定型試飛並交付用戶,創造了世界大飛機研製的新紀錄。

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運-20脈動生產線

在統一的管理製造模式下各主機廠各參研單位與供應商相互之間沒有了技術壁壘取長補短,經過運-20項目大練兵整個全行業的工藝技術標準都取得了跨越式提升。

全行業的跨越式提升成果以及運20型號研製經驗也必將反哺新一代遠程打擊轟炸機的研製,航空工業已經完全具備供應服務後者的動力、機身、機翼、隱形材料、內置彈倉、航電等一系列配套設備的研製生產能力,從運-20的勝利走向隱形轟炸機的新勝利也只是時間問題。

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運-20機體自動制孔作業

新一代遠程打擊轟炸機何時亮相

一級戰鬥英雄劉玉堤將軍六年前在彌留之際用顫抖的手寫下了遺言“大大發展轟炸機”,這是共和國第一代飛行員為後世留下的最後囑託,他深知一支真正的戰略空軍必須要有用於進攻的“矛”,而戰略轟炸機就是這支矛的最強註腳。

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一級戰鬥英雄劉玉堤:大大發展轟炸機

那麼,代號20的新一代遠程打擊轟炸機究竟要等到何時才能亮相?公開信息已經點明了答案,2018年中航西飛在“莊明祥:十年磨礪焊鋒芒”事跡宣傳中確認“某項目S彎排氣管尾段樣件順利交付一飛院”。那麼,一飛院承研的哪種型號飛機需要用到S彎排氣管?這是不言自明的。同年某型飛機鐵鳥台與綜合試驗廠房項目也被證實。

以運-20為參照,該機2009年做鐵鳥台,2011年底001架總裝結構下線,2013年初首飛。新一代遠程轟炸機對照這個周期進度,何時亮相何時首飛同樣是不言自明的答案,換句話說從今年開始我們就已經進入到與它見面的倒計時階段。

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鐵鳥台是新機首飛前最重要的綜合試驗平台之一

我們現在已經進入到本世紀第三個十年,可以預見在這一個十年的中後期新一代遠程打擊轟炸機將形成作戰能力,它將與殲-20系列戰鬥機、新一代隱形艦載機,以及系列支援飛機一道共同完成空中力量的戰略轉型。

文章開篇提到新一代遠程打擊轟炸機又是一個田忌賽馬的故事,這是什麼邏輯呢?答案是:上等馬B-2A與下等馬轟-6K,中等馬B-21與上等馬新一代遠程打擊轟炸機。

新一代遠程打擊轟炸機又將形成對B-2A的跨代超越,也就是說當“H-20”服役之後放眼寰球將是唯一的存在!


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