細説B-2（3）- 細節_風聞

本來這篇準備寫B-2的具體設計，不過在前兩篇溯源和演進中已經把飛翼構型的氣動佈局和控制原理都介紹過了，這篇就直接看圖説話品細節。The devil is in the details - 魔鬼就藏在細節中。

整體佈局

“橫看成嶺側成峯，遠近高低各不同”，這句詩用在B-2身上最貼切不過了，因為B-2的三個面差別是如此之大，正看一把刀，側看一隻鳥，俯看一塊板。

從正面看，機體上表面有三塊隆起，分別是駕駛艙和左右進氣道。飛翼中部的厚度相當大，從機腹炸彈艙門到駕駛艙頂部的高度為3.3米，機翼本體的厚度也有1.7米。進氣道的隆起高度約為駕駛艙的一半，相互之間圓滑過渡，沒有任何稜角或者折線。

不過B-2的翼展寬大，令整個飛翼的相對厚度非常小，從正前、前側、側後或者正後方看都薄如刀刃，不但雷達反射面積極小，在很多環境下連目視特徵都非常小。

> 1990年YF-23試飛期間，在跑道頭等待一架同門的B-2降落

從側面看，B-2就顯得矮胖了很多，因為機長只有21.03米，比蘇-27還要短87釐米。

> 2020年3月17日，執行歐洲20-2轟炸機特遣部隊任務的一架B-2在美國空軍第48戰鬥機聯隊的F-15C和挪威皇家空軍F-35A的護衞下飛行在冰島上空。B-2的最大起飛重量接近後兩者的6倍（170噸 vs. 30.8噸/31.7噸），側面投影面積卻顯得最小。

上面這張著名的對比圖讓很多人認為B-2採用了仿生學設計，不過這只是氣動佈局上的巧合。B-2的側面輪廓不是為了學老鷹，而是因為它部分採用了超臨界翼型。

超臨界機翼前緣鈍圓，上表面平坦，下表面接近後緣處反凹，後緣變薄且向下彎曲，這樣的構型可以推遲高亞音速飛行時機翼波阻急劇增大的現象，提高機翼的臨界馬赫數，減輕機翼結構重量。

> 很多時候流經B-2飛翼上表面的氣流會被超臨界機翼加速超過音速，在潮濕環境中產生霧化現象，旁邊F-15E的機翼上表面氣流就沒有達到這樣的速度

加上隆起的駕駛艙、鷹嘴型機頭前緣和無垂尾的構型，就讓B-2的側面長成了老鷹的輪廓。

在現役所有大中型轟炸機中B-2的長度和側面投影面積都是最小的：

正面雷達反射面積就更不用説了，下圖是美國空軍雜誌去年發表的一幅示意圖：

從頂部或腹部看，B-2終於顯示出戰略轟炸機的霸氣，形如一隻巨大的“飛來去器”。

B-52H翼展56.4米，後掠角35度，展弦比8.56，機翼面積370米，翼載586公斤/米；B-2翼展略小為52.4米，後掠角33度，展弦比5.78，機翼面積卻有478米，是B-52的1.29倍，翼載329公斤/米，僅為B-52的56%。飛翼構型不僅僅是最優的隱身設計，氣動效率也遠超普通後掠翼型。

B-2的駕駛艙、進氣道等突出部件以及進氣口和尾噴管等凹腔都位於上表面，下表面是完全平整光滑的一塊。

在正常飛行狀態下，來自地面的雷達入射波會被飛翼的前後緣遮擋，照射不到上表面反射面積較大的任何部件。

實際上B-2隱身性的一大來源就是它自身的尺寸。工作在S或者L波段的常規對空搜索雷達有可能發現戰術級隱身飛機，因為它們的垂尾、平尾等部件尺寸較小，雷達波長超過某個閾值（操縱面邊長小於特定頻率波長的1/8）時會在這些部件上引起共振而產生強烈回波，導致雷達反射面積急劇增大。而B-2的尺度是F-22的4倍以上，對常規雷達波段天然免疫，只有專門針對它的尺寸開發的低頻反隱身雷達才能起作用，而這些雷達通常探測精度較低，開發難度很大。

> 由12架B-2轟炸機和48架F-22戰鬥機組成的“全球打擊特遣部隊”擔負美國空軍的全球快速反應任務

機頭

B-2的機頭非常尖鋭，實際上它的形狀是上拱下平，但在很多角度看會覺得是下勾的，一部分原因是下表面不對稱的曲線造成的視覺錯覺，另一部分則可能是讓人自然聯想到了鷹嘴的形狀。

在所有資料中我都沒看到設計師迪克·謝勒這一神來之筆的設計原理，個人猜測一是作為駕駛艙前部弧線的延伸保持隱身外形，二是為了擴大飛行員的下視視野，三是在一定飛行狀態下抑制某種抬頭趨勢。

B-2四片式的風擋玻璃面積非常大，視野開闊。但是風擋玻璃是機頭正向的大開口，形成一個凹腔式的強反射源。為了阻隔雷達照射波進入駕駛艙，同時屏蔽內部電子設備對外的電磁輻射，B-2的風擋嵌入了由極細的金絲編織成的屏蔽網，類似於我們日常見到的防蚊窗紗，只不過這是真金的。

為了不破壞隱身性能，B-2沒有傳統的皮托管式空速管和風向標式攻角傳感器，而是在機頭上下表面各佈置了3組每組4具和蒙皮一體化設計的保形大氣數據傳感器 - “端口換能器單元 - PTU（Port Transducer Units）”，向飛控系統提供關鍵飛行數據。

> 2019年8月29日在英格蘭海岸上空由KC-135加油機拍下的B-2機頭特寫，當時這架B-2正飛往英國費爾福德空軍基地進行轟炸機特遣隊部署

再放大一點看細節，白色的圓圈是警示區，旁邊標示着“當心高温”和“禁止插拔”，因為這些大氣數據傳感器對飛行安全至關重要，而且可以被加熱到500度的高温以去除內部濕氣，所以傳感器的基座部分直接裸露出金屬，和四周的複合材料蒙皮不同。

為了隱身B-2不能採用大型機常用的風擋雨刮器，而是和B-1B一樣從發動機壓氣機引出高壓氣體吹除風擋上的水霧冰霜，三組傳感器後面的兩條開縫就是吹氣口。

> 下表面的3組傳感器分別位於前起落架艙門和主起落架艙前端

之所以每組都有4具傳感器，是因為這是一套4餘度系統，同組4具傳感器測量到的數據被分別傳輸給4台飛控計算機。每台計算機獨立計算來自6個不同部位的傳感器所測得的空速、攻角、側滑角和高度數據，4台中至少有3台計算結果相同時飛控系統才會依據這些數據向各氣動控制面發出操縱命令。2008年2月23日在關島起飛時墜毀的“堪薩斯精神”號機就是因為PTU讀數錯誤造成的，下一篇將詳細介紹。

在這些大氣數據中測量最困難的是攻角和側滑角，需要在機體不同位置測量局部靜壓，根據特定飛行條件下空氣動壓的分佈相互比較後推算出外部氣流的入射角。這種技術最初是為X-15高超音速研究機開發的，後來也運用在F-117和航天飛機上，當然航天飛機的目的不是為了隱身而是抵禦大氣層再入時的超高速和高温。

> NASA研製該系統的原始草圖

機翼

B-2寬大的機翼內部是一個T字型的承力結構，內側還得到發動機艙結構的加強，除了主翼梁採用鈦合金，其餘支撐結構都是複合材料。整個機翼前半部的全長几乎都是油箱（下圖粉紅色部分），機翼後緣也安裝了油箱，總載油量75.75噸。

從特定的角度看，B-2的機翼前緣不是筆直的，這就是上一篇提到的前緣變截面設計，早期Block 10和Block 20的機翼前緣是由9段拼接成的，每段之間的連接處能看到明顯的接縫，在Block 30上改為一體化前緣設計在內部連接才取消了接縫。

> 82-1071“密西西比精神”號作為最後一架測試機時的狀態，之後所有飛機都升級到Block 30作戰構型

> 2019年攝於內利斯基地的90-0040“阿拉斯加精神”號，它是倒數第二架Block 10，升級為Block 30後機翼前緣已經看不到那些接縫了。機翼上表面的白線範圍內是“Walkway - 可踩踏區域”，供地勤維修用，和SR-71上的紅線作用一樣。

在駕駛艙左側上翼面有一個垂直朝上的大直徑圓形光學窗口，周圍刷着“不得踩踏”的警告，裏面安裝的是諾斯羅普NAS-26天文/慣性導航系統，它採用星圖匹配式多星導航體制，跟蹤三顆星的定位時間約為1分鐘，姿態精度優於3″，定位精度小於350米。雖然天文導航的精度並不是最高的，但它完全自主被動工作，不依賴外部信息也不產生任何輻射信號，工作安全隱蔽，而且外界無法干擾，不受地域空間限制，和機載慣性導航系統交聯可以修正後者的累積誤差，達到很高的導航精度。這就是B-2不惜空間、重量代價加裝大型天文/慣導系統的原因。

NAS-26的前身是安裝在SR-71上的NAS-14V2天文導航系統，它可以自動定位、跟蹤系統所儲存的64顆恆星，晝夜均可正常工作，類似導航設備還廣泛應用在洲際彈道導彈、潛艇和衞星上，要説缺點就是體積龐大且極其昂貴。

在B-2的前起落架艙兩側採用保型方式安裝了AN/APQ-181相控陣雷達，雷達罩和機身蒙皮齊平，沒有任何突出部件。它是休斯公司（1997年被通用汽車出售給雷錫昂）專門為B-2研製的，採用無源體制工作在Ku波段，具備多達21種模式，包括地形跟蹤、地形規避、加油機匯合、目標搜索/識別/跟蹤、地面移動目標指示、合成孔徑、武器投放、氣象測繪等，甚至還具備海面搜索能力，雖然在諾斯羅普自家的AGM-137三軍通用巡航導彈下馬後B-2並不能攜帶任何反艦武器。

AN/APQ-181雷達系統總重955公斤，體積1.485立方米；每部雷達天線重260公斤，側對前下方安裝，運用了低截獲概率技術，具備頻率捷變和改變脈衝模式的功能，增強了雷達自身的隱身性。為了增強系統冗餘度，機上安裝了兩套相同的雷達系統，各自包含5個“LRU - 線路可更換單元”：天線陣列、發射機、雷達信號處理器、雷達數據處理器和接收機，除了天線外其它部件既可以獨立工作也可以互為備份同時為兩部雷達工作。

2002年，雷錫昂被授予一項合同為B-2改進AN/APQ-181，將天線升級為電子相掃的有源體制，以改進系統可靠性，並消除B-2機載雷達和商業衞星系統之間可能的頻率衝突（後者從07財年開始採用預定的新頻率後可能會受到來自B-2雷達系統的嚴重損害），整個升級工程於2010年完成。

B-2對隱身性能的追求達到了極致，連飛行防撞燈都採用了伸縮設計，正常飛行時升起突出於機翼表面，進入作戰狀態即縮回機翼內降低雷達反射面積，連防撞燈頂部的蒙皮都採用了和機翼前後緣角度相同的菱形設計，用平行原理減小雷達回波。

B-2的機翼後緣佈置着9個氣動控制面，幾乎覆蓋了除兩個尾噴口外的全翼展寬度。

最外側的開裂式阻力方向舵作用最大，同時具備配平襟翼、方向舵和減速板的功能，最主要的作用還是依靠兩側的阻力差產生偏航力矩控制航向。因為機翼表面附面層的氣動粘滯效應，阻力方向舵只有張開5度以上才能產生舵效，所以在正常飛行時這對阻力方向舵始終處於張開狀態，以快速響應飛行狀態的變化。進入作戰狀態後阻力方向舵必須閉合減小雷達反射信號並降低阻力，此時B-2只能依靠2台大間距發動機的推力差控制航向，無法做出劇烈機動動作。

> 2005年10月21日，常駐愛德華茲空軍基地的“紐約精神”號在愛德華茲航空展上降落，在進近階段頻繁調整航向以對準跑道，左右阻力方向舵張開角度明顯不同

> 觸地後兩側阻力方向舵作為減速板打開到最大角度（接近180度）縮短滑跑距離

> 空中飛行時阻力方向舵保持張開5度以上

中間的二副氣動面名稱不同，實際作用類似，都是用於控制滾轉的副翼。B-2在設計階段曾經在機翼下表面配置了一對開裂式襟翼，但風洞試驗發現飛翼在低速大仰角起降階段的升力非常大，完全不需要襟翼增升，於是第一架原型機就將襟翼焊死，生產型則取消了襟翼。最內側的一對氣動面相當於傳統佈局水平尾翼上的升降舵，控制飛機的俯仰。

> 在關島安德森空軍基地排隊起飛的B-1、B-52和B-2，前兩者都放下了面積巨大的襟翼，而B-2的氣動控制面都是收起的

位於尾椎中線上的“海狸尾”在整個飛行過程中都處於激活狀態，隨時對陣風擾動做出自動補償。它也具備控制俯仰的功能，在起降時通常只使用離重心和中軸線更近的“海狸尾”而不是它兩側的升降舵。

> 從B-2起降的照片中都可以看到除了“海狸尾”外三副副翼均沒有放下

B-2的飛翼構型在低空會產生相當強大的地面效應，在飛機和地面之間形成一層空氣墊，令起飛過程輕盈快捷，降落卻相當困難，按B-2飛行員的説法“它更喜歡留在空中而不願意落地”。所以B-2飛行員在降落的時候採用的是類似艦載機航母着艦的受控下墜式大角度下滑軌跡，動作比常規大型飛機粗暴。

很多人認為飛翼構型先天機動性不佳，實際上在全數字式先進飛控系統和9個氣動控制面的配合下，靜不穩定的B-2機動性相當好，盤旋、滾轉都非常靈活。

進氣道、發動機、尾噴管

B-2的進氣道為固定式扁圓形亞音速進氣道，唇口作尖齒修形，中間由一道縱壁分隔分別為每側的兩台發動機供氣。進氣道前下方開有一條縫隙，也採用鋸齒邊緣，這條縫隙既可以吸除附面層，也引入冷卻空氣用於降低發動機艙温度，減少紅外輻射信號特徵。

進氣道的彎曲程度非常大，深入飛翼內部的發動機艙，從進氣口完全看不到發動機的風扇。不過這樣“扭曲”的流場也造成低速飛行時進氣量不足，降低發動機推力，解決方法就是在進氣道頂部增加了4個進氣門，低速飛行時向後開啓增大進氣量，形如小動物的2只耳朵。

> 進氣門也採用菱形外形減少反射面積

B-2安裝了4台F118-GE-100雙轉子渦扇發動機，它是F110發動機（用於F-14/F-15E/F-16，核心機來自B-1的F101）的無加力版，為B-2特別研製，由單級高壓渦輪驅動9級高壓壓氣機，2級低壓渦輪驅動3級風扇，最大推力8.6噸，推重比5.94。它最大的優點不是推力大而是極高的可靠性，保證了B-2動輒40小時以上的洲際飛行能力。該型發動機的另一個用户是U-2S，型號是略微降低推力的衍生型號F118-GE-101。

比進氣道更復雜的是它的尾噴管，B-2採用和F-117類似的口風琴式扁平尾噴管，位置從機翼後緣向前縮進了3.5米，地面雷達從下方完全無法直接照射到，即使從正後方看也只有窄窄的一條縫，比F-22的二元噴管更激進，以推力損失為代價獲得最好的雷達隱身性能。

為了大幅降低紅外輻射特徵，從進氣道下方引入的冷空氣在尾噴口內和噴流混合；尾噴口上唇和機翼後緣都採用倒V字型，利用引射原理在尾噴口外部兩側形成渦流，加速周圍冷空氣和熾熱噴流混合，再次降低排氣温度；尾噴管後面的機翼上表面蒙皮採用不鏽鋼絲編制的熱屏蔽層，擴大熱擴散面積。

這些措施令B-2的尾部雷達和紅外特徵比B-1B這類常規構型的大型作戰飛機要大為降低。

起落架與炸彈艙

B-2的三個起落架艙門都有雙重作用，單片的前起落架艙門向前開啓作為減速板；面積龐大的主起落架艙門則在起降時放下作為垂直安定面。

為了儘量減少機體表面的開口，大部分維護開口和界面都被集成在起落架艙門和炸彈艙門內，地勤人員站在地面就可以操作。

B-2在機體中部設有2個炸彈艙，深度很大，採用模塊化結構可以選裝一具**“AARL - 先進旋轉發射架”**或者2部炸彈掛架。

> B-2底部3D渲染圖，從左到右分別為主起落架艙、發動機艙和炸彈艙

> 2003年3月22日，懷特曼基地第509飛機維護中隊的地勤人員正使用MHU-83C/E掛彈車將GBU-32 JDAM聯合攻擊彈藥吊裝到B-2的旋轉掛架上，這架B-2即將跨過半個地球前往伊拉克參加“伊拉克自由”行動。

炸彈艙門的前後緣都有鋸齒，開啓時前部還會放下兩片多孔擾流板產生渦流，協助彈藥順利分離。

在作戰狀態中炸彈艙門開啓的短瞬間是B-2最脆弱的時刻，因為此時機體表面的隱身外形遭到破壞，炸彈艙內部沒有塗敷隱身塗層，兩個巨大的凹腔也會產生強烈的雷達回波，只有趕快投下炸彈開溜為上了。

B-2的載彈量非常驚人，官方公佈的數據是大於18噸，低於B-52H的31.5噸和B-1B的23噸。採用旋轉掛架時B-2可以攜帶16枚1噸級的GBU-31 JDAM GPS制導炸彈、JSOW聯合防區外攻擊彈藥、JASSM空射隱身巡航導彈或者B61/B83核航彈。採用常規的BRU-61/A智能氣動掛架可以攜帶80枚226公斤的GBU-38 JDAM或者216枚113公斤的SDB小直徑炸彈。

> 2017年B-2裝彈準備打擊利比亞ISIS，一個彈艙內掛滿了40枚GBU-38

實際上從掛架和掛點來算B-2可以掛載320枚SDB（80具BRU-61/A掛架每具掛載4枚SDB），但是此時加上掛架的總重將達到53噸，超過載荷極限3倍；大部分資料中提到的216枚SDB加54具掛架總重也有35.8噸，可見掛載潛力遠遠不止18噸。

> 1994年B-2進行大載彈量投擲測試

另外一個體現B-2載彈量的例子是可以攜帶“炸彈之母”。2007年美國空軍就宣佈將為B-2集成可以穿透60米鋼筋混凝土層的GBU-57 MOP超級鑽地炸彈，2019年5月20日，空軍官方第一次發佈了高清晰度的視頻，顯示一架B-2以極短的間隔從2個彈艙中各投擲了一枚MOP。而一枚MOP彈長6.2米，重達14.9噸，從視頻看炸彈離機後B-2甚至能保持平飛姿態沒有什麼起伏，這充分説明B-2的最大載彈量至少在30噸以上（甚至很可能是美國3型戰略轟炸機中載彈量最大的），飛控系統對於飛行重量變化的控制能力也非常強悍。雖然B-52測試過MOP的投放，但實戰中B-2是這種地下掩體粉碎機的唯一載機。

“幽靈”還是“精神”？

B-2在80年代中期規劃採購132架，後削減到75架。冷戰結束後B-2原始規劃的作戰任務幾乎不復存在，迫於預算壓力，老布什於1992年宣佈將產量壓縮到20架。1996年克林頓政府又耗資5億將已於1993年退役的首架測試機AV-1號升級到Block 30標準，使最終具備完整作戰能力的B-2數量定格在21架。1995年諾斯羅普曾向空軍建議增產20架，飛離價格為5.66億美元。

但是B-2的貴不僅僅是採購費用，1996年美國政府問責局公佈了B-2的單機運營成本，達到B-1B的3倍（960萬美元/年）和B-52H的4倍（680萬美元/年）。1997年9月時B-2每個飛行小時需要119小時的地面維護，B-52和B-1B分別是53小時和60小時，每架B-2每個月的維護費用接近340萬美元。B-2在暴雨時無法作戰，因為雨水會損害隱身塗層。它的地形跟蹤/地形規避雷達很難區分雨水和其它障礙物，導致子系統在雨天無法使用，這一問題到1997年通過升級軟件得到修復。

美國政府問責局在1997年測算整個B-2機隊的採購總價為154.8億美元，平均單價7.37億美元，計入備件和軟件支撐費用後上升到9.29億美元。當時預計到2004年全項目開支將達到447.5億美元，包括設計、採購、基礎設施、備件和售後服務，分攤到21架上的單價達到空前絕後的21.3億美元，比2艘洛杉磯級核潛艇還貴。到2010年每飛行小時成本攀升到13.5萬美元，兩倍於B-52和B-1。

如此高昂的成本加上性能上的缺陷令所有試圖擴大機隊的努力都在國會遭到失敗，連參聯會和空軍高層都強烈建議不要再投資採購任何B-2，以免削弱現有機隊的作戰能力。

21架B-2共分4個子型號，分別是前6架試驗機、第7到第16架Block 10、第17到第19架Block 20和最後兩架Block 30。Block 10僅具備部分作戰能力，只能攜帶無制導的MK-84常規炸彈和B83核航彈，無法投擲常規精確制導彈藥，主要用於訓練；Block 20可以發射GPS制導精確彈藥和CBU-87/B集束炸彈；1997年服役的“賓夕法尼亞精神”號是第一架Block 30構型，雷達工作模式數量翻倍，增加了地形跟蹤能力，可以投擲JDAM和JSOW，安裝了之前未裝的防禦航電系統，實現了完全作戰能力。從1995年7月開始到2000年6月，全部測試機、Block 10和Block 20都升級到了Block 30標準。

所有B-2都以“Spirit of ……”命名，和它的官方綽號“Spirit - 幽靈”一致。其中19架都採用了美國的州名，比如AV-7號“Spirit of Texas”，AV-15號“Spirit of Alaska”，這顯示出B-2在美軍戰略資產中的分量，過去只有海軍的戰列艦和核潛艇採用州名命名。

> 冰天雪地中的“阿拉斯加精神”號

唯二的例外是上面提到的第一架也是最後一架AV-1號“Spirit of America”(也就是1988年11月22日B-2首次露面時被偷拍那架）和AV-19號“Spirit of Kitty Hawk”。2000年7月14日出席AV-1命名入役儀式的時任美國空軍空戰司令部司令John Jumper上將解釋：“Spirit of America”不僅代表空軍官兵，也代表了全體美國人民。

而AV-19號用“Kitty Hawk - 小鷹”代替了北卡羅萊納州，向航空先驅萊特兄弟致敬。位於北卡的小鷹鎮正是萊特兄弟花費了4年時間進行航空飛行試驗並完成歷史性首飛的地點，在人類航空史上具有開創性意義。已經退役的“小鷹”號航母同樣是為了紀念萊特兄弟而命名的。

> 2003年9月17日，“小鷹精神”號飛抵關島參加安德森空軍基地參加“龍的王冠49”演習

看到這肯定有讀者會説我把B-2的機名翻譯錯了，應該叫某某幽靈號。對於這個Spirit應該怎麼翻譯我認為是值得推敲的，因為英文單詞spirit有多種含義，包括精神、靈魂、神靈、幽靈等。絕大多數中文都把B-2的名稱翻譯為某某幽靈號，作為隱身轟炸機它隱藏身形、神出鬼沒，這個翻譯也十分貼切。

不過從美國官方對B-2各架飛機命名時的解釋來看，我認為某某精神號似乎更能反應他們命名的本意。比如在波音官網上介紹B-2項目的頁面是這樣寫的：在生產高峯的1991年，B-2是波音最大的軍機項目，僱傭了約1萬人……1993年12月17日，第4架生產型B-2在西雅圖被命名為“Spirit of Washington”，以向為B-2工程做出巨大貢獻的華盛頓州人民致敬。上面提到的最後一架生產型被命名為“Spirit of America”以代表全體美國人民，這同樣是一種敬禮，翻譯成“美國精神”號比“美國幽靈”號更準確。

另一架著名的Spirit飛機就是林德伯格首次單人飛躍大西洋所駕駛的“Spirit of St. Louis”，中文都毫無疑義地翻譯為“聖路易斯精神”號，因為它代表了航空事業早期的開拓精神。

B-2傳承的正是老諾斯羅普對飛翼構型孜孜以求的探索精神。

【劇透下】下一篇應該是B-2系列的最後一篇，參觀極少曝光的B-2駕駛艙內部，以飛行員的視角體會駕馭B-2的飛行感受，介紹B-2的老巢懷特曼空軍基地、B-2不同尋常的作戰部署情況以及“堪薩斯精神”號墜機的原因。

欲先了解更多，可移步公號：温哥華的魚（ID：van--yu）