俄羅斯圖-160M2戰略轟炸機

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聯合體下線以后，圖-160正式停產。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圖-160的生產。但步入21世紀以來，各種技術飛速發展，航電設備更得到了空前的發展，研制于20世紀80年代的圖-160基本型已經有些過時了，再簡單地恢復圖-160基本型的生產是不可取的，因此有必要改進圖-160的設計，使之適應現代化戰爭的需求。根據俄羅斯國防部下達的戰術技術任務書，圖波列夫設計局將改進的重點放在了換裝新的航電設備和武器系統方面，研制出了圖-160的最新改型——圖-160M2戰略轟炸機。

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

在圖-160M2的研制過程中，數字化設計技術起到了重要作用。在接到俄羅斯國防部下達的研制圖-160M2的任務后，圖波列夫設計局決定利用飛機數字化設計技術來完成圖-160M2的設計。要實現這一點，首先需要將蘇聯時期留下的圖-160的大量設計圖紙數字化，之后才能在數字化圖紙的基礎上設計圖-160M2。為了加快進度，由圖波列夫設計局位于莫斯科的總部、喀山航空生產聯合體、圖波列夫設計局在薩馬拉和烏里揚諾夫斯克的分部同時展開圖紙數字化作業。俄羅斯工貿部為執行這一任務的單位采購了740臺數據處理工作站。由于這些單位位于俄羅斯各地，為了保證不同地區間數據傳輸的速度和安全，俄羅斯國防部和工貿部協助圖波列夫設計局專門建立了一個內部寬帶網絡，用于數字化圖紙的保密和快速傳輸。這項工程太過浩大，圖波列夫設計局無力單獨完成，又借調了其它設計局的幾十名專家參與到圖紙數字化工作中來。在2年的時間里，一共約有1 500名工程人員參與了圖-160的圖紙數字化進程，將總共5萬多張圖紙數字化。到2017年2月，圖-160圖紙數字化最關鍵的一步已經完成。圖波列夫設計局的設計師們完成了圖-160的整機、機身、機翼和尾翼的3D建模。

其實，圖波列夫設計局此次大動干戈動用這么多力量來完成圖-160圖紙的數字化，絕非僅僅是為了設計圖-160M2，更多地還是借此機會升級設計局的IT基礎設施，為PAK-DA轟炸機的數字化設計奠定基礎。

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

但是，喀山航空生產聯合體的很多設備尚未實現數字化，要想實現數字化生產還需要增加設備，培訓人員。在此之前，該廠的工程師和軍代表從來沒有在不用紙質圖紙的情況下生產飛機。為了實現數字化生產，圖波列夫設計局專門為喀山航空生產聯合體添置了800多個工作站。

2017年7月11日，編號為804的圖-160M2首架原型機被拖入喀山航空生產聯合體的總裝車間，開始最后的裝配和測試，計劃于2018年3月首飛。

技術特點

圖-160M2在外形上和圖-160區別不大，但其航空電子設備和武器系統已經更新。圖-160M2的航空電子設備是由葉菲莫夫電自動裝置試驗設計局和“信號”無線電工廠研制的。圖-160M2的慣導設備和航空儀表則是由烏里揚諾夫斯克儀器制造設計局、圣彼得堡技術儀器股份有限公司研制的。俄羅斯無線電電子技術集團在T-50的電子戰系統基礎上為圖-160M2研制了新一代綜合電子戰系統。

對于戰略轟炸機來說，精準的導航十分重要。由于衛星導航信號在戰時極易被敵方干擾，僅僅裝備格洛納斯衛星導航系統對圖-160M2來說是完全不夠的。因此，圖-160M2同時裝備了莫斯科機電與自動化研究所研制的BINS-SP-1型慣導系統。這是俄羅斯新一代高精度慣導系統，由激光陀螺儀和石英加速度計組成，可以時時給出飛機的坐標、航向和速度等參數。慣導系統的缺點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集團研制的天文校正系統，能將定位誤差控制在100米以下。BINS-SP-1系統能連續24小時運行，而且其在高緯度地區甚至北極圈內都能穩定工作，這提升了圖-160M2的可靠性。

圖-160M2換裝了NK-32-02型發動機。與NK-32相比，NK-32-02換裝了薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體與薩馬拉航空航天大學合作研制的新型燃氣發生器，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動機功率。由于采用了大量新工藝，換裝了發動機全權數控系統，NK-32-02型發動機的經濟性比NK-32更好，圖-160M2換裝它有望實現航程的增加。為了試驗NK-32-02型發動機，薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體在2016年專門建造了一個新的發動機試驗臺。在前期的測試中，NK-32-02型的渦輪前溫度最高達到了1 635K，仍低于理論值。所以，NK-32-02型的實際性能恐怕還是要比薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體宣稱的打些折扣。

戰術用途

對俄羅斯空天軍來說，用少量的戰略轟炸機去突破敵方防空體系很困難，也沒必要，俄羅斯遠程航空兵的戰術是在防區外發射巡航導彈。在蘇聯時期，圖-160使用的主要是X-55/X-55SM巡航導彈。X-55巡航導彈直徑為514毫米，全重1 185千克，射程2 500千米，可攜帶1枚20萬噸當量的小型核彈頭，命中精度小于100米。X-55SM則是X-55的常規彈頭改進版，攜帶410千克的高爆戰斗部，射程增加到了3 000～3 500千米。步入21世紀，俄羅斯又在X-55巡航導彈的基礎之上研制了X-555巡航導彈。X-555最大的優點在于命中精度高，由于加裝了格洛納斯衛星導航系統，其圓概率誤差縮小到了5～10米。

在改進X-55的同時，俄羅斯“彩虹”設計局還研制了新一代的X-101/102巡航導彈。X-101巡航導彈攜帶400千克的常規戰斗部，而X-102則攜帶25萬噸當量的核戰斗部，由于采用了隱身設計，其雷達截面積僅為0.01平方米。關于X-101/102射程的說法較多，根據俄新社的報道，X-101的射程應在5 000～5 500千米左右，而攜帶核彈頭的X-102射程更長。因為核彈頭比常規彈頭要輕一些，使用核彈頭對導彈的制導系統要求沒那么高，可以簡化制導系統，這也能節約一定的重量，多載燃料，以增加航程。X-101/102巡航導彈和圖-160M2的結合將進一步加強圖-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的圖-160M2也有一席之地。

相比圖-160基本型，圖-160M2換裝了更先進的轟炸瞄準具和導航設備。在敵方防空能力較強的情況下，圖-160M2能突破敵方防空體系，對關鍵節點實施精確轟炸，這在局部戰爭中有重大作用。

展望

雖然圖-160M2首架原型機已經進入喀山航空生產聯合體的總裝車間，而薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體也已經于2016年交付了5臺NK-32-02發動機，但圖-160M2要想實現批量生產，還有很長的路要走。1992年蘇聯解體之后，圖-160的部件就不再生產了，但喀山航空生產聯合體還存有一些現成的機體和零部件，因此圖-160的生產又維持了一段時間。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，此時還有4架未完成組裝的圖-160機體停放在喀山航空生產聯合體的工廠里。普京上臺以后，俄羅斯經濟好轉，喀山航空生產聯合體又接到了俄羅斯空軍的訂單。喀山航空生產聯合體分別于2000年和2008年使用庫存的機體和零部件組裝了2架圖-160。此次建造的圖-160M2 的804號機仍舊使用蘇聯時期生產的機體，只是換裝了新的航電設備和發動機，而以后批量生產的圖-160M2就沒有庫存的機體和零部件可用了。俄羅斯要想批量生產圖-160M2，就必須恢復圖-160M2機體、零部件的生產，而這并非易事。

在蘇聯時期，圖-160的生產匯集了各加盟共和國的力量。圖-160機翼的變后掠部分由沃羅涅日飛機制造廠生產，機尾和進氣道由伊爾庫茨克飛機制造廠生產，起落架由古比雪夫機械廠生產，喀山飛機制造廠只負責生產機身和部分機翼。圖-160的機艙則由位于俄羅斯巴什基爾的工廠生產，烏克蘭的基輔飛機制造廠、哈爾科夫飛機制造廠和烏茲別克斯坦的塔什干飛機制造廠都曾參與了圖-160機體和機翼的生產。圖-160的電子設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。當時，蘇聯全國共有700多家工廠和機構為圖-160的生產供貨。而今，這些供應商要么留在了俄羅斯之外，要么因為蘇聯解體后的經濟危機而倒閉。

當然，生產機載設備的企業留在了國外對俄羅斯影響不大，此次圖-160M2的機載設備就完全是由俄羅斯自己的企業和機構設計生產的，但作為一款變后掠翼超音速轟炸機，圖-160對材料、發動機的要求十分苛刻，恢復其生產就不那么容易了。

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公司由生產軍用鈦合金的斯維爾德洛夫斯克州上薩爾達市冶金生產聯合企業（VSMPO）和生產海綿鈦的彼爾姆邊疆區別列茲尼基市鈦鎂聯合工廠（AVISMA）合并而成。在蘇聯解體后，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到鈦合金生產的整個產業鏈。由于掌握著核心技術，又壟斷了整個產業鏈，VSMPO-AVISMA公司在俄羅斯經濟困難時期沒有受到過多影響，還打入了國際市場，為波音公司生產鈦合金部件。步入21世紀，由于俄經濟的好轉，該公司贏來了高速發展時期。到2012年，VSMPO-AVISMA公司鈦產品的產量更是達到了29 300噸的歷史高峰。同年，該公司產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公司的良好發展使得圖-160所需鈦合金材料的供應不成問題，關鍵在于鈦合金翼梁的加工。在蘇聯時期，上薩爾達市冶金生產聯合企業只負責生產鈦材半成品，其加工成形是由飛機制造廠負責的。

雖然蘇聯解體后，該公司發展了部分航空鈦合金的加工業務，并和波音公司聯合成立了烏拉爾波音飛機制造公司，負責對波音客機所需的鈦模鍛件進行粗加工。但粗加工后的鈦膜鍛件仍需送往美國進行細加工，美國人是不會讓VSMPO-AVISMA公司知道細加工工藝的。所以，VSMPO-AVISMA公司仍舊不能獨立加工出鈦合金部件，更不要說巨大的翼梁了。事實上，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，其物理特性會發生改變，不能按照初始狀態時鈦合金的物理特性計算加工后鈦合金零部件的結構強度。所以，要想保證加工后的部件達到飛機所需的性能標準，需要進行大量的試驗，以掌握鈦合金加工后的特性，這需要時間和大量的資金。在蘇聯時期，為了加工圖-160的鈦合金翼梁，蘇聯科學家用昂貴的鈦合金材料制造了大量試樣，進行了反復試驗，才掌握了鈦合金加工后的性能，并根據試驗完成了鈦合金部件加工參數的計算。而現在，掌握航空鈦合金加工技術的工廠已經留在了俄羅斯之外。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實現批量生產的進度。

據俄軍事專家弗拉契夫的分析，將來批量生產的圖-160M2可能不會使用鈦合金翼梁，轉而采用高強度的鋁合金翼梁。因為，VSMPO-AVISMA公司一直為美國波音公司生產高強度鋁合金部件，這方面的技術十分成熟，而且鋁合金的加工難度比鈦合金低得多，雖然強度差一些，但通過改性也能彌補。鋁合金還有一個好處就是便宜，畢竟俄羅斯現在經濟困難，圖-160M2又要批量生產30～50架，鋁合金的成本優勢使其很可能替代鈦合金成為圖-160M2的翼梁材料。

在發動機方面，圖-160所使用的NK-32三轉子渦扇發動機早已于1993年停產，再想恢復其改進型號的批量生產也并不容易。在蘇聯時期，有哈爾科夫機械制造廠和巴庫機械制造廠為NK-32發動機提供零部件，薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體只負責部分零部件的生產和裝配，在裝配過程中還能得到雷賓斯克發動機制造廠、彼爾姆發動機制造廠、烏法發動機制造廠的技術指導。匯集了這么多強大的機構才能生產出結構復雜的NK-32發動機。而在蘇聯解體后，NK-32發動機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聯合體此次批量生產NK-32-02發動機，必須克服零部件供應缺乏的問題，不得不自己獨立生產NK-32-02發動機的大部分部件，這對該聯合體是個巨大挑戰，該聯合體已經24年沒生產過這種發動機了，只有過大修的經歷，生產線上的技術工人大量流失，再開生產線困難很多。據薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體估計，要想批量生產NK-32-02發動機，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NK-32-02發動機卻十分必要。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發動機以替換到壽的老發動機。如果在老發動機的儲備用完之后NK-32-02仍舊沒批量生產，那俄空天軍的圖-160就面臨無發動機可用的局面，而新生產的圖-160M2也需要NK-32-02發動機。NK- 32-02發動機的核心機也是俄空天軍新一代轟炸機PAKDA和新一代運輸機PAK-TA所用發動機的基礎。只有實現NK-32-02發動機的批量生產，才有可能為PAK-DA批量生產發動機。

早在2010年，俄國防工業發展會議就將實現NK-32-02發動機的批量生產納入專項資金支持范圍。2015年，俄國防部表示薩馬拉-庫茲涅佐夫科研生產聯合體將于2017年恢復NK-32-02發動機的生產，每年的產量將達到20～22臺，但遲至2016年才生產出5臺。

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