美国空军次世代战略轰炸机“B-21”于2022年12月举办公开发表会后,打磨了近一年才于2023年11月首飞,可见美军的重视程度!B-21预计建造145架,并列为美国空军最重要的KPI!B-21会对亚太军事情势,有什么样的影响?
B-21试飞为了替量产机收集大气数据,尾部有拖椎(trailing cone)与机身下有皮托管(Pitot Tube),量产版都会取消。(维基百科)
美国空军次世代战略轰炸机“B-21”于2022年12月举办公开发表会后,打磨了近一年才于2023年11月首飞,可见美军的重视程度!B-21预计建造145架,并列为美国空军最重要的KPI!B-21会对亚太军事情势,有什么样的影响?
美国亟需淘汰/补充战略轰炸机
美国战略空军虽然目前还是全世界最强的航空战略打击兵力,但隐忧已经浮现,以下简略盘点美国战略空军现况:B-52已服役多年
1955年服役的B-52“同温层堡垒”(Stratofortress)战略轰炸机,目前还有约76架在美国战略空军服役,是数量最多的机种!美国空军甚至展开计划,将替这76架B-52更换新式引擎,省油外妥善率更高,让它们可以服役到2040年。
B-52能现役这么久,原因是可载120吨武器弹药,仍然在世界上名列前茅!此外防区外武器的发展(指射程很长,能在防空飞弹拦截区外发射),B-52搭载如AGM-158联合空对地距外飞弹增程型(JASSM-ER),可在目标1000km外发动攻击,不受防空飞弹威胁。
但是B-52延役也不是没有杂音,首先是B-52虽然飞行成本低,但是人力成本很高,例如B-52需要5名飞行员(B-2仅需2人),加上8个引擎与老旧且巨大的机体,虽有部分翻新,但维护勤务仍很繁重,这些缺点都会消耗大量人力成本。此外巨大的机体也需要大型的机棚才能容纳,无法分散在小型空军基地,行踪易被掌握。
B-52几乎没有匿踪性可言,虽然靠防区外武器可以躲过防空飞弹,但是解放军已经拥有空中加油技术,以J-16战机为例,其作战半径高达1800km,空中加油后超过2400km,可搭载射程至少200km的PL-15长程空对空飞弹,就算B-52搭载JASSM-ER,在进入射程前仍可能遭到J-16拦截,作战安全性有隐忧。
美国空军次世代战略轰炸机“B-21”于2022年12月举办公开发表会后,打磨了近一年才于2023年11月首飞,可见美军的重视程度!B-21预计建造145架,并列为美国空军最重要的KPI!B-21会对亚太军事情势,有什么样的影响?
美国亟需淘汰/补充战略轰炸机
美国战略空军虽然目前还是全世界最强的航空战略打击兵力,但隐忧已经浮现,以下简略盘点美国战略空军现况:B-52已服役多年
1955年服役的B-52“同温层堡垒”(Stratofortress)战略轰炸机,目前还有约76架在美国战略空军服役,是数量最多的机种!美国空军甚至展开计划,将替这76架B-52更换新式引擎,省油外妥善率更高,让它们可以服役到2040年。
B-52能现役这么久,原因是可载120吨武器弹药,仍然在世界上名列前茅!此外防区外武器的发展(指射程很长,能在防空飞弹拦截区外发射),B-52搭载如AGM-158联合空对地距外飞弹增程型(JASSM-ER),可在目标1000km外发动攻击,不受防空飞弹威胁。
但是B-52延役也不是没有杂音,首先是B-52虽然飞行成本低,但是人力成本很高,例如B-52需要5名飞行员(B-2仅需2人),加上8个引擎与老旧且巨大的机体,虽有部分翻新,但维护勤务仍很繁重,这些缺点都会消耗大量人力成本。此外巨大的机体也需要大型的机棚才能容纳,无法分散在小型空军基地,行踪易被掌握。
B-52几乎没有匿踪性可言,虽然靠防区外武器可以躲过防空飞弹,但是解放军已经拥有空中加油技术,以J-16战机为例,其作战半径高达1800km,空中加油后超过2400km,可搭载射程至少200km的PL-15长程空对空飞弹,就算B-52搭载JASSM-ER,在进入射程前仍可能遭到J-16拦截,作战安全性有隐忧。
B-1B妥善率糟糕
B-1B“枪骑兵”(Lancer)于1985年服役,作为以“低空高速”突防的超音速战略轰炸机,还具有可变翼设计,最大飞行速度超过2马赫,标准载弹量34吨,这些性能在服役时都是世界首屈一指,目前约有62架服役。
但是B-1B因为可变翼与超音速这些对轰炸机来说,相对复杂的设计,加上无役不与几乎参加服役后的每一场战役,造成服役36年后,机队开始出现严重的妥善率问题!
根据美媒引述南达科他州参议员朗兹(Mike Rounds)的调查,在2020年初,62架B-1B仅有约6架可以出击,妥善率仅10%,朗兹甚至建议干脆将一部分B-1B退役,除了减轻维护负担,还能当作“杀肉机”,因为很多零件都已经停产。
B-2数量少又缺乏零件
B-2“幽灵”(Spirit)至今仍是世界上唯一的“匿踪战略轰炸机”,其匿踪性是减少红外光、声学、电磁学、视觉和雷达特征的综合结果,仅以减少机体正面雷达反射截面积(RCS)为例,B-2仅约0.1平方米,跟一只大型鸟类差不多,作为对照,F-16战机约4平方米!
除了匿踪性,B-2还需要有自动化高(操作人员仅2人,B-1B都要4人),航程远(1.1万km)、载弹量适中(最大22吨)等性能指标,全部加在一起对以1990年代航空与电子科技研发水准而言,仍属高难度,因此造价相当昂贵,1997年服役时,制造成本24亿美元一架,比当时同重量的黄金(空重71吨)还昂贵,因此产量只有21架。
B-2产量太少,甚至每架都能有自己的名字,但也意味扣除扣除训练与维护,B-2根本没有足够的服役数量(堪萨斯幽灵号坠毁,目前剩20架),无法完全取代B-52与B-1B的战略打击任务。而且出勤成本也相当昂贵。
加上B-2的先进程度太高,为了避免无所不在的俄罗斯与中国间谍窥伺,造成机密外泄,美军竟然想出一个天真的办法,在完成生产工作之后,部分重要零件相关的图纸、工具机就奉命销毁与拆解,避免机密外流,造成后来零件寿命届期,备料用完后断炊的窘境。
B-2产量太少还造成一些专门零件的供应商停产,甚至公司已经结束营业,结果在服役20多年后,B-2面临大量零件难以为继的问题,只能想办法利用逆向工程的方式来制作零件,显然不是长久之计。
B-21特色简介
设计目标
B-21突袭者(B-21 Raider)战略轰炸机的研发计划被称为“远程打击轰炸机”(Long Range Strike Bomber,LRS-B),也就是除了战略轰炸注更多之外,也能依靠远距离的精确导引武器,点穴式的攻击重要战术节点,瘫痪敌方的指挥、管制、通讯、情报,经过实战证明,攻击这些战术节点,比直接攻击敌方部队,更能有效的削减敌方战力。
且依靠轰炸机的庞大载弹量,以及精准的导引能力,一架轰炸机就能摧毁大范围的许多战术目标,瘫痪敌方军队的作战能力,而且较不会产生附带的伤亡,即不会伤及平民或非军事设施。加上出动的轰炸机数量少,航线规划较简单与护航的需求也较少,都能节省大量资源。
但如果只需要远程打击,载弹量越来越大的现代化战斗轰炸机,例如F-15E/EX能携带高达13吨的武器,也能办到。参阅:为什么美国要采购全新的F-15EX(Eagle II)战斗机?相比F-35竟然有相当多优势!
但战轰机满载,需将武器全部外挂,RCS大增的情况下出击,敌方远远就能侦测到,并做好拦截或防御准备。因此在敌方防空火力未被摧毁前,需要一种匿踪轰炸机来摧毁敌方防空网,这就是B-21的用武之地,而且历次战争都证明,如果敌方防空网被摧毁,战役的胜负基本上就决定了。
1955年服役的B-52“同温层堡垒”(Stratofortress)战略轰炸机,目前还有约76架在美国战略空军服役。(维基百科)
先进匿踪与电子科技
前述所有设计目标,其实B-2轰炸机都能办到,但是其1990年代水准的电子科技与匿踪技术,在科技发展一日千里的21世纪,B-2要面对新时代的各种电子与反匿踪侦查手段,已经开始显得力有未逮。
例如B-2将引擎的进气与排气口设置在机身上方,而不是常见的机身下方,在1990年代这样的设计,能有效避开地面雷达的侦查。但是现在最大升限为15200 m的B-2,机身上方的引擎系统已经成为匿踪罩门。
例如解放军公开的“无侦8型”超高空无人侦察机为例,其飞行高度可以轻松达到25000 m,远高过B-2的最大升限,再加上现代化的俯视雷达,以及可以长时间滞空的特性,B-2轰炸机如果在其侦查范围内,匿踪性可能大打折扣。
现代化电子系统的运算能力,也远超过1990年代,也可能破解匿踪机。有一个笑话:“雷达:报告指挥部,发现一只鸟正以0.95马赫接近”,“指挥部:哪只鸟能飞这么快?!那是匿踪机,快拉防空警报!”但其背后反映的意思,是现代化的电子系统能够透过解算,不只从RCS面积,还能从“其他特征”判断出匿踪机。
面对这些电子科技的进步,B-2已经没有什么修改补强的可能性,因此B-21直接推倒重来,例如从美国军方公布的概念图,B-21的引擎进排气口做了超大幅度的修改,应该就是因应前述问题。机身匿踪设计与吸收雷达波涂料,无庸置疑也会比30年前先进。
至于看不到的电子系统,应该改良幅度更大。硬体方面打个简单比方,1990年代的民用电脑处理器intel80386相比2020年的同品牌i9-10900处理器,30年间的性能成长幅度超过10000倍,足见电子系统的发展速度,军用系统亦然,只要改用新硬体,效能就获得大幅度成长。
软体方面则采用“开放式系统架构”(open system architecture)进行设计,即可以在任何一家相容硬体上运行的开放系统,除了协力厂商开发软硬体较容易,后续的升级也较为便利,新增功能与硬体时,甚至能做到“随插即用”,减少无谓的成本。
B-21研发最重要目标“控制成本”
除了改善匿踪与电子科技,B-21还要严格控制成本,才能采购足够的数量,取代全部B-1B与B-2,以及部分B-52。
目前预计采购145架以上,因此每架的成本要严格控制,2019年公布的每架成本为6.39亿美金,含研发成本,首批100架采购费用在800亿以内,经过通膨换算,大约是B-2采购成本的20%,这对于近年来不断膨胀的美国军工研发经费来说,算是非常严格的KPI!
要减低这么多成本,在公开资料中可以稍微看出一些端倪。如B-21相较于B-2,特征之一是将“4个”专用的F118-GE-100无后燃器涡轮扇发动机改为“2个”Pratt& Whitney F135涡轮扇发动机注更多,而且后者与F-35战斗机通用,因为F-35较多的产量均摊,能大幅降低成本。
此外B-21的机体相较于B-2缩小不少,应也有助于降低成本。B-2的体积为长度:21 m、翼展:52.4 m,高度:5.18 m,B-21的长度应在20 m以内,翼展则为50 m以内。
B-21的主起落架上配置双轮,B-2则为四轮,应是B-21利用先进的复合材料大幅减轻机体重量,让载重与推力更多的用在武器装备上。
B-21可当“无人机”作战弹性更大
B-21另一个重要技术指标就是除了传统的载人飞行外,也能以无人机的模式进行作战。美国对于使用由地面站指挥,卫星中继导引的长程无人机攻击敌军,已经累积了相当多的实战经验,套用到B-2上应该问题不大。
但更重要的技术应该是“忠诚僚机”,即利用一架有人机(另一架B-21甚至F-35战斗机)作为核心,在空中指挥多架无人的B-21攻击目标,相较于前述的地面站指挥,忠诚僚机模式能够应付更快速多变的战场情况,参阅:F-15挂“无人忠诚僚机”曝光只是前菜未来空战AI无人战机围殴有人机?!
两架B-21原型机正在加州的美国空军第42号工厂(Plant42)打造,最快预计2022年5月进行首飞,后延至2023年11月试飞成功。
美军战略空军要处理的威胁
美国空军面对战略轰炸机部队的战力青黄不接,但美国的国家战略却已经由反恐转向大国对抗,在反恐时期轰炸机在完全掌握空优的局势下,能够飞临目标上空,以传统炸弹地毯式轰炸的时代已经一去不复返!
美国锁定的“战略对手”中国与俄罗斯,都非常重视防空火力,美空军执行任务时受到的威胁越来越大,因此出击架次越少越好,比战斗机能携带更多弹药的匿踪轰炸机,承担的角色也会越来越重!
外挂 JASSM飞弹的B-52H,能在大部分防空飞弹射程外发射,让B-52预计能服役到2040年,甚至到2055年“服役满百年”。(维基百科)
消灭弹道飞弹任务
中俄两国也有非常多的长程战术飞弹发射装置,以中国的反舰弹道飞弹为例,DF-26型射程约4000 km,也就是可以在中国内陆1000 km的深处,射击3000 km外的美军船团。
美军已经不否认弹道飞弹反舰的能力,且以DF-26的射程,就算靠空中加油,美国的舰载机也无法打击4000km外的飞弹发射阵地,遑论还有至少其中的2000 km,有解放军的战斗机与防空飞弹系统层层掩护。
另外还有搭载乘波体(waverider)弹头,能够以高超音速(10倍音速以上)可控飞行与末端弹道变轨,突破飞弹防御的DF-17弹道飞弹,都很难用目前一般的反弹道飞弹系统拦截。
对于消灭解放军的中程战术飞弹任务,美国除了退出中程弹道飞弹条约,积极研发中程战术弹道飞弹“有能对轰的武器”之外,利用匿踪轰炸机突防到中国大陆内部,加上长程空射陆攻飞弹,摧毁解放军的飞弹发射阵地与发射车,就成为美国的重要战略解方。
例如对付DF-17,利用匿踪轰炸机在地面上摧毁还没有升空的飞弹,比建立昂贵又复杂的飞弹拦截系统,在技术上简单的多。关于高超音速武器,可参阅:美国AGM-183A飞弹目标“20倍音速”超越中俄现役高超音速武器!
显然美国需要一款威力与匿踪性比B-2还强,但是成本远较B-2低廉,数量能够取代美国现役几乎所有战略轰炸机数量的新型匿踪轰炸机,于是“B-21”的研发案迅速通过,并且加速执行。
消灭解放军登陆船队
解放军多年来未能执行“解放台湾”即攻取台湾岛的任务,缺乏足够的大型船舰将重武器在第一波就运上登陆点,绝对是困难点之一。现在解放军靠自建与征集民间大型船舶,已经有在第一波登陆作战中,调集不少大型登陆舰或运输舰。
但美军如能利用战略轰炸机,在空军战机的掩护下,于掩护船团的防空舰艇飞弹射程外,发射大量长程反舰飞弹(如AGM-158C LRASM),美军估计只需要击沉约30%~40%的运输舰艇,就能迫使解放军撤回其他登陆船团,从而在根本上解除攻取台湾岛的威胁。
美军近年来常派遣战略轰炸机演练此种战法,并加速研发美国海军射程更长的反舰飞弹(如射程1600 km的反舰型战斧飞弹)作为呼应,让此战法对解放军更有实质上的威力。
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