——以中国大智慧设计全球首款宽体超音速隐身战略轰炸机

　　设计者： 林一平

　　主题词：衍生机型 优势特色 设计方案 H91宽体机

　　摘 要： 在新的国际背景、能源趋紧、周边武备崛起的形势下，要求我军适应新军事变革的转变，海、空军装备应该与大国地位相称；兼备战略攻防的职能；能够担负起保卫远洋运输线、海洋经济区的重任；具备有效的战略反击运载工具。H91宽体超音速隐形战略轰炸机开发符合国家战略，也是我军积极做好军事斗争准备的重装备之一。该机采用隐形技术，应用可塑性总体布局，进行多元一体优化设计，具有中国特色，国际水准，有望实现真正意义上的由二代机升格为四代机的技术跨越。

　　H91宽体超音速隐形战略轰炸机针对某型轰炸机存在的非隐形、载弹量轻、作战半径小、设计落伍等缺点，难以满足我军在现代化战争条件下执行战略打击任务的需求，为此而专门设计的。

　　1.研发决策

　　●开发环境： 新机开发符合国家战略，国际形势要求我军积极做好军事斗争准备

　　●开发机型： 宽体超音速隐形战略轰炸机

　　●开发目标： 填补国家战略轰炸机空白，使之成为大飞机家族重要的一员

　　●开发理由： 能以又好、又快、又省的方式自主研发出战略轰炸机平台，再衍生出其他机型

　　●开发型号： 原型机、A、B、C、D、E等多种改型机

　　●开发技术： 隐形技术、多元一体化设计

　　●开发水平： 国际四代隐形战略轰炸机

　　●开发方式： 自主研发，国产化为主，部分全球采购

　　●开发优势： 能够充分利用国内已有资源进行优化配置，确保成功率

　　●开发装备： 能充分利用目前65~85%工装设备

　　●开发场所： 能充分利用目前的总装厂房设施和停机坪、跑道等

　　●开发接轨： 与现役机型完全接轨，使用、维护、人员培训等均保持连续性

　　●开发风险： 技术、工艺成熟，风险较小，且可以承受

　　●开发费用： 仅仅相当于国外全新开发的3/10左右

　　●开发时间： 原型机2~3年；其他型号3~5年；前后持续二个五年计划

　　●开发市场： 国内航空市场，以满足国内装备为主

　　2.设计要求

　　要求H91宽体超音速隐身战略轰炸机具备全部的低可探测性能、完整的精确制导武器的投放能力、全套的进攻和防御电子设备、更复杂的任务规划系统、增加了载弹量、并装有卫星通信系统。

　　要求H91宽体超音速隐身战略轰炸机全新开发；最大限度地利用现有技术、工艺、装备进行多因素约束条件下的优化设计，大幅度地增加现役某型轰炸机的最大起飞重量，增加最大航程，增加最大载弹量。以较短的时间、较少的投入研制成功，然后定型、投产、装备部队。

　　2.1主要性能指标 总体要求H91主要指标达到国际四代隐身战略轰炸机水准，性能有提升。

　　H91宽体超音速隐身战略轰炸机设计应该达到的主要性能指标：

　　由表格(1)可知H91均已超过战略轰炸机底线，也已加入了大飞机行列，尤须重点保证。

　　2.2解决主要问题 H91宽体超音速战略轰炸机针对某型轰炸机存在的增加最大航程难题，主要是从下列几个方面着手解决：

　　(1) 换装动力装置

　　(2) 降低结构重量

　　(3) 增加载油量

　　H91宽体超音速战略轰炸机针对某型轰炸机存在的增加最大载弹量难题，主要是从下列几个方面着手解决：

　　(1) 降低油耗，改进发动机的巡航性能，提高经济性

　　(2) 提高飞机的最大起飞重量

　　(3) 增加有效载重

　　3.方案特点

　　H91选择宽体超音速隐形战略轰炸机设计方案，是在综合考虑了国情、技术风险、战场环境、突防手段、制造成本、经济性、装备数量、生命周期、使用维护、后勤保障诸因素而最终决定的。

　　H91宽体超音速隐形战略轰炸机采用可塑性总体布局设计是个动态的、进退自如的创新举措。

　　H91宽体超音速隐形战略轰炸机使用综合计算机辅助设计和辅助制造功能三维计算技术，以实现“无纸化”设计制造，并行开发。其中，大量的仿真试验，能够使其原型机在制造之前就可发现并解决大部分关键技术问题。

　　3.1重点攻关 H91宽体超音速战略轰炸机对某型轰炸机进行的技术改进和升级主要是从下列几个方面实施：

　　(1)采用鸭式总体布局，全新空气动力设计

　　(2)装备先进涡轮风扇发动机——大推重比、高效率、低油耗、高可靠、长翻修寿命，后继机型不含加力燃烧室便能实现超音速巡航

　　(3)新型机载电子系统——与国际水平接轨

　　(4)采用多种隐身技术——减小RCS值、吸波涂层、应用离子体隐形技术

　　(5)采用旋转导弹发射架——改翼吊挂弹发射为弹舱旋转弹架发射导弹

　　(6)应用复合材料——分期达到用量由15%上升到45%；由辅助结构到承力结构

　　3.2达标项目

　　●采用数字式主仪表板和辅助仪表板，实现信息集成、微机管理、巡航监控。

　　●使驾驶舱布局按照人机功效原理调整设置，符合长久远程飞行，减轻空勤组疲劳的需要。

　　●换装领航仪和航向联系盒，取消领航员。改6人机组为2~3机组。

　　●采用卫星导航技术、卡尔曼滤波技术、多余度组合导航技术，具有导航功能强、精度高、可靠性好等特点。可实施远距离自动导航、机动瞄准和在复杂气象条件下的低空机动突防。具备远距离、远海导航轰炸能力，解决某型难以遂行远程跨海、跨洋作战的问题。

　　●实现惯性导航、GPS导航和多普勒导航等三种导航分系统的“三位一体”，并与轰炸瞄准系统交联，实施自动瞄准轰炸。

　　●取消不必要的机载系统、装置，实现瘦身；去除落伍的背部航炮等。

　　●整机表面采用吸波型蓝灰色低可视性新涂装。

　　3.3方案特点

　　H91宽体超音速隐形战略轰炸机采用可塑性总体布局设计是个动态的、进退自如的创新举措。

　　H91能够根据执行任务的不同在允许范围内加长或缩短机身段，增加或减小起飞重量和有效载荷，来满足战略-技术和战术-技术要求。反映在总体布局上可以从典型的鸭式布局(图4)变为近耦合鸭式布局(图5)，乃至退缩为飞翼总体布局(图6)，超音速性能和隐身性能得到大大提升(三者正面RCS值相同)。

　　H91宽体超音速隐形战略轰炸机原型机——

　　3.3.1.采用4发鸭式总体布局，符合面积率分布

　　3.3.2.纵横8置宽体组合，菱型剖面的机身致力于隐形要求

　　3.3.3.翼展、机长、机高基本保持不变

　　3.3.4.采用翼身组合体

　　3.3.5.最大起飞重量增加94.75吨，达到170.55吨

　　3.3.6.有效载重增加2~2.25倍，最大载弹量达到20.25吨

　　3.3.7.飞机推重比0.3(低涵道比涡轮风扇发动机，带加力燃烧室)

　　3.3.8.最大航程超过10000km，达到13500km

　　3.3.9.设计升限17000m

　　3.3.10.巡航速度950km/h

　　3.3.11.配置优化后的超临界翼型，具有优良的跨音速性能

　　3.3.12.采用复合材料(用量占整机结构的15~45%)

　　3.3.13.采用采用4余度电传飞行控制系统

　　3.3.14.机载电子系统配备数字式液晶显示装置，座舱内设有一个三位置选择开关，对应于起飞、作战、着陆三种状态，用于自动启动/关闭相关设备，减轻飞行员的工作负担。

　　3.3.15.保持良好的起降性能，能够使用现有的机场跑道。

　　3.3.16.装备机载相控阵超视距雷达，能够超视距探测、发现、识别、跟踪多个目标。

　　3.3.17.具有较小的雷达反射截面积，具备全部的低可探测性能,达到隐身要求。

　　3.3.18.具备完整的精确制导武器的投放能力，可发射巡航导弹、反舰导弹、反潜导弹、运载核武器、携带常规航弹、深水炸弹等。

　　3.3.19.为每个机组人员配备弹射救生座椅

　　3.3.20.采用新型火控系统

　　3.3.21.增强远程防区外打击能力

　　3.3.22.与某型有30~45%零部件通用，有利于日常维护和后勤保障，及人员培训。

　　3.3.23.能够在3~5年内取得适航証，并投入批产，陆续装备部队。

　　3.3.24.总体水平优于B-2，并在一些方面有突破和提高。

　　3.3.25.H91作为宽体超音速隐形战略轰炸机为机载设备配备了低可截获性(LPI)J波段隐蔽式攻击雷达(具有地形跟随和回避等21种使用模态)、GPS辅助瞄准系统、超低频/低频接收机、内部通信系统、军用卫星通信系统，塔康、仪表着陆系统、雷达告警接收机，以及防御辅助设备等。

　　3.3.26.H91作为宽体超音速隐形战略轰炸机设有四个并列武器舱可装旋转导弹发射架，可带20~32枚先进巡航导弹；战术/战略或战略核炸弹；航空炸弹、激光制导侵彻炸弹、反舰导弹、航空鱼雷、联合直接攻击武器、燃烧弹、集束炸弹、水雷等。

　　3.3.27.以后计划增加携带远程空对地导弹(JASSM)和远程发射武器(JSOW)的能力。

　　3.4技术优势

　　●H91将成为全球首款采用宽机身的超音速隐形战略轰炸机

　　●采用鸭式总体布局

　　●最大起飞重量跨入170吨

　　●安装国产四台大推重比涡扇动力装置(带加力式)

　　●拥有更大型弹舱

　　●最大载弹量超过20吨

　　●应用隐形技术

　　●双人制机组

　　●先进机载设备和电子系统

　　●可超音速突防

　　●最大航程13500千米

　　●具备较低的研制风险

　　●能够以较短周期完成研制，投入使用

　　●H91具有B1的速度、B2的性能，主要指标达到国际第四代全天候隐形战略轰炸机水准

　　4.衍生机型

　　H91作为宽体超音速隐形战略轰炸机平台，可以根据需要衍生出空中加油机、侦察机、预警机、空中指挥机、反舰机、反潜机、电子战机、飞行动力试车平台、飞行系统试验平台、激光反导战机、无人机运载母机、运载火箭空中发射母机等。

　　4.1可改装成空中加油机——为己方战斗机、歼击轰炸机、侦察机、战术轰炸机进行空中加油，也可用作伙伴加油机使用

　　4.2可改装成侦察机——用作对敌方陆海空天目标和战略纵深的侦察

　　4.3可改装成预警机——用作居高临下识别陆海空目标，进行远程预警。例如，可安装 “平衡木”式双面侧视电子扫描相控阵雷达

　　4.4可改装成空中指挥机——用作空中引导、组织和指挥己方战机进行拦截、攻击、格斗

　　4.5可改装成反舰机——以远程奔袭超视距打击敌方大型水面舰船、航空母舰编队

　　4.6可改装成反潜机——以最大留空时间搜寻、跟踪和打击敌方潜艇

　　4.7可改装成飞行动力试车平台——在飞行状态下试验航空发动机全工况，检测参数、考核其运转正常与否等

　　4.8可改装成飞行系统试验平台——在飞行状态下试验机载新系统匹配工况，检测参数、考核其运行正常与否

　　4.9可改装成电子战机——收集对方电子信息，进行电子干扰

　　4.10可改装成激光反导战机——拦截弹道导弹、攻击在轨卫星和空间站

　　4.11可改装成无人机运载母机——作为无人机空中发射平台

　　4.12可改装成运载火箭空中发射母机——发射小卫星、发射反卫星导弹

　　4.综横比较

　　将H91宽体超音速战略轰炸机与某型、B2战略轰炸机性能作纵向和横向比较：　

　　5.结论

　　5.1 H91宽体超音速隐身轰炸机设计已经达到战略轰炸机指标，并进入大飞机研发行列。

　　5.2 H91 宽体超音速隐身战略轰炸机设计性能指标——速度优于美国B1战略轰炸机，其他方面整体优于美国B2隐身战略轰炸机，具有中国特色，国际水准。

　　5.3 H91宽体超音速隐身战略轰炸机可执行双重任务，具备执行战略打击任务和战术打击任务的双重能力。

　　5.4 H91设计为全新开发，同时要求最大限度地利用现有技术、工艺、装备，进行多因素约束条件下的优化设计，难度确实很高，尤其得打破常规，需要中国大智慧。

　　5.5 H91在采用“外形+涂料”的隐形方式基础上，再加上等离子体隐形术。机载等离子体设备，可以在不改变飞机气动外形设计的前提下，通过技术将飞机周围的空气变成等离子云，达到吸收和散射雷达波的效果。

　　5.6 H91设计开发能以最少的投入，取得最显著的效果，并有效地控制研发费用超标。

　　5.7 H91宽体超音速战略轰炸机设计符合国家战略，具有中国特色，创新内涵。

　　5.8 H91具备全部的低可探测性能、完整的精确制导武器的投放能力、全套的进攻和防御电子设备、更复杂的任务规划系统、增加了载弹量、并装有卫星通信系统。

　　5.9从战场效益上衡量，一个H91宽体超音速战略轰炸机团的实力相当于一个某型轰炸机师的实力，进而为我空军装备适应新军事变革的转变做好了准备。

　　5.10在等效条件下，就可将一个某型轰炸机师浓缩为一个H91宽体超音速战略轰炸机团(加强团)的编制，实现人员、装备的大裁减，减轻后勤保障——机务、油料、弹药供应的压力，把每年节省下来的军费用于添置新装备、研发我国的大飞机，乃至我天军建设。

　　5.11 H91具有“战略/战术—技术”、“技术—经济”和“使用—技术” 的最佳组合。

　　5.12 倘若配置推重比更高、翻修寿命更长、经济性更佳的航空动力装置，H91大型化还会取得更显著的成果。

　　5.13 采用可塑性总体布局设计是个与时俱进、进退自如的创新举措，带给设计师团队更多的主动权和主导权。

　　5.14 H91宽体超音速隐形战略轰炸机有助于从技术上缩短我国与国外战略轰炸机的代际差距。

　　5.15凭借中国大智慧，H91宽体超音速隐形战略轰炸机有望实现50年代老机型真正意义上的技术跨越——由二代机升格为四代机。

　　参考文献：

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　　相关专题：第三届飞行器设计大赛