俄羅斯圖-160M2戰(zhàn)略轟炸機(jī)

宋心榮

研制歷程

2008年，最后1架圖-160在俄羅斯喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體下線以后，圖-160正式停產(chǎn)。但由于圖-160的出色性能，很多俄羅斯國家杜馬的議員、軍界要員一直希望恢復(fù)圖-160的生產(chǎn)。但步入21世紀(jì)以來，各種技術(shù)飛速發(fā)展，航電設(shè)備更得到了空前的發(fā)展，研制于20世紀(jì)80年代的圖-160基本型已經(jīng)有些過時了，再簡單地恢復(fù)圖-160基本型的生產(chǎn)是不可取的，因此有必要改進(jìn)圖-160的設(shè)計(jì)，使之適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需求。根據(jù)俄羅斯國防部下達(dá)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)任務(wù)書，圖波列夫設(shè)計(jì)局將改進(jìn)的重點(diǎn)放在了換裝新的航電設(shè)備和武器系統(tǒng)方面，研制出了圖-160的最新改型——圖-160M2戰(zhàn)略轟炸機(jī)。

2015年4月，俄羅斯國防部長紹伊古下令恢復(fù)圖-160轟炸機(jī)的生產(chǎn)，此次恢復(fù)生產(chǎn)的正是圖-160M2。2015年7月，俄羅斯國防部副部長鮑里索夫透露，圖-160M2的批量生產(chǎn)將于2023年開始。他還強(qiáng)調(diào)，雖然外形相似，但圖-160M2和圖-160有著很大的不同。由于使用了先進(jìn)的航電設(shè)備和武器系統(tǒng)，圖-160M2的戰(zhàn)斗力將是圖-160的至少2.5倍。

在圖-160M2的研制過程中，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)起到了重要作用。在接到俄羅斯國防部下達(dá)的研制圖-160M2的任務(wù)后，圖波列夫設(shè)計(jì)局決定利用飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)來完成圖-160M2的設(shè)計(jì)。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，首先需要將蘇聯(lián)時期留下的圖-160的大量設(shè)計(jì)圖紙數(shù)字化，之后才能在數(shù)字化圖紙的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)圖-160M2。為了加快進(jìn)度，由圖波列夫設(shè)計(jì)局位于莫斯科的總部、喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體、圖波列夫設(shè)計(jì)局在薩馬拉和烏里揚(yáng)諾夫斯克的分部同時展開圖紙數(shù)字化作業(yè)。俄羅斯工貿(mào)部為執(zhí)行這一任務(wù)的單位采購了740臺數(shù)據(jù)處理工作站。由于這些單位位于俄羅斯各地，為了保證不同地區(qū)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群桶踩?，俄羅斯國防部和工貿(mào)部協(xié)助圖波列夫設(shè)計(jì)局專門建立了一個內(nèi)部寬帶網(wǎng)絡(luò)，用于數(shù)字化圖紙的保密和快速傳輸。這項(xiàng)工程太過浩大，圖波列夫設(shè)計(jì)局無力單獨(dú)完成，又借調(diào)了其它設(shè)計(jì)局的幾十名專家參與到圖紙數(shù)字化工作中來。在2年的時間里，一共約有1 500名工程人員參與了圖-160的圖紙數(shù)字化進(jìn)程，將總共5萬多張圖紙數(shù)字化。到2017年2月，圖-160圖紙數(shù)字化最關(guān)鍵的一步已經(jīng)完成。圖波列夫設(shè)計(jì)局的設(shè)計(jì)師們完成了圖-160的整機(jī)、機(jī)身、機(jī)翼和尾翼的3D建模。

其實(shí)，圖波列夫設(shè)計(jì)局此次大動干戈動用這么多力量來完成圖-160圖紙的數(shù)字化，絕非僅僅是為了設(shè)計(jì)圖-160M2，更多地還是借此機(jī)會升級設(shè)計(jì)局的IT基礎(chǔ)設(shè)施，為PAK-DA轟炸機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

在完成了圖紙數(shù)字化和數(shù)字化建模以后，圖波列夫設(shè)計(jì)局對圖-160的外形進(jìn)行了小幅修改。不過，為了方便生產(chǎn)，圖-160M2在氣動外形方面改進(jìn)不大，主要的改進(jìn)還是集中在電子設(shè)備上。此次圖-160M2采取了數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化生產(chǎn)的方式，喀山生產(chǎn)聯(lián)合體將按照數(shù)字圖紙直接生產(chǎn)圖-160M2。俄羅斯聯(lián)合飛機(jī)制造集團(tuán)總裁尤里·蘇利薩爾表示，圖-160M2的總訂單將在30～50架左右。

但是，喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體的很多設(shè)備尚未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，要想實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)還需要增加設(shè)備，培訓(xùn)人員。在此之前，該廠的工程師和軍代表從來沒有在不用紙質(zhì)圖紙的情況下生產(chǎn)飛機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，圖波列夫設(shè)計(jì)局專門為喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體添置了800多個工作站。

2017年7月11日，編號為804的圖-160M2首架原型機(jī)被拖入喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體的總裝車間，開始最后的裝配和測試，計(jì)劃于2018年3月首飛。

技術(shù)特點(diǎn)

圖-160M2在外形上和圖-160區(qū)別不大，但其航空電子設(shè)備和武器系統(tǒng)已經(jīng)更新。圖-160M2的航空電子設(shè)備是由葉菲莫夫電自動裝置試驗(yàn)設(shè)計(jì)局和“信號”無線電工廠研制的。圖-160M2的慣導(dǎo)設(shè)備和航空儀表則是由烏里揚(yáng)諾夫斯克儀器制造設(shè)計(jì)局、圣彼得堡技術(shù)儀器股份有限公司研制的。俄羅斯無線電電子技術(shù)集團(tuán)在T-50的電子戰(zhàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上為圖-160M2研制了新一代綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)。

對于戰(zhàn)略轟炸機(jī)來說，精準(zhǔn)的導(dǎo)航十分重要。由于衛(wèi)星導(dǎo)航信號在戰(zhàn)時極易被敵方干擾，僅僅裝備格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對圖-160M2來說是完全不夠的。因此，圖-160M2同時裝備了莫斯科機(jī)電與自動化研究所研制的BINS-SP-1型慣導(dǎo)系統(tǒng)。這是俄羅斯新一代高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)，由激光陀螺儀和石英加速度計(jì)組成，可以時時給出飛機(jī)的坐標(biāo)、航向和速度等參數(shù)。慣導(dǎo)系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于誤差會隨時間積累，為防止誤差過大，圖-160M2還裝備了無線電電子技術(shù)集團(tuán)研制的天文校正系統(tǒng)，能將定位誤差控制在100米以下。BINS-SP-1系統(tǒng)能連續(xù)24小時運(yùn)行，而且其在高緯度地區(qū)甚至北極圈內(nèi)都能穩(wěn)定工作，這提升了圖-160M2的可靠性。

圖-160M2換裝了NK-32-02型發(fā)動機(jī)。與NK-32相比，NK-32-02換裝了薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體與薩馬拉航空航天大學(xué)合作研制的新型燃?xì)獍l(fā)生器，理論上能將渦輪前溫度提升到1 750K，渦輪前溫度的提升可以增加發(fā)動機(jī)功率。由于采用了大量新工藝，換裝了發(fā)動機(jī)全權(quán)數(shù)控系統(tǒng)，NK-32-02型發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性比NK-32更好，圖-160M2換裝它有望實(shí)現(xiàn)航程的增加。為了試驗(yàn)NK-32-02型發(fā)動機(jī)，薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體在2016年專門建造了一個新的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺。在前期的測試中，NK-32-02型的渦輪前溫度最高達(dá)到了1 635K，仍低于理論值。所以，NK-32-02型的實(shí)際性能恐怕還是要比薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體宣稱的打些折扣。

戰(zhàn)術(shù)用途

對俄羅斯空天軍來說，用少量的戰(zhàn)略轟炸機(jī)去突破敵方防空體系很困難，也沒必要，俄羅斯遠(yuǎn)程航空兵的戰(zhàn)術(shù)是在防區(qū)外發(fā)射巡航導(dǎo)彈。在蘇聯(lián)時期，圖-160使用的主要是X-55/X-55SM巡航導(dǎo)彈。X-55巡航導(dǎo)彈直徑為514毫米，全重1 185千克，射程2 500千米，可攜帶1枚20萬噸當(dāng)量的小型核彈頭，命中精度小于100米。X-55SM則是X-55的常規(guī)彈頭改進(jìn)版，攜帶410千克的高爆戰(zhàn)斗部，射程增加到了3 000～3 500千米。步入21世紀(jì)，俄羅斯又在X-55巡航導(dǎo)彈的基礎(chǔ)之上研制了X-555巡航導(dǎo)彈。X-555最大的優(yōu)點(diǎn)在于命中精度高，由于加裝了格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其圓概率誤差縮小到了5～10米。

在改進(jìn)X-55的同時，俄羅斯“彩虹”設(shè)計(jì)局還研制了新一代的X-101/102巡航導(dǎo)彈。X-101巡航導(dǎo)彈攜帶400千克的常規(guī)戰(zhàn)斗部，而X-102則攜帶25萬噸當(dāng)量的核戰(zhàn)斗部，由于采用了隱身設(shè)計(jì)，其雷達(dá)截面積僅為0.01平方米。關(guān)于X-101/102射程的說法較多，根據(jù)俄新社的報(bào)道，X-101的射程應(yīng)在5 000～5 500千米左右，而攜帶核彈頭的X-102射程更長。因?yàn)楹藦楊^比常規(guī)彈頭要輕一些，使用核彈頭對導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)要求沒那么高，可以簡化制導(dǎo)系統(tǒng)，這也能節(jié)約一定的重量，多載燃料，以增加航程。X-101/102巡航導(dǎo)彈和圖-160M2的結(jié)合將進(jìn)一步加強(qiáng)圖-160M2的威懾力，圖-160M2、圖-95MS以及圖-22M3將作為未來俄羅斯空基核威懾的三駕馬車。即便PAK-DA服役以后，超音速突防能力極強(qiáng)的圖-160M2也有一席之地。

相比圖-160基本型，圖-160M2換裝了更先進(jìn)的轟炸瞄準(zhǔn)具和導(dǎo)航設(shè)備。在敵方防空能力較強(qiáng)的情況下，圖-160M2能突破敵方防空體系，對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)施精確轟炸，這在局部戰(zhàn)爭中有重大作用。

展望

雖然圖-160M2首架原型機(jī)已經(jīng)進(jìn)入喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體的總裝車間，而薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體也已經(jīng)于2016年交付了5臺NK-32-02發(fā)動機(jī)，但圖-160M2要想實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，還有很長的路要走。1992年蘇聯(lián)解體之后，圖-160的部件就不再生產(chǎn)了，但喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體還存有一些現(xiàn)成的機(jī)體和零部件，因此圖-160的生產(chǎn)又維持了一段時間。1994年6月，最后1架圖-160下線后，俄羅斯再也無力維持圖-160的生產(chǎn)，此時還有4架未完成組裝的圖-160機(jī)體停放在喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體的工廠里。普京上臺以后，俄羅斯經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)，喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體又接到了俄羅斯空軍的訂單?？ι胶娇丈a(chǎn)聯(lián)合體分別于2000年和2008年使用庫存的機(jī)體和零部件組裝了2架圖-160。此次建造的圖-160M2 的804號機(jī)仍舊使用蘇聯(lián)時期生產(chǎn)的機(jī)體，只是換裝了新的航電設(shè)備和發(fā)動機(jī)，而以后批量生產(chǎn)的圖-160M2就沒有庫存的機(jī)體和零部件可用了。俄羅斯要想批量生產(chǎn)圖-160M2，就必須恢復(fù)圖-160M2機(jī)體、零部件的生產(chǎn)，而這并非易事。

在蘇聯(lián)時期，圖-160的生產(chǎn)匯集了各加盟共和國的力量。圖-160機(jī)翼的變后掠部分由沃羅涅日飛機(jī)制造廠生產(chǎn)，機(jī)尾和進(jìn)氣道由伊爾庫茨克飛機(jī)制造廠生產(chǎn)，起落架由古比雪夫機(jī)械廠生產(chǎn)，喀山飛機(jī)制造廠只負(fù)責(zé)生產(chǎn)機(jī)身和部分機(jī)翼。圖-160的機(jī)艙則由位于俄羅斯巴什基爾的工廠生產(chǎn)，烏克蘭的基輔飛機(jī)制造廠、哈爾科夫飛機(jī)制造廠和烏茲別克斯坦的塔什干飛機(jī)制造廠都曾參與了圖-160機(jī)體和機(jī)翼的生產(chǎn)。圖-160的電子設(shè)備則由位于莫斯科西北澤列諾格勒和亞美尼亞埃里溫的工廠生產(chǎn)。當(dāng)時，蘇聯(lián)全國共有700多家工廠和機(jī)構(gòu)為圖-160的生產(chǎn)供貨。而今，這些供應(yīng)商要么留在了俄羅斯之外，要么因?yàn)樘K聯(lián)解體后的經(jīng)濟(jì)危機(jī)而倒閉。

當(dāng)然，生產(chǎn)機(jī)載設(shè)備的企業(yè)留在了國外對俄羅斯影響不大，此次圖-160M2的機(jī)載設(shè)備就完全是由俄羅斯自己的企業(yè)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，但作為一款變后掠翼超音速轟炸機(jī)，圖-160對材料、發(fā)動機(jī)的要求十分苛刻，恢復(fù)其生產(chǎn)就不那么容易了。

在材料方面，圖-160鈦合金翼梁的加工是大問題。在俄羅斯，航空用鈦合金都是由VSMPO-AVISMA公司提供的。VSMPO-AVISMA公司由生產(chǎn)軍用鈦合金的斯維爾德洛夫斯克州上薩爾達(dá)市冶金生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)（VSMPO）和生產(chǎn)海綿鈦的彼爾姆邊疆區(qū)別列茲尼基市鈦鎂聯(lián)合工廠（AVISMA）合并而成。在蘇聯(lián)解體后，由于軍用鈦合金的訂單大幅減少，VSMPO的日子很不好過。于是，該公司選擇了和AVISMA合并，控制了從鈦原料生產(chǎn)到鈦合金生產(chǎn)的整個產(chǎn)業(yè)鏈。由于掌握著核心技術(shù)，又壟斷了整個產(chǎn)業(yè)鏈，VSMPO-AVISMA公司在俄羅斯經(jīng)濟(jì)困難時期沒有受到過多影響，還打入了國際市場，為波音公司生產(chǎn)鈦合金部件。步入21世紀(jì)，由于俄經(jīng)濟(jì)的好轉(zhuǎn)，該公司贏來了高速發(fā)展時期。到2012年，VSMPO-AVISMA公司鈦產(chǎn)品的產(chǎn)量更是達(dá)到了29 300噸的歷史高峰。同年，該公司產(chǎn)品占到世界航空鈦市場份額的64%，成為世界上最大的航空鈦材料制造商。VSMPO-AVISMA公司的良好發(fā)展使得圖-160所需鈦合金材料的供應(yīng)不成問題，關(guān)鍵在于鈦合金翼梁的加工。在蘇聯(lián)時期，上薩爾達(dá)市冶金生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)只負(fù)責(zé)生產(chǎn)鈦材半成品，其加工成形是由飛機(jī)制造廠負(fù)責(zé)的。

雖然蘇聯(lián)解體后，該公司發(fā)展了部分航空鈦合金的加工業(yè)務(wù)，并和波音公司聯(lián)合成立了烏拉爾波音飛機(jī)制造公司，負(fù)責(zé)對波音客機(jī)所需的鈦模鍛件進(jìn)行粗加工。但粗加工后的鈦膜鍛件仍需送往美國進(jìn)行細(xì)加工，美國人是不會讓VSMPO-AVISMA公司知道細(xì)加工工藝的。所以，VSMPO-AVISMA公司仍舊不能獨(dú)立加工出鈦合金部件，更不要說巨大的翼梁了。事實(shí)上，鈦合金的加工絕非易事。鈦合金在加工（彎曲、成型、表面硬化）后，其物理特性會發(fā)生改變，不能按照初始狀態(tài)時鈦合金的物理特性計(jì)算加工后鈦合金零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。所以，要想保證加工后的部件達(dá)到飛機(jī)所需的性能標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，以掌握鈦合金加工后的特性，這需要時間和大量的資金。在蘇聯(lián)時期，為了加工圖-160的鈦合金翼梁，蘇聯(lián)科學(xué)家用昂貴的鈦合金材料制造了大量試樣，進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)，才掌握了鈦合金加工后的性能，并根據(jù)試驗(yàn)完成了鈦合金部件加工參數(shù)的計(jì)算。而現(xiàn)在，掌握航空鈦合金加工技術(shù)的工廠已經(jīng)留在了俄羅斯之外。俄羅斯再想自己摸索航空合金的加工工藝，需要更多的資金投入和時間。這些困難都會拖慢圖-160M2實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的進(jìn)度。

據(jù)俄軍事專家弗拉契夫的分析，將來批量生產(chǎn)的圖-160M2可能不會使用鈦合金翼梁，轉(zhuǎn)而采用高強(qiáng)度的鋁合金翼梁。因?yàn)?，VSMPO-AVISMA公司一直為美國波音公司生產(chǎn)高強(qiáng)度鋁合金部件，這方面的技術(shù)十分成熟，而且鋁合金的加工難度比鈦合金低得多，雖然強(qiáng)度差一些，但通過改性也能彌補(bǔ)。鋁合金還有一個好處就是便宜，畢竟俄羅斯現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)困難，圖-160M2又要批量生產(chǎn)30～50架，鋁合金的成本優(yōu)勢使其很可能替代鈦合金成為圖-160M2的翼梁材料。

在發(fā)動機(jī)方面，圖-160所使用的NK-32三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機(jī)早已于1993年停產(chǎn)，再想恢復(fù)其改進(jìn)型號的批量生產(chǎn)也并不容易。在蘇聯(lián)時期，有哈爾科夫機(jī)械制造廠和巴庫機(jī)械制造廠為NK-32發(fā)動機(jī)提供零部件，薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體只負(fù)責(zé)部分零部件的生產(chǎn)和裝配，在裝配過程中還能得到雷賓斯克發(fā)動機(jī)制造廠、彼爾姆發(fā)動機(jī)制造廠、烏法發(fā)動機(jī)制造廠的技術(shù)指導(dǎo)。匯集了這么多強(qiáng)大的機(jī)構(gòu)才能生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的NK-32發(fā)動機(jī)。而在蘇聯(lián)解體后，NK-32發(fā)動機(jī)的很多子承包商都留在了俄羅斯之外。

薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體此次批量生產(chǎn)NK-32-02發(fā)動機(jī)，必須克服零部件供應(yīng)缺乏的問題，不得不自己獨(dú)立生產(chǎn)NK-32-02發(fā)動機(jī)的大部分部件，這對該聯(lián)合體是個巨大挑戰(zhàn)，該聯(lián)合體已經(jīng)24年沒生產(chǎn)過這種發(fā)動機(jī)了，只有過大修的經(jīng)歷，生產(chǎn)線上的技術(shù)工人大量流失，再開生產(chǎn)線困難很多。據(jù)薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體估計(jì)，要想批量生產(chǎn)NK-32-02發(fā)動機(jī)，至少需要80億盧布（約合1.4億美元）的投資。

雖然耗資巨大，但批量生產(chǎn)NK-32-02發(fā)動機(jī)卻十分必要。由于圖-160飛行的損耗，俄羅斯空天軍每年需要5臺新的NK-32-02發(fā)動機(jī)以替換到壽的老發(fā)動機(jī)。如果在老發(fā)動機(jī)的儲備用完之后NK-32-02仍舊沒批量生產(chǎn)，那俄空天軍的圖-160就面臨無發(fā)動機(jī)可用的局面，而新生產(chǎn)的圖-160M2也需要NK-32-02發(fā)動機(jī)。NK- 32-02發(fā)動機(jī)的核心機(jī)也是俄空天軍新一代轟炸機(jī)PAKDA和新一代運(yùn)輸機(jī)PAK-TA所用發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)。只有實(shí)現(xiàn)NK-32-02發(fā)動機(jī)的批量生產(chǎn)，才有可能為PAK-DA批量生產(chǎn)發(fā)動機(jī)。

早在2010年，俄國防工業(yè)發(fā)展會議就將實(shí)現(xiàn)NK-32-02發(fā)動機(jī)的批量生產(chǎn)納入專項(xiàng)資金支持范圍。2015年，俄國防部表示薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體將于2017年恢復(fù)NK-32-02發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)，每年的產(chǎn)量將達(dá)到20～22臺，但遲至2016年才生產(chǎn)出5臺。

NK-32-02發(fā)動機(jī)難產(chǎn)的最大原因在于蘇聯(lián)時期那些掌握熟練技術(shù)的技工已經(jīng)在蘇聯(lián)解體后私有化的浪潮中流失。這些技工是用蘇聯(lián)時期無數(shù)的軍品訂單培養(yǎng)出來的，一但流失，很難再培養(yǎng)出來。薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體副總經(jīng)理帕維林奇就指出，在組裝第一臺NK-32-02發(fā)動機(jī)前，企業(yè)正在尋找當(dāng)年參與NK-32發(fā)動機(jī)生產(chǎn)的技工，他們掌握的技藝對NK-32-02發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)至關(guān)重要。不過，帕維林奇也坦承，現(xiàn)在還活著的老技工已經(jīng)很少了，找到他們十分困難。不管怎么說，NK-32-02發(fā)動機(jī)總算是生產(chǎn)出來了，2016年生產(chǎn)出首批5臺后，第二年喀山航空生產(chǎn)聯(lián)合體就開始了圖-160M2的建造。由此可見，未來一段時間內(nèi)，發(fā)動機(jī)和材料問題仍會是圖-160M2批量生產(chǎn)的最大阻礙。