| B-52最後一次重大升級保持8發設計 |
| 送交者: 三把刀 2025年01月21日15:37:41 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
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2024年12月,羅羅公司宣布其研發的F-130發動機通過關鍵設計審查,並將在2025年2月啟動該發動機在美國田納西州阿諾德工程發展綜合設施高空台上的測試工作。 更換發動機是美國B-52轟炸機這一輪重大升級(升級後的型號被命名為B-52J)的核心工作之一,其他要升級的系統包括雷達與座艙顯示在內的航電系統,輪胎和剎車等。目前預計將有76架B-52參與升級工作,升級後的B-52J將持續服役到21世紀50年代甚至更遠。 B-52的設計方案提出於1948年,當時噴氣式發動機還處於初始發展階段,燃油效率、最大推力和發動機尺寸都做不大,因此B-52不得不採用了8台J57渦噴發動機的設計方案。 J57發動機 隨後的幾十年中,儘管波音不斷對B-52進行改進、升級,發動機也變成了尺寸、規格近似的渦扇發動機,但共用4個掛點的8發設計卻一直沒有改過。這顯然與飛行任務頗為相似的運輸類飛機的發展趨勢完全不同。 事實上,多年來B-52的設計研發和使用方並不是沒動過要修改B-52發動機布局的心思。從20世紀70年代開始,針對B-52的改進設計文件就多次提及取消雙發動機並聯吊艙、改用4發設計的可能性。 比如1996年,羅羅和波音聯合提議,為B-52安裝4台RB211-533E4發動機,這不僅可以將其總推力從600kN提升到767kN,油耗也更低。在有效強化載荷航程能力的同時,這一方案還能夠大幅節約燃油、降低維護成本。根據波音的測算,該方案能夠讓B-52機群在其全壽命周期內節約高達47億美元。 但這一提議遭到了美國空軍的反對。美國空軍調研後表示,將B-52的8發換成4發,不僅不會省錢,而且由於涉及對機體的複雜、重大改動,單價飛機的採購費用將超過其運行所節省下的燃油成本,機群全壽命周期成本將增加13億美元。 也就是說,波音和美空軍對於同一方案的成本估算,差距達60億美元。 值得注意的是,在B-52換發的相關研究中,美國國會和國防科學委員會的結論並不一致。比如在燃油成本的統計上,國防科學委員會2003年的調研結論是:美國空軍只計算了常規狀態下的成本(當時為每升0.32美元),但實際上B-52使用中存在大量的空中加油,此狀態下燃油成本高達每升4.62美元。 但整體來說,美國的企業、軍方和政府相關部門,對於B-52是否應該從8發改為4發設計,觀點分歧很大。 顯然,從技術角度來看,如果將B-52從8發改為4發,長期的運行和發展優勢相當明確:飛機機體更輕,阻力更小,更省油。真正存在爭議的地方在於:B-52機群換發、升級的工作成本,能不能靠省油賺回來? 這就涉及B-52本身的設計特性:由於B-52在設計之初並沒有考慮對不同發動機型號的適配問題,因此8發改4發的成本,確實可能非常的高昂。 注意早期(上圖)和後期(下圖)B-52發動機艙的外形異同。 儘管B-52採用了易於換發的吊艙式發動機安裝布局,但在它完成基礎設計的年代,噴氣式發動機才剛剛開始起步。彼時,航空業界認為“一款飛機配用一型發動機是理所當然的”。 而且B-52的核心設計理念之一是“既然有8台發動機,那就要充分利用8台發動機的數量優勢,將機體的抗戰損能力和可靠性做到極限”,這一思路決定了B-52燃油、電氣、環控、飛控等系統的布局非常特殊,這也是美空軍主導下,B-52家族最終放棄4發改進路線的根本原因。 以液壓系統為例,B-52採用了複雜的分散式設計來提升其安全冗餘,8台發動機中有6台配備了獨立的液壓泵。1號和7號發動機向外側擾流板和翼尖起落架提供壓力;3號和6號發動機向內側擾流板提供壓力,並負責翼尖起落架的應急壓力;4號和5號發動機向機身系統提供壓力,並負責方向舵/升降舵的備用壓力。 如果要更改為4發,B-52的液壓系統必須進行大規模的設計更改。類似的問題也同樣存在於燃油管路和引氣管路(8台發動機全部連接引氣系統)上。 波音公司有兩架基於B-52改裝的發動機測試平台JB-52E,一直從21世紀60年代服役到80年代。該平台將一個並聯雙發吊艙改為了單發,用於測試JT9D和TF39等發動機產品。 純粹從技術角度看,B-52更換4發並非不可為。但是牽涉到的機體改動範圍很大,所需資金和時間成本難以控制在較低的水平。而改進得到的收益又相對有限——既不能讓B-52獲得高速突防能力,也不能讓B-52獲得隱身能力,總體效費比不符合美空軍的預期。 因此,美國空軍自然更願意將戰略轟炸機的預算優先傾斜到B-1B和B-2這樣的新銳機種上,特別是冷戰期間。 但如今,在一系列因素的影響下,如B-2裝備數量不足,B-1B成本高昂而且機群壽命消耗超出預期等,B-52在21世紀10年代後一再延期服役。從媒體的報道中可以發現,B-52機群的機體、發動機和機載系統設備的零備件,都出現了產品嚴重過時、停產,甚至供應商都不復存在的情況。 在這種現狀下,如果必須更換發動機型號,B-52J最好的選擇是保留8發布局,並儘快採購規格相近的商業發動機,以實現在儘可能短的時間內,以可控的成本讓B-52重返一線,承擔起戰備值班任務。 BR725發動機 因此,經過選型競標,羅羅公司的BR725發動機在2021年獲得了價值26億美元的合同,並將發動機重新命名為F-130。BR725發動機原本設計用途是為超遠程公務機提供動力,尺寸級別比較小,可以裝配在與原B-52相近尺寸的發動機艙內,燃油效率較高。羅羅公司承諾,在B-52J的剩餘壽命內,F-130發動機都無需從機翼上拆下進行維修。 根據美軍的公開表態來看,即便F-130與B-52的整合併不涉及對發動機布局的大改,但實際工作也並不輕鬆。目前F-130隻在BR725基礎上針對B-52進行了少量適配性修改(而且大多數改進都集中在承力結構部分),因此,整個“B-52商業發動機更換計劃”(CERP)依然面臨着大幅度超支。一些媒體報道稱,因為發動機和機體的整合問題,整個CERP計劃成本上漲了50%;另一些報道表示該漲幅被顯著誇大了。 波音公司則表示:“CERP計劃成本差異中的50%來自於2017年空軍項目辦公室發布的原始政府估算與2022年最新估算之間的差距”,這或許暗示着這種成本計算上的差距來自整個供應鏈的通貨膨脹等問題。 總體而言,B-52的8發布局在性能上對於美軍並沒有特殊的吸引力,但受到原始設計的約束,導致更換為4發的構想在經濟成本上難以接受。其存在於紙面上的理論優勢難以轉化為實際使用中的效費比優勢和戰場性能優勢。因此,B-52生涯末期的最後一次重大改進,將依然保持8發布局。 |
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