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  • 1 # 外國人研究社

    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、彈艙和電子裝置。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臺無加力渦扇發動機。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。B-2 的機翼前緣後掠角 33 度,為高亞音速進行了最佳化,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。

    B-2A 剖檢視

      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。

    正在噴塗吸波材料的 B-2A

      除了尾噴口後的區域外,B-2 整個飛翼後緣佈置有 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。B-2 原本在後機身下方設計了一對開裂式襟翼,但是風洞試驗顯示該機根本不需要襟翼,於是第一架試飛原型機上的襟翼被鉚死。但生產型 B-2 上還是留下了襟翼的痕跡,該機的翼面積足夠大,起降時完全不需要襟翼。

    B-2 尾部的“海狸尾”可用於俯仰操縱。注意進氣道上方開啟的輔助進氣門

    “海狸尾”細節照片

    B-2A 機腹後緣遺留的襟翼痕跡

      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(特別是後向),所以 B-2 在抵達戰區時,減速板-方向舵會完全閉合。據說在 B-2 處於完全隱身模式時,依靠發動機推力差進行偏航控制。

    在正常飛行時,B-2 兩側的減速板-方向舵都處於 5 度的張開位置

      B-2 是先天靜不穩定設計,依靠四餘度線傳系統實現穩定飛行。GE 研製了該機的飛行控制計算機單元。B-2 的機翼後緣安裝了 8 個動作器遠端終端,透過四餘度數字式資料匯流排接收 GE 飛行控制計算機的指令。遠端終端將數字指令翻譯成模擬訊號,使動作器控制翼面偏轉到相應角度,遠端終端還負責控制所有必要的反饋迴路。在 B-2 風擋前的機翼前緣安裝有 6 組大氣資料感測器,向線傳系統提供大氣資料,該系統根據氣壓數值來確定飛機的迎角和側滑量。

    B-2A 機頭上方的三組大氣資料感測器(每組 4 個),下方還有三組

    B-2A 機頭上方的三組大氣資料感測器(白色圓圈內,每組 4 個),感測器旁邊是AN/APQ-181 雷達天線罩

      B-2A 中央機身兩側的發動機艙內安裝了 4 臺 GE F118-GE-110 非加力渦扇發動機,每臺額定靜推力 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。

    F118-GE-110 非加力渦扇發動機

      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。但是翼上進氣口存在另一個問題,氣流要流經飛翼的上表面一段距離才能進入進氣口,加劇了邊界附面層的問題,所以亞音速的 B-2 的進氣口也採用了常規的分離板吸除槽口,和進氣口唇部一樣,也做了尖齒狀的隱身修形。

    B-2A 進氣口細節照片,可以看到鋸齒狀唇口與附面層吸除槽口

      初期風洞測試顯示在高度彎曲的進氣道內出現了一定量的氣流分離,導致低速時推力的損失。為了解決此問題在進氣道上方兩側加裝了四個菱形發動機輔助進氣門。

    從這個角度看,B-2 的排氣管也是 S 形的

      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。透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件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,透過位於進氣道外罩頂部和每臺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。輔助進氣門開啟下的運轉,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。到發動機的總壓恢復提高,而進氣道的壓力畸變水平則降低,所以改善了低 M 數飛行狀態,特別是起飛時的效能。

    B-2 的發動機與進/排氣管系統,可以看到為了降低排氣溫度,用進氣口的附面層吸除槽口引入了大量冷空氣

      發動機尾噴口系統在設計上也是一項重大挑戰。B-2A 的尾噴口需要將紅外訊號特徵降到最低,使敵紅外探測系統難以發現飛機。一些戰鬥機的遠端紅外搜尋與跟蹤系統和紅外製導導彈的引導頭可探測到發動機排放的熱氣和水蒸汽的熱輻射,B-2 在降低紅外特徵上才需了相當多的措施。其中之一是儘可能快速有效地降低排氣溫度。B-2飛機的發動機尾噴管位於翼後緣三個鋸齒狀突出部分之間的切口處,而且離後緣有一段距離,被機翼下表面遮蔽,從而降低了發動機噴口的熱量,減少了被敵方紅外探測裝置發現的機會。發動機噴管則深置於機翼之內,呈蜂巢狀,使雷達波能進不能出。此外,發動機構件內還裝有氣流混合器,它能將流經機翼表面的冷空氣匯入發動機中,持續降低發動機室外層的溫度。噴管呈寬扁狀,使人在飛機的後方無法看到噴口。特別是由於採用了噴管溫度調節技術,噴管部分的紅外暴露訊號大為減少。另外由於噴流和流經機翼上表面的氣流之間相互作用,可在尾噴口兩側邊緣形成渦流,進一步降低了排氣溫度。

    B-2 在高亞音速飛行時,機翼上表面的氣流已經達到了超音速

      四輪小車式主起落架安裝在發動機艙兩側,向前收入機翼內,巨大的鋸齒邊緣起落架艙門在起降時可起到垂直安定面的作用。雙輪前起落架向後收入機鼻下方。

    B-2 粗壯的前起落架

      外翼段內部的大多數空間被油箱佔據,發動機艙之間的機身下方並列佈置了兩個大型彈艙,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元件以掛載常規彈藥。

    波音製造的後中央機身,包含有兩個大型彈艙

    波音研製的先進旋轉式掛架

    B-2 可掛載的武器

    B-2 的隱身塗層修復過程,塗料具有毒性。日常 B-2 的塗層維護工作相當繁瑣

  • 2 # 狼煙火燎

    B2幽靈轟炸機是隱身性處理最好的一款,即使現在的殲20、F22等戰鬥機也都只是正面雷達波反射面積比之高一個等級,至於側面和後面就被完爆了,因此四代隱身戰機在隱身性處理上都沒有B2那麼完美。B2的隱身性是全方位的,不管雷達波從那個方向照射過來他都能將這些雷達波發射到其他方向去,如此巨大的轟炸機能將雷達波反射面積達到0.1㎡,這確實是一個奇蹟;而且B2不但注重雷達隱身,對紅外隱身也是下足了功夫,下面我們就來具體說說B2轟炸機到底是怎麼實現隱身的:

    第一 B2隱身性最大功勞當然就是無尾翼飛翼佈局設計了,他的外形設計讓所有方向雷達波都被完美的折射向其他區域。而且在外形設計上,B2也是下足了功夫,比如B2整個機體表面異常光滑,沒有任何突出物影響到B2的隱身性,就連保持飛行穩定的尾翼都一併取消掉了,彈倉、起落架都用鋸齒進行了處理,更重要的是,進氣道和尾噴口都完美的隱藏到了機背上。經過外型上完美的處理,雷達波反射面積僅僅只有0.1㎡,要知道這可是一架大型戰略轟炸機!

    圖:就連加油通道隱身處理也是如此完美!第二 隱身塗料,這應該是世界上吸收雷達波效能最好的塗料的,不過這樣的隱身塗料效能雖好,但也異常嬌貴。B2轟炸機每飛行1個小時,就要花費4~6個小時來保養維護,主要維護目標就是這些隱身塗料的;而且這些嬌貴的隱身塗料對氣候敏感度也高得驚人,因此美國為此專門修建了“恆溫恆溼”的別墅(當然還有保護B2各種感測器的靈敏度的需要)。這麼嬌貴的隱身塗料最大的好處就是吸收雷達波效果異常的好,這樣極大提高了B2的隱身性,而缺點也很明顯,不但價格貴,維護貴,而且極大的影響到B2的出動效率,也極大的影響到B2的海外部署!

    第三 進氣道和尾噴口的大S型處理,B2轟炸機的進氣道和尾噴口採用“揹負式鋸齒型並列雙發大S彎”設計,進氣道位置還採用鋸齒形處理,這樣雷達波根本不可能照射到發動機葉片,即使在尾噴口的發動機也埋在飛機內部,而且也用S型進行了處理,雷達波根本無法照射到發動機,雷達隱身處理非常完美。

    圖:正在檢修B-2轟炸機的技術人員,從他的姿勢可以看到B-2轟炸機的進氣道有大幅度向下彎的S型設計

    第四 紅外隱身處理。飛機最大的紅外源就是發動機尾噴口,為了達到紅外隱身目的,B2幽靈可謂是做出了巨大的動力犧牲,第三條已經說過了,整個尾噴口位置採用了S型處理,把B2的發動機埋在了B2轟炸機內部,這樣尾噴口的熱焰經過S尾噴口,而且估計這個過程還有降溫處理措施,這樣噴出來的尾焰溫度大大將低,而且整個尾噴口還在背部,對紅外特徵進行了遮擋處理,目前這樣進行處理了現役飛機,也就僅僅只有B2一款(YF-23有類似的處理,但是競爭中被“槍斃”掉了)。當然他的缺點就是犧牲很大一部分動力損失,這也是為何B2擁有世界最先進的發動機,但最大速度只有0.9~0.95馬赫。

    以上便是B2轟炸機的隱身處理措施,他的代號“幽靈”也是對這款轟炸機完全詮釋,B2從1997年服役至今已經22年了,到目前為止還是世界上唯一一款。當然為了達到這個效果,B2在1997年時的單價就已經高達24億美元(現在估計要50億),還有高昂的維護費用,1架轟炸機恐怕秒殺掉80%國家的1年軍費,這筆錢就連美國自己花起來也覺得心疼,因此B2也就僅僅生產了21架而已!

  • 3 # 軍事網迷

    B2尾部後緣為W型鋸齒狀,邊緣也與兩側機翼前沿平行,B2的機冀前緣後掠角33度,為高亞音速進行了最佳化,由於飛翼的機翼前沿在機身之前,為了使氣動中心靠近重心,也需要將機翼後掠,B2在亞高音飛行時,厚厚的超臨界翼型將機翼上的表面的氣流速度加速至超音速。

    B2A的大部分表面都被一層特珠的材料覆蓋,使表面保持均勻的電導率以減少接頭與接縫處雷達波反射,而在設計中不能依靠處型不能進行隱身的部位(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。

    正在噴塗吸波材料的B2A

  • 4 # 科技之重

    B2作為世界上第一款隱身戰略轟炸機,其以優異的隱身效能,較大的載彈量,較遠的航程成為美國威懾其他國家的利器。B2轟炸機所使用的隱身技術主要有:採取飛翼無尾式氣動佈局,噴塗吸波塗料,發動機進氣口設計在背部,機身正面設計成吸波結構,整體符合四波系反射特徵。

    採取的飛翼式無尾氣動佈局

    B2轟炸機採用了翼身融合技術,其巨大的機翼和機身成為一體。不僅僅提高了升力,還可以有效的減少了雷達波的反射方向。僅從正面來看,B2轟炸機可以將入射而來的雷達波集中反射到兩個方向。此外,B2轟炸機還取消了垂尾。事實上,垂尾也是強雷達反射源,據研究,垂尾對雷達波的反射關係是:垂尾前緣後掠角越大,反射越弱;垂尾越大,反射越強;垂尾傾角越大,反射越弱。最好的措施就是取消垂尾,而B2轟炸機就取消了垂尾,提高了隱身效能。

    噴塗吸波塗料

    B2轟炸機的吸波塗料有好幾層,第一層先有機器噴塗,完成之後再由人工對其厚度打磨到0.3mm。然後再繼續噴塗第二層,打磨第二層。如此往復,直至將吸波塗料噴塗完成。B2轟炸機每進行一次全機的塗料噴塗,就要花費6千萬美元以上。其實早期的吸波塗料是鐵氧體,透過將吸收到的電磁波轉化為熱能來實現隱身。隨著技術的發展,又相繼研發出了羥基隱身塗料,陶瓷基隱身塗料等等。目前來說,B2的隱身塗料依然是個謎,儘管過去這麼多年了,美國依然對其保密。

    揹負式進氣道

    B2轟炸機的進氣口設計在機背上,可以有效避免敵方雷達波的入射,從而提升了隱身效能。一般來說,進氣口在機腹,機身側面時。敵方雷達波都可以入射進去,照射到發動機葉片形成強反射源。而B2轟炸機的進氣口在機背,敵方雷達波很難入射到裡面。另外,進氣口也是鋸齒形狀,更能削減雷達波的反射。

    符合四波系的反射特徵

    B2轟炸機由12條相互平行的直線組成,這12條直線可以將雷達波集中反射到四個特定的方向上,也就是所謂的四波系反射特徵。反射特徵越少,返回去的雷達波的方向也就越少,敵方也只能在這四個特定的方向上接受到雷達波。而F22是8波系反射特徵,YF23和B2一樣也是四波系反射特徵。

    機身設計成吸波結構

    B2轟炸機的機身裡面有蜂窩狀吸波結構,由於B2轟炸機的尺寸較大,吸波結構也可以設計的大一些,多一些。再加上外表的吸波塗料,使得其整體的隱身效果更加優秀。

  • 5 # 奮鬥的高富帥

    在美國的空軍裝備中,如果要選一個“國之重器”的話,那入選的肯定就算B2轟炸機,作為世界上第一款隱身戰略轟炸機,B2到底有哪些優異的效能呢?

    首先就是恐怖的航程,作為戰略轟炸機,B2的淨重達到了71噸,為了能拽動這個大鐵塊,美國設計人員為其裝上了四臺F118-GE-100發動機,使得B2可以攜帶22000千克的彈藥,一次性突擊就能跑11000公里,如果有空中加油的話,最遠可以做到18000公里。

    第二點就是隱身能力,和戰鬥機不一樣,轟炸機在體積就很難做到隱身,B2為了能做到這點,設計上把飛機幾乎所有的突出物全部抹掉,甚至連垂尾都沒有,這樣就會讓整個戰機非常流暢圓潤,再加上最好的隱身塗料,B2在雷達上只能顯示一個點而已。

    第三點就是B2的軟體,這方面的效能就更強了,比如雷達可以探測165公里外的任何目標,或者可以當做電子機對敵人進行壓制等等。

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