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博客:聽濤軒 - 時間:2007-09-05 baidu
美國空軍在1954年10月構想要發展具有洲際能力的轟炸機,後來變為發展一種B-52的後續機種,於是要求具有B-52同等武器載荷和續航力。
1958年北美公司集才構思藍圖,1959年3月國防部核准製作實體模型,於是北美公司在加州羚羊谷的棕欖谷分廠建立製造 B-70的專業工廠,而發動機則由通用電氣公司設在俄亥俄州的辛納蒂廠來進行推力改進的工作。年底國防部要求僅制一架原型機,1960年冬又改要求增造相當數量的B-70,供戰略空軍使用。
最後1963年3月對大型戰略轟炸機的觀念改變,又縮減僅製造兩架,歷經數年的毒性燃料、洲際彈道導彈、U-2事件等政策改變波折,終於第一架XB-70A(編號20001)在1964年5月11日首次公開展示,1964年9月21日首次試飛,而在後續飛行測試過程創下 21,500 米高度,3 馬赫巡航速度的世界紀錄。該機能在21021米高空以3馬赫飛行,能內攜11340千克炸彈,最大續航距離超過8000千米的超級轟炸機——XB-70。
XB-70的快速出動能力極為出色。XB-70從發動機開始準備到離開跑道只需25分鐘,跑道滑行時間最快僅需45秒,而且飛行員無需做生理檢查,甚至在飛行時不穿飛行服,也絲毫無礙生理健康。
B-70採用三角翼設計,前緣向下傾斜,並將約47平方米的翼尖與主翼以鉸鏈方式接合,在高速飛行時翼尖可垂下25度至65度。 理論上此折動機翼有三種好處(高速時):使翼尖起到部分垂直安定面作用,有助於B-70的方向安定性。超音速時,可抵消其上反角效應。破壞翼面後部所產生的部份升力,避免升力中心過度向後移動,使飛機趨於穩定。
XB-70的翼尖在高速飛行時翼尖可垂下25度至65度。而在設計B-70前,NACA(為NASA前身)曾發現一種壓縮升力的現象,即在某種高速下,一種適當形狀的物體可使音障形成的激波撐起物體,如同衝浪快艇般的乘波賓士,因此XB-70A的進氣道位於三角翼之下,其巨大體積恰使激波形成向上的壓縮空氣,能被機翼捕捉,從而提供了免費升力。
XB-70前置鴨翼的設計部份是為了抵消因高速飛行主翼升力中心后移時,機鼻向下的趨勢。 鴨翼前緣有一個可微調的翼緣,后緣是各自獨立動作的襟翼。 但在3馬赫時,前置鴨翼無法抵消升力中心后移所產生的力矩,此時就必須使主翼翼尖向下彎折,以增加其俯仰和方向的安定性,然而這種設計,卻對其結構,操縱系統增加了危險的複雜性。
主翼后緣各有六片升降副翼(總計12片),外部翼尖各兩片升降副翼,在翼尖折下時不能使用。雙垂直尾翼除了小三角形面積固定垂直翼面外,其餘部分都是可活動的方向舵,鏈結在垂直翼面斜邊上,上擺弧度大於下擺弧度,雖然增加了方向舵效率,但對其結構有部份影響。
該機使用6台通用電氣公司 YJ93-GE-3渦輪噴氣發動機,具有變距渦輪葉片,每具加力推力高達14,060千克。YJ93的設計源自 F-4使用的J-79發動機,是J-79系列的放大型,僅比J-79重約680千克,但推力增加了一倍。XB-70A具兩個大方箱型進氣口,尺寸巨大,可供一般人直腰走進,每一進氣道可供給三具發動機所需的空氣,而進氣道內有可變壁式,旁通門,以控制其進氣壓力與溫度,六具發動機並排安裝在機尾及飛機中心線兩側。XB-70A具兩個大方箱型進氣口,尺寸巨大,可供一般人直腰走進。通用公司設計師布拉克曼(Bruckman)設計的 YJ-93 發動機,在全推力時,每小時需耗掉約27,000千克燃料。 利用燃油吸收滑油的熱,解決了排熱問題,也增加推力,此成就列為五角大廈的機密檔案。 然而其高能量硼基燃料的毒性倒是引起部份人士的反對。
由於XB-70高速產生的高溫需要特殊的耐高溫材料,於是採用了難以處理的鈦金屬,工程師們尋求各種鑄造方法,終於馴服鈦金屬,鑄成XB-70可變機鼻的形狀,也因此得到美國金屬學會的研究成就獎。B-70的風擋玻璃可以改變角度,在飛行時升起減小阻力。其實XB-70大多數結構是採用不鏽鋼的蜂窩夾層結構,此精巧結構是用黃銅將薄鋼皮焊接在六角形蜂巢式鋼結構物上製成的,需要在凈塵環境內處理,其強度與實心鋼差不多,同時也是良好熱絕緣體,能使高熱保持在表皮而不致損及內部。在機身後部,由於內有引擎加熱,外有摩擦熱的影響,故此部份是由高強度工具鋼所做成的。B-70的主起落架,四輪小車式設計,但中間又有一個小輪。
機組人員包括駕駛員,副駕駛兩位 (生產型機則增加轟炸領航員,防衛系統操作員兩名),具有兩個獨立逃生艙,分置於駕駛員,副駕駛座位上,一旦緊急脫離時,可形成封閉艙(下圖為彈射試驗),以保證高速高空彈射時人員的安全。
第二架XB-70A(編號20207)於1965年7月17日首次試飛,做一系列測試,並在1966年4月30日創下連續32分鐘飛行3馬赫空前紀錄。不幸於1966年6月8日被伴飛的F-104撞到右垂直尾翼,墜於沙漠煙塵之中。
第一架XB-70A仍繼續活動,1967年3月25日NASA進行國家超音速運輸機計劃,進行為期15個月的飛行研究計劃。 此後便送到俄亥俄州懷特.派特森空軍基地安享晚年。
雖然XB-70有諸多過人之處,但是,遠在這架轟炸機於1964年開始試飛之前4年,便已被判了死刑。由於價格高昂,穿透敵人領空的能力又不如彈道導彈,因此遭到諸多質疑。尤其致命的是,這架轟炸機以3馬赫飛行、在21021米的高空投彈時的圓周公差半徑達1.5千米,其準確度低於各種彈道導彈,等於是沒有對移動目標進行精確打擊的能力,讓人懷疑這種當年一架值5億(相當於如今100億)美元的轟炸機存在的價值。因此,原本預定生產250架的計劃被取消。經眾人力保,最終是以技術展示機的名義,生產2架實驗機,並保留第3架的生產可能性。
在正式開始試飛之時,一些人原本希望藉由它的傑出表現,為它爭取生存空間。但由於1966年的一場意外,一架伴飛的F-104因為太接近XB-70二號機而發生撞機,導致兩機墜毀,徹底粉碎了XB-70的再生希望。而隨後美國也獲知前蘇聯已發展出對付XB-70的SA-5地空導彈(實際上SA-5也只是蘇聯的一個宣傳騙局而已)及米格-25截擊機,再加上XB-70的結構無法適應遠程低空飛行,因而也難以改裝以適應低空穿透作戰。此後美國放棄了以高速突穿蘇聯領空的嘗試,接下來的新一代美軍戰略轟炸機如B-1、FB-111等,都改以低空穿透轟炸,而不再追求高空高速。關於導致XB-70死亡的原因,在過去航空界還曾有其他說法,但實際上殺死XB-70的,主要還是彈道導彈的發展,以及美國核戰略的轉變。在前蘇聯擁有洲際彈道導彈之後,美國再也無法避免本土遭到核攻擊的可能性,而蘇聯防空網的強化,也使得轟炸機的報復成功率,難以和洲際彈道導彈相比。XB-70已完全失去了存在的意義,自然只有死路一條。
隨著XB-70消逝的還有XF-108三倍音速截擊機,該機計劃用於攔截蘇聯高速轟炸機,以及為XB-70護航。該機計劃裝備ASG-18脈衝多普勒火控雷達和GAR-9空對空導彈(即後來的AIM-47),由休斯飛機公司繼續研製,但最終該項目也被取消。
翼 展: 32米
前置翼展: 8.78米
機 長: 59.74米 (含機鼻探針)
機 高: 9.14米
輪 軌 距: 7.06米
輪 基 距: 14.08米
主翼總面積: 585.02平方米
前置翼總面積: 38.61平方米
垂直尾翼總面積: 21.73平方米
機體總重: 250噸
空載重量: 93噸
最大航程載彈量: 21噸
油箱總容量(11個) :136噸
最大速度:3.1 馬赫(21,500米高空)
巡航速度:3.0馬赫
進場速度:500千米/時(機身後準備了三個直徑8.53米的減速傘)
XB-70是由美國空軍戰略司令部(Strategic Air Command)授權北美航空(North America Aviation)洛杉磯分部所設計製造,B-70計劃原本是一個設計要用來取代B-52同溫層堡壘式(Stratosfortress)轟炸機,以超音速、超高空飛行的方式突破敵對國家的防空網,進一步投擲傳統或核子武器作為訴求的開發計劃。但由於進入1960年代後地對空飛彈(SAM)的技術逐漸提升,對B-70的潛在威脅大增,再加上該計劃昂貴的開發費用使得它在經濟效益上比不過作用類似的洲際彈道飛彈(ICBM),最後終於遭到取消,已經製造出來的原型實驗機也被改為研究用途。
XB-70作為一種武器來發展的目的雖然胎死腹中,但透過它的實際飛行美國航空界獲得許多重要的資料,以致成就了日後的超音速運輸計劃(Supersonic Transport,SST)之實現,產生出協和號超音速客機,與它的蘇聯版對手--Tu-144。
XB-70是一架長59.7公尺、寬32公尺、三角翼基本構型的大型噴射機,其主翼後掠角約65.5度,兩側翼端采液壓可變設計,可根據需要在25度到70度之間切換。第一架原型機的最大下折角度只到65度,第二架原型機才可以下折70度,這兩塊下折主翼的面積已經非常接近康維爾公司設計的B-58轟炸機的全部翼面積。下折的主翼端除了在利用縮小的翼面積,控制空氣動力中心在超音速飛行下位置的變化,增加超音速飛行時的穩定性之外,它們還可將飛機在超音速飛行時機身前段處所造成的衝擊波(Shock Wave)包圍在機身下方無法自兩側擴散消逝,等於是讓整架飛機「騎」在自己產生的震波上。這種被稱為「壓縮舉升」(Compression Lift)的概念可將超音速衝擊波轉化成飛機的上舉力道,使得XB-70成為全世界升阻比(Lift-to-Drag Ratio)最高的載人飛機。
為了能對付以3馬赫的超音速長時間持續飛行所產生的高熱,XB-70的機身採用了鈦與鍍銅不鏽鋼為材料的蜂巢結構。六具引擎以3-3的方式安置在機尾翼面下緣,每三具引擎共享一長方形的進氣道,其主要目的是將原本三維空間的氣流整理成接近二維的平面狀態。為了穩定機身,XB-70的機首、駕駛艙的後方兩側配置有一對翼展約8.8公尺的大型副翼。配合主翼非常誇張的後掠角度,XB-70采雙垂直尾翼的設計以維持低速時的操作穩定。由於其超音速飛行的需要,它雖然可以籌載拋擲傳統或核子武器,但卻不能外掛任何機外設備。
XB-70的推進力來自六具由通用(GE)出品的J93-GE3型渦輪噴射引擎(或也被稱為YJ93-GE3,因為此型引擎只曾在XB-70上實驗使用過),使用航空用JP6燃料。為了抵抗三倍音速飛行時產生的強大阻力,XB-70的耗油是可以想見的,因此它雖然擁有接近B-52的載油量,但航程卻只被局限在5,000海里。除了在空氣動力學設計上的實驗性之外,XB-70還有許多其它前瞻的設計,例如以當時來說極為先進的艙內電子設備,使得它得以簡化機組人員至四名,分別是正駕駛、副駕駛、炸射官與防衛系統操作官,不過在實際量產的實驗版XB-70上只有正副駕駛的配置,取消了從未出現的YB-70之四人編製設定。四人皆各別乘坐在有特殊包圍保護的飛行椅上,能在70,000呎(超過21,000公尺)高空中、3馬赫的飛行速度下進行彈射,事實上就因為這設計的存在,使得XB-70的一位正駕駛在之後所發生的一場空中撞機意外中,以彈射方式幸運逃生。
XB-70(或正確的說,B-70)的開發計劃,起源於1955年時,當時美國空軍需要一架可以取代B-52的戰略轟炸機,因此以一架能夠用3倍音速的速度飛行於超高空,可以酬載傳統與核子武器的大型長程轟炸機作為基本需求,招集了相關廠商進行競圖作業。與同期的B-58轟炸機類似,當時的空軍非常傾向嘗試全新的技術,因此給予承包商極高度的設計彈性,全權決定武器系統的設定。參與B-70競標的航空製造公司包含了波音與北美兩家,1958年時由北美雀屏中選。
1950年代末期、60年代初期蘇聯在防空飛彈技術方面有幅度不小的進步,讓美國空軍意識到防空飛彈的存在,成為原本利用高度與速度滲透敵方防禦的策略一個很嚴重的威脅,因為以當時的技術,像XB-70這種超高空、超高速的飛機,在操控靈巧方面的表現是非常局限的,飛機需要非常大的迴轉半徑進行轉向,因此很容易就被敵人算出飛行軌道而進行攔阻。除此之外,XB-70的龐大的機身會產生非常大的雷達反射截面,更進一步提升防空飛彈鎖定它的效率。相反的,當初針對超高空飛行用的超薄三角翼設計因為結構較脆弱,因此也不適合進行強化後改作低空穿透飛行用途以躲避對方雷達搜尋。結果,原本完全為了符合任務要求而特別設計的構造,全成了限制它提升任務彈性的枷鎖,美國空軍在幾番思考後決定將它改作偵查機用途,在1959年時宣布XB-70計劃將轉成偵查用的RS-70。不過,當時美國空軍和中央情報局已經和洛克希德公司的臭鼬工作室著手進行U-2的後續機種:具備3馬赫持續飛行能力的A-12高速偵察機的計劃,RS-70的雖然經過評估但是沒有被接受,可以說是一架雖然成功地達到預訂目標,但卻因為目標本身的可行性問題而受到波及的概念機。
1960年時發生了U-2危機事件,一架自巴基斯坦起飛、試圖穿越蘇聯位於中亞地區領土,飛抵挪威降落的U-2超高空偵察機遭俄制SA-2地對空飛彈擊落,引發了國際間的緊張情勢。這事件的發生等於徹底宣告了XB-70的開發計劃完全不可行,考慮到它過高的開發費用(原型機成本每架超過7億美元)與面對對手國家的防空系統時又太過脆弱,肯尼迪總統在1961年時宣布將XB-70計劃裁減到僅剩研究用途(這也就是為何飛機會掛上實驗機專用的「X」編號,而非預產原型機用的「Y」編號),原本預計打造的三架原型機也在二號機完成後就停止繼續。
1964年9月21日,XB-70A首次進行實際飛行(一號機,機身序號#62-0001),但是打從一開始起一號機就一直有蜂巢結構太脆弱、液壓系統漏油、燃料泄漏與起落架故障等毛病。在一場於1965年5月7日所進行的試飛中,XB-70A兩側進氣導管前緣的分隔板在高速狀態下破裂,碎片飛進引擎里一次損毀了六具噴射引擎,損壞程度嚴重到無法修復造成重大損失。1965年10月14日,一號機成功地加速到3馬赫的高速,但卻也因高速飛行時承受的過大應力損毀機翼的蜂巢結構,左翼前端約600公釐長度的結構被撕裂消失,基礎上的結構缺陷讓有關當局決定限制一號機的飛行速度在2.5馬赫以下,也局限了一號機的實際測試功能。
但正由於一號機的教訓,XB-70A的二號原型機(機身序號#62-0207)在機翼結構上進行了徹底的改良,完全解決了一號機上無解的那些毛病。二號機首次試飛於1965年7月17日,並且在1966年5月19日的一次飛行中,以3馬赫的速度持續飛行了3,840公里的距離,耗時33分鐘,成功地達成該計劃預計要達成的目標證實此設計概念的確擁有在70,000呎高空中持續以3馬赫高速飛行的能力。可惜的是在1966年6月8日,在一場為了拍攝空中定裝照而進行的緊密編隊飛行中,XB-70A二號機與隨扈一架隸屬NASA、編號N813NA的F-104N星辰鬥士式(Star Fighter)戰鬥機發生了空中相撞意外,於加州巴斯托(Barstow,CA)北方的沙漠里墜毀。當時F-104N的飛行員、NASA的總試飛官喬渥克(Joe Walker)與XB-70A的副駕駛卡爾克羅斯(Carl Cross)都在意外中喪生,而XB-70A的正駕駛艾爾懷特(Al White)卻幸運地彈射跳傘成功,保住一命。
事故之後當局曾嘗試強化一號機來取代二號機墜毀後留下的任務空缺,但卻沒有成功,在1967年到1969年間XB-70A一號機一直是由位於加州愛德華空軍基地(Edwards AFB)的NASA飛行研究中心(今日的德雷頓飛行研究中心)操作,進行了33次研究飛行,在整個飛行研究計劃中航空界獲得許多關於大型飛行器在高達3馬赫的超高速飛行下之表現特性。1969年2月4日一號機正式退休,被送往位於俄亥俄州戴頓Dayton,Ohio)萊特帕特森空軍基地(Wright Patterson AFB)的美國空軍博物館(U.S.Air Force Museum)收藏展示。
已建造機型:
XB-70A一號機-(NA-278)機身編號62-0001,總飛行次數83次,總飛行時數160小時16分,現存於俄亥俄州戴頓,美國空軍博物館。
XB-70A二號機-(NA-278)機身編號62-0207,總飛行次數46次,總飛行時數92小時22分,於1966年6月8日墜毀於加州巴斯托北方沙漠地區。
未建造機型XB-70B三號機-(NA-274)機身編號62-0208(預計),1961年3月時以YB-70A預產機的身份起造,但在1964年建造半途被取消,未完成。
YB-70A-原本計劃建造10架改良型原型機的計劃在1960年12月時取消,這些YB-70元本是計劃在完成測試後,進一步改裝成B-70A規格正式服役。
B-70A-計劃中原本要建造50架可執行任務的戰略轟炸機(附有翼端油箱),但在1959年12月時取消。
RS-70-原本計劃要將B-70A改裝成50架偵查用飛機(具有空中加油能力),但在1959年2月的評估後放棄此計劃。



















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