大鹏同风起——图波列夫系列战机(8):巡飞九霄白天鹅—图-160

明鸿羽 2023-11-09 07:26:02

1914年12月,俄国用“伊利亚 穆罗梅茨”轰炸机组建了第一支重型轰炸机部队。第一次大战期间,轰炸机被广泛采用,但当时的轰炸机多为双翼机,载弹量和航程也十分有限。但到第二次世界大战时轰炸机已成为主要的战斗武器之一,它的使用规模载弹量和航程都得到大幅提升。二战时,苏军的轰炸机以战术轰炸机为主,如图-2、佩-2等型号,战略轰炸机方面几乎没什么建树。从装载炸弹量来看,战术轰炸机只能装载5吨,战役轰炸机可以装载10吨,战略轰炸机能装载30吨,进入和平时期以来,战略轰炸机已经是一个政治大国不可缺少的武器装备。

“伊利亚 穆罗梅茨”轰炸机

“伊利亚 穆罗梅茨”轰炸机

苏军二战佩-2轰炸机群

二战结束之后,美国与苏联两国的关系开始急剧下降,两国从盟友开始变成对手。两国在军事装备上的竞赛可谓是愈演愈烈,竞相发展远程大杀伤力武器,谁都不想落后。苏联相继服役了图-4、图-16等新型战略轰炸机,才逐渐赶上西方英美国家的步伐。进入冷战时期,作为当时世界上的两个超级大国之一的苏联,在武器方面奉行以量代质,逐项赶超的方针,即美国部署什么样的武器,苏联就生产什么样的武器来对付美国的挑战。

米亚-4轰炸机

20世纪60年代,尽管苏联已经拥有米亚-4和图-95战略轰炸机,但是它们最大的缺点就是航程不够,不能满足苏联空军所要求的12000公里以上的航程。当使用米亚-4或者图-95战略轰炸机对美国本土实施突袭时,必须在中途进行空中加油,而这是极端危险的操作,很容易被北约的雷达预警系统发现进而遭到拦截。从军事角度来看,使用战略轰炸机实施远程突袭,最重要的就是隐蔽性,一旦被发现几乎不可能生还,苏联轰炸机要想攻击美国本土的防空体系,就必须全程采取低空飞行,因此,研发一款拥有更大航程的新型战略轰炸机势在必行。

M-50轰炸机

M-50轰炸机

M-52轰炸机

M-52轰炸机

M-52全尺寸模型

赫鲁晓夫主政时代(1958年-1964年),奉行“导弹万能论”,苏联很少在生产线上制造战略轰炸机,也很少有战略轰炸机进行相关测试。米亚西舍夫设计局设计的M-50和M-52这两型战略轰炸机都在20世纪60年代被取消,甚至连从事这两型轰炸机设计的米亚西舍夫设计局都被解散了,直到1967年才恢复。

XB-70“女武神”超音速战略轰炸机

随着60年代美国3马赫神话,XB-70“女武神”超音速战略轰炸机成功首飞,以及B-1超音速战略轰炸机开始研制,在这个领域美国再次走在前面。为了达到平衡,苏联要求各大设计局拿出超音速机型方案,也就是第三代远程战略轰炸机。

图-160战略轰炸机:

20世纪60年代,美、苏两个世界上的超级大国在军备和战略武器的竞争上越演越烈。在美国,继B-58型超音速中程轰炸机之后又开始了研制XB-70超音速远程战略轰炸机和SR-71战略侦察机。在这种情况下,前苏联军方及航空工业部门提出了:采用竞争的形式,研制超音速战略轰炸机,即用于截获和摧毁巡航导弹的载机计划。参与竞争的有米亚西舍夫、雅科福列夫和苏霍伊三个飞机设计局。

XB-70“女武神”超音速战略轰炸机

雅科福列夫和米亚西舍夫设计局的方案先后被淘汰。苏霍伊设计局设计方案取名为T-4,因为飞机的起飞重量超过了100吨,所以设计局称该机为“100”号。T-4轰炸机从开始研制到试飞,前后经历了九年时间,而西方研制一种同类飞机一般为五至七年左右,相比之下T-4的研制周期确实是比较长的。为了选择和确定T-4飞机的气动外形,茹科夫斯基流体力学研究所曾进行过大量的基础研究工作,仅进行过风洞试验的气动布局形式就达20多种。

T-4轰炸机

T-4轰炸机

苏霍伊设计局总共制造两架T-4原型机。其中一架用于飞行试验,设计局代号为101;另一架用于静力试验,设计局代号为100C。1972年8月22日,首席试飞员、前苏联英雄伊柳申与苏联功勋领航员阿尔费罗夫一起驾驶着101号飞机首次升空,并且在空中持续飞行了40分钟。在1973年8月6日进行的第9次飞行试验中,该机突破了“音障”,达到了马赫数1.3(M1.3)。最后一次飞行是在1974年1月22日进行的,至此T-4第一架原型机总共飞行时间为10小时20分钟。除此以外,苏霍伊设计局还提出过发展用变后掠翼的T-4М超音速侦察机和T-4МС超音速战略轰炸机计划。但是,实际上这些计划都没有实现,不仅没有再制造新的原型机和发展新的型别,而且已有的101号飞机的试飞也未能继续下去。

101号飞机

T-4МС

1967年苏联空军提出要一种多用途洲际轰炸侦察机,在18000米高空速度3200~3500千米/小时,低空航程11000~13000千米,高空亚音速航程16000~18000千米,具有超音速巡航能力。然而专家初步研究后认为,按当时的技术条件,研制这样一种飞机是不现实的,因而项目中止。1970年,苏联空军降低了技术要求,最大亚音速航程缩减为14000~16000千米,冲刺速度为2000千米/小时。参加竞标的为图波列夫设计局和米亚西舍夫设计局。

1968年重组之后的米亚西舍夫设计局提出M-20型轰炸机设计方案。按照米亚西舍夫设计局的一贯作风,M-20共有四种方案:

方案一:总体布局与美国的F-111战斗轰炸机接近,机身横截面为矩形,采用变后掠翼布局,全动尾翼。起飞重量150吨。

M-20方案1

方案二:可变后掠翼,体型单垂尾。起飞重量250吨。、

M-20方案2

方案三:类似方案二,起飞重量300吨。

M-20方案3

方案四:类似方案三,增加L型空中加油管。

M-20方案4

这四种方案中,每一种还有几种不同的子方案,数量繁多。

1970年图波列夫设计局拿出图-160M方案,该方案是在图-144超音速客机的无尾三角翼布局的基础上改进的。根据以往积累经验和现实可行性要求军方将性能下调,比如将3.2马赫高速下调到2.3马赫。截止1972年,图波列夫设计局进行了多种方案修改,全都采用三角翼三制,将发动机和机身或机翼相融合以提升高升阻比,能在高空超音速条件下获得大航程。

图-160M方案

图-160M方案

在设计过程中,图-160M尽最大可能利用图-144的特点和制造技术,其整体长度比图-144略短,但是翼展更大,机翼翼弦比更佳。图-160M采用翼根前缘边条,其横截面近似于长菱形,机翼面积要比图-144更大。图-160M外侧机翼采用的是中央空气流体力学研究所开发的高速翼形,边条翼也采用中央空气流体力学研究所提供的翼形。图-160M机翼前缘边条后掠角为78°,外侧机翼后掠角为50°而采用双三角翼的图-144客机的内外侧三角翼后掠角分别为76°和57°。

图-144

图-144

1972年,三家设计局方案在苏联空军评估下,最后以T-4MS获胜。但实际性能都达不到军方要求于是进入第二轮竞争,米亚西舍夫设计局以M-20IV为改进基础,推出了M-18方案并获得军方认可。不过由于米亚西舍夫设计局在当年M-50项目失败后,大量技术人员流失虽然设计上没问题但无力将它变成现实,于是图波列夫接手M-18方案配套NK-32涡扇发动机,这就有了未来的图-160战略轰炸机。1975年1月,图波列夫设计局冻结技术设计工作,并最终放弃原来类似图-114和“协和”飞机的方案,改为米亚西舍夫设计局采用可变后掠翼的M-18方案。因而可以说,图-160是上述两家设计局共同设计的。

T-4MS

T-4MS

M-20方案

M-18方案

与此同时,美国的北美人航空公司经过60年代F-111及B-70等2个失败的发展案后,北美人航空于1970年初又提出以B-70技术为基础的B-1轰炸机来,并造出四架B-1A原型机,在1974年首飞。图-160在外形布局上不仅像M-18方案,更像走在前面的B-1A轰炸机,于是乎图-160模仿B-1轰炸机的传闻甚嚣尘上,成为历史公案。

图-160(左)与B-1(右)

1975年年初,苏联部长会议做出扩建喀山飞机制造厂的决议,目的很明确,对于图-160这种身形巨大的轰炸机,喀山飞机制造厂应该建造新厂房以容纳图-160那硕大的机体。喀山飞机制造厂为了能制造图-160,专门建造了一座占地30万平米的新厂房。1977年,“试验”机械制造厂已经开始切割制造第一架图-160原型机的金属板。这架原型机在图波列夫设计局内部称之为“产品70-01”,或“飞机01”。第二架原型机“产品70-02”(飞机02)用于静态测试,第三架原型机“产品70-03”(飞机03)被当成唯一的一架预生产型飞机。

第一架图-160总装

产品70-01组装

70-01飞机

70-01首飞

1981年12月18日,图-160原型机成功实现首飞。12月19日是勃列日涅夫的生日,这种献礼式的首飞总是带有一定的政治马屁色彩。1984年10月6日第三架原型机“产品70-03”完成首飞。1985年2月第一架原型机首次进行超音速飞行。飞机的气动外形十分出色,无论是高空的超音速飞行还是低空贴地飞行,机组人员都可以在不同飞行模式中轻松切换。为了扩大测试范围,喀山飞机制造厂决定小批量生产图-160,第一批第一架飞机在1984年10月10日首飞成功。该机涂有“灰色30”,通体白色涂装,此后成为图-160的标准涂装。白色的图-160在翼展最大时,就像一只飞行的白天鹅,因此得到“白天鹅”的美称。但是北约照样贬低来了个“海盗旗”。

产品70-03

产品70-03

灰色30

1986年首架生产型图-160正式进入空军服役。最大起飞重量275吨,最大载弹量40吨,最大飞行速度2500公里/小时,亚音速最大航程可达16000公里。机体内拥有2个内置弹舱,每个弹舱可以携带两个MKU6-1U旋转挂架,可以挂载24枚射程300公里的Kh-15空地导弹,也可以挂载射程3000公里的KH-55核巡航导弹。另外还能携带大量反舰、常规炸弹等,常核兼备执行战术战略双重打击任务,航程大战斗力强可以随时远程攻击美航母或陆上目标,然后快速返航回家。

第一架量产型图-160

第一架量产型图-160

图-160挂架

图-160弹仓

KH-55导弹

图-160轰炸机最显著的特点是采用翼身融合体设计,机翼为变后掠翼;装4台加力涡轮风扇发动机,成对地装在机翼下靠近飞机重心的两个发动机短舱内;十字形尾翼;武器舱位于机身中部。图-160的总体气动布局与B-1B极为相似。相似的总体布局表明,两国设计者均想通过采用同样的办法来解决一个共同的问题,即将轰炸机航程远、续航时间长和武器载荷大的特点与低空高亚音速和高空高超音速突防能力结合起来。从FB-111、“逆火”到B-1B和图-160,变后掠翼布局已成为解决这一问题的唯一途径。然而,图-160与B-1B却又有很大的区别。

图-160与B-1

图-160与B-1

图-160大约比B-1B大20%。它的翼展(平直状态)55.75米、(全后掠)33.53米,长度53.95米,高度13.72米,机翼面积370平方米;而B-1B的翼展(平直状态)41.67米、(全后掠)23.84米,长度44.81米,高度10.36米,机翼面积181.2平方米。图-160的机翼平面形状(后掠角,展弦比,枢轴点间距与翼展的关系)与B-1B的差别较大,而类似“逆火”轰炸机。另外,翼根部位厚度的增加为6轮主起落架的收起提供了充足的空间。轮胎向后再向上收入机身内部。从"海盗旗"的翼根可看到,翼根前缘边条附近的结构对接接头。这表明图-160的机翼是通过整流边条与机身融合的,而不是像B-1B那样把翼身作为一个整体结构来设计。

B-1轰炸机

B-1轰炸机

图-160

图-160翼下装载四台库兹涅佐夫NK-321加力涡扇发动机,单台最大推力137.3千牛,加力推力245千牛,发动机重量为3,400千克,推重比7.35。图-160的四台发动机分别并列安装在靠近机身的两翼下,这四台发动机产生的推力大大超过B-1B。B-1B装备的是通用电气公司的F101-GE-102加力涡轮风扇发动机,单台最大推力8000公斤,加力推力13608公斤。图-160四台发动机所产生的最大推力,相当于B-1B开加力时的推力;开加力时的推力比B-1B大65%。图-160的飞机推重比为0.36,而B-1B的为0.3。

NK-321加力涡扇发动机

图-160拥有两个独立武器舱,每个武器舱设有一座六联装旋转式导弹挂架,可携带各型号导弹,其中包括常规炸弹、短距攻击导弹、亚音速巡航导弹以及核弹等多种武器,最大可搭载45吨弹药,比老美的B2轰炸机的载弹量,还要高出近一倍,作战半径更是达到7500公里。图-160虽然看起来优雅轻盈,但它的最大起飞重量达到275吨。

图-160

图-160轰炸机安装有齐备的火控、导航系统,有能够在远距离预先发现地面和海上目标的预警雷达。此外还安装了光电瞄准具、地形跟踪系统、主动/被动的电子对抗系统和空中加油系统等。飞行操纵采用中央驾驶杆,驾驶舱内的仪表设备有传统的,也有机械电子的。在驾驶舱内还有休息室、厕所和食品加热柜等。图-160轰炸机还装有攻击和防御用的电子设备,其体积和重量超过B-1B轰炸机。

图-160仪表

飞机的前部(机身)以机载雷达的无线电透波整流罩开始,后面是前部设备舱。该舱室容纳航空电子设备(avionics)。飞机的中央部分长47.368米,包括机身本身与驾驶舱和两个武器舱,机翼的固定段,内置的中心梁(连接旋转翼可拆卸部件的枢轴单元),发动机机舱和机身尾部的龙骨上层建筑。机身与机翼的中央部分形成一个单一的技术单元。根据设计,机身是一个半硬壳结构,有弦杆、肋骨和纵梁。中心平面宽度为12.4米。

图-160

机身尾部在技术上也属于飞机的中央部分,包含三个油箱和技术舱,最后是后部的武器舱。在机身尾部的上表面,有一个固定的龙骨,上面有一个垂直尾翼的支撑单元安装在上面。尾部末端有一个容纳减速伞筒和特殊设备部件的隔舱。飞机的中央部分有机地整合了发动机短舱、起落架舱、武器舱和尾翼部分--尾翼控制台是图-160最复杂的部件之一,这在研制阶段得到了充分的测试。这是飞机上负载最重的单元,因为这个区域有复杂的结构和巨大的结构变形。

全动垂直尾翼

垂直尾翼有一个大的翼根部分和梯形的可旋转翼端。可变后掠翼的后掠角从20°到65°不等。驾驶舱通过一个旋转装置控制机翼的后掠角度。可变后掠翼的枢轴位于距离机翼翼展25%的位置(在最小后掠角时)。变后掠时由位于前翼梁附近的驱动器进行。

图-160

苏联的图-160生产计划与相应的美国计划一样,计划生产大约一百架,但80年代后半期国防经费的减少,以及苏联的解体导致生产数量完全缩减。到90年代初,喀山飞机制造厂成品半成品一共造了34架图-160,包括用于耐力和强度测试的静力试验机。但总共装备入役19架。全部在乌克兰境内的普里卢基的第184航空近卫军TBAP,从中组成了两个中队。在生产的全部飞机中,有一架原型机,被莫斯科实验工厂征用,用于改进轰炸机进行各种试验。还有一个中队装备的是图-134UBL飞机,该飞机主要用于训练图-160机组乘员。

图-134UBL

苏联的轰然倒下让图-160的命运出现了危机。由于所有的图-160都部署在普瑞鲁基机场,而该机场在乌克兰境内,苏联的解体让所有的图-160都落入了乌克兰手中。1991年年底苏联共和国解体后,俄罗斯作为庞大帝国的接班人,只能利用喀山工厂内部分零部件生产了6架,剩下的4架零部件由于经费不足长期搁置。到了1999年,俄罗斯与乌克兰正式达成协议,乌克兰控制的19架图-160之中,8架状态较好的交还俄罗斯。

8-02号图-160

在90年代后半期,俄罗斯联邦总统鲍里斯-叶利钦决定恢复图-160的系列生产,以组建一个装备齐全的轰炸机团。1997年12月23日,喀山飞机制造厂将两架之前未完工的组装完毕(8-02号),并完成首次飞行。在短暂的验收和试运行测试周期后,它们加入了战略轰炸机群。

乌克兰拆解图-160

对于图-160这样的高科技装备要维护起来可不容易。费钱费力对于乌克兰当时经济现状来说压力山大,甚至为了保持能够正常使用,还拆了一架图-160作为零配件供应机。乌克兰无力维持如此庞大的机群,急于甩掉大包袱趁机卖个好价钱。俄罗斯出于战略安全考虑俄罗斯希望卖给自己,但又掏不出太多钱买(单机报价7000万美元,还价2500万美元)。以美国为代表的西方国家就没这么好心,直接希望能将它们全部拆解。

乌克兰拆解图-160

最后在1998年,在美国忽悠下和乌克兰达成拆解44架战略轰炸机,以及1068枚X-55巡航导弹协议。美国人只付了1300万美元拆解费用,其中就包括16架图-160战略轰炸机,还要求以2000万美元单价将剩余3架购买研究。对此俄罗斯大骂败家子,于1999年由俄方购买剩下的8架图-160及配套巡航导弹等,花了2.85亿美元再加冲抵乌克兰欠下的2.75亿美元天然气债务。

图-160

2001年的时候俄罗斯空军在朱可夫斯基成立了一个一共6架图-160的实验性机队,其中四架保持飞航能力,2003年9月18日,在俄罗斯萨拉托夫地区恩格斯空军基地附近,发生了一架图-160轰炸机坠毁的严重事故,4名乘员全部丧生。事后俄罗斯停飞了所有图-160轰炸机。

图-160机群

2007年图-160机队再增加两架生力军。俄罗斯最理想的如意算盘是希望在2012年时将这个机队扩充到30架现役机群。2005年12月30日,俄罗斯总统普京签署图-160正式加入俄罗斯空军的命令。大概到2005年11月的时候,俄罗斯空军只拥有14架图-160轰炸机,另外还有两架正在喀山飞机厂准备交机,一架已经于2006年3月服役,另外一架则是2007年就役。

图-160

2008年南奥塞梯冲突:在这场冲突中,图160轰炸机成功对格鲁吉亚的军事目标进行了打击,展示了其远程打击能力。2015年叙利亚战争:图160轰炸机在叙利亚战场发挥了重要作用。它们凭借高精度对地攻击能力,成功打击了多个恐怖分子藏匿地,为解放叙利亚境内的城市提供了有力支援。

图-160M

2010年,俄国防部提出“三步走”升级方案:首先将现有图-160升级为图-160M;其次自2015年开始使用新组件对图-160M进行总装;最后深度升级图-160M,打造性能远超基本型号的图-160M2战略轰炸机版本。2016年,俄罗斯媒体称,俄罗斯将恢复在苏联时代开发的图-160战略轰炸机的生产,在喀山航空工厂开始大规模生产。2018年俄罗斯军演:图160轰炸机在军演中成功发射了一枚高超音速“匕首”导弹,证明了其先进的武器系统已经可以投入实战。

图-160M2

2019年11月,“戈尔布诺夫”厂开始制造全新的图-160M2,虽然有消息说该机的中央翼盒依然是苏联时代的旧货,但是毫无疑问比原先“攒”出来的图-160M又有了极大的提升,这架全新制造的图-160M2在2021年3月份完成了首飞。2022年1月,图-160M2战略轰炸机完成首次6000米高空飞行测试。预计2023年首批图-160M2战略轰炸机将列装部队。

图-160机群

进行现代化改装后的图-160有以下变更:全数码多重及防中子防核航天电子系统,包括加装“Σ”系统进行Kh-101以及Kh-555巡航导弹的火控。在格洛纳斯系统(ГЛОНАСС/GLONASS)完全的支援下巡航。将NK-32涡轮风扇发动机进行升级以提升可靠性。具备发射以格洛纳斯系统引导的新型Kh-55导弹核武战斗部/传统战斗部巡航导弹的能力。具备攻击军用/民用太空卫星的能力。具备携带与投掷激光制导炸弹的能力。更换雷达反射率更低的隐身蒙皮。

Kh-101

Kh-555

Kh-555

图-160是苏联设计的最后一款战略轰炸机。也是苏联自二战以后第一架“无武装”的轰炸机,亦即它没有自我防卫的武器。它是有史以来最大、最重的超过2马赫飞行速度的军用飞机。截至到2022年,它是最大、最重的作战飞机,也是服役中最快的轰炸机和有史以来最大、最重的可变后掠翼飞机。图-160同时也装备着世界上推力最强劲的军用航空发动机,一次加油续航里程可达12000千米,可发射搭载核武器的远程巡航导弹,能搭载多达45吨各型弹药,旨在替换图-22M轰炸机,并与美国空军的B-1轰炸机相抗衡,后起之秀的图-160轰炸机速度比美国B-1轰炸机快80%,比B-1轰炸机大将近35%,航程比B-1轰炸机多出将近45%。

2014年俄远程航空兵成立100周年

俄罗斯三种战略轰炸机并飞

作为一款具有超音速能力的战略轰炸机,图160已经成为俄罗斯空军的重要组成部分。与图-95、图-22M3共同组成了俄罗斯战略轰炸部队,并无可争辩的是其核心。虽然已有近四十年的历史,但图160仍在不断地进行现代化改进,以适应日新月异的战争形态。这款超音速巨兽无疑将继续在未来的战场上书写新的传奇。

图-160轰炸机:

绰号:白天鹅、海盗旗

空重:110000千克

最大起飞重量:275000千克

机长:54.095米

机高:13.2米

翼展:(全展开)后掠角20度:55.70米,(全后掠)后掠角65度:35.60米

机翼面积:232平方米

发动机:4台库兹涅佐夫NK-32加力涡扇发动机,、加力推力:4 ×25吨

最大速度:2.05马赫(12200米高空)

作战航程:16000公里(高-高-高,武器荷载9吨);13000公里(高-低-高,包括50~200米高度突防2000公里,武器荷载9吨);12300公里(高-高-高,武器荷载22.6吨,0.77马赫的巡航速度,5%左右的剩余油量)

作战半径: 7300千米(高-低-高,亚音速,9吨武器荷载);7300千米(低-低-低,全程50~200米低空亚音速突防,1次空中加油,9吨武器荷载);2000千米(全程超音速突防,1.5马赫)

升限:21000米

航电:安装有齐备的火控、导航系统,有能够在远距离预先发现地面和海上目标的预警雷达。此外还安装了光电瞄准具、地形跟踪系统、主动/被动的电子对抗系统和空中加油系统等。还装有攻击和防御用的电子设备。

武器:前后两个独立的武器舱,尺寸为11.3米X1.9米X1.9米,每个武器舱设置一座模块六联装KMU-6-5U旋转武器挂架。两个武器舱,均可容纳一个能发射6枚AS.15“撑竿”亚音速空射巡航导弹的旋转发射架,也可携带巡航导弹、短距攻击导弹、核弹、常规炸弹和鱼雷等多种武器。此外也可以更换挂架携带常规炸弹。

可内挂12枚X-55/55SM、X-555型巡航导弹(AS-15系列)、X-101/102巡航导弹或在更换4座旋转发射架的条件下,携带24枚X-15(AS-16)巡航导弹。使用常规航弹挂架携带176枚FAB-250(550磅)航弹或更换挂架携带FAB-1000(2200磅)、FAB-750(1650磅)型航弹。

载弹量:45000千克

乘员:4名

产量:35架

图-160轰炸机

图-160轰炸机

图-160轰炸机

图-160轰炸机

图-160轰炸机

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明鸿羽

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