美国空军B-1B超音速轰炸机

B-1B"枪骑兵"超音速战略轰炸机

第1页 | 第2页 | 机身结构 | 动力与武器系统 | 火控雷达 | English 分享家:Addthis中文版

B-1B“枪骑兵”(Lancer)由洛克威尔公司研制,目前由波音公司进行发展开发。为躲避战斗机的截击,美国空军的战略轰炸机首先向着高空高速的方向发展。在此后的短短数年内,美国空军相继发展出10台发动机的B-36D,6台发动机的B-47,并最终研发成功8台发动机的B-52“同温层堡垒”。和B-29相比,B-52在飞行高度超出近三分之一,速度也几乎增加至两倍。

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美国空军B-1B超音速轰炸机紧接着,在B-52之后,美国空军又设计出了B-58轰炸机,最大飞行高度超过了15200米,最大飞行速度达到了1850千米/小时。B-58于1960年服役,但由于各方面原因,它在服役10年后就分阶段退役。在B-58之后,美国空军又发展出XB-70“瓦尔基里”轰炸机,最大飞行高度24400米,最大速度更高达3倍音速。虽然XB-70在技术上取得巨大进步,但由于研制经费大大超标,最终于1960年被取消。

以当时的技术水平而言,高空高速突防并非最佳方案。1960年5月的U-2飞机被击落事件,使美国空军开始认真探索低空突防问题。随后的1961年美国空军启动了“亚音速轰炸机”(SLAB)计划。1965年启动了“先进有人驾驶战略飞机”(AMSA)计划。AMSA的主要任务是在敌人的首次打击中生存下来,并成功突破敌方防御,将防区外发射武器或自落体武器精确投射到军事或工业目标上,从而对地方可能发动的核袭击实施有效威慑。所以,AMSA必须具有良好的生存能力、突防能力,以及比B-52好得多的大载弹量核大航程能力。

1969年,美国空军发布了项目需求书,AMSA被正式命名为B-1“枪骑兵”。“枪骑兵”也由此开始书写极不平淡的春秋岁月。在70年代末,美国空军曾试验过B-1A原型机,B-1A的主要作战方式为超音速高空突防,但由于美空军战略的改变和高空突防方式不足以应付强大的苏联防空火力网,因此A型很快下马。

80年代初,B-1又被美空军提上日程,但这次是要研制低空高速突防的B-1B,通过低空飞行来躲避雷达的捕猎。86年首架B-1B投入现役,目前在役的数量约为95架。B-1B拥有世界各种轰炸机中最大的有效载重量的桂冠。

美国B-1B超音速战略轰炸机。B-1B能够凭借超音速和隐身两大法宝突破敌方防线。为实现超音速和隐身,B-1B外形采用了翼身融合体,发动机收在翼根下方,显得非常流线,也非常漂亮。在起飞时,变后掠翼总在最小后掠角位置,以获得最大升力;在高速飞行时,收回到大后掠角的状态,减小阻力,提高飞行速度。发动机采用四台通用电气公司的F101-GE-102涡轮风扇喷气发动机,推力13620千克。空中加油装置是美空军标准装备,B-1B的加油口装在机头白线处。

 

白色涂装的B-1A原型机。

美国空军B-1B超音速轰炸机

经多次优化,到1967年,AMSA的基本外形数据为:长41.02米,高8 .99米,机翼完全后掠时翼展37.92米。机翼为上单翼布局,三角翼,翼尖圆滑过渡,前缘凸齿正好位于进气道后部,最大后掠角约为55°。平尾位于机翼偏下一点,当机翼处于最大后掠角75°时,机翼和平尾平面几乎构成了一个连续平面。机翼有一个小上反角,以增大其安定性。四台发动机位于机身后部,尖削形的二维进气道位于机身前部。矮小的单垂尾位于机身尾部,在机腹下部发动机短舱外侧有两个腹鳍。座舱后缘柔和过渡至机身中部。整机重量为158760 千克。

随后,空军要求“短程攻击导弹”(SRAM)的内部挂载量从24枚增加到32枚,也就是说,要把发动机短舱从机身尾部移至飞机气动中心附近,但发动机排出的高温气体又会对机体产生不利影响,而且平尾位置也要重新布置。经上述调整后,AMSA1968方案就和后来的B-1有了一些相似。机身加长至45.6米,高度增加至16.6米,机翼最大后掠时的翼展增加至40.60米。发动机上下叠加,成对位于机身两侧的发动机短舱,进气道基本没改变。垂尾高度和面积增加较多,安装位置前移数英尺,取消了腹鳍。座舱鼓包更平滑地融入机身。机翼前缘凸齿的尺寸有所缩小,不再融入机身,而是相交于发动机短舱上部的整流包皮,机翼也后掠收入该整流包皮。机翼外形做了修改,机翼前缘平直地向翼尖延伸,并与后缘相交。

当B-1最终飞上天时,罗克韦尔公司又对它进行了一些修改。和AM-SA1968方案比起来,其机长增加到46.02米,机高减少到10.09米,机翼处于最小后掠时的翼展增加到42.73米。为提高低空乘坐品质,在座舱前部机头两侧增加了鸭式小翼。机身设计第一次采用了面积律,机冀前缘凸齿的前缘从发动机进气道引出,在机身外部形成一道凹曲线。机翼翼尖曲线更钝,机翼后掠角为15°-75°。

在AMSA1968方案中,一直存在着翼尖失速问题。为此,将接近正方形的机身剖面改为圆形,将机翼前缘凸齿加厚,并和圆形机身形成翼身融合构形。发动机也改成左右并列配置。机翼位置下移,在两组发动机短舱间形成一个凹槽,正好用来布置主起落架舱,而在AM-SA1968方案中,主起落架舱位于发动机短舱内。
全尺寸发展阶段

1970年6月4日,美国防务系统采办评审委员会最终决定,B-1项目进入全尺寸发展阶段,由罗克韦尔公司生产5架飞行试验样机和1架静力试验样机。

在历经9年研制后,由于经费限制,整个飞机的性能数据都做了进一步修改。经费削减以前,钛合金比例约为40% ,经权衡,最终将其控制在21%。机载“短程攻击导弹”(SRAM)数量由32枚又减少到24枚。整机重量由159155千克增加到163296千克,满载起飞距离因此增加了152米,实施空中加油的最大高度减少了152米,推/阻比也降低厂大约10%。调整后,机长减小至43.74米,机高增加至9.88米,最小后掠角时的翼展减少到41.66米。与此同时,机翼前缘凸齿和机身进一步融合,平尾安装位置上移,采用了一个复杂的固定式压缩进气道。

1971年7月,基本构形通过了设计评审,这标志着B-1的研制进入了一个新阶段。在此阶段,对整体弹射式救生座舱也进行了完善。在初始方案中,该座舱采用两台火箭发动机,一台提供基本扣力,另一台提供机动推力。通过详细设计发现,只用一台发动机也可以达到要求,虽然低空性能会轻微降低,但整个费用却下降不少。

此时,美国发生了通货膨胀,当时处于研制阶段的许多项目——如C-5“银河”运输机的经费都开始大幅上涨。最后,系统工程办公室要求,B-1的研制经费必须压缩下来。

这一决定对整个项目的影响是可想而知的。原先定购的用于飞行试验的样机数量从5架减为3架,用于试验的发动机从40台减为27台,首飞时间也从1973年12月l日推迟至1974年5月l日,而原定于首飞之后6个月要做出的投产决定,又推迟了6个月。

1973年,首架B-1原型机开始制造。但即使在这个时候,对标准模块的升级改造研究仍在冒险实施。这些模块主要集中在航空电子设备方面。另外,在机体结构方面,也发展出一种先进的金属机翼结构形式——传载盒。测试和评估结果证实,它和B-1的机体尺寸及结构要求是一致的。通过采用上述先进材料及新概念,达到了减轻机体重量和节约经费的双重目的。

1973年7月,整个项目再次被美国空军新的“先飞后买原则”所冲击。这不仅减缓了项目进度,而且还使首飞到投产的时间从12个月延长至24个月。

在1974年10月的试验中发现,整体弹射式救生座舱在大约556千米/小时的速度下,会处于不稳定状态,因此决定为4名机组人员配备弹射座椅。当搭乘2名飞行教官时,他们在紧急情况时只能从机腹舱门离机。在前三架原型机的制造过程中实施改装已很困难,因此从第四架原型机开始,在后续飞机上都装了弹射座椅。但这样一来整机重量也随之上升到了179172千克。
开始试飞

1974年10月26日,在加利福尼亚州的帕尔姆德,机号74-0158的首架B-1原型机正式出厂,并于当年12月23日首飞。首飞历时78分钟,随后安全降落在爱德华兹空军基地,并立即投入后续飞行试验中。

整个项目已完成了20000 多小时的风洞试验,此时主要集中进行发动机和进气道的大规模匹配试验。另外,对推算的升阻比、稳定性和在所有飞行条件下的控制问题都进行了检测。按照美国空军后来的评价,整个B-1的飞行试验工作,“可能是历史上最成功的飞行试验项目”。

按照计划,在开始的6个月内,进行了最少18架次试飞,其中包括低空M0.85的飞行试验。在试验中,使用了遥控装置,将飞行数据实时传输至地面,供分析和研究之用。由于低空飞行具有极大的风险性,而且此时只有一架原型机可使用,因此每次飞行航线都经过了谨慎选择,对整个飞行包线的探索和研究也是逐步进行的。1975年4月10日,首次在试验中完成Ml.05的超音速飞行,而且在同一架次飞行试验中首次完成了空中加油。与此同时,第二架原型机——74-0159号进入了全面的静力/结构试验及检验性负载试验,试验于1975年7月全部完成。

美国空军B-1B超音速轰炸机

B-1B的机组由正副飞行员、自卫系统操作手(defensive systems operator DSO)、攻击系统操作手(offensive systems operator OSO)四人组成。机上的自卫系统包括AIL系统公司的ALQ-161电子战系统,通过一个汉尼威尔公司(Honeywell)的多功能显示装置连接到攻击电子系统(Offensive Avionics System OAS)上。ALQ-161电子战系统在2013年开始进行深入改进。攻击系统则通过两个上述同型装置连接到攻击电子系统上。当前B-1B没有担负核战略威慑任务,但毫无疑问其具有强大的核战略打击能力。

1975年9月19日,在太平洋试验场,首架原型机在海面上空152米高度,以M0.75进行了持续飞行。随后,飞行速度和最低高度的数据在试验中不断被刷新,低空飞行速度从306千米/小时一直到1020千米/小时(M0.83)。 1975 年 11月11日,在爱德华兹空军基地主跑道上空进行的展示飞行中,其最低飞行高度已降到61米。在第三架发展型飞机加入试验之前,所有飞行试验任务都由首架B-1原型机来承担,一直持续了大约15个月。1976年l月16日,74-0160 号出厂,并于同年4月1日首飞成功。该机主要承担进攻性航空电子设备、地形跟随系统和武器投放试验。5月11日,74-0159号也出厂,并于 6 月 14 日首飞成功,随后也加入飞行试验队伍。

随着三架飞机同时投入试验,试飞进度大大加快。1976年9月,用于模拟战略空中指挥任务的“初始任务试验和发展”(IOTE)计划顺利完成。同年12月1日,美国空军决定,包括试验飞机在内.共计划采购244架B-1战略轰炸机。
被迫下马

在经历过一系列波折之后,B-1项目似乎开始迎来好运。 1977年4月,B-1研制小组获得了年度“科利尔奖”。这个奖项专用于表彰那些在提高美国航空航天器的性能、效能或安全性方面做出杰出贡献的个人或集体。此时,第三架原型机刚于3月29日完成了第100架次飞行试验任务。试验中它进行了水上导航、地形跟随及模拟的“短程攻击导弹”(SRAM)投放试验。

但急风暴雨已快来临。1977年3月,美国国防部决定将B-1的总采购量削减至150架。此时,美国正在与苏联进行裁军谈判。按照卡特总统的设想,如果谈判能取得满意效果的话,他将取消B-1计划。接着,在1977年5月,又披露出B-1的采购单价可能高达1亿美元,高昂的采购价格也招致反对者更强烈的抗议。祸不单行。1977年6月30日,卡特总统在听取了国防部长布朗的建议之后,宣布取消B-1的生产计划。布朗认为,携带现代巡航导弹的作战飞机可以更有效地确保美国战略力量的有效性。巡航导弹可以更有效地对付苏联未来的防御体系,而且造价更低。最终,美国政府确定将B-52作为巡航导弹载机。在卡特总统宣布上述决定后,空军于1977年7月6日也宣布,将在90天内停止B-1的生产。幸运的是,现存的B-1将保留下来,作为研究和发展之用。第四架原型机当时已完成45%的制造工作,制造完成后,将用于所有航空电子设备的发展研究工作。首批生产型飞机,即第5、6、7号飞机,当时已开始制造,此时只能全部停产。整个项目的停止对于罗克韦尔公司而言确实是一个巨大打击。

  随着国际形势的变化,出于和苏联进行冷战对抗的需要,美国总统里根决心启动B-1B计划,时运不济的“枪骑兵”迎来了起死回生的机会。

从B-1A 到研究机

B-1A项目被取消之后,空军和罗克韦尔公司仍在积极努力,力图重启研制进程。1977年10月7日,空军向国防部长提交了B-1A的重启计划。很快,国防部决定启动“轰炸机突防评估”(BPE)计划。评估期间,B-1A先后在五个项目名称下继续开展相关研究:NTP(近期突防飞机)、SML(战略武器发射载机)、CM-CA(巡航导弹载机)、MRB(多重任务轰炸机)及LRCA(远程作战飞机)。这一评估一直持续至1981年1月才结束。此后,B-1A 再次飞上了蓝天,不过这次它是作为纯粹的研究机而飞行。在此期间,它共飞行了1350架次。

1978年10月5日,在15240 米高空,第二架B-1原型机达到了M2.22的最大飞行速度。1979年2月14日,第四架原型机(76-0174号)首飞成功。这是一架全系统飞机,主要承担航空电子设备的大规模试验。和前几架相比,第四架原型机增加了一个机身上部维形骨架,内装临时性的航空电子系统的测试设备。为了对这些电子设备的实际效果进行检验,第四架原型机的大部分试验都是在“红旗”演习中进行的。

1979年10月,“轰炸机突防评估”(BPE)计划首次得到了美国国会的资金支持。1980年1月29日,美国官方决定,将该计划延长至1981年6月30日。另外,也计划在第三架原型机的机内和机外挂架上挂载“空射巡航导弹”(AL-CM)。

在B-1A担负研究机的任务时,情况正悄悄发生变化。1980年8月22日,国防部开始对轰炸机的替代方案进行研究。研究组下设五个专门小组,包括任务和需求、威胁、飞机系统设计、计划和项目,以及系统评估。由于隐身技术对保障突防越来越重要,而这又是当时所缺少的,因此隐身技术也在专门小组的研究范围内。事实上,在这个研究组成立仅三天后,国防部长布朗就宣布,将启动一个隐身研究计划,以作为未来先进技术规划的基础。

据估计,B-1A的雷达反射截面积约为B-52的1/35至1/25。通过“轰炸机突防评估”(BPE)计划,人们开始认识到,隐身技术对于提高突防成功率有着相当重要的作用。相反,电子对抗措施虽然具有重要价值,但在实施电子对抗的过程中,载机辐射出的电磁波却会暴露其位置。

1980年12月2日,美国空军副参谋长正式将新的战略轰炸机计划命名为LRCA,6天后决定将“轰炸机突防评估”(BPE)计划的飞行试验延长至1981年4月。
启动B-1B

1981年4月29日,第四架B-1A原性机完成了“轰性机突防评估”计划的最后一架次飞行。自从1974年12月B-1A 首飞以来,四架原型机共飞行了1895.2小时。

除了25000小时的风洞试验外,发动机的总飞行时间达到了约7600小时,进行了相当于3倍飞机寿命的模拟疲劳试验。在武器试验方面,投放了约45枚B-61钝感核炸弹,另外还发射了2枚“短程攻击导弹”(SRAM)。

1981年6月4日,由美国空军试验和评估中心完成了 《有人驾驶轰炸机突防能力的评估飞行试验结果和报告》。在报告中,提出了以下几种选择方案:B-52的改进型,加装了升级后的电子设备;FB-111的改进型——FB-111H,具有较远的航程和便宜的价格,但不具备挂载ALCM的能力;大型喷气式客机的改装型,可挂载大量ALCM;B-1A的改装型——B-1B,将具有更大的航程、更灵活和更大的负载能力、低可探测性,但其M2的高速性能又和低可探测性构成了一对矛盾。

上述方案中,B-52虽已老态龙钟,但延寿后仍能承担部分突防任务。可是在1987年至1995年之间,突防能力仍然存在缺口。FB-111H的最大优势是价格低,但其载弹量太小。大型客机改装的巡航导弹载机方案没有多少价值,除了其超大的载弹量以外,它对野战机场的适应能力和任务的灵活性都远远不够。

和以上方案相比,B-1B在许多方面都具有优势:其载弹量可提高至37195千克;航程比B-1A更大;雷达反射截面积比B-1A更小;机体和发动机已经过实际飞行检验。研究报告在最后总结到,下一代战略轰炸机除了执行核打击任务外,还应能担负多方面的任务,如常规轰炸、海上巡逻、海上布雷等。B-1B完全能够满足在1986年具备“初始作战能力” (IOC)的要求。

显然,美国政府需要一种新的远程多功能作战飞机,而 B-1B是最佳选择。1981年10月2日,里根总统宣布,美国将制造100架B-1B战略轰炸机,并在1986年形成初始作战能力。另一方面,突防能力不足的B-52将执行防区外发射巡航导弹的任务。1981年12月,参议院同意对B-1B项目提供充足的拨款。按1981财年的计算,B-1B计划的总经费达到了205亿美元。
B-1B原型机诞生

对B-1B计划来说,1982年可以说是一个合同年。1月20日,罗克韦尔公司获得大规模发展和首批制造合同。4月1日,通用电气公司获得首批发动机的制造合同。6月8日,埃顿公司AIL分部拿到了首批防御性电子设备的生产合同。 6月11日,波音军机分公司拿到了进攻性电子设备的生产合同。

要将B-1A改装至 B-1B研究人员还有许多工作要做。他们需少在尽量不增加结构重量的前提下,进一步提高有效载荷。由于起飞总重增加,起落架必须加强,并调整机体重量分布通过降低最大速度指标,对机翼密封装置进行修改,以及通过提高气动效率,都可达到减小飞机总重的目的。

他们制定了一个新的1100小时飞行试验计划。在这个计划中,第一、三架原型机将被储存起来,用于拆卸零备件;新的飞行试验计划主要由第二、四架原型机来完成。生产型B-1B也将加入后续试验计划。1982年9月,第四架原刚机经过创纪录的28小时连续飞行,飞越大西洋参加了英国范堡罗航展。参展回来后,进行了航空电子设备的改装,并于1984年夏天重新加入飞行试验。

从1982年夏天起,开始将第二架B-1A改装为B-1B,改装部位主要包括武器舱门、某些隔框以及飞行控制系统等,这些工作只用了9个月就全部完成改装后,飞机进行了稳定性和控制、颤振及武器投放试验。尽管人们一直认为它是首架B-1B,但其实它只是经改进后的B-1A。

1984年7月30日,第四架B-1A加入了飞行试验。该机加装了新的防御性及进攻性电子设备,在随后的9个月内它飞行了24架次,约120小时。在全系统试验得到批准以前,其试验重点放在测试防御性电子设备上。与此同时,第一架原型机的试验工作也在进行,但它只顺利飞行了4架次。 1984年8月29日,它在试验中坠毁,罗克韦尔公司的首席试飞员死亡,其他机组人员受重伤。

随后,事故调查委员会做出了如下结论,“机组人员在实施人工飞行控制的过程中出现错误,当机翼后掠角变化时,他们没有及时将飞机重心位置从平均空气动力弦长的 45%调整至21 %,而21 %是飞机重心位置的最小临界值”。

  在其它地方,B-1B计划取得了重大进展:1984年9月4日,真正的B-1B 原型机出厂了,机号为82-0001,几同年10月18日,它飞往爱德华兹空军基地,作为全系统飞机加入了飞行试验行列,这是B-1B研制过程中的一个重大里程碑。

当首架B-1B提前5个月出厂时,第二架原型机则已坠毁。另外,第四架B-1A正在对航空电子系统进行紧张的飞行试验,它的试验一开始集中在防御性电子系统方面,每周四飞行。另外,它也进行了武器投放的高空校准和初始空中校准试验。

为加快进攻性航空电子系统的试验进度,使用了一架BAC-111飞机作为雷达系统试验平台。这样,就可以将黑盒电子设备(机上雷达轰炸瞄准具、自动驾驶仪、或其它电子设备及其部件的俗称,因装于黑色盒内,故名)布置在机身内,便于监测有关试验数据。BAC-111飞机于1984年7月3日首飞,一开始主要参加对地测绘模式试验。

1985年8月,ALQ-161防御性电子系统基本定型。

1986年第一季度,在B-1A和首架生产型B-1B 上,开始对防御性电子系统进行高强度试验。试验中,该系统在多种类型和强度的模拟威胁环境下,进行了对抗试验。试验中,还和空中预警机进行了联合试验,并在模拟的空中截击环境下,对尾部告警雷达进行了测试。最后,还在模拟的敌方多种战场威胁环境下,对其直接空中支援(DAS)能力进行了评估。

从1986年8月开始,开始进行挂载和发射ALCM的试验,整个试验持续了13个月。武器试验主要由9号机承担,随后28号机也加入。28号机于1986年10月31日交付,并承担了ALCM的部分试验和隐身巡航导弹的试验。
进入服役

1983年1月21日,里根总统宣布,第一个B-1B轰炸机中队——96轰炸机联队第337轰炸机中队,将部署在德克萨斯州的戴斯基地。1985年6月B-1B进驻后,原驻该基地的B-52H 则分阶段撤出。

为了在国际形势紧张时,尽可能将B-1B疏散至广阔区域内,美国至少有100个机场可供其部署,而且还有250个联邦航空协会所属的三类机场可供其紧急疏散之用。对于B-1B 来说,更大的威胁来自潜射弹道导弹。它们弹道轨迹低,飞行时间短,留给B-1B的反应时间也较短。但依靠其快速反应能力,B-1B 在接到袭击警报4分钟后就可紧急升空,并飞至基地数千米之外,完全有可能避开敌方的核袭击。

虽然B-1B的主要任务是投放核武器,但它从没有真正执行过这一任务。进入服役之后随着时代的变化.美军曾先后考虑将其用于海上侦察及布雷、反舰作战、战场遮断、空中封锁、战场支援等。

在1998年底的“沙漠之狐”行动中,B-1B首次参战,并在此后的科索沃战争、“持久自由行动”及“伊拉克自由行动”中频频出动,先后投射了数百枚精确制导炸弹及巡航导弹,像“枪骑兵”一样活跃在常规作战第一线。

 

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外形尺寸

机长                   44.80m

机高                   10.36m

翼展

 全展开                 41.76m

 全后掠                 26.51m

机翼后掠角                15?~59.5?

机翼面积                 181.20m2

主轮距                  4.42m

前后轮距                 17.53m
重量及载荷

空重                   83621kg

最大有效载荷               56699kg

载弹量

 内部                  34019kg

 外部                  26762kg

最大载油量                88450kg

设计最大起飞重量             216366kg

最大翼载                 1194kg/m2
性能数据

最大平飞速度               Ma1.25

突防速度(高度61m)             965km/h

巡航速度                 M0.7

起飞滑跑距离               2530m

航程                   12000km

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