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中国轰20将是细长机体还是飞翼布局?得看它用啥航发 zt
送交者:  2018年05月16日20:15:11 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

中国轰20将是细长机体还是飞翼布局?得看它用啥航发

2018年05月16日 08:54                 新浪军事                            
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  这篇文章是几个月前在文汇上刊登过的旧文。不过考虑到虽然过去了很多日子,中间还有个沈飞的隐攻机头模型的“干扰”,施佬还去参观了一趟西飞;但是在轰20这件事情的基本盘上,其实并没有什么巨大的变化,所以如果说对轰20有什么看法的话,目前的车轱辘话大概就这点。

  对于关注中国航空工业的人来说,如果要选出一个数字能够代表当前的中国航空工业的成果的话,那么“20”毫无疑问是最合适的。从歼击机到运输机再到直升机,一系列以“20”为序号的新型装备不仅填补了我国一系列军事装备领域的空白,也迅速将我国的航空工业从跟踪模仿的第二集团提升至自行研制世界先进战机的第一集团。

▲ 20系列的里程碑意义,这么说都不为过▲ 20系列的里程碑意义,这么说都不为过

  目前,歼-20和运-20都已经批量生产并交付部队列装使用,直-20也已经制造出多架原型机,并开始进行覆盖全国的适应性试飞工作。唯独几个“20”中的轰炸机型号轰-20至今仍然未见“实锤”。虽然从空军高层到航空工业相关科研单位的科研人员,都在不同场合提到过空军下一代远程轰炸机的蛛丝马迹,但是这种被称为轰-20的战机究竟会是什么样,只有仔细分析中国空军的需求和航空工业的能力之后,才能大致得出准确的结论。

▲ 中国的航空工业水平,想要轻松研制一款战略轰炸机,难度是不小的▲ 中国的航空工业水平,想要轻松研制一款战略轰炸机,难度是不小的

  过去“远轰”的梦想与勉强“远轰”的现实

  中国空军建军60多年来,总共只装备过两款可称“远轰”的战略轰炸机,即早年的苏制图-4和现役的轰-6K。其中前者是苏联仿制美国二战末期的B-29轰炸机而来,上世纪50年代交付我国时就已经落后,因此虽然经过多次维修,中国航空工业部门却从未动过仿制的念头;后者则是中国西安飞机工业(集团)有限公司在此前基于苏制图-16基础上仿制生产的轰-6系列轰炸机基础上进行大规模改进而来。新中国有关自行研制战略轰炸机的故事,就几乎全部与轰-6有关。

▲ 轰-6的历史,基本就等于中国远程航空兵的历史了(图-4不算啊)▲ 轰-6的历史,基本就等于中国远程航空兵的历史了(图-4不算啊)

  我国1958年从苏联引进图-16全套生产技术和2架原型机。由于当时美苏已经开始研制超音速轰炸机,中国空军和航空工业部门都认为图-16在技术上已经落后,因此只打算以仿制作为练兵,为自行研制超音速轰炸机做技术铺垫。哪知中苏关系于1960年全面恶化后,稚嫩的中国航空工业不仅完全没有自行研制超音速战略轰炸机的技术能力,连图-16的技术和装备资料都不齐。整个20世纪60年代的10年,中国航空工业在轰炸机领域的最大成就,就是勉强掌握苏联50年代的中程轰炸机。

▲ 轰-6和配套发动机的全面国产化直到上世纪70年代才基本完成▲ 轰-6和配套发动机的全面国产化直到上世纪70年代才基本完成

  随着中国核武器在上世纪60年代取得突破和武器化,战略轰炸机在上世纪70年代不再变得可有可无,加上中国当时的弹道导弹技术尚只有中近程导弹,研制远程轰炸机就成了延长战略核打击力量的重要手段。这一时期的中国航空工业在掌握轰-6制造技术的基础上,借助从西方引进和本国自行研制的新产品和新技术,在这一时期做了两个重要的尝试:轰-6I和轰-8。

  其中的轰-6I是一种改型,将轰-6原有的两台涡喷发动机换成四台英国进口的“斯贝”涡扇发动机,从而同时提升了飞机的载弹量和航程,成为一种航程8000公里左右的“准”远程轰炸机,后者则可以看做是轰-6的按比例放大型,使用4台国内自行研制的910甲涡扇发动机,是一种真正的战略轰炸机。

▲ 轰-8在理论上是个战略轰炸机,实际上……那不是没搞出来么▲ 轰-8在理论上是个战略轰炸机,实际上……那不是没搞出来么

  不过在那个技术和资金都严重不足的年代,这两个型号注定都难以取得重大成果。轰-6I只制造了一架原型机,便因引进发动机成本过高无法负担草草终止;轰-8则因为其各项技术都超出了中国航空工业的能力上限,始终没有真正走下绘图板。随着1980年我国洲际弹道导弹的研制成功,战略轰炸机一下子显得不那么重要,加上之后以经济建设为中心的“忍耐期”,战略轰炸机的研制就全面搁置。虽然对轰-6的升级改造还在继续,但也都局限于对机载武器、航电设备的改进升级,对于基础的飞机平台则没有太多的改变。

▲ 从轰-6丁开始,轰-6轮番挂着新型的导弹,但是机体构型却一直没什么变化▲ 从轰-6丁开始,轰-6轮番挂着新型的导弹,但是机体构型却一直没什么变化

  至于目前中国轰炸机力量的中坚——轰-6K,最初只是轰-6生产厂自筹资金在轰-6基础上进行的一个改进尝试。虽然这一改型取得了极大的成功,将一款航程不足6000公里的中型轰炸机变成了一款最大航程近万公里的远程战略轰炸机,同时让其具备了使用新世纪水平的远程巡航导弹打击关岛的能力,但限于轰-6本身的结构水平以及相对有限的研制经费,其整体性能在全世界现役战略轰炸机里仍然只能忝陪末座。

▲ 虽然把图-16改成了战略轰炸机,但是也仅仅刚刚是战略轰炸机而已▲ 虽然把图-16改成了战略轰炸机,但是也仅仅刚刚是战略轰炸机而已

  2016年中国空军赴俄参加“航空飞镖”比赛时,曾接待了1959年担任中国赴苏轰炸机飞行员教官的安德列维奇老人。当老人感慨时光荏苒和中国经济军事实力的飞速发展之时,无意间提到的一句“你们现在已经不使用图-16了吧?”却让中国空军莫名尴尬。虽然中国空军已经装备了几十架轰-6K,并在此基础上进一步研制轰-6K战略核打击型号,但没错,无论他们哪一款,本质上仍然是一种改进型的“图-16”而已。

  不同的技术路线与中国的战略需求

  当下除了中国,全世界只有美俄两国还在生产和研制战略轰炸机,而纵观这两国的轰炸机研制生产史。亚音速——超音速——隐身飞翼几乎是两国共同遵循的技术路线。在冷战初期航空技术不甚发达时,战略轰炸机首要的目标是在一定飞行速度下携带重磅的核弹执行长途飞行,因此常规布局的大型化飞机就是两国第一代战略轰炸机的代表。无论是B-52还是图-95(甚至我国夭折的轰-8)都是这样的常规飞机,由于这些飞机皮实耐用,加上机体巨大升级空间大,不少至今仍然作为巡航导弹载机发挥余热。

  而随着大型飞机超音速技术的突破,美苏从上世纪50年代就开始研制超音速战略轰炸机,美国历经不成功的B-58和失败的XB-70、B-1A之后,列装了以超音速超低空突防为核心战法的B-1B战略轰炸机,苏联也在图-22系列中程轰炸机和失败的T-4基础上,研制并装备了图-160超音速的战略轰炸机,后者目前仍然是俄罗斯空军最先进的轰炸机型号,俄军至今还在该机的基础上改进更新型号的轰炸机;至于隐身飞翼的战略轰炸机,则是冷战末期美国在B-2轰炸机上使用的设计,尽管原本这看来是独此一家,但从现在的消息看,俄军研制中的下一代战略轰炸机PAK-DA和美军下一代的B-21也将采用隐身飞翼构型,可算是殊途同归。

▲ 飞翼构型似乎已经成了下一代轰炸机的普世标准▲ 飞翼构型似乎已经成了下一代轰炸机的普世标准

  其实不管选择哪一种,战略轰炸机的核心需求都是类似的,即首先保证足够的航程和载弹量,并在此基础上尽力提升突防能力。无论是超音速还是隐身,根本上都只是突防手段。而对于当代中国空军来说,由于本国航空工业仍然不像美国那样“无所不能”,选择什么样的构型,不仅要考虑本国的需求,还要考虑本国的技术水平。

▲ 画个图,做个模型都容易,造出实机可就难了▲ 画个图,做个模型都容易,造出实机可就难了

  从需求上看,既然是战略轰炸机,加上中国的主要战略假想敌需要轰炸机进行跨洋洲际飞行,单次任务的往返距离要达到2.3万公里甚至更远。因此一方面,具备空中加油能力是战略轰炸机必然的基本要求之一;另一方面,由于在接近敌方的空域实施空中加油可行性很低,轰炸机本身也需要有至少1.5万公里左右甚至更长的航程。

  与此同时,战略轰炸使用的弹药在体积和重量上都很大,因此充裕的载弹量十分必要(B-1B和图-160载弹量都在40吨以上,B-2的载弹量也超过20吨),也会对飞机气动外形产生重大影响。而且为了防止外挂弹药带来的空气阻力影响航程,弹药挂载弹舱化也是必然的。以上要求,必然在设计上走向一款使用4台以上大推力涡扇发动机的远程轰炸机方案。

▲ 当年给轰-6增加航程,也是从把轰-6改4发开始的▲ 当年给轰-6增加航程,也是从把轰-6改4发开始的

  与此同时,当代防空系统的性能发展已经大大提高了轰炸机突防的难度。传统的2-3马赫超音速轰炸机已经很难实现有效的突防,相比之下,隐身技术反而是当代战机实现突防的有效手段,并且已经成为新一代战机的“标配”。从这个角度上说,无论采用什么样的构型,隐身性已经成为未来战略轰炸机的标准要求。

  当然,这并不意味着中国战略轰炸机的研制就必须和美俄下一代轰炸机一样采用飞翼构型。当代空气动力学技术的进步、隐身技术的进步以及超级计算机在内的应用,已经能完成多种不同气动构型飞机的隐身设计。相比之下,超音速的指标在提升战机的战役战术机动能力的同时,也对更大推力的战机发动机提出了更高的要求。

▲ 超音速和隐身的区别还挺大,设计上也是完全不同▲ 超音速和隐身的区别还挺大,设计上也是完全不同

  从我国的航空工业技术水平角度看,我国长期以来缺乏研制和使用大型飞机的技术和经验,但随着运-20的定型,我国在这一领域已经有了相当的技术积累;在隐身技术的设计开发上,随着歼-20等一系列隐身战机的服役和投入研制,目前我国已经在这里领域有了相当深厚的积累,足以完成战略轰炸机的隐身化;至于最为关键也是我国长期以来令人堪忧的发动机,尽管中国在这一领域距离英、美、俄等一流航空发动机生产国还有距离,但以“太行”为代表的第三代航空发动机的研制成功和稳定推广,表明我国在加力推力12吨级别的涡扇发动机领域已经有了堪用的产品。至少已经越过了远程轰炸机所必须的及格线。

  隐身的谁是轰-20未来的关键?

  由此看来,一款隐身化的战略轰炸机,不管其是否超音速,基本上都能满足中国空军执行战略轰炸的需求,而至于其气动布局,以目前的情况看来,其实仍然存在着相当大的变数。

▲ 其实超音速也并非做不到,就是技术难度又要上一个台阶▲ 其实超音速也并非做不到,就是技术难度又要上一个台阶

  如果需要战略轰炸机具备超音速飞行能力的话,毫无疑问飞机的整体设计需要向这一领域倾斜。目前服役的超音速战略轰炸机无论是B-1B还是图-160,使用的都是细长机体加变后掠翼,并在翼身之间尽量圆滑融合的结构。

  这种构型在上世纪70年代确实是前沿的先进设计,但时至今日,借助先进的飞行控制系统和气动手段,许多结构设计不需要复杂的变后掠翼也能实现类似的性能。因此从这个角度看,如果中国战略轰炸机对超音速性能有追求,那么在也必然存在的全面隐身化设计之外,长得像图-160或者长得像协和,都是可以预期的。当然,超音速对于发动机的高要求对于基础并不坚实的中国航空工业而言,确实是一个不小的挑战。

  ▲ 其实中国在上世纪70年代就去英国洽购过“协和”,如果成行,对中国航空工业可能产生意想不到的影响

  而如果不考虑超音速飞行的要求,发动机上的挑战就不会那么严峻,配备4台以“太行”为基础的无加力涡扇发动机就能满足其基本需求。轰-20的气动布局也就可能出现更多的变化。当然,这些气动布局中,类似B-2那样的纯飞翼布局无疑是“看起来”最先进的,此前中航工业多家有关企业进行的研究中,也都不乏与B-2类似甚至看似相同的飞翼布局。

  不过纯飞翼本身虽然升阻比性能好,但不仅操纵系统极端复杂,其实际操作的效果也不是很好,美军的B-2在实际使用中也一直抱怨该机操作响应迟缓,之所以使用飞翼布局既有诺斯罗普个人的执念,也有在当时计算机辅助设计尚不发达的情况下,飞翼布局在隐身设计计算上相对简单的考虑。相比之下,在飞翼上添置上一些辅助的气动翼面,不仅能够很大程度上改善飞机的表现并简化飞行控制程序的复杂度,对隐身性能的影响也能通过调整得到较好的控制。

▲ 飞翼因为结构简单,飞控反而就不简单了▲ 飞翼因为结构简单,飞控反而就不简单了

  至于传统的常规远程轰炸机布局,在技术上几乎没有难度,中国的航空工业也能够基本满足其各项需求,只要相关力量到位,研制一款具备部分隐身能力的轰-8显然是风险最低,进度也最快的选择。不过这种设计在隐身性上想要达到全面隐身难度较大,而且考虑到战略轰炸机是一种需要满足未来至少20-30年甚至更久需求的长期投资产品,在技术上必须具备一定的前瞻性和先进性,从这个角度来说,这可能也不是最理想的设计方案。

▲ 中国版B-52什么的……怕是连军迷也看不上▲ 中国版B-52什么的……怕是连军迷也看不上


  从目前掌握的情况来看,中国研制战略轰炸机的决心已定,但仍然处在选择技术方案的阶段,距离真正制造原型机乃至进行试飞还有相当的距离。不过从中国在战略轰炸机论证和预先研究角度看,中国航空工业在研制过程中既讲性能又照顾可行性的思路无疑是正确的,而我们也因此可以拭目以待,若干年后中国的远程轰炸机将以超出我们想象的身影与国人见面,成为保卫中国战略安全的重要基石。(作者署名:扬基帧察站 施佬)


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