美国空军下一代轰炸机发展分析

文/张 洋 赵群力   2016-05-07 06:05:41


文/张洋 赵群力


美国空军在2016年2月26日宣布新远轰的编号为B-21,并发布了首张官方概念图。由于该机原型机尚未出现,因此此图是根据初期设计绘制


美军新远轰发展过程中的一些节点


2016年2月16日,美国国会政府问责办(GAO)正式宣布,驳回波音/洛马公司团队的抗议,支持美国空军此前将“远程打击轰炸机”LRS-B项目“工程与制造发展”(EMD)合同授予诺格公司的决定。2月26日,美国空军正式宣布该机编号为B-21,并发布了首张概念图。

此前,美国空军在2015年10月27日宣布授予诺格公司下一代远程轰炸机(下称新远轰)EMD合同。按计划,该机将在2020年前完成首飞,2025年左右形成初始作战能力。美空军目前计划采购100架生产型,用来替换现役轰炸机,预计2035年至2040年完成交付。

新远轰是美军在冷战结束后发展的首型轰炸机,具有作战能力强、生存能力高、武器配置灵活等特点,将大幅提升美军的远程打击能力,可能对我国国家安全构成重大威胁。

美空军新远轰的发展历程及动因

新远轰是美军多年研究和论证的结果,其发展有三个主要节点。一是美空军在1999年发布《远程轰炸机白皮书》,首次提出不晚于2013年启动远轰的替换论证工作,2019年立项研制,2037年形成初始作战能力。二是美空军在2004年提出“下一代轰炸机”(NGB)项目,计划在2025年形成初始作战能力(此后,美国防部在2006年《四年国防审查》报告中调整到2018年),之后发展另外一型革命性轰炸机,在2037年形成初始作战能力。三是美国防部长盖茨在2009年停止“下一代轰炸机”项目,美空军根据重新建立项目基线的指示在2010年提出远程打击“系统簇”解决方案和“远程打击轰炸机”项目,并于2011年2月获得盖茨批准。2013年2月,美空军空中作战司令部和全球打击司令部联合完成了该机的作战需求文件。至此,美空军对新远轰的需求稳定下来。

总的来看,美国空军新远轰的发展可分为两个时期,第一个时期是从1999年至2009年,在这十年中,由于美国缺少明确的对手,进展缓慢;第二个时期是2009年奥巴马政府上台之后。此间,美国先后提出“重返亚太”和“亚太再平衡”战略,将美军主要对手重新锁定为大国,在短短6年内(原定计划为5年)即重新确定新远轰项目基线、完成技术发展工作、并将项目推进到工程研制。

与前两个阶段相比,最终确定的新远轰需求具有非常明显的威胁针对性,因为美国防部在2011年正式将远程打击与导弹防御列为美军击败强敌“反介入/区域拒止”能力的两大关键;此外在美国防部2012年1月发布的《国防战略指南》文件中(该文件首次正式提出“亚太再平衡战略”),新远轰是唯一提及要发展的具体装备。美军将新远轰作为下一代远程打击体系中的重点装备予以优先发展,归纳起来主要出于三点考虑。

“亚太再平衡”战略需要更强的远程打击能力 美国防部在2012年《国防战略指南》中正式提出“亚太再平衡”战略,明确提出将美军重心转向亚太地区,将美军建军重点由应对反恐战争转向应对未来大国挑战,强调“在反介入环境中遏制和击败进犯”。美军作战想定也相应调整,重点考虑以下场景要素:①对手国家具有较大面积和纵深;②美军的战区基地面临多种对称/不对称威胁,航母也可能被迫远离对手海岸线;③美军支援远程打击的信息和后勤装备体系可能遭到攻击;④美军需在强对抗或拒止空域中作战;⑤战场上有大量移动目标或加固/深埋的目标需打击。这样,美军必须发展新型远程打击装备,增强远程打击能力,满足与大国对手作战的要求。

美空军在确定新远轰的战术技术要求的过程中,对以上主要的场景要素均作出了针对性的解决安排。

轰炸机对增强常规威慑和核威慑能力具有重大价值 先进轰炸机是最灵活、可提供最多样效果的常规威慑手段。大航程和多次出动能力使轰炸机可持续实现大面积覆盖、大纵深可达;大载弹量和灵活配置使轰炸机可对多类/多个目标实施低成本精确打击。由于轰炸机的载弹量大得多、续航时间长得多,尽管其在战争中的出动架次占比远低于战斗机,但是投弹数量占比却很高,意味着其每次出动的投弹量远高于战斗机。因此,与其它装备相比,轰炸机是解决战场空间、时间、目标数量和种类挑战的最具效费比装备。

此外,从核威慑的角度看,美国的战略威慑理论认为,保证核报复能力是维持战略稳定的关键,对战略稳定的最大威胁是对手不再惧怕美国的核报复能力;轰炸机可使核报复投送平台的数量大大增加,使对手更难以消灭美军的核报复力量,从而降低对手孤注一掷实施先发核打击的可能性。因此,2010年美国防部发布的《核态势审议报告》和2013年美空军发布的《核事业飞行规划》均指出,轰炸机是“三位一体”战略核力量中最灵活的投送平台,可提供最丰富的武器效果选择,能最有效地展现国家意志,可在各种场景中提供可信的战略威慑,并为盟国提供灵活、及时的延伸威慑。

新远轰是美军增强远程打击战略优势的迫切需要 截至2015年9月,美空军现役159架轰炸机的平均机龄已高达39年。其中,76架B-52H的平均机龄达53年,63架B-1B的平均机龄达28年,20架B-2A的平均机龄也已达20年。现役轰炸机中只有B-2A可隐身突防,但数量仅有20架,且美国防部认为该机的生存力可能在2020年左右面临挑战。B-1B、B-52H则已被美空军禁止渗透高威胁空域。因此,美军急需寻求替换现役轰炸机的远程打击装备。美空军、智库和工业部门对此已进行多年研究分析,普遍认为新远轰是替换其现役轰炸机、维持远程打击战略优势的优良选择和迫切需要。


美空军轰炸机的有效载重(以500磅/227千克级炸弹的搭载数量为基准)与同期战斗机对比


美军轰炸机和战斗机在历次战争中的出动架次占比和投弹量占比。每场战争都有两根柱形图,左柱为出动架次占比,右柱为投弹量占比,可看出轰炸机投弹量相对于其出动架次很可观


1975财年至2015财年美空军轰炸机平均机龄的演变


美空军新远轰的当前发展态势

截至2015财年,美国已为新远轰项目投入公开研发经费约20亿美元。2016年2月9日以来公布的新预算材料显示,2017财年至2021财年美空军预计为该项目投入121亿多美元。针对比上一个五年规划投资减少近28亿美元的情况,美空军已明确表态不会减少新远轰的研制内容,也不会延缓研制进度,经费投入调整的原因只是该军种根据诺格公司的标书,重新进行了成本估算。

美空军仅透露EMD阶段总测算成本约为214亿美元,未透露授予给诺格公司合同的总金额。该合同包含两个部分,一是完成新远轰工程研制,包括制造并试飞一些(具体数量目前保密)原型机(确认项);二是制造首批21架生产型机(可选项)。整个新远轰项目的研发和采购费用预计可达800亿美元。根据美空军在2015年9月透露的信息,该机的主要关键技术已突破,包括风洞试验在内的各项主要测试已完成,在技术成熟度方面创下美军装备采办项目在进入工程研制之前的新标杆。

2015年11月6日,竞争失败的波音/洛马公司团队向美国国会政府问责办公室(GAO)提出抗议,美空军依照程序指令诺格公司暂停工作,GAO按程序需在100天之内,就美空军将合同授予诺格公司是否公平合理做出裁决。在这一期限的最后一天即2016年2月16日,GAO做出了前述驳回裁决。



波音公司/洛马公司团队在2008年公布的新远轰设想图(上)及其缩比模型(下)


疑似的诺格公司新远轰验证机图像


美空军新远轰主要特点分析

目前,新远轰的战技特点和参数仍然保密。美《航空周刊》估计,该机的最大起飞重量为68~80吨,内埋载弹量为5.5~9.1吨,不进行空中加油的作战半径为3900~4600千米,这些参数均低于B-2A。综合判断,该机是隐身、作战半径和载弹量适中、兼备核常打击能力、强调经济可承受性的远程轰炸机,采用飞翼布局,并配装2台涡扇发动机。

预计该机具备以下六个主要特点。兼备网络化和独立作战能力 美空军为新远轰设定了“网络就绪度”关键性能参数,用来衡量该机的网络中心战能力指标。该机按远程打击“系统簇”的核心组成设计,能与隐身无人机(可能是诺格公司RQ-180或其改型)、空中电子攻击装备(可能包括一次性使用的小型无人机机群)等“系统簇”中其它装备编组作战,具有强网络化协同作战能力。这一“系统簇”作为美军未来的“尖刀”远程打击力量,可通过突防或压制敌防空体系,在战争初期直接投入使用,从而部分解决前文提及的“美军支援远程打击的信息装备体系可能遭到攻击”的问题另一方面,为了在射频拒止环境中作战,该机将配装先进的雷达、光电、电子侦察、导航定位设备,能在强对抗或拒止作战环境下独立导航、定位、探测和攻击。这样的特征,使之可在支援远程打击的信息和后勤装备体系可能遭到攻击的条件下,在强对抗或拒止空域中作战,并更好地打击大量移动目标或加固/深埋的目标。

生存力高,可在强对抗中突防 根据美空军在2015年9月透露的信息,得益于采用先进材料等因素,新远轰的隐身能力“比B-2A好很多”(另外,根据诺格公司在2015年10月透露的信息,B-2A轰炸机的信号特征也“已经通过使用新材料得到很大改善”)。该机还将配装一体化电子侦察与对抗系统,并与空中电子攻击装备编组作战,能够在强对抗环境中突破先进防空系统。

另外,根据美军机载激光武器技术研发进展和路线图安排,新远轰很可能为配装拦截来袭导弹的自卫激光武器预留了空间、重量和功率,以进一步提高战场生存能力。从美空军研究实验室在2014年11月公布的定向能武器路线图之激光武器部分可见,美空军计划在2016年就实现功率大于10千瓦的电驱动高能激光武器演示验证等工作;在2022年实现可由F-15战斗机搭载的吊舱式激光武器,功率大于10千瓦,用于挫败来袭导弹;在2029年之后实现可配装第六代战斗机的、功率超过100千瓦的高能激光武器,并采用保形阵列(激光相控阵)形成波束。从时间对比来看,新远轰完全有可能至少为配装自卫激光武器做好准备。

作战半径适中,满足覆盖要求 美空军认为,对手的某些“反介入/区域拒止”手段将拒止美军加油机接近到防护区域930千米以内距离,而全球大多数的战略目标都位于内陆2800~3700千米距离范围。如作战半径达到3900~ 4600千米,已可满足美军“将全球范围内的各种目标置于险境”的要求,并适应对手国家具有较大面积和纵深、美军的战区基地面临多种对称/不对称威胁、美军航母被迫远离对手海岸线等场景。

由此,通过威胁分析,美空军将新远轰从海上方向打击我国之前,在海上加油的位置设定为距我国海岸线930千米(500海里),并以此得出3900~4600千米的作战半径需求。这一设定也可解决前文提及的“美军支援远程打击的后勤装备体系可能遭到攻击”的问题。

具有这样半径的新远轰,如果在距我海岸线930千米处进行空中加油,该机的航时将可确保在我国全境任何地区上空待机1小时以上,满足巡飞猎杀机动式弹道导弹发射车等时间敏感目标的需要。

载弹量适中,武器配置灵活 根据美国会和美空军透露的信息,新远轰“配备一个大型且灵活的有效载荷舱,能搭载当前和未来的各种机载武器”。按计划,该机将从2027年左右开始执行核战备值班任务,其主要核武器包括“远程防区外”巡航导弹和B61-12制导核炸弹。该机主要常规武器包括“远程防区外”巡航导弹常规型以及AGM-158B轻型空射巡航导弹、AGM-158A和AGM-154等防区外空地弹,GBU-28或更轻小的钻地制导炸弹(如“高速穿透武器”),“杰达姆”和“小直径炸弹”系列制导炸弹等,并可混合挂载。这样的特征,使之能够打击战场上大量的移动目标或加固/深埋的目标。

临空/防区外兼顾,突出临空 新远轰兼备临空打击和防区外打击能力,但从美军开展的论证分析来看,在运用上可能突出临空打击能力。其主要原因有两点:一是从作战博弈上看,如果仅依靠防区外导弹进行打击,对手会考虑美军有限的导弹数量,形成承受打击的企图和信心,降低美军远程打击的慑战实效;二是从成本上看,在稍持久的作战中,临空打击的总成本将显著低于防区外打击。这样的特征,使之适用于与有大量目标/瞄准点需要打击的国家作战。

美国兰德公司曾对新远轰临空打击与使用巡航导弹防区外打击的成本进行建模分析。该分析的结论是:如果新远轰在其全寿命周期内(假设为30年)参战时间需超过约20天,则临空打击的成本将低于使用巡航导弹实施防区外打击的成本。实际上,考虑到成本,为解决前文提及的“战场上有大量移动目标或加固/深埋的目标需打击”的问题,不仅需装备足够数量的新远轰,更需新远轰每架次携带成本更低、数量更多的弹药进行临空打击——根据初步估算,如美空军新远轰携带1吨级别的“杰达姆”实施临空打击,其机队在一天内可能至少打击450个瞄准点;如改用250千克级弹药则可达1600个以上;而按照美军的测算,其3个主要对手——俄罗斯、伊朗和朝鲜境内的目标/瞄准点数量分别达到近25万个、近8.2万个和近7.4万个。通过对照这些数据,不仅可看出使用轰炸机携带低成本临空打击弹药突防打击能力的重要性,还可能初步估算出轰炸机的数量规模需求。

强调经济可承受性,并预留升级改造空间 美军把新远轰的经济可承受性放在突出位置,将采购单价作为一项关键性能参数提出,把100架生产型机的采购单价上限设定为5.5亿美元(2010财年美元值,未摊入研发费用)。为此,美空军在确保满足作战要求的前提下,为该机选择了适当的指标,并采用成熟度较高的技术。美空军还通过采用开放式任务系统等措施,为未来的升级改造预留了空间,其升级改造和子系统集成成本将显著降低。另外,开放式任务系统的采用,为以竞争方式开展该机的升级改造创造了充分的技术条件,美国防部在2015年4月已宣布这种做法,这意味着诺格公司并不必然赢得该机的升级改造合同。这种竞争或将有利于降低升级改造成本。

在2015年10月27日宣布授予诺格公司工程研制合同的同时,美空军也给出新远轰与现役三型轰炸机的研制成本和出厂单价(2016财年美元值)对比表,新远轰的出厂单价(未摊入研制成本)目标为5.64亿美元,不到B-2A隐身轰炸机实际值(出厂单价折合约为15.12亿美元)的40%。


兰德公司对新远轰临空打击与使用巡航导弹防区外打击进行成本分析的一个案例


美国国家情报总监办公室给出的未来国家实力指数预测


以新远轰为核心的美空军下一代远程打击“系统簇”主要组成示意图


几点看法

根据目前所掌握的资料以及上述分析,可以形成以下三点基本认识。

美军将先进轰炸机视为关键 按美国国家情报主任办公室及美国智库的预测,2030年我国经济实力可能超过美国,军事实力也将大幅提升。在这种预见下,美军选择新远轰作为以我军为头号假想敌的首型主战装备开展研制,清楚表明美军将该机视为慑止和战胜最强大对手的关键非对称作战装备。另外值得注意的是,美空军初始计划就采购多达100架,而美国内则正在探讨根据“在亚太地区作战”的需要增至200架左右,美空军退役高级将领和美国会部分高层议员都在鼓吹此事。对比之下,冷战时期美军也只是曾计划采购132架B-2A来对付苏联(苏联解体后削减到21架)。这表明美军认为新远轰的装备规模也很重要,其规模与效能的结合是实施“亚太再平衡”的根本保障,可对强大对手形成有效威慑和显著的作战优势。

以美国国家情报总监办公室在2012年12月发布的《全球趋势2030》报告为例。该报告提出,中国的GDP到2030年很可能超过美国。该报告还依照GDP、人口规模、军事支出和技术四大元素进行了国家实力指数预测(结果如下图所示),亦显示我国可能在2030年左右达到与美平衡、随后超出。美军在重大武器装备发展论证过程中往往要进行预测分析工作,在有这样的预测和美国着眼于重新瞄准大国对手的背景下,新远轰项目成为奥巴马政府执政以来第一个确定需求后进入工程研制阶段的重大主战装备采办项目,充分证明了美军将核常兼备的隐身远程轰炸机视为慑止和战胜最强大对手的关键非对称装备。

将提升美军远程打击能力 新远轰将使美空军轰炸机实现冷战后的首次更新换代,全面实现隐身化和高度信息化,响应、生存、杀伤和网络化等能力将大幅提升。届时,美军隐身轰炸机规模增至目前的至少5倍,在平时实施威慑、控制局势的能力将大大增强,在战时则可从更多方向对更多目标同时实施突防打击。在战争爆发之初,美军还可依托包括新远轰在内的“系统簇”这一“尖刀”远程打击力量快速实施突防打击,大幅度降低对复杂装备体系的需求。

将对我国带来重大威胁 新远轰的战技指标主要针对与我国作战设定,表明美军根据其针对我军的情报和预判,认为该机及其所在的“系统簇”可突破我军未来防空系统,确保对我国全境任何地点实施精确打击和1小时以上的待机覆盖能力。因此,我国将面临更艰难的确保威慑/反击能力及战略平衡挑战,并面临美军依托新远轰形成的“成本施压”,即防御成本可能超过美军新远轰成本,且结果仍可能是“防不胜防”。

总的看,在中美进入全面竞争的时代,美空军的新远轰及以之为核心的远程打击“系统簇”,有可能给我国国家安全和发展利益带来重大挑战。

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