70年前美國就曾開發(fā)出“UFO”:B-2戰(zhàn)略轟炸機見了都要叫聲爹!XB-35與YB-49的飛翼之夢

本專欄所有文章均為本人(筆名:夜鶯)原創(chuàng),同時也為坦克世界旗下公眾號供稿


EVA中投放量產機的科幻運輸機
各位車長老爺們大家好啊,威名遠揚的美國B-2戰(zhàn)略轟炸機想必大家都有耳聞,這種造型“不走尋常路”也頗為神秘的轟炸機,是美國核威懾體系中重要的一環(huán)。可能有老爺想問了,這B-2沒有一般飛機所有的機身和機尾構型,它是怎么飛起來的呢?這個秘密還要追溯到70年前一位飛機設計師的不懈努力,可以說沒有他的一再堅持,就沒有這“外星科技”打造而成的B-2轟炸機。

起飛中的YB-49
上面這架外形酷似一把“回旋鏢”的奇葩飛行器就是我們今天的主角,美國諾斯羅普設計生產的YB-49,它在航空史上“飛翼機”這一類目中占有獨特地位,我們今天就來好好聊聊它~
研究諾斯羅普飛翼機
超越時代的工程

YB-49和B-47,二者構型差別巨大
飛機能飛起來主要是靠機翼產生的升力,因此其實除了機翼之外,飛機上的其他部分完全都可以省略掉。只是人類設計出來的產品肯定是為了達到某種目的,因此飛機上需要機身,機身內通常會搭載控制系統(tǒng)和貨艙/客艙,就像我們在機場看到的普通客機一樣。在這種飛機設計思想下,傳統(tǒng)飛機的重心通常會位于機翼升力中心前方,這樣一旦飛起來之后,傳統(tǒng)飛機就會不由自主的向下俯沖(穩(wěn)定性不佳),為了改變這種情況,在傳統(tǒng)飛機加上了尾部的控制翼面,也就是我們看到的的機尾垂直尾翼和水平尾翼,在它們的共同作用下傳統(tǒng)飛機才能穩(wěn)定,做出各種動作。

J.K.諾斯羅普
J.K.諾斯羅普生于1895年11月10日,他是諾斯羅普公司和洛克希德公司的創(chuàng)始人之一,著名的美國航空工業(yè)家。1916年諾斯羅普第一次涉足航空工業(yè),之后年輕的諾斯羅普對飛翼機這一航空機構型產生了極大的熱情。飛翼機和傳統(tǒng)飛機不同,它沒有傳統(tǒng)意義上的機身和尾翼,所有的控制系統(tǒng)都安裝在機翼內,外形看起來就像一個直著飛行的回旋鏢。

YB-49
早在1929年諾斯羅普就設計制造出一架有動力的全金屬飛翼機,可惜此時的控制系統(tǒng)水平不過關,他不得不為它安裝了傳統(tǒng)的垂直尾翼,這架不是很成功的飛機成為諾斯羅普第一架飛翼機作品。與傳統(tǒng)飛機相比,飛翼機為了把所有的東西都塞在機翼中,飛翼機的機翼相對會非常厚,在低速時影響不大,但是在高速飛行中會產生極大的阻力,因此飛翼機在30年代追求速度的航空領域并不受人待見。

YB-49可以方便的收納進更低矮的機庫中
但是飛翼機的優(yōu)點同樣讓人無法忽視:在速度較低時,飛翼機的升力很高但阻力很小,在相同的載彈量下,飛翼機可以比傳統(tǒng)飛機飛的更快也更遠。飛翼機的結構非常簡單,它基本上是一個整體,不需要機身和尾翼,因此強度較大也不容易現(xiàn)結構上的問題。飛翼機機艙的分布是沿著機翼翼梁的,投彈或者卸掉載荷后有著更好的重量分布。另外飛翼機由于其特殊的構型,它的正面和側面投影面積都非常小,在空戰(zhàn)中有一定優(yōu)勢。

容克斯設計的G.38
20世紀20-30年代,世界各國的飛機設計師多少都注意過飛翼機這一構型,德國的容克斯博士在1910年就申請了“只用機翼運輸”的專利,他還曾構想過可搭載1000名乘客的未來飛翼機,1931年容克斯設計的G.38客機上就使用了具有濃厚飛翼機味道的厚實機翼,可為了運載乘客,該機還是設計了傳統(tǒng)的機身和尾翼。蘇聯(lián)的謝拉諾夫斯基和德國的霍爾騰兄弟在這一時期也都設計出了眾多的飛翼機,可是成功者寥寥。

諾斯羅普設計的N-1M
1940年7月3日,諾斯羅普設計的N-1M飛翼驗證機首飛成功,伴隨著這架外號“吉普”的小飛機一同飛上天空的,還有諾斯羅普魂牽夢繞的大型飛翼機之夢。諾斯羅普公司的試飛員們發(fā)現(xiàn)該機的穩(wěn)定性和操控性都非常棒,只是發(fā)動機的動力不足,N-1M整體上的設計沒有任何問題,它非??煽?,這就為后來的YB-35和YB-49打下了堅實的基礎。
XB/YB-35:巨鳥騰云

N-9M技術驗證機
1941年4月11日,美國陸軍航空兵發(fā)布了新的轟炸機招標,陸航要求這種轟炸機能掛載4.5噸炸彈飛行16000公里,在7620米的高度上最大速度要達到724千米/時,而經濟巡航速度也要達到440千米/時。這個計劃最后變成了康維爾公司的B-36“和平保衛(wèi)者”重型轟炸機,而另一方面它也引申出了諾斯羅普的YB-35方案。諾斯羅普收到招標后,首先生產了一架N-9M技術驗證機用于收集飛行性能數(shù)據,同時讓試飛員熟悉飛翼機的操縱。N-9M的翼展足有18米長,一共生產了4架。

XB-35,注意其巨大的襟翼和副翼
美國陸航招標這種超大航程轟炸機的目的,是為了防止一旦英國淪陷后,美國失去海外基地,無法對歐洲大陸上的納粹目標進行打擊,所以新型轟炸機一定要飛得足夠遠,還要能帶足夠多的炸彈。飛翼機在這兩個方面上正好有傳統(tǒng)飛機無法企及的優(yōu)點,這也讓諾斯羅普信心十足。1942年初XB-35開始研制,7月份諾斯羅普拿出了XB-35的模型,美國陸航對該機也是非常期待,甚至在連XB-35原型機還未進行試飛之前就下了13架的訂單。

飛行員蹬舵-開裂式襟翼打開
1942年11月美國陸航又把訂單提升到200架,半年后諾斯羅普和陸航正式簽訂了購買合同。XB-35是一架翼展達到52.43米、飛機總長16.18米、高6.1米的巨鳥,它不需要方向舵改變方向,而是通過機翼上的一對上下開裂式襟翼來完成轉向動作,飛行員使用腳蹬舵控制襟翼,比如飛行員想往左轉,他就可以左腳蹬舵,XB-35的左側機翼襟翼就會上下張開,增大飛機的左側機翼阻力,飛機向左轉向。

XB-35的副翼
XB-35想要做出更多的動作,需要副翼進行操縱,飛行員使用駕駛盤就可以方便的調整副翼的動作。駕駛盤前后推動,XB-35就會俯沖或者下降,駕駛盤左右轉動,XB-35就會左右滾轉,同時在XB-35起飛、降落時,機翼上還會自動打開一組開裂式襟翼。

XB-35飛行
XB-35使用4臺普惠生產的風冷星型發(fā)動機,上面還配有雙渦輪增壓器,每臺發(fā)動機上都使用了類似圖-95上的同軸反轉螺旋槳,這4臺發(fā)動機每臺都能輸出3000馬力的動力,可以使重達40噸的XB-35達到632千米/時的最大速度。在1946年6月的首次飛行中,XB-35只用了45分鐘就從霍桑市飛到了穆羅科干湖,飛機狀態(tài)良好,未發(fā)生任何問題。

同軸反轉螺旋槳

飛行中的XB-35
但是經過3-4次的飛行過后,XB-35的問題暴露了出來,同軸反轉螺旋槳和發(fā)動機產生了強烈的震顫,變速箱也出了問題,XB-35飛行了19次之后被迫停止飛行,此時已經是1947年的9月11日,第二架XB-35則是從1947年6月26日開始僅僅飛行了8次就停飛了。

飛行中的YB-35,下方是一架B-17
1948年5月15日,第一架由XB-35改裝而來的YB-35進行首飛,YB-35把之前問題多多的同軸反轉螺旋槳換成了普通的四葉螺旋槳,同時安裝上了自衛(wèi)武器——20挺M2重機槍,它們被分散在6個機身上的炮塔中,由乘員遙控射擊。陸航的高層認為已經到了這個時候,還在使用活塞發(fā)動機的飛機已經過時了,但是他們也不得不承認,YB-35的表現(xiàn)確實比康維爾B-36要好,但這也無法挽救YB-35的命運:第一、第二架YB-35全都停飛,最終報廢。
YB-49:絕唱

生產出來的XB-35機身,停放在一起甚是魔幻

YB-49起飛
對于美國航空兵而言,雖然螺旋槳式的飛翼機比較失敗,但是他們仍然不愿意放棄這種有趣的飛機構型,于是他們訂購了兩架YB-49,這種機型將XB-35的活塞發(fā)動機換成了艾莉森J35噴氣發(fā)動機。第一架YB-49與1947年10月22日首飛,在40000英尺高空連續(xù)飛行了6.5個小時并創(chuàng)下了紀錄。YB-49的最大速度達到了793km/時,巡航速度也有587km/時,最大航程達到了16057公里,飛機全重40噸,最多可以攜帶20噸炸彈,最大起飛重量則有87噸。

在天空中翱翔的YB-49非常科幻
這架在藍天中自由翱翔的金屬巨鳥讓諾斯羅普為之一振,但是換裝噴氣發(fā)動機的YB-49的油耗量也是節(jié)節(jié)攀升,使得它的航程沒法趕超競爭對手B-36,而且YB-49的飛翼構型超出了當時的飛行控制水平,這使得YB-49飛行時沒有傳統(tǒng)飛機那樣穩(wěn)定,在轟炸時精度不足。

YB-49的雷達反射面積很小
在這個時代,高度和速度已經成了衡量飛機的兩大準繩,YB-49的飛翼構型使得它沒法超音速,換裝了噴氣發(fā)動機又使得它航程驟減,同時糟糕的飛控水平干擾了投彈精度。其實這些問題都是可以得到解決的,只是YB-49的時間已經不多了....在波音B-47面前,YB-49已經不那么具有吸引力了。同時諾斯羅普公司和當時的美國空軍部長斯圖爾特·錫明頓產生了隔閡,后者通過自己的影響力結束了YB-49的生命:1950年5月,所有的諾斯羅普飛翼轟炸機訂單被全部取消,YB-49項目宣告結束。

耄耋之年的J.K.諾斯羅普
但是YB-49的影響并沒有結束,將近30年后的1980年,已經84歲高齡的J.K.諾斯羅普被諾斯羅普·格魯曼公司邀請,此時的諾斯羅普先生已經重病纏身,人們推著他的輪椅走進公司研發(fā)部中的一個機密區(qū)域。在那里,一架B-2戰(zhàn)略轟炸機的比例模型靜靜地等待著諾斯羅普先生的到訪,B-2和YB-49的翼展相同,而且它大量使用了從YB-49身上得來的數(shù)據,諾斯羅普先生此時已經無法說話,他顫抖著用紙筆寫下:“我終于知道了,為什么上帝多讓我活了25年。”10個月后,諾斯羅普先生去世,此時距離第一架B-2隱身戰(zhàn)略轟炸機進入美軍服役只有8年。

YB-49首次起飛時的照片,頗為震撼

從YB-49到B-2
拯救飛翼機的是進入80年代以來不斷發(fā)展的電子飛行控制系統(tǒng),由計算機程序微調的飛翼轟炸機飛行起來無比穩(wěn)定,飛行員不用再竭盡全力操縱“一匹脫韁的野馬”。從YB-49到B-2,這不僅是一段航空史上的傳奇,也是J.K.諾斯羅普先生畢生心血鑄就的傳奇。

YB-49精密復雜的儀表
全文4130字,參考資料:Pape, Garry and John Campbell.?Northrop Flying Wings: A History of Jack Northrop's Visionary Aircraft.?