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新一代战略轰炸机H-20为何是引领者?全频段隐形,航程过万
送交者: 中国海军 2021年02月03日08:27:22 于 [军事天地] 发送悄悄话

新一代战略轰炸机H-20为何是引领者?全频段隐形,航程过万

“1月11日”对于八零后九零后军迷而言是一个值得追忆与期待的好日子,因为根据往年经验在这一天通常都有好事发生,然而事实上在过去的十几年时间里只有三个年份的1月11日戏份最足,分别是:

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1月11日戏份最足的三个年份

三件大事发生的时间点就是开头突出年龄代际的原因,因为他们见证了发展的剧变,而苦难过后的辉煌更令人沉醉。

新时代军迷则是含着金汤匙成长的,例如,隐形战斗机歼-20、歼-16战斗轰炸机、三代半歼-10C、055万吨大驱、新型攻击/战略核潜艇、五万吨综合补给舰、075两栖攻击舰、99A主战坦克、15式新轻坦、直-10、直-20……可以说是应有尽有,还有正在向我们招手具有国际领先水平的某型电磁弹射巨舰,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当属新一代远程打击轰炸机“H-20”。

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2017年央视出品《永远的军魂》纪录片

新一代远程打击轰炸机是超越年龄代际限制的共同期待,它最早被证实于2016年空军开放日活动,随后又在2018年中航西飞成立六十周年纪念视频中以“THE NEXT”形象亮相。

今年1月11日虽然没有迎来新的高新武器测试,但在此之前的1月6日,新一代远程打击轰炸机又再一次以蒙布形象亮相空军招飞视频,可以说是吊足了胃口。

在这年复一年的等待中有些军迷多多少少有些“不耐烦”,甚至发出“光打雷不下雨”的牢骚,亦或者质问是不是研制受挫?

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招飞视频中展示的新一代远程打击轰炸机

实际上这是没有正确认知大型军机的研制周期,比如诺斯罗普·格鲁曼公司B-2隐形轰炸机从订单签订开始算起,用了将近8年时间才实现首飞,另一款由图波列夫设计局抓总研制的图-160远程轰炸机则是9年。

上述两个研制周期只能作为参照,否则就会犯刻舟求剑的错误,毕竟那是上世纪产物,但即便加入当代生产力革新的评价权重至少也需要5年时间,所以说即便H-20今年不亮相也是正常情况。

虽然暂时难以看到H-20真身,但根据已知公开信息也足以对其提前解构。

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持续批量生产的轰-6K/N系列轰炸机

当今世界仅有三个玩家拥有轰炸机装备,B-1B、B-2A、B-52G/H、图-160、图-95、图-22M系列、轰-6K/N皆被视为战略轰炸机,其中只有轰-6K/N处于批量生产的增量状态,剩余机型皆为停产存量状态(图-160系列现处于恢复生产的初始状态)。

也就是说目前具备批产轰炸机条件的只有我们一家,除此之外全球还有三款隐形轰炸机处于研发状态,分别是诺斯罗普·格鲁曼公司B-21突袭者轰炸机、中航西飞与一飞院的新一代远程打击轰炸机“H-20”、图波列夫公司PAK-DA战略轰炸机。

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PAK-DA想象图

PAK-DA战略轰炸机受限于捉襟见肘的预算,导致研发进度远落后于前两款机型,进度平分秋色的则是B-21与H-20。

B-21任务定位是B-2A隐形轰炸机的有效补充,后者早已于2000年停产,重启生产已经不可能,而面对太平洋西岸空中力量的迅速崛起,基于上世纪技术的十几架B-2A轰炸机机队显然已经难堪重负,因此研制一款成本适中,并能够批量生产的机型就显得十分迫切。

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B-21效果图

B-21原计划今年首飞,但受制于大洋彼岸当前遭遇的一系列危机不得不推迟至明年。基于隐形需求,该机继续沿用B-2A大展弦比飞翼式气动布局,但起飞重量、载弹量、航程等指标均弱于B-2A。先进性主要体现在信息化能力上,比如新一代大功率多模式机载相控阵雷达、基于F-35战斗机“宝石台”综合处理系统的核心航电系统、分布式态势感知设备等等。

中航西飞的新一代远程打击轰炸机H-20与B-21相比则又是一个田忌赛马的故事,就在该机首次以“THE NEXT”形象亮相前轰炸机研制团队负责人何胜强在央视公开表示,未来的轰炸机一定是和一流军队的要求,和我们中华民族伟大复兴是伴随而行,是一种支撑和保障,我也相信未来的轰炸机的作战使用模式的设计和技术标准的设计应该掌握在我们手里,我们应该是引领者

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做轰炸机研发的引领者

“作战使用模式的设计和技术标准的设计”与“引领者”是这段表态的关键语,以F-22猛禽战斗机为例,该机首创隐形低可探测性、超视距空战、超机动、超音速巡航4S标准设计,简而言之就是成为最强,进而成为后来者发展追随的标准。

那么H-20作为我国第一款隐形轰炸机要成为世界的手执牛耳者,它究竟有哪些本事?下面我们进入正题。

新一代远程打击轰炸机的气动布局

B-1B战略轰炸机的高空超音速飞行能力与B-2A战略轰炸机的隐形(低可探测性)分别代表着不同时代背景的战技术要求,而技术发展总是呈现出一种循环往复的螺旋式上升轨迹。

隐形取代超音速是实战需求,但这并不意味着速度不重要,如果能有一款兼容隐形与超音速的机型当然是最好,然而这种最优机型却并不能一蹴而就。

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B-1B超音速战略轰炸机

基于隐形刚需我国新一代远程打击轰炸机必然会选择去掉垂直尾翼的飞翼式气动布局,但会不会走B-2A的老路在没有完全公开外形之前都是未知数,后者采用的是大展弦比飞翼式布局。不过,我们既然敢于做“引领者”,那么必然会有开创性成果的应用。

所谓展弦比是指飞机机翼的翼展平方与翼面积的比值,展弦比越大表明飞机机翼长且窄,利于中低速飞行器的长时间滞空飞行,展弦比约小表明机翼短且宽,利于飞行器高速飞行。

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大展弦比飞翼布局的B-2A隐形轰炸机

大展弦比飞翼布局的B-2A轰炸机具有较高的升阻比,对提高航程、航时效果明显,但也存在速度慢、机动差、操控复杂等缺陷,要想克服这些缺陷就需要向小展弦比飞翼式布局飞机过渡。

近年来我国航空工业在飞翼式布局飞行器领域实现了集群式突破,诞生了一大批飞翼式布局的装备成果。

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大展弦比飞翼布局的天鹰无人机

早在2012年我国就成功首飞了第一款大展弦比飞翼布局无人机,尔后利剑、攻击-11、天鹰、彩虹-805、彩虹-7等一系列飞翼无人机相继问世。

其中尤以攻击-11的创新力度最大,该机是一款小展弦比飞翼布局无人机,前缘后掠角也高达55°,十分有利于高速飞行,机动能力相较于大展弦比飞翼布局也更具优势。

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小展弦比飞翼布局的攻击-11察打一体无人机

攻击-11较大的后掠角可以进一步减少正面雷达照射反射回波,比之B-2A轰炸机的33度后掠角更利于正向隐形。攻击-11更加简洁的尾部处理也使其后视隐形优于B-2A。

那么,新一代远程打击轰炸机会不会继承攻击-11的小展弦比飞翼布局呢?首先二者的作战定位显著不同,攻击-11作为战区级察打一体无人机对航程的需求并不高,因此采用小展弦比飞翼布局问题不大,新一代远程打击轰炸机则不然,其对航程的需求显然远远大于攻击-11。

既不能照搬攻击-11的小展弦比飞翼,又不想僵化地走B-2A大展弦比飞翼的老路,有没有兼容二者优势的布局呢?彩虹-7给出了答案。

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双后掠飞翼布局的彩虹-7察打一体无人机

首先彩虹-7机头的小展弦比大后掠角设计利于高速飞行,飞翼延伸至机身中部有一个明显的折线,后掠角减小,由此形成较大翼展的双后掠飞翼布局,利于长航程长航时飞行,进而兼容速度与航程两大矛盾性设计需求。

与此同时有关单位在此基础上又拓展了一种配置有高效俯仰控制面的双后掠飞翼布局,进一步提升飞机控制效率,若最终亮相的新一代远程打击轰炸机采用此种布局方案纯属巧合,请勿对号入座……

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配置高效俯仰控制面的双后掠飞翼布局

中航西飞作为新一代远程打击轰炸机的总装厂,该单位六十周年纪念视频亮相的“THE NEXT”形象显然比空军外包制作的招飞宣传视频要权威得多,前者飞翼的折线处理与双后掠飞翼布局有很高的契合度。

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中航西飞成立六十周年宣传视频画面

近期有网友挖掘了一篇飞翼构型的变体尾翼布局研究论文,该构型甚至已经进行了多轮风洞吹风测试,但这也只是在小展弦比飞翼标准模型基础上的扩展构型,实验价值更大,距离实用还有很遥远的距离。

变体尾翼优势是可以解决飞翼布局的横向稳定性差以及相关操控难题,这两个难题是飞翼布局的先天劣势。

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变体尾翼飞翼风洞吹风测试

比如B-2A这种大展弦比飞翼布局隐形轰炸机就曾在操控问题上栽过大跟头,2008年2月23日一架B-2A在安德森基地起飞不久就遭遇失速险情,进而触地损毁了这架价值高达24亿美元的战略轰炸机,虽然最终锁定在传感器受潮问题上,但B-2A欠佳的操控旧疾毫无疑问也是罪魁祸首。

变体尾翼就是将飞翼后缘多折外形改为单后缘前掠角25°,布置两片可展开式倾斜垂尾,当飞行器平飞巡航时,垂尾收拢,此时隐形性能最优化,当飞行器高机动飞行或者起飞降落时垂尾竖起展开,此时机动能力最优,但隐形性能会有下降。

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变体尾翼的收拢与展开

变体尾翼收拢时需要与机体平滑过渡,唯有如此才能保持飞机的气动和隐形优势,因此对变体尾翼的操纵面设计与制造提出了较高要求。

基于变体尾翼的研究进度分析,新一代远程打击轰炸机应用可能性较低,但可以作为第六代战斗机与下一代隐形轰炸机的技术储备。

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变体尾翼飞翼微波暗室测试

新一代远程打击轰炸机的动力选择

发动机海平面总推力与飞机起飞重量之比是飞机的推重比,该数据过大过小都不行,比值通常在0.2至0.4之间。推重比过大会导致耗油率增大、航程短、作战半径短等一系列缺陷,推重比过小就更好理解了,飞机飞不起来。

推重比是飞机设计与动力选型的重要依据,基于新一代远程打击轰炸机无超音速飞行需求考虑,该机所选发动机皆无加力工况需求,涡扇-10系列无加力版、涡扇-15无加力版、涡扇-18都可以成为选项。

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歼-10C战斗机配装涡扇-10系列发动机

由此衍生出多个动力组合方案:四发涡扇-10无加力版、四发涡扇-15无加力版、双发涡扇-18、四发涡扇-18,那么最有可能的选项是哪一个呢?经过简单的解算与排除法就能知道答案。

涡扇-15目前距离实用还有一段距离,因此不会是新一代远程打击轰炸机的首选动力,那么接下来就是在涡扇-10无加力版与涡扇-18之间进行选型。

涡扇-10四发方案条件下0.2、0.3、0.4三个推重比分别对应176吨、117.4吨、88吨三个最大起飞重量数据。

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涡扇-18已经实现装机应用

涡扇-18双发方案条件下0.2、0.3、0.4三个推重比分别对应132吨、88吨、66吨三个最大起飞重量数据。

涡扇-18四发方案条件下0.2、0.3、0.4三个推重比分别对应264吨、176吨、132吨三个最大起飞重量数据。

基于跨战区远程打击需求考虑,最大起飞重量低于100吨方案可直接过滤,经过排除之后就剩下四发涡扇-10无加力版方案与四发涡扇-18方案,同时基于设计冗余考虑推重比取0.3数值最为稳妥,因此四发涡扇-18相较于四发涡扇-10无加力版更具优势

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某型轰炸机进气道

四发涡扇-18、推重比0.3、最大起飞重量176吨方案的新一代远程打击轰炸机对比B-2A优势极大,首先推重比较大,实战条件下的短距起降、巡航速度与机动力也更具优势,载弹量也会显著超出。

航程稳定在一万公里以上,在运油-20大型加油机辅助下新一代远程打击轰炸机将具备跨洲际火力投送能力。

如果进一步放宽推重比,按照B-2A轰炸机0.205的推重比设计,H-20最大起飞重量甚至可以突破250吨,那样一来航程、载弹量还将再上一个大台阶。如今我们解决了动力问题就等于有了生力军,有什么样的需求就可以造出什么样的飞机。

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运油-20大型空中加油机

新一代远程打击轰炸机的作战使用模式

通过新一代远程打击轰炸机的研发我们将重新定义隐形战略轰炸机的诸如新型飞翼布局、跨代隐形材料、空天一体作战、分布式态势感知等新一代轰炸机独有的技术标准。能力越强使命责任也就越大,如何将新能力转化为新质战斗力就更是重中之重。我们不仅要成为新机研制的引领者,更要在作战使用模式创新上成为引领者。

高生存能力基础上的远程高速奔袭

歼-20战斗机批产应用的新一代超材料隐形薄膜也将助力新一代远程打击轰炸机实现全频段隐形,超材料核心技术是基于改变分子结构的大小、形状、线路分布的人工微结构实现雷达隐形。

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歼-20率先应用超材料隐形薄膜

超材料隐形薄膜相较于大洋彼岸当前应用的有毒隐形涂层领先整整一代,不仅隐形效果更佳,而且可维护性更好,不需要经常性修复,结合飞翼气动布局可以实现针对包括米波反隐形雷达在内的全频段全向隐形。

战略轰炸机对速度的追求早已摆脱上世纪超音速突防的桎梏,与水面舰艇强调航渡速度一样,载机平台缩短抵达武器发射阵位的时间对于摧毁时间敏感性目标的作战任务而言仍具有极高的实战价值,较高的飞机推重比可以赋予新一代远程打击轰炸机更高的飞行速度。

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超材料薄膜生产线

三位一体战略打击与大纵深战略打击

现役轰-6K轰炸机虽然具有一定的战略打击能力,但受限于非隐形平台的性能限制,战术灵活性差,只能在敌防区外投射远程导弹,可供选择的武器发射阵位有限。

新一代远程打击轰炸机凭借大航程与高隐形特性,拥有更为广泛的武器发射阵位选择,呈几何级增大敌军防御难度。

高隐形特性又赋予新一代远程打击轰炸机的大纵深战略打击能力,它可以秘密潜入敌方纵深区域,对高价值经济部位、防空阵地、通讯设施等战略目标实施战略轰炸。还能够直接参与制空权争夺,主要体现在对敌空军基地的轰炸。

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将敌机歼灭于机场是最有效的制空权争夺战法

参与制海权争夺

目前B-52H、B-1B、图-22M3、轰-6K系列四型非隐形轰炸机具备挂载反舰导弹参与制海权争夺能力,但此类平台由于自身目标大,只能在防区外投放反舰导弹。

以此为鉴新一代远程打击轰炸机可进一步拓展隐形载机平台的反舰作战能力,载机平台自身拥有的态势感知设备不仅能探测陆地目标,同样可以兼顾探测海上目标,基于新型数据链还可以共享三军目标指示信息。

隐形平台参与制海权争夺将是改变海战规则的大事件。

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空射鹰击12反舰导弹

新概念武器的应用平台

目前轰-6K衍生型号轰-6N已经拓展了空射弹道导弹能力,成倍拓展了火力投送距离,在此基础上也进一步增强了武器发射阵位选择的灵活性。

新一代远程打击轰炸机也必然会继承这一优势,在高隐形与远航程助力下,此类武器的打击效能也将倍增。

除此之外,吸气式高超音速巡航导弹、激光武器、动能武器等新概念武器也将是新一代远程打击轰炸机的座上宾。

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轰-6N机腹挂载某型高超音速导弹

为什么新一代远程打击轰炸机可以成为作战使用模式的引领者?因为它可以将一系列领先概念率先实现作战应用。那么,为什么只有它可以率先实现?因为H-20是目前全球唯一一款最接近首飞状态的新一代大型隐形战略轰炸机。

新一代远程打击轰炸机的产业基础

新一代远程打击轰炸机不仅是我国航空工业的集大成者,也是整个工业体系能力的大考。该机最早被证实于本世纪第二个十年中期,也可视为大飞机战略的产物,它的诞生与制造不是某一个单位或某一个部门可以单独承担,而是全产业链大协作。

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新一代远程打击轰炸机也是大飞机战略产物

可以预见该机将沿用运-20的设计制造模式,在大运工程中航空工业开创了行政管理与合同管理相结合的制造组织模式,即统一项目组织与管理、统一标准规范体系与异地协同平台、统一技术状态管理和质量管理、统一研制计划协调与进度控制、统一材料采购管理、统一成本控制方法。

运-20的研制是全国一盘棋大联合,中航西飞负责前机身、中机身、机翼以及整机总装集成,中航成飞负责机头,中航沈飞负责大T型尾翼,中航陕飞负责后机身与五开门,中航哈飞负责翼身整流罩、机身尾段和主起整流罩,中航起负责多轮多支柱起落架。

除此之外还有两百多家企业以及上千家零部件供应商形成了规模达十几万人的工程大军,他们遵循共同的标准与规范,各项工作高度交叉并行,自立项算起只用了不到6年时间就实现首飞,又用不到4年试飞时间完成了定型试飞并交付用户,创造了世界大飞机研制的新纪录。

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运-20脉动生产线

在统一的管理制造模式下各主机厂各参研单位与供应商相互之间没有了技术壁垒取长补短,经过运-20项目大练兵整个全行业的工艺技术标准都取得了跨越式提升。

全行业的跨越式提升成果以及运20型号研制经验也必将反哺新一代远程打击轰炸机的研制,航空工业已经完全具备供应服务后者的动力、机身、机翼、隐形材料、内置弹仓、航电等一系列配套设备的研制生产能力,从运-20的胜利走向隐形轰炸机的新胜利也只是时间问题。

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运-20机体自动制孔作业

新一代远程打击轰炸机何时亮相

一级战斗英雄刘玉堤将军六年前在弥留之际用颤抖的手写下了遗言“大大发展轰炸机”,这是共和国第一代飞行员为后世留下的最后嘱托,他深知一支真正的战略空军必须要有用于进攻的“矛”,而战略轰炸机就是这支矛的最强注脚。

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一级战斗英雄刘玉堤:大大发展轰炸机

那么,代号20的新一代远程打击轰炸机究竟要等到何时才能亮相?公开信息已经点明了答案,2018年中航西飞在“庄明祥:十年磨砺焊锋芒”事迹宣传中确认“某项目S弯排气管尾段样件顺利交付一飞院”。那么,一飞院承研的哪种型号飞机需要用到S弯排气管?这是不言自明的。同年某型飞机铁鸟台与综合试验厂房项目也被证实。

以运-20为参照,该机2009年做铁鸟台,2011年底001架总装结构下线,2013年初首飞。新一代远程轰炸机对照这个周期进度,何时亮相何时首飞同样是不言自明的答案,换句话说从今年开始我们就已经进入到与它见面的倒计时阶段。

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铁鸟台是新机首飞前最重要的综合试验平台之一

我们现在已经进入到本世纪第三个十年,可以预见在这一个十年的中后期新一代远程打击轰炸机将形成作战能力,它将与歼-20系列战斗机、新一代隐形舰载机,以及系列支援飞机一道共同完成空中力量的战略转型。

文章开篇提到新一代远程打击轰炸机又是一个田忌赛马的故事,这是什么逻辑呢?答案是:上等马B-2A与下等马轰-6K,中等马B-21与上等马新一代远程打击轰炸机。

新一代远程打击轰炸机又将形成对B-2A的跨代超越,也就是说当“H-20”服役之后放眼寰球将是唯一的存在!


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