■ 陳健 廖忠權(quán)/ 中國航發(fā)研究院

戰(zhàn)略轟炸機(jī)是軍事強(qiáng)國不可或缺的武器裝備，對(duì)維護(hù)國家安全有著重要的軍事意義。發(fā)動(dòng)機(jī)作為戰(zhàn)略轟炸機(jī)的核心部件，對(duì)轟炸機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。

美國隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī) B-21 首飛

戰(zhàn)略轟炸機(jī)是世界軍事強(qiáng)國重要的威懾裝備，也是核武器的重要載具，是海陸空三位一體核打擊體系不可或缺的一環(huán)。第二次世界大戰(zhàn)后，經(jīng)過70多年的發(fā)展，世界軍事技術(shù)和防空體系獲得了長足的進(jìn)步，戰(zhàn)略轟炸機(jī)雖歷經(jīng)多次更迭換代，但作為大國強(qiáng)國戰(zhàn)略裝備的地位仍未動(dòng)搖，甚至愈加穩(wěn)固，而作為戰(zhàn)略轟炸機(jī)“心臟”的發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)其他部件頗具特殊性，是軍事強(qiáng)國重點(diǎn)發(fā)展的核心裝備之一。

轟炸機(jī)及動(dòng)力發(fā)展歷程

自第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來，世界軍事強(qiáng)國防空系統(tǒng)主要經(jīng)歷了4個(gè)階段的發(fā)展。作為大規(guī)模攻擊性武器的戰(zhàn)略轟炸機(jī)為了突破對(duì)方防空系統(tǒng)，相應(yīng)經(jīng)歷了高空突防、超聲速突防、低空突防，以及隱身突防4個(gè)發(fā)展階段。轟炸機(jī)動(dòng)力也跟隨不同時(shí)期轟炸機(jī)的作戰(zhàn)需求而不斷變化。目前，美俄在役的轟炸機(jī)主要包括美國的B-1B、B-2A、B-52H，以及俄羅斯的圖-95、圖-22、圖-160M。在研的轟炸機(jī)主要包括美國的B-21和俄羅斯的未來戰(zhàn)略轟炸系統(tǒng)（PAK DA）。

圖-160轟炸機(jī)及NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)

高空突防（20世紀(jì)40—50年代）

核武器自出現(xiàn)以后就成為了冷戰(zhàn)時(shí)期的主宰因素，當(dāng)時(shí)運(yùn)載核武器的工具只有戰(zhàn)略轟炸機(jī)，因此備受重視，軍事強(qiáng)國都把戰(zhàn)略轟炸機(jī)作為核戰(zhàn)略的支柱。當(dāng)時(shí)，防空武器主要為各式高射炮，各國根據(jù)戰(zhàn)爭經(jīng)驗(yàn)和科技發(fā)展程度，不斷改進(jìn)高射炮的性能。對(duì)此，轟炸機(jī)的發(fā)展思路是：更快的速度、更高的飛行高度、更優(yōu)的飛行性能，動(dòng)力采用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)（主要采用渦噴、渦扇和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)）；依靠轟炸機(jī)優(yōu)越的飛行性能，采用高空突防戰(zhàn)術(shù)，以避開高射炮的攻擊。

典型轟炸機(jī)及動(dòng)力包括B-52（配裝J57）、B-47（配裝J47）、圖-95（配裝NK-12）。

超聲速突防（20世紀(jì)50—60年代）

20世紀(jì)40—50年代出現(xiàn)的噴氣轟炸機(jī)都是亞聲速飛機(jī)，而此時(shí)戰(zhàn)斗機(jī)的速度達(dá)到了超聲速。當(dāng)時(shí)服役的噴氣轟炸機(jī)自衛(wèi)能力不強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性較差、速度偏低、戰(zhàn)場生存能力差。對(duì)此，軍事強(qiáng)國采取的對(duì)策是提高轟炸機(jī)的最大速度，以快制快，擺脫戰(zhàn)斗機(jī)的截殺，以提高生存能力。基于此戰(zhàn)術(shù)思想，轟炸機(jī)的發(fā)展思路是：在得不到戰(zhàn)斗機(jī)全程護(hù)航的條件下，轟炸機(jī)主要依靠自身的飛行性能與機(jī)載設(shè)備，進(jìn)行高空、低空和超低空超聲速突防，同時(shí)具有核打擊與常規(guī)打擊能力；進(jìn)一步增大轟炸機(jī)的航程，使之能夠進(jìn)行更大范圍的作戰(zhàn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)采用大推力燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，美國XB-70超聲速遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)的動(dòng)力YJ93渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)推力達(dá)到137～147kN，如此大推力的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)時(shí)非常罕見，即使與今天先進(jìn)的小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，這一推力水平也極其驚人。由此可見，先進(jìn)戰(zhàn)略轟炸機(jī)的動(dòng)力要求極高。

典型轟炸機(jī)及動(dòng)力包括B-58（配裝J79）、XB-70（配裝YJ93）；M-50（配裝VD-7M）、T-4（配裝VD-7M）。

低空突防（20世紀(jì)60—80年代）

地空導(dǎo)彈出現(xiàn)以后，超聲速飛機(jī)從高空突防又遇到嚴(yán)重威脅。當(dāng)時(shí)地空導(dǎo)彈系統(tǒng)的速度和過載能力都遠(yuǎn)高于以高空高速突防為主的戰(zhàn)略轟炸機(jī)，實(shí)戰(zhàn)表明高空高速飛行為主的作戰(zhàn)飛機(jī)都很難逃脫地空導(dǎo)彈的攻擊。對(duì)此，美國空軍提出開發(fā)一種既能高速低空突防，又能高空高超聲速飛行的先進(jìn)戰(zhàn)略轟炸機(jī)。借助地面雷達(dá)雜波掩護(hù)，低空突防攻擊，在敵方防空火力做出反應(yīng)前，從高空高速脫離戰(zhàn)區(qū)，以安全撤離。蘇聯(lián)也做出了同樣的戰(zhàn)略選擇。

為了滿足轟炸機(jī)的低空突防需求，其發(fā)動(dòng)機(jī)推力進(jìn)一步增大。例如，圖-22M/M2采用兩臺(tái)NK-22渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)最大加力推力為215.6kN；圖-22M3則是換裝了推力更大的NK-25發(fā)動(dòng)機(jī)，加力推力達(dá)到245kN，使得飛機(jī)高空最大速度從Ma1.65增至Ma2.05。圖-160的動(dòng)力為4臺(tái)NK-32渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，加力推力為245kN，該發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大推力使得圖-160成為迄今為止飛得最快的轟炸機(jī)，高空最大速度可達(dá)到Ma2.1。

典型轟炸機(jī)及動(dòng)力包括變后掠翼轟炸機(jī)B-1A（配裝F101）；圖-22M/M2/M3（配裝NK-22）、圖-160（配裝NK-32）。

隱身突防（20世紀(jì)80年代—21世紀(jì)）

自20世紀(jì)70年代以后，信息化技術(shù)越來越先進(jìn)，空間軍事偵察衛(wèi)星、空中預(yù)警機(jī)、地面預(yù)警系統(tǒng)，以及縱橫交錯(cuò)的信息網(wǎng)絡(luò)不斷完善，各種偵察手段獲取的戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)礁鱾€(gè)作戰(zhàn)單元，信息盲點(diǎn)大幅減少，戰(zhàn)場環(huán)境也更加透明，綜合防空系統(tǒng)的性能快速增長。這使得飛機(jī)僅以速度和高度突防不能取得絕對(duì)優(yōu)勢，低空高速突防也逐漸過時(shí)。之后，世界各國又普遍發(fā)展了空間衛(wèi)星、各種偵察機(jī)、預(yù)警指揮機(jī)、地（海）面警戒與指揮機(jī)構(gòu)和地下指揮所組成的指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視與偵查（C4ISR）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)筑了嚴(yán)密的防空網(wǎng)絡(luò)。鑒于此，自20世紀(jì)70年代以后，采用隱身飛機(jī)突防就成為了航空強(qiáng)國的重要選項(xiàng)，對(duì)轟炸機(jī)及動(dòng)力隱身性的要求大大提升。

為了滿足轟炸機(jī)的隱身需求，發(fā)動(dòng)機(jī)也開始采用隱身設(shè)計(jì)。配裝美國F-117A隱身戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的F404-GE-F1D2發(fā)動(dòng)機(jī)和配裝B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)的F118-GE-110渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了隱身設(shè)計(jì)。

典型轟炸機(jī)及動(dòng)力包括F-117A（配裝F404）、B-2A（配裝F118）。

美國戰(zhàn)略轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展策略

戰(zhàn)略轟炸機(jī)裝備數(shù)量一般較少，所需發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量也少，單獨(dú)為戰(zhàn)略轟炸機(jī)開發(fā)全新發(fā)動(dòng)機(jī)并不十分經(jīng)濟(jì)。對(duì)此，美國多采取利用其他飛機(jī)平臺(tái)動(dòng)力衍生發(fā)展轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的策略。

衍生發(fā)展

20世紀(jì)70年代初至今，專門為B-1戰(zhàn)略轟炸機(jī)研發(fā)的F101發(fā)動(dòng)機(jī)是美國唯一一型專門為轟炸機(jī)研制的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其他的轟炸機(jī)用渦噴、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎都是由當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)斗機(jī)或運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)改型，或由其核心機(jī)衍生發(fā)展而來，從最初的J47、J79、TF33，再到F404-F1D2（F-117隱身飛機(jī)動(dòng)力）、F118-110（B-2A轟炸機(jī)動(dòng)力）和F130（B-52換發(fā)動(dòng)力），全都沿襲了這一發(fā)展模式，為了滿足不同時(shí)期轟炸機(jī)技戰(zhàn)術(shù)性能需求，其動(dòng)力往往也是當(dāng)時(shí)美國推力較大的中小涵道比渦扇、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，美國的轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)沒有專門一貫的制造商，針對(duì)每一型轟炸機(jī)，選擇幾家發(fā)動(dòng)機(jī)競標(biāo)商提供的最優(yōu)方案。

美國在研的下一代隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-21已于2023年11月10日完成首飛，將在加利福尼亞州愛德華空軍基地進(jìn)行飛行測試。據(jù)推測B-21可能采用F135發(fā)動(dòng)機(jī)（F-35戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力）改進(jìn)型，同樣是上述衍生發(fā)展戰(zhàn)略的延續(xù)。

升級(jí)換發(fā)

在不同的歷史時(shí)期，隨著軍事環(huán)境的變化，以及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，為了保證轟炸機(jī)的作戰(zhàn)性能跟上時(shí)代發(fā)展和滿足國家軍事需求，往往會(huì)對(duì)服役年限非常長的轟炸機(jī)進(jìn)行升級(jí)換發(fā)。

升級(jí)換發(fā)在B-52轟炸機(jī)上體現(xiàn)的十分明顯：B-52第一批生產(chǎn)型是B-52B，1955年開始裝備軍隊(duì)，動(dòng)力采用J57-P-19W渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)；B-52B的改進(jìn)型B-52C，動(dòng)力采用J57-P-29渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)；B-52的改進(jìn)型B-52F，1958年裝備軍隊(duì)，動(dòng)力換成了J57-P-43W；B-52H是B-52G的改進(jìn)型，1961年裝備軍隊(duì)，動(dòng)力又換成了推力更大的TF33-P-3渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為77.71kN。

自20世紀(jì)70年代開始，有關(guān)B-52H換發(fā)的建議就不斷被提出，但一直未實(shí)施。隨著使用年限的延長，B-52H配裝的TF33發(fā)動(dòng)機(jī)面臨可持續(xù)性制造和保障的難題，美國空軍在2021年預(yù)算申請(qǐng)隨附的文件中表示，預(yù)計(jì)到2030年這些發(fā)動(dòng)機(jī)將變得不可用；此外，由于TF33發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)線已經(jīng)停產(chǎn)多年，尋找發(fā)動(dòng)機(jī)備件變得越來越難，提高了后期維護(hù)的成本，TF33發(fā)動(dòng)機(jī)的基地級(jí)維修成本從1996財(cái)年的25.7萬美元大幅增加到2019財(cái)年的170萬美元，23年時(shí)間里增加到6倍?；诙喾N原因，美國空軍于2018年重啟了B-52H換發(fā)工作，并命名為B-52商用發(fā)動(dòng)機(jī)更換計(jì)劃（CERP）。

CERP對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出了以下要求：燃油效率提高20%～40%；具有與TF33發(fā)動(dòng)機(jī)相同的推力等級(jí)；航程增加40%；在最小控制空速不變的情況下，維持當(dāng)前的作戰(zhàn)上限和起飛性能；發(fā)動(dòng)機(jī)必須與B-52H的電氣、液壓、氣動(dòng)和燃油系統(tǒng)兼容，同時(shí)不影響外部武器性能。

2020年5月19日，CERP需求建議書規(guī)定了TF33發(fā)動(dòng)機(jī)將與新發(fā)動(dòng)機(jī)一對(duì)一換發(fā)。隨后GE公司、普惠公司和羅羅公司遞交了投標(biāo)書。GE公司的競標(biāo)產(chǎn)品是CF34-10發(fā)動(dòng)機(jī)和“通行證”（Passport）發(fā)動(dòng)機(jī)，普惠公司的競標(biāo)產(chǎn)品是PW815發(fā)動(dòng)機(jī)，羅羅公司的則是F130發(fā)動(dòng)機(jī)（BR725的軍用改型）。

2021年9月24日，羅羅公司競標(biāo)成功，獲得了美國國防部一份價(jià)值5.009億美元的初始合同，用于在B-52H轟炸機(jī)上對(duì)F130發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行開發(fā)和測試。隨后，將為美國空軍所有76架B-52H轟炸機(jī)更換650臺(tái)新型F130發(fā)動(dòng)機(jī)，包括42臺(tái)備用發(fā)動(dòng)機(jī)，總價(jià)值26億美元。

2023年3月，羅羅公司開始測試F130發(fā)動(dòng)機(jī)，并計(jì)劃在2023年年底前完成F130發(fā)動(dòng)機(jī)的初步測試。

俄羅斯戰(zhàn)略轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展策略

俄羅斯戰(zhàn)略轟炸機(jī)動(dòng)力發(fā)展自成體系，專門針對(duì)每一型轟炸機(jī)開發(fā)全新發(fā)動(dòng)機(jī)，其發(fā)展具有較強(qiáng)的技術(shù)繼承性。

延續(xù)發(fā)展、專門設(shè)計(jì)

俄羅斯研制過的轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主要有NK-12、NK-22、NK-144B、NK-25和NK-32。其中，NK-12渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)是圖-95戰(zhàn)略轟炸機(jī)的動(dòng)力，是迄今為止世界上功率最大的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，也是俄羅斯唯一的轟炸機(jī)用渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。除了NK-12發(fā)動(dòng)機(jī)之外，俄羅斯其他轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)都是在蘇聯(lián)時(shí)期庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局NK-6渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上專門發(fā)展而來。

NK-6是蘇聯(lián)第一型國產(chǎn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，也是當(dāng)時(shí)世界上推力最大的發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)于1958年5月進(jìn)行了首次試驗(yàn)，原計(jì)劃用于圖-22轟炸機(jī)和圖-123無人攻擊機(jī)，但最終只是在圖-95飛行試驗(yàn)平臺(tái)上試飛過。庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局借鑒NK-6渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制經(jīng)驗(yàn)研制了NK-22渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和NK-144渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。NK-22用于圖-22M/M2超聲速轟炸機(jī)；NK-144B用于圖-22MO超聲速轟炸機(jī)。在NK-22發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局又研制了NK-25三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，用于圖-22M超聲速轟炸機(jī)，于1976年開始批量生產(chǎn)。NK-25發(fā)動(dòng)機(jī)與NK-22發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別是增大了推力、提高了高壓壓氣機(jī)的增壓比、提高了燃油的燃燒效率。

NK-32 發(fā)動(dòng)機(jī)則是庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局于20 世紀(jì)80 年代專門為圖-160 轟炸機(jī)研制的三轉(zhuǎn)子加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，并采用了隱身設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)局在NK-25的基礎(chǔ)上，于1980年為圖-160研制了NK-321三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。與NK-25發(fā)動(dòng)機(jī)相比，NK-321發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)和超聲速狀態(tài)的推力增加了，但NK-321發(fā)動(dòng)機(jī)并未批產(chǎn)。設(shè)計(jì)局于1981年又在NK-321發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改型研制了NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)，1983年，在古比雪夫發(fā)動(dòng)機(jī)工廠批量生產(chǎn)，共計(jì)生產(chǎn)250多臺(tái)。值得一提的是，NK-25發(fā)動(dòng)機(jī)和NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今仍在服役的推力最大的兩型轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。

俄羅斯典型轟炸機(jī)及動(dòng)力

俄羅斯目前正在推進(jìn)PAK DA的研制，預(yù)計(jì)2025—2026年首飛。針對(duì)PAK DA的動(dòng)力，俄羅斯官方披露的信息極少，但據(jù)2022年俄羅斯媒體的報(bào)道，俄羅斯正在為PAK DA專門開發(fā)“產(chǎn)品”RF發(fā)動(dòng)機(jī)，目前已經(jīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)進(jìn)行了基準(zhǔn)測試，這也延續(xù)了俄羅斯專門為轟炸機(jī)開發(fā)全新動(dòng)力的發(fā)展理念。

制造商唯一

俄羅斯轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品和行業(yè)發(fā)展的一大特點(diǎn)就是，轟炸機(jī)用渦槳和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)全部是由聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)（UEC）旗下庫茲涅佐夫設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)。俄羅斯所有的轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)都用“NK”命名，這是俄羅斯第一代轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師尼古拉·庫茲涅佐夫的縮寫，轟炸機(jī)動(dòng)力設(shè)計(jì)局也以庫茲涅佐夫的名字命名。

結(jié)束語

戰(zhàn)略轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展仍將大有可為，隱身性、經(jīng)濟(jì)性，以及作為戰(zhàn)場節(jié)點(diǎn)指揮無人機(jī)等將是其主要發(fā)展趨勢，為支持隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)的發(fā)展，轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。美國和俄羅斯采用了不同的轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展思路，俄羅斯的轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎都是專門為轟炸機(jī)設(shè)計(jì)，然后又用于其他飛機(jī)平臺(tái)，而不是利用其他成熟軍民用發(fā)動(dòng)機(jī)衍生發(fā)展，這和美國的發(fā)展思路剛好相反，這兩種不同的發(fā)展思路都值得參考借鑒和甄別選擇。