飛了70年的B-52,換發項目算是落地了,不過最終還是保守在效率和可靠性上,美軍選擇了后者。明明有更好的4發布局,但美國空軍寧可承受更高的油耗和阻力,也要給“同溫層堡壘”裝上8臺新發動機,這是圖什么呢?
(升級后的B-52H概念圖)
美國空軍的B-52“同溫層堡壘”戰略轟炸機,作為美國戰略核威懾能力的“三叉戟”之一,已經服役超過了70年。雖然70多年來歷經不少改進,但是自1963年推出B-52H型之后,負責提供動力的TF-33渦扇發動機遲遲沒有得到任何更新。當進入新世紀后,所有人在質疑美軍為何還在使用B-52,已經年過古稀的廉頗,尚能飯否?
(B-52換發牽動方方面面,美國空軍拖了很多年才下決心)
上世紀80年代開始,美國空軍和波音就開始尋找一種新的發動機,希望能夠延續B-52H的飛行生涯,最初的理想方案是想用4臺大推力的大涵道比渦扇發動機替換現在使用的8臺小推力發動機,但項目很快就因為錢的原因擱淺了。進入新世紀后,B-52H的發動機壽命問題再次擺上臺面,但美國空軍和波音在反復考慮下,放棄了4發布局,選擇用8臺新的發動機1:1替換。
為什么美國空軍和波音會放棄更有前景的4發設計,繼續選擇8發布局呢?
(B-52家族最初使用的是J57渦噴發動機,因為推力不足所以采用了8發布局)
(換裝TF33渦扇發動機后的短艙)
(F-130發動機匹配的短艙)
從經濟性上考慮,用大小和體型與TF-33渦扇發動機最接近的F-130發動機風險最小,用4臺大推力發動機替換B-52的老發動機,需要重新設計機翼承重和發動機吊掛位置。飛機的控制系統也需要重新適應新型發動機推力變化和布局,重新試飛和試驗會耗費美國空軍的大量時間和經費,因此最好的選擇就是用大小和推力都差不多的新發動機。
當然了,F-130發動機的涵道比TF-33更大,更大的風扇直徑意味著必須重新設計新型發動機短艙,但重新設計發動機短艙的工作量還是要比重新修改機翼設計簡單多了。
(B-52使用的TF-33渦扇發動機)
其次,考慮到B-5H2已經進入了服役末期,很多改進必須考慮經濟性和實際可行性。并且B-52H是目前美軍執行戰略核威懾能力的重要組成部分,美國空軍要求B-52H機隊的改裝時間必須盡可能縮短。更換大推力的渦扇發動機,會增加B-52H的系統的維護成本和維修難度,需要相應地增加維護和保障的投入,這也是需要考慮的因素之一。
美國和波音公司最后采用了羅羅公司的F-130發動機,放棄了普惠公司的PW800發動機和通用電氣的CF34發動機,這是因為F-130發動機的前身是商用的BR700引擎,多用于民用中小型飛機,可靠性和成本都比較靠譜,雖然推力稍低一些,但已經足夠支持B-52H現有的任務。
(F-130在體積上與TF-33類似)
另外B-52H主要用于長時間的巡航和投放精確的武器,而不是進行高速飛行或超音速飛行。而且F-130發動機相比老的TF-33發動機更加省油,可以有效提升改裝后的B-52的航程和滯空時間。因此,當F-130發動機可以滿足其需求后就不需要大推力發動機了。
(B-52H換用4臺CF34發動機的設想圖)
雖然美軍的軍費開支世界第一,但實際上對轟炸機進行大規模升級需要大量資金支持,而美軍每年軍費開支項目紛繁蕪雜,美國空軍需要在各種需求和項目之間平衡分配。給那些服役多年且規模較大的機群升級,必須嚴謹的考慮成本,因此美國空軍經常“縫縫補補又三年”。
另外對現有系統進行大規模升級,可能會涉及升級后性能不達標、故障率上升、安全風險增加等問題,這也需要進行充分的風險評估和測試。因此美軍通常會采用修修補補的方式來延長裝備的使用壽命和性能,能不改的地方盡量不改,必須改的地方就會逐步引入新技術和系統,以滿足不斷變化的作戰需求和威脅形勢。簡單總結就是:修改原始設計要慎之又慎。
(全新設計的雙發短艙,這個項目是美國空軍的重點項目之一,因此短艙上也盡量覆蓋了參與方的LOGO)
波音公司也是一樣,當設計一款全新的客機需要大量的資金和資源投入時,波音第一時間會想到在原始設計上進行升級。
比如波音最新的737MAX客機對標空客推出的A320NEO系列客機。當時波音公司考慮到時間周期和成本,放棄了給737系列換代的方案,選擇在737-8基礎上進行改進和升級,盡可能的搶占市場。但是在原始設計上大量采用新的飛控技術卻犧牲了可靠性,導致737MAX接連出現墜機事故,波音飛機的安全性也因此遭到質疑。
在面臨外界的質疑時,波音在B-52H的升級上也會變得更加保守。
(波音737MAX使用了大量復雜的飛控技術,導致接連出現事故)
B-52H的8發設計當然是落后構型,不過在70年的服役生涯中,也提供了相當高的可靠性。8發布局的特性,也使得B-52H即便失去2-3臺發動機的動力,也不會面臨墜機的災難性后果。B-52H多次出現過發動機故障導致推力下降后,依然平安迫降的案例。
2017年9月18日,美國空軍第2轟炸機聯隊的一架B-52H,在捷克參加北約公開日活動時,一臺發動機出現故障,被迫備降在歐洲。由于當地不具備修理TF33發動機的能力,最后采用拆掉故障發動機,7發飛回美國本土修理。
(TF33發動機空中故障)
2017年 1 月 4 日,還有一起更夸張的事故,一架 B-52H 轟炸機的TF33發動機在飛行期間發生故障,風扇擊穿發動機艙壁后,把發動機從吊艙上炸飛下來,8發瞬間變7發,但這架B-52H還是飛回來了。
這兩個事故案例展示了8發布局的高安全性,也是美國空軍堅持不修改B-52H發動機布局的原因之一。
(B-52H發動機短艙空中掉落)
美軍和波音這次選擇八臺發動機而不是四臺大推力發動機,盡可能減少了B-52現代化升級的難度,有助于加速試飛進度。美國現在急需要保持自己的戰略威懾力量,B-52是2027年前唯一可以掛載空射高超音速武器的戰略轟炸機。
考慮到B-52作為大國競爭的重要軍事資產,美國空軍和波音選擇了最小的改裝代價,換來更長的服役時間。也讓B-52能夠在 2050 年繼續服役,成為首款服役百年的軍用飛機。