B-2轟炸機(B-2):發展沿革,研製背景,建造沿革,技術特點,機型結構,氣動設計

B-2轟炸機（英文：B-2 Stealth and Strategic Bomber，綽號：Spirit，譯文：幽靈，通稱：諾斯羅普·格魯門B-2隱形戰略轟炸機），是由諾斯洛普（Northrop Grumman）和波音公司聯合麻省理工學院為美國空軍研製的執行戰略核/常規打擊任務的低可偵測性飛翼式轟炸機。

B-2轟炸機是當今世界上唯一一種的隱身戰略轟炸機，最主要的特點就是低可偵測性，即俗稱的隱身能力。能夠使它安全的穿過嚴密的防空系統進行攻擊。B-2的隱身並非僅局限於雷達偵測層面，也包括降低紅外線、可見光與噪音等不同訊號，使被偵測與鎖定的可能降到最低。B-2在空中不加油的情況下，作戰航程可達1.2萬千米，空中加油一次則可達1.8萬千米。每次執行任務的空中飛行時間一般不少於10小時，美國空軍稱其具有“全球到達”和“全球摧毀”能力。

B-2轟炸機的隱身性能可與小型的F-117攻擊機相比，而作戰能力卻與龐大的B-1B轟炸機類似。1997年，首批六架B-2轟炸機正式服役，一共只生產21架。每架B-2造價為24億美元，若以重量計，B-2的重量單位價格比服役時值的黃金還要貴兩至三倍。

基本介紹

中文名：B-2轟炸機
外文名：B-2 Spirit
首飛：1989年7月
服役：1997年4月

發展沿革,研製背景,建造沿革,技術特點,機型結構,氣動設計,動力設計,航電設計,武裝籌載,性能數據,服役動態,後續改進,

發展沿革

研製背景

上個世紀七十年代，當時冷戰正酣，蘇聯大力發展各種中遠程防空飛彈和高空高速國土防空攔截機，例如S-200（北約代號：薩姆-5）中高空超遠程地對空飛彈、S-300（北約代號：薩姆-10）全空域防空飛彈系統和米格-25/31高空超音速攔截戰鬥機等。為能隱秘的突破蘇聯防空網，尋找並摧毀蘇軍的洲際彈道核飛彈發射基地和其它重要戰略目標，美國空軍提出要製造一種新的戰略轟炸機，強調突防能力，要求能夠避開對空雷達探測，潛入敵方縱深，以80%的成功率完成任務。為此，空軍擬制出了“軍刀穿透者”計畫，把隱身技術的套用列入了具體議事日程。

建造沿革

計畫確定

1975年8月美國國防部先進研究項目局（DARPA）邀請洛克希德、波音和諾斯羅普提供一種低可探測性飛機的初步工程數據。由於洛克希德公司不久前提交的樣機受到好評，空軍將生產F-117隱身戰鬥機的契約交給了這家公司。隨著隱身戰鬥機的投產，美國國防部和國會要人也開始接受了“隱身轟炸機”這一概念，並於1977年正式批准了空軍提出的研製這種飛機的申請報告1978年卡特政府秘密授權啟動隱身轟炸機項目，命名為先進技術轟炸機（ATB），這就是B-2隱身戰略轟炸機的最初名稱，旨在研製可以取代B-1A的轟炸機。

計畫頒布

1980年9月美國空軍頒布了ATB的方案徵詢書（RFP），由於該項目在成本和技術方面存在著嚴峻的挑戰，所以空軍鼓勵航空航天企業間進行合作。於是出現了兩大競爭陣營——洛克希德和羅克韋爾團隊，諾斯羅普、波音和凌-特姆科-沃特（LTV）團隊。1981年1月20日裡根總統當選後情況發生了變化。里根政府加大了國防投入，足以支持包括新型戰略轟炸機在內的幾個軍事研究項目。1981年10月2日裡根總統宣布開始戰略現代化項目（SMP），購買100架B-1B。而ATB也作為SMP的一部分展開秘密研製，當時預計總需求量多至132架。只有少數內部人士才知道當時美國空軍正在同時進行兩種戰略轟炸機的研製。

設計確定

諾斯羅普的方案代號是“高級鑽石”（SeniorIce，密語無特定含義），洛克希德的方案代號“高級釘”（Senior Peg）。“高級鑽石”由諾斯羅普先進計畫高級副總裁維爾科·E·加西奇主持，計畫指導是哈爾·馬爾卡良。洛克希德/羅克韋爾的“高級釘”方案的資料披露不多，但鑒於當時洛克希德在隱身技術上的成就以及羅克韋爾在B-1項目上的經驗，人們普遍認為該隊會贏得競爭。但1981年10月20日美國空軍宣布諾斯羅普成為ATB契約的贏家，飛機編號B-2，並簽訂了6架試飛用機和兩架靜態測試機的初始契約，外加127架生產型轟炸機的意向訂貨，計畫在1987年達成初始作戰能力（IOC）。

在三家公司的分工中，諾斯羅普負責製造前中央機身和座艙，飛機前後緣以及控制翼面，另外還負責最後的總裝和計畫的整體協調。波音負責製造後中央機身和彈艙，以及外翼段和起落架。LTV負責製造包括發動機艙在內的機翼中段和尾噴口（LTV後被諾斯羅普·格魯曼併購）。總裝在加州帕姆代爾美國空軍42號工廠4號場地進行。

建造數量

呼號	機尾號	命名	現狀
AV-1	82-1066	美利堅幽靈號	服役中
AV-2	82-1067	亞利桑那幽靈號	服役中
AV-3	82-1068	紐約幽靈號	服役中
AV-4	82-1069	印第安那幽靈號	服役中
AV-5	82-1070	俄亥俄幽靈號	服役中
AV-6	82-1071	密西西比幽靈號	服役中
AV-7	88-0328	德克薩斯幽靈號	服役中
AV-8	88-0329	密蘇里幽靈號	服役中
AV-9	88-0330	加利福尼亞幽靈號	服役中
AV-10	88-0331	南卡幽靈號	服役中
AV-11	88-0332	華盛頓幽靈號	2010年2月發動機艙失火，機體嚴重受損，修復中。
AV-12	89-0127	堪薩斯幽靈號	2008年2月23日失事墜毀
AV-13	89-0128	內布拉斯加幽靈號	服役中
AV-14	89-0129	喬治亞幽靈號	服役中
AV-15	90-0040	阿拉斯加幽靈號	服役中
AV-16	90-0041	夏威夷幽靈號	服役中
AV-17	92-0700	佛羅里達幽靈號	服役中
AV-18	93-1085	奧克拉荷馬幽靈號	服役中
AV-19	93-1086	小鷹幽靈號	服役中
AV-20	93-1087	賓夕法尼亞幽靈號	服役中
AV-21	93-1088	路易斯安納幽靈號	服役中
AV-22至AV-165			取消

技術特點

機型結構

最終確定的諾斯羅普的設計是一個純粹的飛翼，沒有垂尾或方向舵，從正上方看B-2就像一個大尺寸的飛去來器。B-2的平面圖輪廓由12根互相平行的直線組成，機翼前緣與機翼後緣和另一側的翼尖平行。飛機的中間部位隆起以容納座艙、彈艙和電子設備。中央機身兩側的隆起是發動機艙，鋸齒狀進氣口布置在飛翼背部，每個發動機艙內安裝兩台無加力渦扇發動機。翼尖並不是平行於氣流方向，而是進行了切尖以平行於另側機翼前緣，除了翼尖外，整個外翼段沒有錐度，都為等弦長機翼。機身尾部後緣為W形鋸齒狀，邊緣也與兩側機翼前緣平行。由於飛翼的機翼前緣在機身之前，為了使氣動中心靠近重心，也需要將機翼後掠。

B-2中央機身的深度需要足以容納座艙和彈艙，但長度卻要儘量縮短以避免在高亞音速時產生過多的阻力。中央機身外側機翼的弦長由發動機艙以及隱身進氣口和尾噴口來決定。B-2在高亞音速飛行時，厚厚的超臨界翼型將機翼上表面的氣流速度加速至超音速。除了尾噴口後的區域外，B-2整個飛翼後緣布置有9塊大型的操縱翼面。最後方的“海狸尾”是一整塊可動控制面，用於在低空飛行時抵消因垂直陣風引起的顛簸。最外側是一對被稱為“減速板-方向舵”的開裂式翼面。剩下6副翼面是用於俯仰和滾轉操縱的舵面，最外側一對在低速時也兼做副翼。

氣動設計

B-2沒有垂尾，與傳統飛機不同。該機呈偏航中性，也就是說當B-2向左或向右轉彎時，不會產生回中的氣動力。B-2由機翼外段後緣的諾斯羅普專利減速板-方向舵負責偏航控制，減速板-方向舵可向上下兩側開裂，同時開裂作為減速板，不對稱開裂時作為方向舵使用。由於飛翼表面的附面層的存在，減速板-方向舵至少要開裂5度以上才能起到作用。所以在正常飛行中，兩側的減速板-方向舵都處於5度的張開位置，當需要進行控制時就立即可以起作用，這也是為什麼我們看到的B-2飛行照片中減速板-方向舵都是張開的原因。但是張開的減速板-方向舵會影響飛機的隱身效果，所以B-2在抵達戰區時，減速板-方向舵會完全閉合。

B-2A的大部分表面都被一層特殊的彈性材料覆蓋，使表面保持均勻的電導率以減少來自接頭或接縫處的雷達波反射。而在設計中不能依靠外形進行隱身的部位（如進氣口）就要塗上雷達吸波材料（RAM）了，其組成成分至今仍是高度機密。RAM是可多層噴塗的塗料，內含可將雷達波能量轉換成熱能的成分。全機塗上厚度適當的塗層後，特定波長的雷達波在照射到塗層後，塗層兩面反射的雷達波會發生干涉，從而相互抵消。類似的概念就是光學鏡頭的鍍膜，可以消除不必要的光線。

動力設計

B-2A中央機身兩側的發動機艙內安裝了4台GE F118-110非加力渦扇發動機，每台額定靜推力8,618千克。F118是在F101-X的基礎上研製，後者是B-1轟炸機F101發動機的戰鬥機型號。與F101相比，F101-X有較小的低壓外涵機匣，將旁通比從2：1降到0.87：1。低旁通比的發動機只需較小的進氣和排氣系統，所以被B-2選中。發動機進氣口遠離機翼前緣，以避免被來自下方的雷達波照射到。由於肥厚的飛翼結構，B-2可以把發動機深深地埋在飛翼內，飛翼的上表面的扁平的進氣口和彎曲的進氣道可以保證機載雷達無法從上方直接照射到發動機的正面，從下方就更不可能了。這樣B-2可以採用較簡單的進氣口，只需要在唇部作尖齒修形就沒有問題了。

B-2進氣口邊界層分離板分理出附面層氣流再被混合進尾噴口以降低排氣溫度，減少紅外輻射。通過分離板的氣流還被擴壓並導向被集中稱之為二次氣流系統的各種內部氣流管路。這包括機體上安裝的附屬檔案傳動裝置及發動機艙的通風，環境控制系統換熱器的衝壓冷卻氣流和旁路迴路的氣流。在低速及地面工作時，通過位於進氣道外罩頂部和每台發動機進口正前方的四個菱形發動機輔助進氣門來增大供給發動機的空氣流量。輔助進氣門打開下的運轉，降低了主進氣道的質量流量比以及相應的尖唇口的轉彎損失。

航電設計

B-2A的乘員編制兩名，並列坐在ACEII彈射座椅上，飛行員在左側，任務指揮官在右側。座艙前方和兩側有4片大型風擋玻璃，乘員通過機腹艙門進出座艙，在緊急情況時，彈射座椅通過座艙頂部的易碎艙門彈射。任務指揮官負責導航和武器投放，但兩名乘員都可以單獨完成整個任務。每個乘員面前都有4個彩色CRT顯示器，右側有一個數據輸入面板，左側是一組油門。座艙後方還有第三名乘員的位置，但很少使用。該座位也有彈射座椅，頂部有易碎艙蓋。B-2A的導航系統最初由兩套統組成，每套都可以單獨導航，但一起工作時精度會更高。一個是慣性測量單元，另一個是諾斯羅普NAS-26天文慣性單元。NAS-26原本是為鬼魅遠程巡航飛彈研製的，是一個帶穩定基座的光電望遠鏡系統，可在陰天鎖定預先選定的星星。該系統的觀察視窗就在風擋左側。

B-2A機載雷達為AN/APQ-181相控陣雷達，休斯公司製造。這種相控陣有2個雷達天線陣列，特點是不需外加旋轉或搖擺式天線，只通過信號陣位的改變和組合，可對不同角度和不同方位進行掃瞄。它的工作頻率在12-18GHZ，旁波瓣小，抗電子干擾能力強。工作模式共有21種，最突出的是合成孔徑雷達工作模式和反合成孔徑雷達模式。前者主要用於掃瞄陸地地貌，可清晰地獲取161千米距離內地表的掃瞄圖像，供飛機對地面目標轟炸時使用；後者則主要用於識別和捕捉海上目標，最遠有效距離可達128千米。另外還可讓B-2A轟炸機使用地形匹配和地形規避技術，使其能貼地低空突入敵方空域去遂行轟炸任務。

武裝籌載

B-2轟炸機的兩個旋轉彈架能攜帶16枚AGM-129型巡航飛彈，也可攜帶80枚MK82型或16枚MK84型普通炸彈或36枚CBU-87型集束炸彈，使用新型的TSSM遠程攻擊彈藥時攜彈量為16枚。當使用核武器時可攜帶16枚B63型核炸彈。此外AGM-129型巡航飛彈也可裝載核彈頭。2002年2月B-2增加了使用聯合防區外空對地飛彈JASSM的能力。外翼段內部的大多數空間被油箱占據，發動機艙之間的機身下方並列布置了兩個大型彈艙，每個彈艙可掛載波音研製的先進旋轉式掛架，可掛載8枚908千克級彈藥，也可安裝兩個炸彈掛架組件以掛載常規彈藥。經過航電與裝備性能提升後的B-2A可以攜帶AGM-154聯合距外武器和GBU-28型5,000磅雷射制導炸彈；此外，也可以攜帶AGM-158聯合空對地距外飛彈。

40,000 磅（18,000 千克）：以堆疊式炸彈掛架攜帶Mk 82 500磅低阻力通用炸彈（總攜帶數為 80 枚）
27,000 磅（12,000 千克）：以堆疊式炸彈掛架攜帶750磅等級集束炸彈（總攜帶數為 36 枚）
16具旋轉掛架（Rotary Launcher Assembly，RLA）：可攜帶2,000磅等級武器（如Mk 84 2,000磅低阻力通用炸彈、GBU-31聯合直接攻擊彈藥或B-61及B-83核彈）。

性能數據

參考數據
長度	21.0米
翼展	52.4米
高度	5.18米
翼面積	478平方米
空重	71700千克
正常起飛重量	152200千克
最大起飛重量	170600千克
發動機	4× 通用電氣公司F118-GE-100渦輪風扇發動機
推力	4×17,300磅
最大燃油量	75750公斤

參考性能
最大速度	0.95馬赫
有效載荷	23,000千克
實用升限	15,200米
最大航程	6,000海里（11,100公里）
翼負荷	329公斤/平方米
推重比	0.205

服役動態

B-2轟炸機第一次投入實戰是在塞爾維亞的科索沃戰爭，這是投入服役十年後的第一次出戰。當地時間1999年5月7日夜間，台北時間1999年5月8日，首次投入實戰的B-2轟炸機使用三枚精確制導炸彈直接擊中了中華人民共和國駐貝爾格勒大使館，當場炸死來自新華社的邵雲環、《光明日報》的許杏虎和朱穎三名中國記者，炸傷數十人，造成大使館建築的嚴重損毀。其中一枚JDAM未當場爆炸，直到五年後才由塞爾維亞方面取出銷毀。之後中國方面認為這是一次蓄意的轟炸，可能是對中國此前反對北約轟炸南聯盟的報復，因此向美國提出強烈的抗議，北約解釋這是誤炸。

這次轟炸及之後的發展使原本由於中美兩國元首互訪而正處於上升階段的兩國關係驟然惡化。事件之後中國民眾群情激憤，很多大學生到美國和其他北約國家駐北京、上海、瀋陽等地的使館前示威遊行，遊行活動在後期出現了失控的苗頭，包括焚燒美國快餐店、破壞美國使領館等。事件中，美國駐香港領事館也遭遇香港民眾示威抗議。中美兩國關係到1999年底開始逐漸恢復，北約對死傷的受難者進行了經濟賠償。時任美國總統的比爾·柯林頓親自為此事件道歉，並對中國被損壞的館舍賠償。中國政府也對被抗議示威人群損毀的美國館舍進行了賠償。

2003年3月，B-2投入伊拉克戰場，一架B-2在28日晚上首次實戰投放了兩顆2130千克的新型EGBU-28制導炸彈，炸毀了巴格達市內位於底格里斯河畔的一個通訊塔。這是美軍在伊拉克戰爭中使用的最大的炸彈。EGBU-28有全球定位/慣性導航和半主動雷射全程的雙模製導模式，比以往的JDAM炸彈更為先進。EGBU-28既能有效摧毀大型堅固目標，也能儘量減少附帶殺傷。在伊拉克戰爭期間，B-2不加油航程為11119千米, 已有兩架轉場到印度洋上的迪亞戈·加西亞美國空軍基地，從該基地起飛轟炸伊拉克不需要進行空中加油。

2008年2月23日，一架編號89-0127（命名為堪薩斯幽靈號）在美軍關島安德森空軍基地起飛時墜毀，機上兩名飛行員平安獲救。調查顯示B-2轟炸機在起飛前，24個感測器之中的三個感測器被水汽損傷，測得錯誤的大氣資訊，導致飛控電腦錯誤計算起飛所需的飛行速度和上升角度。儘管機上兩名飛行員試圖修改錯誤資訊，但並不成功，飛機隨即沖向地面爆炸起火。

2010年2月，B-2轟炸機（編號：88-0332）華盛頓幽靈號在關島安德森空軍基地地面啟動時四台發動機中的一台發生火災，同時損壞了發動機艙和其他部件。這架B-2於2014年1月9日修復完成重新入役。

2013年3月28日，美國空軍派出兩架B-2隱形轟炸機前往韓國參加韓美聯合軍演“禿鷲”。這是美國首次派遣可攜帶核武器的B-2隱形轟炸機赴朝鮮半島進行實彈演習。這兩架飛機從密蘇里州的懷特曼空軍基地起飛，在“單次連續任務”中往返飛行1.3萬英里，在韓國的目標範圍內投下仿真彈藥。這次演習激怒了朝鮮，並促使平壤發出了在核武器的輔助下發動一場“全面戰爭”的威脅。考慮到朝鮮已被B-52轟炸機參演所激怒，使用隱形轟炸機將進一步加劇與平壤的緊張關係。

當地時間2018年10月23日早上，美國空軍一架B-2隱形轟炸機在飛行途中遇緊急情況，在科羅拉多泉機場迫降。

後續改進

2003年6月，美國空軍計畫按照B-2超地平通信計畫，在B-2轟炸機上增裝Link-16數據鏈。套用Link-16數據鏈數據，將令B-2駕駛員實時獲知飛機所處位置。
2003年9月10日，美國空軍的一架在尤他州試驗靶場，一次投放了80顆227千克的JDAM炸彈，轟炸了長度不到1609米的模擬小型機場。每顆JDAM炸彈都經過了單獨編程，以理想的角度和航向，各自攻擊了的預定目標。
2004年8月，諾斯羅普·格魯門公司官員表示將向懷特曼空軍基地交付首架具有新隱身塗層的B-2轟炸機，這標誌著B-2的隱身和雷達改進工作達到關鍵里程碑。
2004年12月，在俄克拉荷馬州廷克空軍基地，E-3機載預警和控制系統飛機（AWACS）機隊與該基地的全球力量轟炸機聯合試飛工作隊聯合對B-2A隱身轟炸機實施Link-16數據鏈綜合驗證試驗。
2006年4月，來自於美國俄亥俄州賴特帕特森空軍基地材料與製造委員會的工程師們，與B-2系統小組和材料專家一起，解決了一個關鍵的材料成批生產問題。此問題直接影響美空軍B-2轟炸機機隊的作戰可維護性，進而影響到作戰可用性。
2006年9月，美國諾斯羅普·格魯門公司和雷聲公司表示，它們已向美國國防部建議一種逐年推進的增量式漸進升級途徑，在未來許多年內對B-2進行改進。
2006年10月，美國諾斯羅普·格魯門公司希望其B-2A轟炸機可作為試驗平台，對美空軍的"下一代遠程攻擊系統"(NGLRS)所需要的技術、武器和作戰概念進行驗證和評價。
2007年1月2日，美空軍轟炸機主管稱，空軍對B-2隱身轟炸機進行一系列升級。有些升級工作已經完成，還有一些仍在規劃中，有的將提前10年以上進行規劃。
2007年3月，美國空軍已經通過了B-2隱身轟炸機的主承包商——諾斯羅普·格魯門公司提議的改進這種轟炸機的衛星通信系統的計畫，同意該公司開始研製和驗證極高頻（EHF）衛星通信系統，以便使B-2隱身轟炸機傳送和接收戰場信息的能力提高約100倍。
2007年6月，諾斯羅普·格魯門公司已與波音公司簽署一份歷時62個月、價值1.71億美元的系統開發和驗證(SDD)契約。該契約是美國空軍B-2隱身轟炸機新型極高頻(EHF)衛星通信系統的第一個增量升級項目。
2007年7月，諾斯羅普·格魯曼公司宣布，該公司已經著手研究為美國空軍的B-2隱身轟炸機裝備新型的30000磅（13620千克）級鑽地彈（penetrator weapon）。
2007年11月，諾斯羅普·格魯曼公司已經完成為B-2隱身轟炸機雷達改進計畫（RMP）開發的新型雷達天線試驗裝置（DTU）的安裝、綜合和首飛。
2008年1月，駐密蘇里州Whiteman空軍基地的美國空軍509轟炸機聯隊宣布，該基地的武器專家將重達30000磅（13620千克）的巨型鑽地彈（Massive Ordnance Penetrator，MOP）搭載在B-2"幽靈（Spirit）"隱身轟炸機的彈艙內。
2008年7月，諾斯羅普·格魯門公司的用於升級B-2A隱身轟炸機飛行管理系統（FMS）的現代化計算機體系結構開發完成了第一階段。
2010年1月，美國空軍利用B-2A隱身轟炸機完成了一次使用人造混合燃料飛行驗證。美國空軍可選燃料驗證辦公室主管Jeff Braun透露，此次驗證過程中，一架B-2從Whiteman空軍基地起飛完成了一次訓練。
2010年4月諾斯羅普·格魯曼公司已經完成B-2轟炸機雷達現代化項目（RMP）的系統開發和演示階段(SDD)。
2012年3月，五角大樓宣布一項價值200億美元、歷時10年的現代化改良B-2部隊的計畫。改進的主要領域是全面更換過時的航空電子設備和裝備程式，以應對未來越發複雜的“潛在敵人”防空網。

B-2轟炸機