战轰版“猛禽”——FB-22隐身战斗轰炸机
一箭双雕——增加筹码
“持久自由”行动结束不久,美国头号军用飞机厂商洛克希德·马丁公司便向美空军提交了关于在F-22"猛禽"战斗机基础上发展FB-22中型战斗轰炸机的设想(B表示轰炸机),引起了各方的广泛关注。
兄弟比翼齐飞
FB-22计划出台首先是投美空军所需。根据现有资料,FB-22的概念最初是由美国空军部长詹姆斯·罗奇提出的。
在2001年10月8日~2002年3月的"持久自由"行动中,尽管在阿富汗几乎不需要进行争夺空优和防空压制作战,但该国深处内陆的地理条件和周边支持基地的缺乏,严重限制了美军飞机对地攻击的效率,结果美军不得不多次采用战略轰炸机进行远程轰炸,8-52、B-18和B-2A都在此战中出动,战术飞机则主要使用F-15E战斗轰炸机,其中B-2A在此次行动中扔完炸弹后还首次没有回到它的"老窝"密苏里州怀特曼空军事地,而是在离战场较近的印度洋中部迪戈加西亚空军基地降落、装弹并再次起飞,这使该基地成为B-2使用的第二个空军基地。不过,这些亚音速轰炸机无法做出快速反应,所以只能执行少量的任务。也就是说,美国缺乏反应迅速的远程空中攻击力量,缺少一种能综合现代多功能战术战斗机和战略轰炸机优势的攻击飞机。
此外,洛马公司在此时提出FB-22计划也有确保F/A-22项目能顺利进行的意图,因为美国国防部已将F/A-22的计划生产数量从339架减少到295架,甚至可能减少到180架,而国防部长拉姆斯菲尔德要大刀阔斧"清洗"昂贵的军用项目,使得F/A-22甚至可能有被取消的危险。洛马公司毕竟是"老江湖"了,在这个时候提出FB-22的设想,并宣称一直在自筹资金进行研究,不仅使公司多了一种选择,还为以空军部长詹姆斯·罗奇为首的捍卫F/A-22计划的空军高官们提供了“与拉姆斯菲尔德讨价还价的筹码”,真可谓“一箭双雕”。
技术先进——池中蛟龙
目前FB-22设想的基本战术技术指标是(括号内是F/A-22的公开数据)机长20米(18.92)、翼展14米(13.56)、机高5.05米(5.05)、机翼面积110平米(78);标准作战重量为22000千克(19489)、载油系数0.4(0.29)、最大起飞重量42500千克(32700);最大飞行速度为马赫数1.8(2.0)、巡航飞行达到马赫数1.5(1.58)、典型任务下的作战半径达到2000-2500千米(大于700)、升限为18000米(18000)。这些数据只能说明FB-22是一种比F/A-22大、重并飞得远的飞机,那么它会有些什么具体特征呢?让我们一起来探究一下吧。
对比
气动特点与隐身
从公开的设想图看,FB-22在气动上的最大特征是采用大后掠无尾三角翼布局,三角翼后掠角达65度,翼展14米,从飞机座舱后部一直延伸到机尾。它能有效降低飞机超音速飞行时的阻力,同时机翼面积和内部容积加大,提高了低速时的升力并增加了机翼内的载油量。
FB-22的内部燃油重量比F/A-22增加了80%,所以能比F/A-22飞得远得多。取消平尾和垂尾可以减轻结构重量并减小阻力,同时对隐身相当有利,而F/A-22为兼顾气动和隐身保留了两个外倾28度的垂尾,据说这使它的侧向雷达反射截面积(RCS)达到2-3平米左右(正面雷达反射截面积则在0.1平米以下),严重削弱了它的整体隐身性能,所以FB-22的隐身性能将是“青出于蓝而胜于蓝”,估计它的侧向RCS将减小到0.5-1平米以下。
FB-22外形虽说是简洁了,不过有得必有失,抛弃可做升降舵的平尾和带方向舵的垂尾,使得飞机的控制比F/A-22难度加大。升降舵的问题好解决,拿用来增加升力的襟翼当升降舵用就可以了,像“幻影”2000系列,而且F/A-22的发动机喷管本来就能上下转动20度。但是方向控制就复杂些了,从设想图看它的机翼后缘是与B-2A类似的折线形,这除了对隐身有利外,还可以在机翼后缘布置与机身轴线不平行的阻力舵,这样就可以实现飞机的偏航控制,但由于这样效率较低(因为FB-22翼展不大,因此产生的偏航力矩也会较小),最后可能还是要利用发动机尾喷流做文章。
推进系统
FB-22的进气道采用最新的“无附面层隔道超音速进气道”(DSI)。这种进气道,在进气口处,不再有现代大多数战斗机用于防止低能量附面层气流进入进气道的隔道,而是在进气口处设计从机身凸出的鼓包(三维曲面)迫使附面层排走。洛马公司从1990年开始就研究这类技术,通过不断完善其设计,最终取得了技术突破。1994年DSI与F/A-18E/F和F-22的进气道对比证明,它不但能使飞机飞行性能更好,还减重约150千克。此外,洛马公司估计DSI带来的结构设计的简化可使每架飞机成本降低50万美元。1996年12月,一架改装该进气道的F-16C Block 30进行了涵盖所有飞行包线的12次试飞,证明了该进气道的实用效果。有消息称,它将用于F-35“联合攻击战斗机”(JSF)。
FB-22设想采用普拉特·惠特尼公司的F-135或通用电气公司的F-136涡轮风扇发动机,它们均是为F-35战斗机研制的,推力比F-119大,巡航效率更高并且降低了成本。其中F-135涵道比为0.5:1(F-119为0.3:1)。中间推力116千牛(F-119为113千牛)。加力推力178千牛(F119为168千牛)。
机电系统
按照洛马公司的设想,FB-22可在2007财年开始研制,2014财年交付首架飞机。FB-22将是一种多电甚至全电飞机。我们知道飞机的发动机除用来提供推力外,还为机上液压、气压、供电和机械四大类次级功率系统提供源动力,全电飞机就是用供电系统取代液压、气压和机械系统,所有的次级功率均采用电形式进行分配,比如以电力动作器代替液压做动器,电力泵代替齿轮箱驱动的滑油泵和燃油泵,电动压气机代替气压空调压气机等。如果只是部分取代次级功率系统则称为多电飞机(如F-35便属于多电飞机)。
采用全电设计的好处是重量轻、效率高、节约燃料、成本低、可靠性高、易于保障、易实现自检测和多余度等,并可简化飞机的内部布局设计。全电技术不仅可使现代飞机的航电火控、飞控、机电、动力系统等实现一体化,而且还将与未来飞机的定向能武器系统(含激光武器、高能微波武器和粒子束武器)实现一体化设计。
美国从1991年开始即分阶段展开全电飞机研究,第一阶段于1998年结束,主要进行关键技术(包括大功率半导体单元、永磁材料、容错配电等)研究工作,验证机为C-141“运输星”和F/A-18 SRA(系统研究飞机),实现了供电系统可靠性提高9倍,系统功率提高1倍。第二阶段正在进行,将在2005年完全结束,目的是发展使用多电飞机技术,验证机为F16 AFTI(先进战斗机技术综合),供电系统重量将比第一阶段降低43%,可靠性提高14-19倍,功率密度提高2倍。在这个阶段便将考虑为机载定向能武器提供动力。第三阶段将在2010年之前结束,将使飞机实现全电化。
航电火控
FB-22的航电火控系统预计将继承F/A-22和F-35的成果,其综合化和智能化程度将比F/A22有所提高。各种电子设备天线有可能全部实现嵌入式或埋入式布置,结合多电或全电设计,有可能使飞机内部和外部功率分配和数据传输控制都由计算机自动进行。
尤其值得一提的是,FB-22很可能会采用自修复飞行控制系统(SR-FCS),这种飞控系统的特点是采用主动容错控制技术,可在线设计控制律,允许飞机在更大范围的故障和战斗损话,如操纵面损伤、机翼损坏、机身损坏等情况下继续执行任务或返航。
美国在1984年开始此项研究,目前已取得突破性进展。早期试验采用F-15飞机,在1989~1990年间对关键技术进行了全面的飞行试验与评估,总计飞行了25架次。从1996年开始使用F-16 VISTA(变稳定性飞行模拟器测试机)进行验证,其方法已经接近使用水平,如对于平尾折断故障(1996年试验),从故障发生到飞控系统自动完成控制律重构,驾驶员甚至没有感觉到异常。1998年开始又在X-36无尾翼飞机上首次进行了基于人工神经网络(ANN)算法的重构飞控系统飞行试验,也就是说这种飞控系统具有类似人脑神经系统的处理能力,能够不断根据飞机的状态进行控制方式的调整,就好像个人的手指被刀割破了,他就可能改变一下拿东西的方式一样。
这方面的研究目前还在深入进行,预计F/A-18E/F“超级大黄蜂”、F/A-22和F-35都可能会应用该技术,而FB-22本身继承了F/A-22优异的抗损伤设计,又用来执行对地轰炸任务,所以如果投入研制,很可能采用自修复飞控系统。
机载武器
FB-22的主武器舱设想比F/A-22加长3.65米左右,能够同时携带24枚113千克级的“小直径炸弹”(SDB)。侧武器舱内能携带AIM-120C中距空空导弹,而F/A-22主武器舱携带SDB的最大数量为16枚(由于SDB要到2006年以后才能服役,F/A-22首先选用的制导炸弹为454千克级的GBU-32“杰达姆”),侧武器舱只能携带AIM-9M或X型“响尾蛇”近距空空导弹。估计FB-22侧武器舱也能携带SDB,使其最大携带数量接近30枚,其对地攻击武器还可以采用GBU-32“杰达姆”、AGM-88DM“哈姆”、AGM-154“杰索”(JSOW)、AGM-158“贾斯姆”(JASSM)等。
SDB采用GPS/INS制导,攻击活动目标的型号还将采用末段成像自主导引头。由于命中精度提高1倍,因此其杀伤力与现有908千克级制导炸弹(如GBU-31“杰达姆”)相当,此外还采用大长径比、高硬度穿透弹体设计,可穿透1.8米厚度的加固混凝土。
该炸弹在加装“钻石背”(Diamond Back)弹翼组件后射程可达65千米,进一步采用格栅尾翼后可达92.6千米(两种弹翼都可以折叠),若在超音速巡航条件下投射,射程还可增加50%。这种炸弹不仅具有自主、远程、高杀伤力特性,而且体积和重量均比现有制导炸弹大幅度缩小,可大幅度提高现有战机的载弹量和单次出航攻击目标数量。
考虑到美军“网络中心战”模式的逐步建立,FB-22服役时可能将使用概念上更先进的制导炸弹以攻击活动目标。这种制导炸弹不需要末段导引头,而是通过通用数据链从高度共享、能快速形成大量火控信息的作战信息网络不断获得新的目标信息或跟踪方案,这样即使目标在运动也可以照打不误。活动目标的数据主要来自网络中具有“合成孔径雷达”(SAR)和“地面移动目标跟踪”(GMTI)能力的机载雷达系统。美国国防高级研究计划局(DARPA)已在2002年9月通过“可买得起的地面移动目标摧毁”(ASMTE)计划,初步演示了“杰达姆”和"杰索”通过这种网络攻击地面活动目标的能力。
从目前美军机载武器进展情况看,FB-22也可能装备机载定向能武器系统。此外,FB-22或许会采用串行双座布局,从而获得大于12小时连续飞行能力。
半途而废——因F/A-22
尽管洛克希德·马丁公司小心翼翼地“投其所需”,但美国空军却压根儿没有“正中下怀”的感觉,从未表示对FB-22的明确支持。其实这是由FB-22本身的局限性决定的。从整体上看,FB-22是种“就地取材”的权宜方案,现在看来似乎可作为美空军提高远距快速攻击能力的一种低成本、高效费比选择,但它的速度、航程、载弹量和作战思想却未必能适应美空军的长远需要。
F-35用于轰炸任务
FB-22与F/A-22相比并没有“脱胎换骨”,现代制导弹药(尤其是SDB这类小型化制导炸弹和JASSM/JASSM-ER这类轻型远距巡航导弹)的发展使F/A-22通过改进就完全可能满足美空军的近期需要——即使是在FB-22最为领先的航程方面,F/A-22虽然“腿短”一些,但也足以“飞越整个战区”,因此FB-22设想成为实际项目的可能性不大。
F/A-22三视图
不过,FB-22设想的提出使我们能够了解未来攻击飞机的发展方向和一些技术特点,对于我们发展自己将来的中型轰炸机无疑具有不菲的参考价值。
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