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造价比等重黄金还贵的飞机,飞行17秒就坠毁,服役24年仍没被超越

作者:放开那历史

它是世界上造价最高的飞机

它也是当今世界上唯一一种服役的隐身轰炸机

它就是美国空军的B-2轰炸机

有传闻这架飞机的研发是借鉴了二战德国的科技,更甚者有人声称其得到了外星科技的帮助,这些说法是真的么?

很可惜都不是。

那么B-2到底是怎么研发出来的,这架飞机都有什么技术难点?今天就让我们来一一解析。

造价比等重黄金还贵的飞机,飞行17秒就坠毁,服役24年仍没被超越

(B-2隐身轰炸机)

1

独特的大蝙蝠

B-2轰炸机采用了独特的飞翼布局。

使用这种布局的B-2没有水平尾翼,甚至都没有垂直尾翼,整个飞机的侧面剖面非常扁平。

从机身上方看下去,这架飞机的外形就像一只巨大的回旋镖,由于B-2的涂装是纯黑色,也有人形象地称其为“大蝙蝠”。

采用这种布局的主要目的是为了最大程度地增强雷达隐身能力。

要增强雷达隐身能力,就要尽量减少散射源,或将散射出的电磁波集中到一个方向去,使得雷达只有在特定的角度才能接收到电磁波。

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在雷达的照射下,飞机主要有这么几种容易被发现的散射源,它们分别是:镜面散射、边缘/尖点绕射、腔体散射等等。

镜面散射主要发生在大面积连续的机体蒙皮上,边缘绕射主要出现翼面尖锐的前后缘、翼尖棱角等位置,而腔体散射则一般发生在进气道、发动机尾喷口处。

同时,飞机的垂直尾翼等与主翼不同面的翼面,也容易通过多次镜面反射产生特殊的二面反射区。

要处理这些散射源,需要做的工作有很多。

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(相互平行翼面边缘)

首先要尽可能地将飞机外表面设计为平面,将镜面散射产生的回波集中到一个方向,并且避免垂尾与机身、主翼表面垂直布置,或干脆取消垂尾,消除二面区。

第二,要让大部分的翼面边缘互相平行,将边缘绕射产生的回波集中到,并尽可能减少角度尖锐的翼尖,削弱尖点散射。

第三,要将进气道设计为S型,避免结构复杂的发动机进气叶片暴露在雷达波直射下,以此来减少腔体散射。

B-2隐身轰炸机使用的飞翼布局,几乎能够完美地做到上面所说的任意一点。

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(B-2进气道布置)

前文提到过,B-2的体型非常扁平。

这架飞机甚至没有垂尾和平尾,机体、翼面边缘也被设计为仅有的两个平行方向,这也就使得B-2对镜面散射、边缘绕射的控制非常优秀。

更为独特的是,B-2除了将进气道设计为S型外,还将其开口布置在了机背表面。

这样就能在飞机被地面雷达照射时,使用机体遮挡住进气口,彻底阻绝腔体散射带来的被发现的风险。

综合来说,B-2的隐身设计非常优秀,这么一个庞然大物在某些角度上的雷达反射面积甚至比战斗机还要小。

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(B-2的方向舵)

但从另一方面来看,飞翼布局的使用,也给B-2轰炸机的飞行控制带来了很大麻烦。

由于水平尾翼和垂直尾翼的缺失,B-2只能通过机翼后缘的方向舵来进行飞行控制。

B-2的方向舵实际上是一组可以开裂的减速板,当飞机需要做出抬头动作时,机翼上表面的减速板就会张开产生向下力矩“撬动”飞机,做低头动作时则相反。

如果需要进行滚转,那么翼面两侧的减速板只需要进行差动即可。

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不过这种控制方式的效率明显要严重小于常规的平尾和垂尾。

并且由于机翼表面气流附面层的影响,减速板的张开角度起码要超过5°才能发挥飞行控制的作用。

因此在正常巡航飞行中B-2的控制舵面通常都是张开的,只有在进入高威胁区域时才会合上来增强隐身性能。

同时,没有垂尾来承担航向稳定功能的B-2,在进行滚转与偏航时会缺少回中力矩,从而使得失控风险大大增加。

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所有的这些不利因素加在一起,使得B-2的飞行性能较弱,但这种偏科设计,却换来了极其优秀的隐身性能。

毕竟轰炸机也不需要太强的飞行性能,大部分情况下只需要平稳的巡航然后投下弹药即可,一旦遭遇战斗机的袭击,轰炸机无论机动性再好恐怕都难逃一劫。

因此,只有减少被发现的可能,才能更好地完成打击任务,这也是B-2设计的指导思想。

但首次使用的飞翼布局,却也带来了其他方面的负面影响,比如贵。

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2

比等重黄金还贵的B-2

1997年,首批6架B-2轰炸机正式被交付给美国空军服役,这批B-2轰炸机的采购单价达到了惊人的24亿美元。

这个价格是什么概念呢。

1997年的黄金价格,大约是12~13美元每克,而一架B-2轰炸机的空载重量是71.7吨,也就是说,与B-2重量相等的黄金价格也只有9亿美元左右。

一架B-2轰炸机相当于等重黄金价格的2.5倍。

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如果把B-2轰炸机放到今天,在考虑到通货膨胀等因素后,一架B-2的价格大约就是50亿美元,这笔钱足够采购近60架F-35隐身战斗机裸机。

看到这里,相信各位读者都明白一架B-2有多么贵了。

那么到底是什么原因导致其如此金贵的呢?

答案有很多,比如材料、生产工艺、子系统等等,不过这些都不是最主要的因素。

在B-2的采购经费中真正占大头的其实是生产商的利润。

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根据相关数据来看,一架B-2的成本约为13亿美元,也就是说在24亿美元的采购金额中,有11亿美元是生产商的利润。

这么一笔巨款,就被诺斯洛普·格鲁曼与波音两家公司分走了,其中赚得最多的就是承担设计工作与指导中央机身、座舱等零部件的诺斯洛普·格鲁曼。

即使是在13亿美元的成本中,也只有约6亿美元是制造成本,而剩下的7亿美元则是平摊到每一架飞机上的研发成本。

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(B-2粗略结构透视图)

这样高昂的成本,让B-2的采购数量从最初预计的133架锐减到了21架,削减采购数量反而进一步拉高了每架B-2需要平摊的研发成本,形成了一个恶性循环。

而仅有的22架B-2轰炸机也因为太过于稀有,甚至像军舰一样拥有了独立的命名。

不过就是这样珍贵的轰炸机,却也因为事故报废了一架、重伤了一架、轻伤一架。

它们分别是第12架“堪萨斯幽灵”号和第11架“华盛顿幽灵”号,而轻伤的是哪一架则至今尚未公开。

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其中“堪萨斯幽灵”号在2008年2月23日因为大气数据传感器的故障在起飞刚刚17秒后就突发事故坠毁。

“华盛顿幽灵”号则在2010年2月出现发动机失火事故,不过由于机体损伤并不严重,美国空军决定对其进行修复。

而就在去年的9月14日凌晨,又有一架B-2轰炸机在降落时发生事故冲出跑道,但所幸没有造成大的损失。

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3

B-2设计抄袭自德国?

B-2的先进曾一度让许多军迷感叹这是外星科技的产物,不过事实却并非如此,飞翼布局的发展实际上有着非常清晰的历史脉络。

早期的飞翼布局飞机,最出名的莫过于1944年在德国首飞的HO229轰炸机原型机。

这架由霍顿兄弟设计的飞机,机身长度近7.5米,翼展近16.8米,使用两台涡轮喷气式发动机提供动力,预计的最大飞行速度能达到0.9马赫的高亚音速。

在盟军赢得第二次世界大战后,这批造型奇特的飞机基本都被美军缴获了,也正是因为这个原因,有一种说法声称B-2就是借鉴了HO229的设计。

事实真的如此么?

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(HO229)

实际上,这种说法是彻底的谣言。

生产、设计B-2隐身轰炸机的诺斯洛普·格鲁曼公司研发飞翼布局的时间要比HO229更早。

早在上世纪三十年底年,诺斯洛普·格鲁曼公司就开始了对飞翼布局飞机的研发,并且制造出了美国第一种飞翼布局飞机N-1M。

N-1M型飞翼布局验证机也在1940年7月3日完成首飞,并表现出了不错的性能。

这样的成功使得美国军方逐渐对飞翼布局飞机产生了兴趣。

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(N-1M)

终于,在1941年11月,美国空军的前身——美国陆军航空兵投资诺斯洛普研发了一型真正具有军事价值的飞翼布局轰炸机XB-35。

尽管其首飞的时间要比德国的HO229晚,并且使用了传统的活塞螺旋桨动力,但是其个头也要比后者大很多,XB-35的机身长度达到了11.43米,翼展更是达到了52.43米。

XB-35轰炸机可以说才是B-2真正的前身,并且在XB-35前,诺斯洛普研发飞翼布局轰炸机的历程也足以证明,B-2与德国的HO229并没有什么联系。

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(XB-35)

4

B-2无法被超越?

时至今日,B-2仍然是当今世界上唯一一种飞翼布局的隐身轰炸机,这种轰炸机真的无法被超越么?

诚然,设计一种飞翼布局飞机是具有较大难度的。

尽管飞翼布局的思路提出时间较早,前苏联的鲍里斯·切拉诺夫斯基早在1924年就制造出了第一架飞翼布局的飞机。

不过由于前文提到的飞翼布局在飞行控制方面存在的问题,一直到电传飞控发明前,这种飞机的事故率都非常高。

因此,制造一种成熟可用的飞翼布局轰炸机,需要相当长一段时间的科研积累,这也是世界各国至今仍未研发出第二种飞翼隐身轰炸机的原因。

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不过,B-2轰炸机也并不是完全没有缺陷的。

由于这种轰炸机设计与制造的年代都比较老,因此其航电系统的兼容性较差,如果想要获得使用后续研发的其他弹药的能力,往往需要进行较大的改动。

最初的B-2只能使用各类几乎无动力的自由落体炸弹,例如JDAM“捷达姆”联合制导攻击炸弹、GBU-37钻地炸弹、甚至B-61战术核弹等等。

这些炸弹虽然也都具有精确制导能力,但却需要B-2依靠隐身能力潜入到目标上空临空投掷。

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(B-2挂载方案)

在防空、反隐身技术尚且比较落后的过去,这一招还是比较好用的,但随着各国反隐身雷达等设备的研发,这样的战术就不可行了。

毕竟无论B-2隐身性能如何优秀,都不可能做到在一个强国的防空网中临空投弹而不被发现。

因此在后续的改进升级中,B-2也特意加装了JASSM巡航导弹的火控模块,正式拥有了防区外打击能力。

不过JASSM的射程却只有500公里,在各国五代机、反隐身雷达都纷纷入列服役的今天,500公里的射程也有些不太够用了。

但B-2却因为航电系统兼容性差的问题,至今没有获得新一代LARSM导弹的发射能力。

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(B-21想象图)

因此,美国也提出了下一代隐身轰炸机的发展计划,也就是B-21隐身轰炸机。

由于不需要再跨越北极航线执行核威慑任务,专为东亚情况研发的B-21轰炸机体型和重量都大大缩小,作战半径也会缩减到4000公里左右。

但B-21却拥有非常高的信息化、数字化能力,其设计指标包括了指挥无人机的能力,B-21甚至能够在其他战斗机或无人机的引导下发射空空导弹进行自卫空战。

大陆也投入了大量资源研发新一代隐身轰炸机,且有证据显示,大陆的飞翼布局隐身轰炸机也已经进入制造阶段,就让我们拭目以待!