B-21来了

晨枫

7 d# x1 L, H7 j1 b2 {, m: z  k" Z盼望已久的B-21揭幕了。这一次，美国空军和诺斯罗普严阵以待，没有任何人能从美国空军和诺斯罗普不想让人看到的角度看到揭幕中的B-21。在B-2揭幕的时候，保安严密，但《航空周刊》的记者竟然雇佣一架私人小飞机，不顾禁令飞越揭幕现场，拍下了B-2的鸟瞰，使得世界在第一时间就看到B-2的全貌。这是美国航空保安史上最大的失败，但也是世界航空迷和军迷的最大福利。


4 j+ F% s7 n: v$ ~0 lB-2揭幕的仪式一样隆重，实际上是在同一厂房外的停机坪
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& f# m# A. p9 c. Y0 x( L6 |这原本是美国空军和诺斯罗普预想的揭幕角度
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结果被《航空周刊》从空中偷怕中抓了个正着

这一次学乖了，不仅保安严密，而且在傍晚，想偷拍也难。不过几年来，美国空军发布过不少想象图。现在看来，并未有意误导，还是比较准确的。
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  A5 S1 p1 `  p# o" A这是目前尾翼可靠的实物图

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多年来，美国空军公布过若干想象图，这张图里刻意掩盖进气口和喷口细节
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但这里揭示了进气口细节，喷口还是有意忽略了
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这里则揭示了起落架细节，由此可以推断B-21的重量级
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  t0 p9 T& |" C. y# ]+ U" T实物图与想像图相比，进气口非常低矮这一点得到证实，但进气口上唇向内反后掠没法从前视图里证实，进气口内的纵隔则是想象图中没有见到过的。分析下来，这即可能是四发，也可能是解决进气道气流侧向流动问题用的。


B-21的进气口内有纵隔
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/ L" _. W3 |- n2 ^; f% KB-2的进气口有锯齿，但大体是垂直于前进方向的，气流侧滑的问题比较小。但B-21为了极限隐身，进气口反后掠斜切，与正后掠的飞翼前缘和上翼面的交互作用十分复杂。低矮的进气口本来就不利于发动机高效工作的大流量均匀进气，有消息说B-21的进气稳定性是诺斯罗普在研制中的大难题，扁平进气口的纵隔是解决这一问题的有效办法。

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# p3 o; E' d% @* G进气口纵隔并不是B-21的发明，俄罗斯“将军”战斗机也因为高度复杂的平底V形进气口的流动情况非常复杂，只能用纵隔帮忙理顺一下，降低发动机的进气挑战
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B-21和“将军”的纵隔都不意味着同一进气道结构内有两个独立的进气道，引向两台不同的发动机，像米格-19那样。实际上，“将军”肯定是单发的，有后向角度的图片为证，纵隔只是起导流片的作用，在进气口完成疏导气流的任务后，就不再需要延续更长，所以只是短短的一片。带有明前的后掠，可能是为进气口下唇激波而修形的。
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9 t. b4 i% M  N" QB-21的纵隔细节现在还不知道。B-21是双发还是四发需要有喷口细节才能确定，但从起落架推断飞机的重量级，应该是双发。也就是说，纵隔像“将军”一样，只是导流片，而不是分别进气道。有意思的，B-21的进气口上唇不仅反后掠，进气口截面还是不对称的，好像机翼翼型一样，是横着的水滴形。纵隔并不居中，但两侧的捕获面积接近相等。相信这不是纵隔设计的唯一依据，流场和压力分布才是最重要的。


6 [" l- ?3 v4 R. e0 V; d+ wB-21采用双轮前起和双轮主起
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波音737-800也是双轮前起和双轮主起
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4 ]4 a& ^" J& d; r6 BB-2则是双轮前起和四轮主起
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1 A6 ]) @) ]7 @# X0 b. RB-2与波音737-800的起落架轮胎与附近的人的相对高度

以相关图片中地勤与轮胎的相对尺度看，B-21的轮胎尺寸与波音737-800或者B-2没有太大差别。作为轰炸机，具有一定的野战机场起落能力是需要的，也就是说，B-21的起落架胎压应该与B-2在同一等级，至少不能高出太多。换句话说，B-21的重量级应该在B-2的一半到3/4的水平。B-2的最大起飞重量为170.6吨，波音737-800则为70.5吨，B -21在100-120吨级应该是合理的估计。换句话说，比最大起飞重量为95吨的轰-6K大，但没有大多少。
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, z8 P* }& O  F% q这决定了传说中的两台非加力F135发动机作为动力是可信的。F135的非加力推力为125kN。比照LEAP系列，推力为100-156kN，高端是为加长的A321XLR准备的，最大起飞重量达到100吨以上。C919因为高原起飞的要求才增加到125-133kN级。无尾飞翼的升阻比高，起飞动力要求低。F135作为战斗机发动机，直径受到限制；改用于轰炸机的话，增加风扇直径以提高推力是不难做到的事。F135也是军用发动机，非加力和增推型的可靠性和抗电磁干扰能力（对核攻击任务很重要）都达到要求，与F-35战斗机共用核心发动机，也是考虑因素。双发也比四发的成本低，不仅少了两台发动机，配套系统的成本也降低了。
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# G' N' l2 ~* E; V, G( \“双发中型重轰”或许反映了美国空军对轰炸机的新思维。
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; ^" g7 S4 |3 f2 L在历史上，轰炸机是重磅打手，载弹量总是往大的方向靠，航程往远的方向靠。B-52最大起飞重量高达221吨，载弹量31.5吨，无空中加油航程14200公里；B-1为216.4吨和23吨，无空中加油航程12000公里；B-2为170.6吨和23吨，无空中加油航程11000公里。相比之下，轰-6K“才”95吨和12吨，无空中加油航程6000公里。

B-21降低的最大起飞重量意味着降低的航程和载弹量，但考虑到先进的飞翼构型、先进复材的减重和较省油的先进发动机，可能无空中加油航程还是能达到8000-10000公里级，但载弹量可能降低到15-18吨级。

; q* [. s$ Q2 k% O' L5 w& K( _作为重磅打手，这似乎不大给力，但作为ISR轰炸机，这依然满足需要。ISR轰炸机正是美国空军的新思维。
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ISR意为Intelligence，Surveillance，Reconnaissance，情报、监视、侦察的意思。在中文语境里，情报和侦察不容易区分，但前者注重信息的汇总、分析，后者注重信息的获取，两者相辅相成。监视则是现代战争中的突出要求。快进快出的侦察只对静态目标有效，对时间敏感或者忽隐忽现的目标不大管用。持续监视不仅随时掌握敌情，还从冒头到消灭全程跟踪，有利于目标识别、目标跟踪、战果确认，这些都是打击链上不可或缺的环节。有人认为，俄军在乌克兰战争第一时间发动了强大打击，但缺乏战果确认环节。“打击既摧毁”是很托大的假定，俄军也确实在后续作战中屡屡为此吃亏。
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8 \/ s$ T' t7 ^3 W' M8 s轰炸机肩负战略打击和深远突防任务，本来就具有强大的侦察、监视和通信能力。在历史上，这是用来为突防服务的，需要随时探测和监视敌人防空薄弱的地方，穿插进去，全身而退，并对重要战略目标的打击效果准确判断、上报。在网络化的现在，尤其在轰炸机高度隐身化的现在，这些特点也成为战场ISR节点的天然有利条件。轰炸机的长航时更是适合在敌后深远长时间执行ISR任务。B-21是第一代打击和ISR并重的新型轰炸机。

冷战结束后，美国空军最大的遗憾不是F-22早早停产，而是B-2早早停产。作为进攻性空军，美国空军最大的战斗力永远来自轰炸机，尽管战斗机常常更抓眼球。在亚太轴心和大国竞争的新战略环境下，美国最需要的是200架B-2，而不是2000架F-35。争夺制空权是手段，不是目的。只有在战略、战役层面上发挥出空中打击的威力，才是空中战争的胜利。什么战斗机都不可能拥有轰炸机的航程和打击力。这是进攻性空军和国土防空空军思维的本质不同。
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B-21较小也确保了单价较低。美国空军估计2010年单价月5.5亿美元，大约相当于现在的7.53亿美元。这当然比战斗机昂贵多了，但比B-2超过20亿美元的单价低多了。B-2的天价也是产量太低的结果，只有21架。B-21估计将超过100架，美国空军希望达到150架。比理想中的200架以上少，但比现状要好多了。

3 q2 f5 u7 F* J; @( xB-21的航程比B-2有所缩水，但实战可用性反而增加了。对于大国竞争场景，将依赖海外基地、域外盟国基地和空中加油，而不再是单纯依赖北美的本土基地。对于中小国家，靠前部署更加不成问题，较小、较多、较低的成本也意味着能更加放手的出动。

另一方面，巡航导弹、高超音速导弹、战区弹道导弹等远程打击手段也使得轰炸机的投弹量不再是决定性的设计考虑。有体系打击做后盾，为什么一定要拘泥于身先士卒投炸弹呢？
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1 O5 h, m. _) }3 M2 e8 ~B-21的机体与B-2相比，中央体相对肥厚。绝对厚度不见得超过B-2，但呈倒梯形，而不是B-2的“圆底浅V形”。B-2的机体设计是受到隐身原则指导的。传说诺斯罗普首席电磁学家在看着孩子在迪斯尼乐园“旋转茶杯”里玩的不亦乐乎的时候，得到灵感：上圆、下平、周边尖锐是使得入射电磁能量“散失”的最好外形。这刚好与无尾飞翼完美融合，于是有了B-2的基本外形。

/ v9 Y7 {% d$ i) G5 S; U5 }但B-2还是需要基本的机体厚度才能容纳发动机、弹舱，所以底面不能全平，还是有浅V。但B-2之后对隐身的实际使用经验和进一步研究对各种外形的真实隐身作用有了更深刻的理解，或者说对精细控制隐身与气动、结构的平衡达到更高的水平。B-21宽平的底面增加了机内相对容积，为发动机、机内弹舱、燃油舱提供了更大的容积，但又不影响隐身。
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+ y4 }# g# L  A9 V. L不过B-21的弹舱还是不可能容纳太大的导弹，如高超音速导弹。这不是损失。隐身轰炸机就是突防轰炸用的。突防轰炸和防区外远程打击都能打击远程目标，但前者可用大量较低成本的近程弹药攻击，后者受制于弹药成本而不可能有很大的打击吨位；前者的飞行时间短，对突发和时间敏感目标更加有效，后者受制于较长的飞行时间；前者有条件在确认目标后再行攻击，后者发射后就不再控制了。因此，突防轰炸和防区外打击是互相补充的，而不是互相替代的。而且，如果是防区外远程打击，非隐身轰炸机外挂重型导弹更加实用。所以美国空军在为B-52换发，还要再用40年。

在气动方面，B-21的想象图也显示了更加简洁的“蝙蝠”形气动外形，中央体后部不再有B-2复杂的“双W”。B-2的原始设计也是这样的，是为高空飞行优化的。如果隐身给力，高空巡航的阻力更小。对于地面雷达来说，高度意味着距离，距离是隐身最好的战友。但在设计中途，美国空军增加了低空突防的要求，还是怕隐身不够给力。
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但低空突防就要考虑阵风影响。B-2本来就因为纵向距离短，俯仰控制能力偏弱，低空突防的阵风抑制能力就不够用了。因为低空阵风对机翼的扭转力矩较大，原设计细长的外翼段不仅强度有疑虑，还有“气动弹性发散”的问题。这是后掠翼初期常见的问题。由于翼根强度和机翼刚度不足，襟副翼在放下的时候，气动压力把机翼结构“顶起”，导致机翼绕自身的长轴扭转，不仅抵消了襟副翼的作用，还可能因为翼面积更大而导致控制作用反转，造成失控。
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3 `$ h  D8 H$ w' b" c6 j% m# }! n" ~B-2也因此加上“双W”后缘，同时缓解低空抗阵风能力和气动弹性发散的问题。但这毕竟是气动上水多了加面、面多了加水的结果。

B-21回到“原教旨”的单W后缘，说明两个问题：
1、低空突防不再是重点
& U8 {' J# G! ]/ s7 X/ v3 B2、气动弹性发散由于先进复材和结构设计得到解决
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B-21与B-2相比，机头外形更加压扁、尖锐，有点像诺斯罗普X-47B。座舱玻璃也改了。据说这些措施有助于改善飞行员的视界。

( z) r7 y$ x! e9 FB-21即将进入试飞，届时更多的细节会流传出来。

. ^/ E3 r4 h2 ^( S, d* E接下来就要看轰-20的啦。

机器猫

B-21回到“原教旨”的单W后缘，说明两个问题：
/ g0 v; g9 b& l( u1、低空突防不再是重点"
2、气动弹性发散由于先进复材和结构设计得到解决.

挑个刺，这两个只能说能说明其中之一

togo

这些Stealth飞机外形已经和鸟类没有什么关系了，外形更像Manta Ray 魔鬼鱼
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豪哥豪哥

感觉不妙。一般情况下不会在这种未试飞壳体状态下曝光。莫非又要砍预算了？

晨枫

豪哥豪哥 发表于 2022-12-7 13:47
& S+ W) G! {+ m, p( C3 p感觉不妙。一般情况下不会在这种未试飞壳体状态下曝光。莫非又要砍预算了？ ...

不会，B-21应该是铁定的，只是单价和数量问题。

豪哥豪哥

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晨枫 发表于 2022-12-8 03:57
不会，B-21应该是铁定的，只是单价和数量问题。

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5 A" j7 g5 d! m6 x$ \上次那个所谓低配版的隐身战斗机还是江湖不老传说。这个吗…..咳咳咳。

* F: t2 I. ?. m眼下美帝所有兵器都要换代，这个钱吗……咳咳咳。
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真心不觉得美帝需要这种老式过顶战术的轰炸机。中帝在搞弯道超车，美帝反而把几十年前的武器又搞一遍简化低配版。真心准备以数量取胜不成？
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美帝海军也在搞翻新版新型老式阿利伯克。美帝陆军还在翻新短管119炮。哎，时代变了。