“战神”出世——轰-6K轰炸机

  • 来源:兵器知识
  • 关键字:轰炸机,轰-6,战神
  • 发布时间:2015-11-12 14:52

  在今年9月3日举行的纪念抗日战争胜利70周年大阅兵上,空中受阅的轰炸机梯队格外引人注目,因为该梯队首次采用了国产轰-6K“战神”新型轰炸机。与之前的轰-6型号相比,轰-6K在外形上发生了很大变化,极具现代感。

  轰-6的历史

  上世纪50年代初,中国从苏联引进了第一款战略轰炸机图-4,但是在喷气式战略轰炸机出现后,螺旋桨动力的图-4逐渐落伍,必须要有新的轰炸机来替代。于是在上世纪50年代中期,中国选择了苏联空军当时刚刚列装不久的图-16中程喷气式轰炸机。经过谈判,苏联在1957年9月同意向中国转让图-16轰炸机的全部技术图纸和资料,由中国进行仿制生产。

  图-16的仿制生产由哈尔滨飞机厂和西安飞机厂(下称西飞)联合承担,哈尔滨发动机厂、西安发动机厂则负责图-16采用的РД-3М喷气式发动机的仿制生产工作。1959年9月27日,第一架国内组装的图-16实现了首飞,随后交付中国空军使用,并按照国内飞机命名规则,将这架由中国组装生产的图-16命名为轰-6。与此同时,轰-6仿研工作也拉开了序幕。

  从1961年开始,轰-6的仿研工作全部转到西飞。然而由于此时中苏关系恶化,苏联不仅撤离了所有技术人员,也断供了部分关键设备、材料,再加上中国空军认为轰-6的技战术性能已经落后于美、苏当时新研制的轰炸机,因此轰-6的仿研工作一度停止,直到1964年3月才重新恢复。作为当时中国发展的吨位最大的飞机,轰-6所面临的困难超过了任何一个机种。但是中国科研技术人员知难而进,在仿研过程中不仅补齐了苏联没有提供的强度计算等资料、编制了新工艺和关键技术资料、攻克了多项技术关键、应用了多项新技术,而且还改进了图-16在技术上存在的一些不足。

  1966年10月,西飞比计划提前一年完成了首架轰-6静力试验机的总装。1968年12月24日,首架全部采用国产材料和国产涡喷-8型发动机的轰-6在试飞员李源一的驾驶下完成了首飞,飞机的各个系统达到了设计要求。1968年12月28日,轰-6通过全机静力试验,这是中国首次进行的大型飞机全机悬空破坏试验。

  1969年7月,轰-6正式定型并投入小批量生产,开始装备中国空军、海军轰炸机部队。1972年以后,轰-6转入大批量生产阶段(最高时年产量高达30架)。国产化轰-6轰炸机的成功研发和生产,彻底结束了中国不能制造轰炸机的历史,并且使中国航空工业的整体技术水平由此得到了明显提高。

  最早投产的全国产化轰-6实际上被称为轰-6甲(后根据命名规则的调整改称轰-6A),其在气动外形、机体结构、乘员人数(正驾驶员、副驾驶员、领航员、轰炸手、通信员、尾炮操纵手等6名)等方面都与苏联图-16基本相同。

  轰-6甲在仿研过程中难度最大的就是发动机,最终仿制成功的涡喷-8的整体技术性能还达不到原型发动机РД-3М的水平,这也使轰-6甲的部分飞行性能比图-16有所下降。不过,西安航空发动机厂对涡喷-8一直不间断进行改进,相比原型性能已有较大提高。目前,大部分现役轰-6的动力装置仍然采用涡喷-8。

  轰-6甲装备部队后,在使用过程中发现了很多不足。而随着时间的推移,部队也对轰炸机不断提出新的技战术要求。另外,中国航空工业的技术发展也需要相应的空中试验平台。有鉴于此,西飞对轰-6进行了长达数十年的改进和发展,先后推出了十多款改进型和衍生型。

  增加航程的尝试——轰-6Ⅰ

  据俄罗斯媒体介绍,轰-6服役后,针对轰-6甲的不足进行了不间断的改进。使其导航系统、火控系统、武器系统不断更新,而且从单纯的轰炸平台衍生出了对地对海攻击型号,但是轰-6固有的发动机和机身没有大的变化,因此航程和载弹量一直受到制约。如何提高该型机的航程,使其成为具有战略意义的轰炸平台一直是科技人员孜孜以求的目标。第一次尝试出现在上世纪70年代。

  当时,空军提出需要新型战略轰炸机,以更好地担负空中战略核打击任务。战略轰炸机基本是国外禁止出口的武器,只能依靠国内航空工业力量来解决空军的需要。于是西飞在20世纪70年代初,开始在轰-6甲基础上研制中国第一种战略轰炸机轰-6Ⅰ。方案提出后,中国空军认为轰-6Ⅰ技术可行、性能可以符合要求。轰-6Ⅰ在1971年开始进行详细设计,1973年完成设计,随即展开了首架原型机零部件及设备的采购和生产工作。1975年3月,首架轰-6Ⅰ完成组装并实现了首飞。之后,轰-6Ⅰ又进行了1年多的试飞,证明其性能较原型机轰-6有了大幅提升,基本符合空军提出的战略轰炸机的技战术要求。

  轰-6Ⅰ主要针对轰-6甲存在的航程短、载弹量小的不足进行改进设计,但该机在气动外形上并未做大的变化,而是通过换装耗油率低的新型发动机、增加发动机的数量来解决问题。之前的轰-6甲采用的涡喷-8发动机单台推力93.2千牛、油耗高达0.932千克/千牛·小时,这使得机内34吨的油量只能达到中程轰炸机的航程标准。例如在挂载5000千克弹药的情况下,34吨油量仅能保证轰-6甲的作战半径达到1500千米。显而易见,只有为轰-6Ⅰ换装油耗更低的涡扇发动机,才能保证在不增加油量的条件下具备空军所要求的航程。然而,当时中国难以研制出符合要求的涡扇发动机,而中国当时与西方的关系已有较大改善,因此从西方引进成为可能。

  据俄媒报道,中国最终为轰-6Ⅰ选择的动力装置是英国罗·罗公司研制的斯贝RB163-25MK512-5W型涡扇发动机(以下简称斯贝512)。不过,斯贝512的推力只有53.2千牛,这就使得轰-6Ⅰ要保持总推力不减少就只能采用4台斯贝。最终,轰-6Ⅰ的动力配置方案定为2台装在翼根部原涡喷8发动机舱内,另外2台则以吊挂的方式装在机翼下。

  斯贝512属于小型双转子无加力涡扇发动机,长2.9米,直径0.94米(涡喷-8相应为5.8米和1.4米),仅重1.2吨(涡喷-8为3.1吨)。尽管其单台推力比涡喷-8小得多,但推重比却达到4.4,比涡喷-8增加了30%,特别是该型发动机耗油率很低,起飞油耗只有0.63千克/千牛·小时,巡航油耗为0.59千克/千牛·小时,均比涡喷-8降低了近一倍,对于提高轰-6Ⅰ的航程至关重要。这样,4台斯贝的总重比2台涡喷-8轻了1.4吨,而总推力还增加了26.4千牛,巡航状态下的油耗则下降了25%,这些变化对于提高轰-6Ⅰ的速度、载荷和航程意义十分重大。

  需要说明的是,斯贝512之所以被中国空军选为轰-6Ⅰ的动力装置,除了其在性能上满足要求外,更重要的是其属于20世纪70年代初中国批量引进的英国德.哈维兰公司研制的“三叉戟”中短程三发喷气式客机的主要动力,当时传还有可能在国内建立该型发动机的生产线。由此可见,无论是出于稳定发动机来源考虑,还是降低采购及维护成本考虑,斯贝发动机都是替代涡喷-8的最佳选择。

  俄媒指出,换装4台斯贝512的轰-6Ⅰ在机内油量不变的情况下,最大航程从轰-6甲的6000千米大幅增至8000千米,基本达到了战略轰炸机的水平;最大起飞重量增加4吨,达到79吨;最大载弹量从轰-6甲的9吨增加到12吨;在载弹8吨时的作战航程从轰-6甲的3200千米增加到5800千米。此外,轰-6Ⅰ的机体强度也进行了加强,使用寿命从轰-6甲的5000小时提高到6000小时。其它如爬升率、升限、起降等性能也都有所提高,并且还对机上的雷达、电子设备进行了更新,不仅可以满足挂载使用新一代空地武器的要求,而且导航、通信等能力也大幅提升。

  综上所述,轰-6Ⅰ的整体技战术性能明显超过轰-6甲,如果批量生产,必将大幅提高中国的空中战略核打击能力。遗憾的是,轰-6Ⅰ与当时很多的在研装备型号一样没有实现正式投产。1978年以后,随着“文革”结束,“早打、大打、打核战争”的战略被放弃,而集中力量发展经济则成为了当时中国压倒一切的任务。在此情况下,中国空军对战略轰炸机的需求大减,而国土防空又重新成为首要任务。与此同时,作为轰-6Ⅰ配套动力的斯贝512发动机的技术引进和国产化在当时也很难实现,轰-6Ⅰ如果进入批量生产,其发动机只能进口,这就会使中国空军原计划采购装有国产发动机的轰-6Ⅰ的目标落空。

  在上述综合因素的作用之下,轰-6Ⅰ失去了继续研发下去的条件和必要性。1980年,轰-6Ⅰ的研发工作完全停止。

  脱胎换骨轰-6K

  中国空军近年来加快了从国土防空型空军向“空天一体、攻防兼备”的战略空军转型步伐。而对一支战略空军而言,战略轰炸机是必不可少的标志性装备。中国航空工业虽然经过几十年的发展,技术实力有了长足进步,但要研制像美国B-52H、B-1B、B-2A以及俄罗斯图-95、图-160那样的战略轰炸机还远远不够,即使研制像俄罗斯图-22M3那样的超音速中程战略轰炸机也非较短时期内能够实现。因此,要想在较短时期内为空军研制出可用装备,仍需立足中国航空工业的现实技术实力,这就是今天看到的轰-6K。

  从一些公开信息来分析,轰-6K方案的提出时间似乎是在上世纪90年代中期,早于轰-6的其它一些改进型号,但是轰-6K首架原型机照片在2008年左右才出现在网络上,进入空军部队服役似乎更是近几年的事儿。之所以出现这种“先发而晚至”的反常情况,主因很可能在于轰-6K的研制难度远大于其它改型。

  在阅兵前夕,新华网采访了空军某航空兵师副师长包连晶。他介绍说,这型轰炸机与2009年国庆阅兵中亮相的轰-6H相比,改装率高达90%。,“除了杆和舵没变,其它都变了”。而此前深圳卫视记者探访空军航空兵某师,很多有十年以上轰-6飞行经验的飞行员反映,对于“战神”的第一感受就是驾舱的温度。原来的老轰-6,刚一进机舱,温度可高达40~50度,风扇打在脸上的空气会有烫、灼脸的感觉。而新机型因为安装了空调系统,就跟房间里开空调的感觉差不多。新华网的报道中还提到,该型机由之前各型轰-6飞机的6人制机组改为了4人制机组。如此一来,机组人员应全部在机头驾驶舱内,前后并列双排布置,与美国B-1B和俄罗斯图-160战略轰炸机相同。更早前,央视在新闻中播放了习主席视察轰-6部队,在新型轰炸机座舱里体验,明显看到多个液晶显示器的玻璃座舱,习主席还轻推驾驶杆。驾驶杆的外形和很多客机相似,推拉的感觉也很轻盈,说明其操纵有可能由传统的机械操纵方式变为多余度电传操纵系统。以上这些充分说明了轰-6K在细节之处的改进。此外,从轰-6K的“战神”绰号也可以看出它与其它轰-6改进型的明显不同,因为在之前的所有轰-6改进型都没有被赋予过绰号。

  轰-6K在气动外形上仍旧保留了轰-6家族的基本特征,但不同之处也很明显:轰-6K取消了原先各型轰-6头部标志性的透明导航舱和下颌处的雷达天线罩,取而代之的是一个大型雷达罩。这样机头的气动阻力将会明显减小,外部气动流场将会更为流畅。机身设置了直接开启的侧门,乘员的登机方式由之前各型轰-6的机腹部前起落架处改为机身侧门进入。

  轰-6原装备的弹射救生设备在实际使用中暴露出可靠性不高的问题,而且由于6名机组人员位置分散,造成左右驾驶员向上弹射救生,其余人员向下弹射。轰-6K应该配备了新型“零-零”弹射座椅,且由于人员集中,可全部统一向上弹射,整体救生能力大为提高;轰-6K的尾部进行了大幅修形,原先各型轰-6尾部的通信、射击员舱被取消,与机身融合过渡为一个外伸状锥体,内装各种电子设备;轰-6K机翼下设置了6个外挂架,外挂武器的能力显著提高,机腹弹舱仍然保留,所以其攻击力大幅提高。由于机体重量的增加以及外挂武器能力的提高,轰-6K应该会对机翼、起落架以及部分机身结构进行了加强,同时应用大量新材料、新工艺,使机体使用寿命较之前有很大提高;轰-6K除了像轰-6H一样在机腹增设有气泡状整流罩之外,还在机身中部上方增设了一个气泡状整流罩。

  轰-6K在结构方面变化最大的地方应该是动力装置,据网络媒体报道,该机不再采用涡喷-8发动机,换为俄罗斯“土星”科学生产联合体生产的D-30KP-2型涡扇发动机。和之前的轰-6Ⅰ一样,要提高轰-6K的航程、载弹量和飞行性能,换装推力更强、耗油率更低的发动机是唯一选择。但所遇困难和轰-6Ⅰ也一样,即无国产发动机可用。最终考虑到轰-6K的性能要求、发动机来源的稳定性以及与国内现有装备的统一性,选择俄罗斯D-30KP-2涡扇发动机就成了必然。

  D-30KP是苏联索洛维耶夫设计局(现属俄罗斯“土星”科学生产联合体)在上世纪60年代中期为伊尔-76运输机研制的一种大涵道比、无加力涡扇发动机。发动机长5.7米,最大直径1.46米,重2.3吨,推重比4.8,使用寿命8000小时,翻修间隔为2500小时,最大推力12000千克,巡航推力8500千克,巡航油耗为0.65千克/千牛·小时。发动机尾部带有反推装置,可减少着陆滑跑距离。

  D-30KP-2是D-30KP的改进型,推力提高到12500千克,使用寿命提高到10000小时,翻修间隔延长至3000小时。与老式的涡喷-8相比,D-30KP-2的直径只增加了0.06米,长度只增加了0.40米,这样轰-6K的发动机舱以及机体所需改动就非常小,只是针对新发动机进气量的增加以及取消了尾部反推装置对进气口和尾喷口进行了修形,即满足了新型发动机的安装与使用要求。

  D-30KP-2对轰-6K的性能带来的最直接变化应该就是航程和载弹量的增加。由于换装发动机后减轻了2吨重量,再加上经过优化设计的机身结构、大量新材料和新工艺的应用,有可能使轰-6K的机体结构重量相对于之前各型轰-6下降近5%,而且D-30KP-2的油耗也比涡喷-8下降了25%,所以轰-6K在保持原有油量不变的情况下,最大航程可增加25%左右,从之前各型轰-6的6000千米提高到8000千米,达到了战略轰炸机的下限,基本可以满足现阶段以及未来较长时间空军作战范围的要求。同样,结构重量的减轻也让轰-6K的最大载弹量有可能增至12吨。从这两年曝光的轰-6K照片和视频可以看出,其机翼下的6个挂点每个都可挂载约2吨载荷。

  轰-6K可挂载的武器种类远超过之前各型轰-6,包括巡航导弹、空地导弹、反舰导弹等武器对敌实施远程、防区外战略和战术打击。此外,还可能挂载卫星制导炸弹及防区外散布弹药等对地面点状和面状目标实施高精度、密集打击,这一能力是此前轰-6各种改型所不具备的。此外,轰-6K仍然保留了机腹弹舱,但可能在内部结构上进行了修改,以适应挂载新型制导武器的要求。

  轰-6K机头的封闭式雷达天线罩直径大约在2.5米左右,可以容纳一部天线直径超过1.8米的大型机载雷达,功能会一应俱全。在轰-6K机头下方还有一具光电吊舱,可能具有红外成像、微光或白光电视、激光测距、目标指示等功能,估计是用于夜间及不良气象条件下辅助飞行及对机载光学制导武器进行引导之用。

  轰-6K的导航、通信、数据链、电子战系统肯定会运用目前国内最先进、功能最完善的产品,可满足复杂电磁条件下高强度作战需求。

  运用范围广

  与中国空、海军装备的苏-30MKK/MK2重型多用途战斗机和歼轰-7A战斗轰炸机相比,轰-6K有诸多优势,在战术、战略方面拥有不可替代的作用。

  在战术打击方面,精确制导武器的使用加上轰-6K所特有的大航程、长续航时间、大载弹量的特点,使其成为中国空军目前最强大的空中支援火力平台。轰-6K在携带常规精确制导弹药时根据攻击目标类型可以使用约10~20枚250~1000千克不等的卫星制导、激光制导炸弹,同时对大范围内的多个地面目标进行精确打击,而不会像其它战术飞机那样很快耗尽弹药。

  轰-6K的正常续航时间在6小时以上,如果作战范围不超过800千米,其续航时间将会进一步提高到8小时以上,这对其执行战术空中支援作战时带来了很多好处。例如它可以比其它战术飞机出动更少的架次覆盖较大的作战区域,并且可以对地面目标进行长时间持续打击,直到目标被摧毁。而苏-30MKK/MK2和歼轰-7A要完成同样的任务,至少需要半个团的数量。如果轰-6K与苏-30MKK/MK2、歼轰-7A等战术飞机携带数量相同的空地、空舰导弹,那么凭借其更大的载弹能力可以携带射程更远、重量更大的弹药,并且还具备比苏-30MKK/MK2、歼轰-7A高出80%以上的作战半径,留空时间也会是它们的3倍以上。

  在战略打击方面,轰-6K如挂载远程空射巡航导弹,在不出中国本土的情况下就可以威慑和打击第一岛链内的所有地面目标。如果前出中国海岸线1000千米,轰-6K可将威慑和打击范围进一步延伸到第一和第二岛链之间的众多战略目标。按照单架轰-6K挂载6枚巡航导弹计算,一个4~6架的轰-6K打击群即可摧毁或瘫痪敌方20个以上战略目标。如果将巡航导弹的常规战斗部换成核弹头,轰-6K还将具备很强的战略核打击能力。显而易见,轰-6K的这种战略打击能力是苏-30MKK/MK2、歼轰-7A等战术飞机极度欠缺的。

  综上所述,轰-6K不但是中国空军的打击长臂,同时也是中国空军走向战略空军的重要标志,因此引起各方的广泛关注是必然之事。

  [编辑/行健]

  文/杨蕾

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