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| 75年飞翼之梦结出凶猛的果实B-2轰炸机 | |
| 作者:《国际展望》特约撰述 戴 岭 文章来源:《国际展望》杂志 点击数: 更新时间:2004-10-29 【字体:小 大】 | |
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![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 声明:本文为《国际展望》杂志供《舰船知识网络版》独家稿件。未经许可,请勿转载。 75年飞翼之梦结出了凶猛而硕大的果实 体现梦想、技术进步和美国式作战思想的一个历程 诺斯罗普飞翼传奇 □ 本刊特约撰述 戴 岭 ◆ 回忆,以飞翼之名 自从一百年前莱特兄弟把笨头笨脑的“飞行者一号”弄上天以后,航空界的精英们就没有停止在天空中的探索。在他们的努力下,飞行器一步一步逼近更快、更高、更远的极限。20世纪20年代是飞机从双翼跨入单翼的年代,更是一个航空设计大师辈出的年代,在这些闪耀的群星中,约翰·努森·诺斯罗普是一个我们不应当也不能遗忘的名字。我们记住他不是因为他创立了美国航空业三强之一的诺斯罗普公司,而是因为他穷毕生之力,执着于飞翼飞行器的研制和探索。从理论上说,由于飞翼的气动外形有助于将阻力减到最小,因此它在速度、航程和飞行经济性上相对于传统结构的飞机有着无可比拟的优势。即使在今天,传统气动外形飞行器的飞行阻力仍然是飞翼的2-4倍。因此,在图纸上,飞翼完全配得上“飞行器的未来”的称号。但理论和实际总是存在差异的,飞翼设计实际上是将座舱、发动机和外挂设备舱一股脑都塞进了一对大翅膀里,这样的结果是飞机的控制面数量减少,在那个没有线传飞控系统的时代这是一个难以克服的困难。早期的飞翼探索者们几乎无一例外的受阻于飞行器不稳定、控制困难的问题。技术瓶颈加上动荡的外界环境使得大多数早期飞翼的探索者们或早或晚的在航空史的舞台上销声匿迹,只有诺斯罗普数十年如一日的坚持下来,设计出一架又一架的飞翼飞行器,不断向实用性方向前进。即使在他去世以后,诺斯罗普公司也没有放弃这种看似无望的探索,依然引领着飞翼飞行器的发展潮流。1989年7月17日,人类历史上第一架实用的飞翼轰炸机在爱德华兹空军基地腾空而起,在全世界的震惊中,恐怕只有诺斯罗普公司的设计人员们明白,B-2轰炸机的外形早在半个多世纪前就已经注定了。它只不过是约翰·诺斯罗普的一场长达75年的大梦的终结。 今天,航空史的研究者们会发现,整个20世纪的飞翼发展史(尤其是美国飞翼发展史)几乎就是诺斯罗普一个人的奋斗史。飞翼因为诺斯罗普而成为天空中的现实,诺斯罗普因为飞翼而成为后来者仰止的高山。大梦将醒,斯人已逝,没有人能够确知数十年奋斗的艰辛,更没有人能体会面对所有人怀疑乃至嘲笑的目光时诺斯罗普先生心中的片刻犹疑。我们只能在二十一世纪的第4个年头以飞翼之名去回顾诺斯罗普75年的飞翼传奇,去重温那个做了75年而终于实现的飞翼之梦。 ◆ 新泽西乡间走来的美国航空巨擎 约翰·K·诺斯罗普于1895年生于新泽西州内沃克,9岁时随父母搬迁到加州圣芭芭拉。他对机械制造的巨大兴趣影响了学业,在工作以前他做过短期的汽车修理学徒、绘图员和木匠。1916年,诺斯罗普进入劳埃德兄弟公司(Loughead Brothers)工作,此时恰逢一战,诺斯罗普也应召服役,进入美国陆军通信兵部队。1923年,诺斯罗普改投道格拉斯飞机公司,参加了著名的“巡航者”号飞机的环球飞行工作。诺斯罗普在道格拉斯飞机公司做了4年的绘图员、设计师和项目工程师,参加了道格拉斯公司部分早期机型的研制。 1927年1月,约翰·诺斯罗普和另外3名工程师一起建立了洛克希德飞机公司(今天美国航空巨头之一的洛克希德·马丁公司的前身),并设计了当时著名的全金属硬壳、悬臂式上单翼的“织女星”飞机。这种飞机被当时许多顶尖飞行员使用,如阿米利亚·伊尔哈特、休伯特·威尔金斯、弗兰克·霍克和威利·波斯特。他们驾驶“织女星”创造了多项速度记录。 此时在欧洲,飞翼概念已经得到了推广,在德国有亚历山大·利比肖和霍顿兄弟,在英国则是希尔。他们都制造了一些成功的飞翼飞机。 1923年,约翰·诺斯罗普在与安东尼·斯塔德曼讨论后开始对飞翼设计感兴趣。从1919-1927年,约翰·诺斯罗普一直和安东尼·斯塔德曼是同事,斯塔德曼在洛杉玑担任道格拉斯公司的工程经理时,年轻的诺斯罗普还只是一名普通工程师,两人后来又在洛克希德公司共事。斯塔德曼相信未来的理想飞行器就是真正的飞翼。从那一天起,诺斯罗普的生活目标就是设计和完善飞翼。利用空闲时间,两人一起制作了飞翼滑翔机。但是斯塔德曼后来声称由他制作的并展示给诺斯罗普看的飞翼模型是诺斯罗普后来设计的飞翼机的基础,两人之间的分歧于是不可弥和。 1928年,诺斯罗普建立了军用飞机公司(Avion Corporation),在这里他制造了著名的“阿尔法”单翼机。诺斯罗普在此期间得到了加州科技协会古根海姆航空实验室主管——西奥多·冯·卡门博士的指点。而卡门博士的助手威廉·希尔斯则来到军用飞机公司担任空气动力部主管。沃尔特·瑟尼也在1929年开始为诺斯罗普工作,担任设计部主管助理。正是他们对诺斯罗普的鼓励和帮助,以及诺斯罗普公司员工们的努力,使得飞翼从设计图变成现实。 诺斯罗普在1928年进行了动力飞翼的第一次尝试。有必要提一下的是,他的这第一架实验飞机确实跟斯塔德曼的一张老照片上的模型很像。 1928年夏天,约翰·诺斯罗普正式开始了在飞翼领域的研究。他带领军用飞机公司全体员工制造并试飞了美国第一架类飞翼飞机。这架飞机的飞行员座舱和发动机都安置在机翼内,但在硕大的机翼后部伸出两根尾梁,支撑着双垂尾和平尾,因此它仍然算不得是一架真正的飞翼飞机。尽管如此,这仍然是当时最激进的设计方案了。它的翼展为9.3米,机长6.1米,高1.52米,翼面积为17.09平方米,展弦比5.12:1。前三点式起落架,鼻轮在前,两个主轮之间间隔2.74米。机头处装一台4缸90马力梅纳斯科发动机(Menasco)。当这架飞机在重新设计时(将发动机从机头移至机尾)换装了一台西鲁斯发动机(Cirrus)。 这架飞机在1929和1930年进行了无数次飞行,记录了大量极有研究价值数据。但30年代的大萧条使进一步的研究工作停顿下来。设计和建造传统外形飞机,在市场上赢利以养活自己的压力使他们不能将全部精力放在解决飞翼方案的问题上。 1930年的大萧条迫使诺斯罗普将公司卖给了联合飞机和运输机公司(United Aircraft and Transport Corporation)。1932年,大萧条达到顶峰的时候,诺斯罗普从道格拉斯飞机公司筹措部分资金建立了第一个以他名字命名的飞机公司。随后便制造了在20世纪30年代名噪一时的伽马(Gamma)和德尔塔(Delta)单翼机。1939年8月,由于与公司大股东道格拉斯公司管理层意见不合,诺斯罗普离开了他自己创建的公司(这个诺斯罗普公司后来成为道格拉斯公司的分公司),在加州霍索恩创建了一个全新、完全独立的诺斯罗普飞机有限公司(Northrop Aircraft Inc.)。 ![]() ![]() ◆ 只能飞5英尺高的先驱——N-1M 1939年9月,就在德国入侵波兰时,诺斯罗普开设了他自己的工厂。他的视线和想法仍然停留在他理想中的完美飞行器——飞翼上。他和冯·卡门、威廉·希尔斯并肩战斗:诺斯罗普画出飞翼的草图,冯·卡门在黑板上写下一长串的空气动力学方程式予以论证,而西尔斯则把他俩的想法记录下来。 这架由西尔斯记录下来的飞机就是N-1M。它是一架真正的飞翼。1939年7月,约翰·诺斯罗普开始对新的飞翼设计方案进行工程测试,该方案被命名为N-1M(这个编号的意思时诺斯罗普的第一型飞翼飞机)。N-1M源自诺斯罗普的一些早期设计和验证型号,它是美国第一种真正的飞翼飞机,也是诺斯罗普后来的一系列飞翼飞机——XB-35、YB-49乃至B-2的起点。约翰·诺斯罗普希望N-1M能赢得美国陆军航空队的订单,进而最终彻底改变现代飞行器的外形。为了确定飞翼的气动外形,N-1M项目小组进行了大量的风洞实验,筛选了多种飞翼方案。最后,N-1M的设计得益于新的低阻力、高稳定性的NACA机翼,同时改进了副翼襟翼和其他一些空气动力学装置。N-1M获得了“吉普”的绰号,它的外形也在1940年7月显现出来——酷似一个飞去来器。它的01号全尺寸木制模型由木头和钢管组成,翼展11.58米,长5.18米,高5.52米,翼面积达27平方米,展弦比为4.75:1。机翼上装升降副翼(因为飞翼没有水平尾翼,因此要提高操纵效果就必须增大升降舵距重心的距离,较好的方案使升降舵安置在翼梢处。而为了使副翼相对于纵轴的操纵力矩最大,副翼也装在翼梢处,这样很自然地就把升降舵和副翼结合在一个面上,成为“升降副翼”),俯仰控制由机翼后缘的升降副翼完成。代替方向舵的是升降副翼外的后缘副翼,副翼可张开,增大阻力拉动机翼转弯。N-1M最初的设计机翼翼梢下反,希望能获得更好的方向稳定性,但后来研究人员发现下反的设计并没有如设想的那样改善方向稳定性,反而降低了升力,遂取消了翼梢的下反。为了降低阻力,2台65马力的利康明(Lycoming) 0-145 4缸发动机被埋藏在机身内(因为整个发动机传动轴都必须埋藏在机翼内,这就放大了发动机冷却的问题。这个问题在后来长期难以解决,到设计XB-35的时候,诺斯罗普不得不作出了将全部发动机和传动轴尽可能的伸出机翼外的设计)。在后来的试飞中发现该型发动机推力过小无法产生足够的升力,因此将之更换为2台120马力的6缸富兰克林6AC264F2空冷发动机。作为一种技术验证机,N-1M项目小组的工程师们在设计最初方案时就考虑到了成本因素。N-1M可以在地面通过改变翼面夹角、发动机和翼梢下反来改变它的外形。这个弹性的设计使工程人员可以利用一个平台获得几种不同气动外形的测试数据,大大降低了成本。 N-1M飞翼机于1940年7月3日在加州贝克干湖(Baker Dry Lake)首飞,试飞员为万斯·布里斯。这次首飞既幸运又不幸,幸运的是飞机开始一直起不来,在高速滑跑的最后阶段,飞机的机轮被布满砾石的干湖床弹起来,意外地在空中飞行了数百码。不幸的是,随即布里斯就向地面控制台报告说飞机不能飞到比5英尺更高的地方! 由于动力不足和设计缺陷,这架飞机无法脱离地效影响,只能像气垫船一样在极低的高度飞行。诺斯罗普在看到他漂亮的飞翼低空滑过穆洛克干湖床的时候沮丧地说:“看起来我们的飞机最多只能升到20英尺。”而且由于无法维持一个稳定的攻角,飞机难以稳定。诺斯罗普聘请的专家顾问——西奥多·冯·卡门博士找到了解决方案。他建议调整升降副翼的后缘。在随后的1940年和1941年,N-1M进行了超过200次飞行以收集更多的数据。 当万斯·布里斯离开N-1M项目转而负责测试北美公司B-25轰炸机后,诺斯罗普公司的项目主管莫耶·W·斯蒂芬被调来测试N-1M。1941年11月,在试飞28次后,斯蒂芬报告说,当飞行中尝试操纵N-1M沿它的垂直轴运动时,飞机会出现振荡倾向——这种振荡被称为荷兰翻滚(Dutch roll)。它的表现是,飞机机翼在地平线和垂直方向之间的平面内沿一个圆形轨迹交替的上升和下降。1942年5月,约翰·米耶斯代替斯蒂文成为N-1M的试飞员,完成了N-1M最后半年的试飞工作。 尽管N-1M的准确的试飞周期难以确定,因为诺斯罗普公司和美国陆军航空队的关于它的档案都已经丢失,但我们仍然知道在最初的试飞后,N-1M又在加州穆洛克干湖和罗萨蒙德干湖进行了试飞,大约在1943年1月,它被一架C-47运输机从穆洛克基地拖到诺斯罗普公司所在地——加州霍索恩进行了它的最后一次飞行。 从一开始,N-1M就被诸多问题困扰,机体超重且动力不足,早期的利康明发动机根本无法为飞机提供足够的升力,虽然后期更换了富兰克林发动机,动力系统功率提高了近1倍,但仍嫌不足,而且发动机过热的毛病一直没有解决。尽管存在这么多问题,诺斯罗普仍然使美国陆军航空队司令阿诺德将军确信,N-1M作为一种成功的飞翼飞机的先驱足以昭示一个新时代的到来。实际情况是N-1M确实为诺斯罗普后来的一系列飞翼飞行器打下了技术基础。 1945年,诺斯罗普将N-1M交给空军,希望它有一天能够被展出。1946年7月12日,飞机被送到印地安那州弗里曼机场。一个多月后,N-1M被赠送给国家航空航天博物馆内(National Air and Space Museum),随后被安放在伊利诺斯州里奇公园内。1949年5月1日,N-1M飞机正式成为博物馆的收藏品,几年后以散件方式运至国家航空博物馆,修复后安置在华盛顿特区附近的马里兰州银山。1979年,一群志愿人员开始修复N-1M,1983年初,在它首飞四十年后,N-1M终于又重返蓝天。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ◆ 失落的飞翼之梦——XB-35飞翼轰炸机 战争需要飞翼轰炸机 1941年,德国人几乎占领了所有欧洲国家的首都,只剩下伦敦和莫斯科。一旦这两个首都也落入纳粹之手,美国就很可能要面对跨大西洋作战,因此美国陆军航空队急切地需要一种超级轰炸机,能够携带10000磅炸弹从美国本土起飞轰炸德国。 1941年4月11日,美国陆军航空队发布了高空轰炸机的招标书,要求能携载10000磅(4536公斤)炸弹,航程10000英里(16093公里);25000英尺(7620米)高度最大速度450英里/小时(724公里/小时);巡航速度275英里/小时(442公里/小时);最大升限45000英尺(13716米);25000英尺(7620米)高度最大航程12000英里(19311公里)。初步研制的邀请发到了波音公司和联合飞机公司手中。联合飞机公司最后夺标的方案就是著名的B-36洲际轰炸机。作为超远程轰炸机项目的一部分,诺斯罗普也在1941年5月27日接到了陆军航空队的邀请,进行飞翼轰炸机的先期研制工作,陆军航空队的要求是携带1吨炸弹在25000英尺高度航程8000英里(12974公里);巡航速度250英里/小时(402公里/小时);最大升限12200米;最大载弹量10000磅(4536公斤),这些性能数据比高空轰炸机招标书的要求宽松得多。1941年8月,性能要求稍有提高的招标书送达诺斯罗普公司。 1941年9月,国防部副部长罗伯特·李维特、航空队司令H·H·阿诺德将军和奥利弗·P·埃科尔斯少将一行访问了诺斯罗普公司后,陆军航空队正式批准启动XB-35项目。诺斯罗普随后递交了XB-35的初步设计,这个带有高空飞行必须的加压驾驶舱并在携弹量指标上超标的方案让军方喜出望外。 1941年10月30日,双方签定了正式合同。合同内容要求诺斯罗普公司先向陆军航空队提供工程数据、风洞测试模型和1/3比例模型(也就是诺斯罗普公司的N-9M技术验证机)。11月22日,双方再次签定合同,陆军航空队订购了1架XB-35原型机,并保留订购第2架原型机的权力。1942年1月2日,第2架原型机的订购合同签署。按照合同规定的时间表,第1架XB-35必须在1943年11月交付,第2架应在1944年4月交付。 正式的设计工作在1942年初铺开,7月5日,在莱特空军基地,诺斯罗普公司制作的XB-35中央部分和左翼部分的全尺寸木制模型通过了军方鉴定。1942年12月17日,陆军航空队订购了13架YB-35(注意,此时美国陆军航空队已经将XB-35改名为YB-35,这说明它已经从一个技术验证方案成为一个备选型号)以供测试。 为了XB-35项目,诺斯罗普公司首先建造了4架翼展60英尺的(18.3米,相当于XB-35的1/3)N-9M飞翼验证机以检验设计方案和可行性并训练飞行员。这4架验证机为金属和木材混合构造——中央部分由钢管焊接而成;面板材料为金属和木板。4架N-9M被命名为N-9M1、N-9M2、N-9MA和N-9MB。它们最初安装了2台290马力梅纳斯科C65-4 6缸空冷发动机,每台发动机驱动一具两叶螺旋桨。发动机需要的冷却空气来自机翼前缘下方的进气口。N-9MB后来改装了2台400马力富兰克林空冷发动机。N-9M的乘员均为2人,两人座位都在一个整体式玻璃座舱罩下。起落架为可收起的前三点式起落架,由于2台发动机装在伸出机身的梁上,为了保持机身静止时的平衡,机身后部还装了一个小的尾轮。这4架飞机都是用陆军航空队提供的资金研制的(1943年初,陆军航空队订购了3架N-9M,到年中又追加了第4架),但它们都以民用飞机注册。N-9M进行了数以千计的试飞以收集对XB-35的研制至关重要的数据。这个方法使得诺斯罗普的工程师们缩短了XB-35的研制时间。在随后的3年时间里,试飞继续在穆洛克陆军航空队基地进行。 作为技术验证机,4架N-9M都命运多舛,N-9M1在1942年12月27日首飞,1943年5月19日在试飞中坠毁,飞行员遇难。N-9M2在1943年6月24日首飞,飞行中座舱盖脱落,但飞行员仍将飞机飞了回来。几乎所有N-9M的试飞都受到这样那样的机械故障的困扰,特别是梅纳斯科发动机的故障。作为验证机,出现故障也算正常,从某种角度讲,它们就是被用来制造、发现和排除故障的。最后一架N-9M(N-9MB)在1943年9月21日首飞,它从那些充满危险的试飞中幸存下来,在一批志愿者12年的努力下被修复,并在1994年11月11日重上蓝天,此时距离它首飞已经过去了45年。 从诺斯罗普公司建立直到研制XB-35前,诺斯罗普已经将12种无尾布局飞机送上了天。诺斯罗普的工程师们已经掌握了大量关于飞翼设计的经验并做过数以百计的风洞实验。军事航空史上第一次,飞翼成为了军事航空领域轰炸机设计的一个可能的选择。在担当轰炸机这个角色方面飞翼设计有5大优势:1.飞翼设计的低升阻比意味着实际使用中的XB-35在同等载荷下能飞的更远、更快、更经济;2.飞翼简单的构造降低了技术风险,建造成本也更低;3.重量分配更优。横向的间隔设计使载弹重量和飞机自身重量更均衡地分配在翼面上。如果需要的话还可以胜任货运任务。它消除了对过多的结构重量的需要,例如在传统气动外形的飞机上,由于主要的重量——座舱、发动机、弹舱/货舱都集中在机身上,需要使用很多沉重的结构件将这些重量分散到机翼上去;4.装卸货物更加方便,因为飞翼飞机的货物/炸弹都被放置在横跨整个机翼的隔舱里,因此装卸更加方便;5.XB-35无论在进攻还是在防御战中其目标都比传统外形轰炸机更小。对比飞翼飞机和传统飞机的性能数据可以阐明这个问题——在同样的动力和载荷下,XB-35的速度比常规轰炸机快20%。 ![]() ![]() 被抛弃的飞翼轰炸机 美国陆军航空队显然急需轰炸机,他们在与诺斯罗普公司签定购买13架YB-35飞机的同时,在1942年11月与诺斯罗普公司草签了一份200架B-35轰炸机(XB-35的生产型)的生产合同,尽管当时XB-35甚至连原型机都还没有,但战争局势的紧迫促使陆军航空队简化了和平时期的采购程序。1943年6月30日,该合同正式签署,合同规定第1架生产型B-35应于1945年6月交付。但诺斯罗普公司当时规模和设备都十分有限,根本无力支持B-35轰炸机的批量生产,为了实现飞翼之梦,诺斯罗普一方面扩大公司的生产能力,一方面忍痛将生产200架B-35轰炸机的合同转包给了马丁公司。1943年1月,新的轰炸机车间在诺斯罗普公司工厂群的边缘落成,XB-35原型机的部件制造工作也同时展开。而在之前的1942年底,诺斯罗普公司与格伦·L·马丁公司达成协议,由诺斯罗普公司制造XB-35和YB-35原型机,马丁公司在马里兰州巴尔的摩的工厂将负责量产(马丁公司在设计工作中扮演了非常重要的角色,它提供了XB-35设计方案的风洞和其他研究数据)。马丁公司此前有制造B-29轰炸机的经验,军方希望它将所有生产其他轰炸机的生产线都停下来,立即为转产B-35飞翼轰炸机做准备。但不幸的是,在1944年初,XB-35的研制进度远远落后于预定计划。N-9M飞机的测试结果显示,XB-35的航程很可能在1600英里(2575公里)上下,这要比航空队的要求低。此外,评估其最大速度为240英里/小时(386公里/小时),也比要求低。阿诺德将军开始置疑飞翼轰炸机项目中存在的大量问题。而在这期间,由于大量工程技术人员加入了飞翼轰炸机项目,马丁公司遭遇了技术力量的严重削弱,严重影响了其他机型的开工。这迫使马丁公司将第一架生产型B-35轰炸机的交货日期推后至1947年。而当时,二战的形势已经日渐明朗,美国的空中优势即使没有飞翼轰炸机的加入也一样坚不可摧,鉴于B-35飞翼轰炸机已经不太可能赶得上参战,因此,美国陆军航空队在1944年5月24日取消了B-35轰炸机生产合同。但这并不意味着飞翼轰炸机项目的下马,因为航空技术服务司令部(Air Technical Service Command)认为XB-35作为实验性和技术储备项目是有很价值的,即使它永远不可能达到实用阶段。因此,在1944年12月,陆军航空队批准诺斯罗普公司继续开发XB-35和YB-35作为实验性飞机。自此,XB-35飞翼轰炸机项目在原型机尚未问世的情况下就被打入了实验飞机的另册,这在航空史上是非常罕见的。 超越时代的设计和黯淡的结局 XB-35原型机的机翼在中央部分宽37.5英尺(11.43米),翼尖端部分宽略超过9英尺(2.74米),翼展达172英尺(52.43米),翼面积4000平方英尺(371.6平方米)。机翼后掠,使整个机身长度略超过53英尺(16.15米),机高超过20英尺(6.096米)。前三点式起落架中,鼻轮直径4英尺8英寸(1.4224米),主轮直径5英尺6英寸(1.676米)。飞机装4台普-惠“大黄蜂”发动机(2台R-4360-17驱动外侧两具螺旋桨,2台R-4360-21负责内侧两具,单台功率3000马力),带双涡轮增压,冷却空气来自机翼前缘狭长的进气口。每台发动机驱动一具共轴、反向4叶螺旋桨(在测试时曾实验过3叶螺旋桨,但最后证明4叶的效率更高),螺旋桨安装在传动轴末端,向后上翘起,远离机翼后缘。提供了足够的空间来扭转飞翼设计中可能出现的偏航趋势,反向旋转的螺旋桨通过消除扭矩增加了飞行稳定性。 XB-35使用了美国铝业公司的新型航空铝材,测试表明这种材料比之前使用的原材料都更坚固。XB-35的油箱做了加强处理,可以防弹、防泄露,如果需要做超远程飞行,则可以在炸弹舱或机翼内的隔舱室里携带副油箱,这保证了机身表面的光滑,降低了雷达反射率。 XB-35的飞行控制面基本沿用了N-1M的设计,即使用升降副翼取代常规布局飞机上的升降舵和副翼作用。由于XB-35的机体尺寸要比N-1M大的多,因此飞行控制系统也相应复杂许多。飞机用襟翼副翼即襟副翼控制,需要时可单独控制。翼梢后缘的蛤壳门起到方向舵的作用,门扇打开时,产生所需的偏航阻力。襟副翼操纵侧滚。在翼梢前缘有自动缝翼。驾驶舱内采用了与普通飞机类似的控制装置。通过使分裂式襟翼展开可以起到制动作用。为起飞和着陆,机翼后缘靠近中央位置还安装了一对着陆副翼。 XB-35的乘员通常情况下有9人——1名飞行员、1名副驾驶、投弹手、导航员、机械师、无线电操作员和3名炮手,他们的位置都在机翼中央部分,此外突出于中央部分机翼后缘的尾部整流罩内还有一个小舱可以容纳为超远程飞行准备的超过6名的飞行员。机舱内有折叠床,可以让没有任务的乘员休息。驾驶舱稍向左偏。副驾驶的座位在飞行员右侧稍靠下的位置,可以从机翼前方开的两扇小窗看见。相对于飞行员而言,副驾驶的视野受到很多限制。投弹手的位置在副驾驶右侧,投弹手操纵轰炸瞄准具,有一扇方窗在机翼前缘靠后的位置,瞄准具的视界从这里伸出。导航员和空中机械师坐在副驾驶后方。导航员头顶有一个小的气泡式座舱盖,供他观察天空。 XB-35的自卫武器由一组遥控炮塔组成。2座双联装12.7毫米机枪塔位于机身中心线末端,机背和机腹各一座。4挺12.7毫米机枪安装在尾锥后部。机翼发动机外侧上下各有1座双联装炮塔。这些炮塔均由炮手遥控,3名炮手的位置分别在尾锥后部上方的小气泡式座舱内、机腹下和紧靠飞行员位置后方。轰炸机内部有8个独立的炸弹舱,炸弹舱门位于机翼下表面主乘员舱外侧。 1946年6月25日,美国航空界向未来迈出了大胆的一步。在这一天,世界上第一架飞翼轰炸机从诺斯罗普公司位于霍索恩的机场升空,飞往穆洛克干湖。两名试飞员分别是飞行员马克斯·斯坦利和空中机械师戴尔·施罗德,整个飞行耗时45分钟。但试飞一开始就遇到了难题,传动箱故障和推进器的操纵困难导致XB-35一号原型机在进行了仅仅19次试飞后就在9月11日坠毁。XB-35二号原型机(序列号42-38323)在1947年6月26日首飞,仅仅试飞8次就不得不暂停。共轴反向螺旋桨被证实有很大的问题,所有的XB-35飞机都不得不在1947年9月接受改装,换成了单向旋翼。在换装了新螺旋桨和简单的变速箱后,XB-35的试飞工作得以在1948年1月重新开始。从2月12日到4月1日,这架飞机共进行了7次以上的试飞。新螺旋桨虽然减少了机械故障的发生,但同时也产生了难以克服的振动,并降低了飞机的性能。XB-35复杂的排气系统也是地勤维护人员的噩梦,在1948年年中,R-4360发动机的冷却风扇开始显现出金属疲劳的征兆。在这些试飞中,XB-35的留下了最大速度395英里/小时(635.6公里/小时),巡航速度183英里/小时(294.5公里/小时)的记录。 在两架XB-35原型机上天后,YB-35一号原型机(序列号42-102366)也在1948年5月15日首飞,这是唯一一架安装了自卫武器系统的原型机,之前的2架XB-35仅安装了模拟炮塔。它也注定要成为订购的13架YB-35中唯一一架真正飞上天的。第一批6架YB-35基本按照XB-35的图纸建造,但螺旋桨已经改成单向旋转。美国空军原计划将最初4架YB-35用来进行广泛的飞行测试,然而,随着喷气时代的到来,活塞飞机已经很明显过时了,这个项目下马的命运已经注定了。XB-35项目很快便会被YB-49喷气飞翼轰炸机项目取代,尽管后者与它有着直接的亲缘关系,但已经制造出来的活塞式原型机只能留在机库里等待拆毁。 在XB-35项目后期,美国空军还有一些没有实现的计划,毕竟,在花费了那么多研制经费后,空军不想就这样把飞翼轰炸机项目扔进垃圾堆,他们开始研究把它改装成空中加油机的方案,但这个研究也没有进展下去。1948年底,美国空军又计划将5架YB-35和4架YB-35A改装成装6台喷气发动机的照相侦察机——RB-35B(后来命名为YRB-49A)。1架YB-35被作为静态实验平台,另一架喷气动力的YB-35A被作为T-37涡桨发动机的测试平台。这架测试机被命名为EB-35B(它是13架YB-35原型机中的最后一架),可安装2台T-37发动机,尽管实际上只安装了1台。 1949年8月,2架XB-35和第一批2架YB-35被拆毁。11月,空军参谋部取消了YB-35和YB-35A的进一步改进计划(更换喷气动力系统)。剩下的YB-35的机身在1949年12月开始拆毁,1950年3月拆除完毕。1950年3月,开始拆毁用做静态实验平台的EB-35B。1架YB-35预定转交给海军,命名为XB2T-1,海军本打算购买这架YB-35作为技术验证机,但计划最终被取消。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 声明:本文为《国际展望》杂志供《舰船知识网络版》独家稿件。未经许可,请勿转载。 ◆ 喷气飞翼时代的开端——YB-49 随着喷气飞行时代的到来,美国空军希望在XB-35项目上进行进一步改进,制造喷气飞翼轰炸机。1945年6月1日,诺斯罗普公司宣布将在2架YB-35原型机(它们属于原来13架YB-35订单中尚未建造出来的最后5架,序列号为42-102367和42-102368)上安装8台单台推力4000磅(1814公斤)的阿里逊(Allison)J-35-A-5喷气发动机。这就是YB-49喷气飞翼轰炸机的原型。这种改进型最初被命名为YB-35B飞翼轰炸机,但在首飞前更名为YB-49。自此,B-35飞翼轰炸机项目完全停顿下来,诺斯罗普公司将全部精力都投入到了YB-49喷气飞翼轰炸机项目中。 由于换装喷气发动机,YB-49的机翼前缘做了改动,原来的冷却空气进口被喷气发动机进气口取代。为改善稳定性,在机翼后缘两组发动机两侧各安装了一块垂直稳定面,共四片尾鳍。此外,4片翼刀沿着机翼上表面从尾鳍一直延伸到机翼前缘。它们将起到原来XB-35飞机上共轴反向螺旋桨纠正偏航的作用。将YB-35改装成YB-49的工作最初计划在1946年6月完成,由于机翼上安装的稳定面遇到了技术难题,这个时间表被向后推了1年多。YB-49下线的时候全重39962公斤,正常起飞重量92988公斤,最大起飞重量可达96617公斤。通常情况下,机组人数为7人,全部呆在厚达2.13米的机翼中央部分。飞行员位于机翼前缘视界最良好的地方。如果是长途飞行,机组成员将增加6人,他们都呆在尾部的整流罩内。 1947年10月1日,YB-49的一号原型机首飞。这架序列号为42-102367的飞机在诺斯罗普首席试飞员马克斯·斯坦利的驾驶下成功地从加州霍索恩起飞,到达穆洛克空军基地。随后二号原型机也加入进来,它在1948年1月13日首飞。2架原型机此后在穆洛克空军基地进行了长达20个月的飞行测试。诺斯罗普公司的飞行员驾驶第一架YB-49原型机进行了120次试飞,飞行时间约为200小时。空军飞行员在第一架YB-49原型机上完成了20次试飞,飞行时间70小时。诺斯罗普的试飞员在YB-49二号原型机上飞了24次,总计50小时。空军飞行员在二号原型机上飞了5次13个小时。试飞过程中速度记录为520英里/小时(836.8公里/小时),最大升限达到42000英尺(12801.6米)。燃料携带量为17545加仑(66413公升),航程达4450英里(7161.385公里)。最大载弹量达到36760磅(约16.674吨,但在这个载重量下只能飞行1850.7公里)。通常情况下,YB-49可以携带10000磅(4536公斤)炸弹和6700加仑(25361公升)燃油飞行4000英里(6437.2公里),这仅是活塞发动机的B-35项目航程指标的一半不到。这是由于喷气发动机的耗油量要比活塞式发动机高的多,但同时,它也使YB-49的速度比XB-35快了100英里/小时(160公里/小时)。1948年4月26日,YB-49一号原型机创造了一个里程碑式的纪录,它在空中飞行了9小时,其中6小时的飞行高度在12192米以上,这是当时的非官方的世界纪录。 在2年的测试期间,技术人员发现,尽管增加了舵面和翼缝设计,YB-49仍然遇到了难以完全克服的稳定性问题,它还需要进行更多的测试。新型自动驾驶仪设计成功并被整合到飞机上,但在它正式使用前,1948年5月28日,刚刚被移交给美国空军的YB-49二号原型机就在试飞中坠毁。1948年6月5日早上,试飞员格伦·爱德华兹上尉——YB-49二号原型机试飞小组指挥官奉命驾机起飞,进行几个稳定性方面的测试。预定试飞地点将在穆洛克干湖以北的40000英尺高空进行。爱德华兹上尉在试飞结束后用无线电报告基地:他们的高度已经骤降到15000英尺。随后基地就再也没听到试飞小组的任何声音。目击者称他们看到一架大型飞机在空中翻了个跟斗后失去控制,坠毁在58号高速公路以北。爱德华兹上尉和全体试飞小组成员遇难。在空中究竟发生了什么现在没人能确切的知道,但调查人员怀疑是爱德华兹在从12200米高空俯冲过程中试图超越速度“红线”(禁止超过的速度极限),导致外翼面板脱落,飞机空中解体。YB-49简洁的机翼设计使飞机可以达到很高的速度,在俯冲过程中,速度很容易超越“红线”。 为了纪念在事故中献身的试飞员,1949年12月5日,穆洛克空军基地被命名为格伦·爱德华兹上尉空军基地,也就是今天我们所熟知的爱德华兹空军基地(Edwards Air Force Base)——美国空军的试飞中心。 尽管发生事故,但空军仍然对YB-49保持了信心,他们继续推动改进计划,将剩下的11架XB-35中的9架机身改装为类似RB-35B那样的8发喷气式战略侦察机(YRB-49A),剩下的2架机身作为静态测试平台。此外,空军还追加订购了30架新的RB-49。 但随后进行的第二期试飞中发现了更多的缺陷。YB-49安装的J-35涡喷发动机耗油率太高的问题没有解决,试飞员还抱怨飞机很不稳定,难以控制,试飞小组断言,YB-49绝对不是一种合适的轰炸平台——它无法保持一条稳定的航线或者是稳定的空速和高度,而且在飞行过程中还有难以纠正的偏航趋势,这使得投弹手根本不可能完成任务。在与B-29轰炸机的对比轰炸测试中,YB-49的圆周概率误差和距离误差都要大于前者。不稳定是飞翼设计的固有弱点,早在20世纪40年代末,这个问题就暴露出来,一直到线传飞控系统的出现之前,这个问题始终困绕着几乎所有的飞翼设计。 到了1948年,由于YB-49航程短的局限使它逐渐被空军看做一种中型轰炸机而不是原计划的重型轰炸机。它不得不在这个领域与XB-46、XB-47和XB-48项目竞争,它一直陷于速度更快的B-47同温层喷气和航程更远的B-36洲际轰炸机的预算夹缝中。政治因素也在YB-49飞翼轰炸机项目失败的过程中扮演了重要角色。有一点必须被提及:在1948-1952年间,一位来自诺斯罗普公司竞争对手的人成为杜鲁门政府的国防部长。在这样的背景下,空军选择了B-36而不是B-49,其中含义令人玩味。一位政府高官曾拜访约翰·诺斯罗普。在会谈中,约翰·诺斯罗普被告知,他的YB-49飞翼轰炸机将会得到空军的订单,但是,飞机必须由德克萨斯的康维尔公司生产,否则空军就不会买他的飞翼轰炸机。约翰·诺斯罗普回答说,他和他的员工们建立了诺斯罗普公司并为之奋斗多年,他欠他的员工们一份情。他声明,如果B-49要进行批量生产就必须在诺斯罗普公司霍索恩工厂进行,由他的工程师和技术人员负责,除此别无第二条路。于是空军订购了B-36。 1949年1月4日,美国空军要求诺斯罗普公司将YB-49一号原型机(42-102367)从穆洛克空军基地送到华盛顿特区安德鲁斯空军基地参加空中飞行表演。这架YB-49在1949年2月9日离开穆洛克,当它在安德鲁斯空军基地着陆时,一个新的横贯美洲大陆飞行速度纪录诞生了——4小时20分飞行2258英里(3633公里),平均速度511.2英里/小时(822.67公里/小时)。飞行员是空军少校罗伯特·卡德纳斯,他在爱德华兹遇难后担任飞翼测试项目首席试飞员。而诺斯罗普的首席试飞员马克斯·斯坦利同机前往。在安德鲁斯空军基地的表演中,哈里·杜鲁门总统参观了YB-49,并称印象深刻。在返回加州的途中,YB-49一号原型机在俄亥俄州代顿的莱特空军基地做了短暂停留,空军人员得以看到航空设计师们在那个年代做出了何等惊世骇俗的事情。2月23日,YB-49一号原型机从莱特空军基地起飞返回穆洛克基地,在返航途中,左侧的3台和右侧的1台J-35发动机起火,机组不得不紧急迫降在亚利桑那州温斯洛机场。最初空军怀疑有人搞破坏,连FBI都被惊动了,但随后检查发现导致发动机起火的原因是在莱特空军基地加注燃料时,所有J-35发动机的润滑油都没有加满。 ![]() ![]() 在1948年10月,YB-49项目的前景已经十分渺茫了。尽管如此,工程人员仍然带着最后一点希望继续进行测试,希望能解决一系列的技术问题。但是,事与愿违,YB-49的事故记录还没有结束。1949年4月26日,曾发生过火灾的YB-49一号原型机飞机的1具发动机舱再次发生火灾,修理费用花了19000美元。1949年4月,空军原定的30架RB-49A战略侦察机合同被取消。1949年11月,将现有的YB-35机身改进为YB-35B的项目也被取消。1950年3月15日,美国军方正式取消整个YB-49喷气飞翼轰炸机项目。恰好就在那一天,YB-49一号原型机在爱德华兹空军基地的地面滑行测试中出现事故,飞行员受伤,飞机完全烧毁。造成事故的原因是总传动箱的故障导致鼻轮过度摆动使飞机失去平衡,摔向地面。YB-49一号原型机的出事地点位于莫哈韦市以北16公里,14号高速公路以东,搜索队带走了所有残骸,几块金属和塑料碎片成为这种前卫航空设计的可怜的纪念品。今天的人们只能在1952年-1953年拍摄的根据H·G·威尔斯科幻小说改编的电影《世界大战》中观赏到YB-49的英姿。为了创作,威尔斯在1947年5月被特许在加州三月机场(March Field)观看了YB-49的飞行。在电影中,YB-49被描述为美国空军攻击火星人军队的一种核动力轰炸机。 随着美国空军取消YB-49项目以及仅有的2架原型机的相继坠毁宣布了诺斯罗普的飞翼之梦只能继续等待。2架YB-49原型机留下的数据是负载系数2,最大空速520英里/小时(836.8公里/小时),最大升限达到42000英尺(12801.6米)。 YB-49两架原型机的事故使得YRB-49A战略侦察机成为唯一剩下的飞翼飞机。这种高空照相侦察机在机翼上安装了4台2268公斤推力的阿里逊 J-35-A-19涡喷发动机,另外2台悬挂在机翼下方的吊舱内。照相侦察装备安装在机体后部的尾锥内。它空重40143.6公斤,总重53298公斤,最大起飞重量93440公斤,极速超过885公里/小时,无空中加油的情况下航程可达5630公里。其尺寸数据与YB-49完全相同。 YRB-49A在1950年5月4日首飞,后续测试在爱德华兹空军基地进行,同样,它仍然受到稳定性问题的困扰,阻碍了它进入量产。为了解决这个问题,诺斯罗普公司准备在机上安装由明尼阿波利斯霍尼维尔公司生产的稳定装置,这种稳定装置已经安装在了B-47同温层喷气轰炸机上。YRB-49A作为战略侦察机,被要求在速度、有效载荷和航程上超越YB-49。1952年初,巨大的飞翼侦察机飞往安大略湖国际机场,在那里的诺斯罗普的工厂将为其安装稳定装置。但随后,来自空军的拨款被暂停,飞机不得不被封存了1年时间。 1953年10月,美国空军下令将YRB-49A拆毁。从诺顿空军基地派出了一个飞行小组前往安大略国际机场完成设备回收工作。飞机从位于安大略国际机场东南的诺斯罗普工厂里拖出来,送到靠近国民警卫队空军基地处被拆毁。巨大的机身被弃置在一个葡萄园里,任由风吹雨淋。洛杉玑的一家主要报纸这样报道:“很难相信我们就这样毁掉了一个今天最先进的航空设计方案,或许我们不得不等上20年才能发现我们今天所犯错误的巨大和愚蠢。”真实情况是,在当时的技术条件下,飞翼设计固然有它的缺陷和问题,但哪种航空设计又是完全没有问题的呢?只要有适当的资金支持,飞翼飞机完全可以在美国空军占据一席之地。 ◆ 尾声 从1939年的N-1M开始,到1953年最后一架YRB-49A被拆毁,不到15年时间里,诺斯罗普在飞翼设计上连续遭受了3次失败。尽管如此,诺斯罗普没有放弃他对飞翼的信念,在此后近三十年时间里仍然潜心研究飞翼设计。1977年,美国国会正式批准了空军研制“隐身轰炸机”的申请报告。1980年9月美国空军要求洛克希德公司与诺斯罗普公司针对先进技术隐身轰炸机(ATB)计划,就性能、成本、后勤支援、项目管理与保安等五个方面提出建议书。1981年10月,美国空军航空系统分部将研制合同授予诺斯罗普公司,进行B-2飞机的全尺寸发展。1983年计划修改,增加了低空突防能力。诺斯罗普公司共制造了6架工程制造和发展(EMD)型飞机和2架静力试验机体。首架B-2原型机1988年11月出厂,1989年7月首次进行了2小时20分的试飞。5年后的1993年12月17日,美国空军接收了第一架作战型B-2A轰炸机。1997年4月2日,首批6架B-2A隐身轰炸机正式服役。约翰·诺斯罗普没有看到他的梦想实现的这一天,他于1981年去世,享年86岁。 欧洲早期飞翼方案 利比肖的三角飞翼 一战结束后不久,德国便蓬蓬勃勃开展滑翔机飞行运动。1921年,工程师亚历山大·利比肖最先制成飞翼滑翔机。经过进一步对飞翼滑翔机、轻型飞机和动力飞机的研究。1930年他精心设计的“三角”I号轻型民用飞机(左上图),在性能、稳定性、操纵性和设备方面,都超过了当时的先进水平。这架三角飞翼最引入注目的设计特点是仍然是小后掠机翼,机翼后缘平直。对发展三角飞翼却具有重大的历史意义。 霍顿飞翼 在利比肖成功的鼓舞下,德国的瓦尔持·霍顿和雷曼·霍顿兄弟,积极从事飞翼的研究。 1931年,16岁的瓦尔特·霍顿制造了第一架霍顿 HoI飞翼滑翔机(图①)。接着又从试飞中对原型机进行改进,造出HoII飞翼滑翔机(图②)。从1934年至1944年间,霍顿共制有5种不同的飞翼(1941年霍顿 HoV是装了两台发动机的霍顿HoIII型滑翔机)。这两种滑翔机都有很高的升阻比。 第二次世界大战中霍顿还为哥特公司生产HoIX飞翼(图③),装两台900公斤推力的容克喷气发动机,试飞中飞行速度达到了每小时900公里。这架高速飞翼战斗机在低速和高速飞行中操纵性很好,但由于其他一些技术上的原因最终未能正式投入生产。 ![]() |
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