70年前美国就曾开发出“UFO”:B-2战略轰炸机见了都要叫声爹!XB-35与YB-49的飞翼之梦

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EVA中投放量产机的科幻运输机

各位车长老爷们大家好啊,威名远扬的美国B-2战略轰炸机想必大家都有耳闻,这种造型“不走寻常路”也颇为神秘的轰炸机,是美国核威慑体系中重要的一环。可能有老爷想问了,这B-2没有一般飞机所有的机身和机尾构型,它是怎么飞起来的呢?这个秘密还要追溯到70年前一位飞机设计师的不懈努力,可以说没有他的一再坚持,就没有这“外星科技”打造而成的B-2轰炸机。

起飞中的YB-49

上面这架外形酷似一把“回旋镖”的奇葩飞行器就是我们今天的主角,美国诺斯罗普设计生产的YB-49,它在航空史上“飞翼机”这一类目中占有独特地位,我们今天就来好好聊聊它~

研究诺斯罗普飞翼机

超越时代的工程

YB-49和B-47,二者构型差别巨大

飞机能飞起来主要是靠机翼产生的升力,因此其实除了机翼之外,飞机上的其他部分完全都可以省略掉。只是人类设计出来的产品肯定是为了达到某种目的,因此飞机上需要机身,机身内通常会搭载控制系统和货舱/客舱,就像我们在机场看到的普通客机一样。在这种飞机设计思想下,传统飞机的重心通常会位于机翼升力中心前方,这样一旦飞起来之后,传统飞机就会不由自主的向下俯冲(稳定性不佳),为了改变这种情况,在传统飞机加上了尾部的控制翼面,也就是我们看到的的机尾垂直尾翼和水平尾翼,在它们的共同作用下传统飞机才能稳定,做出各种动作

J.K.诺斯罗普

J.K.诺斯罗普生于1895年11月10日,他是诺斯罗普公司和洛克希德公司的创始人之一,著名的美国航空工业家。1916年诺斯罗普第一次涉足航空工业,之后年轻的诺斯罗普对飞翼机这一航空机构型产生了极大的热情。飞翼机和传统飞机不同,它没有传统意义上的机身和尾翼,所有的控制系统都安装在机翼内,外形看起来就像一个直着飞行的回旋镖。

YB-49

早在1929年诺斯罗普就设计制造出一架有动力的全金属飞翼机,可惜此时的控制系统水平不过关,他不得不为它安装了传统的垂直尾翼,这架不是很成功的飞机成为诺斯罗普第一架飞翼机作品。与传统飞机相比,飞翼机为了把所有的东西都塞在机翼中,飞翼机的机翼相对会非常厚,在低速时影响不大,但是在高速飞行中会产生极大的阻力,因此飞翼机在30年代追求速度的航空领域并不受人待见。

YB-49可以方便的收纳进更低矮的机库中

但是飞翼机的优点同样让人无法忽视:在速度较低时,飞翼机的升力很高但阻力很小,在相同的载弹量下,飞翼机可以比传统飞机飞的更快也更远。飞翼机的结构非常简单,它基本上是一个整体,不需要机身和尾翼,因此强度较大也不容易现结构上的问题。飞翼机机舱的分布是沿着机翼翼梁的,投弹或者卸掉载荷后有着更好的重量分布。另外飞翼机由于其特殊的构型,它的正面和侧面投影面积都非常小,在空战中有一定优势

容克斯设计的G.38

20世纪20-30年代,世界各国的飞机设计师多少都注意过飞翼机这一构型,德国的容克斯博士在1910年就申请了“只用机翼运输”的专利,他还曾构想过可搭载1000名乘客的未来飞翼机,1931年容克斯设计的G.38客机上就使用了具有浓厚飞翼机味道的厚实机翼,可为了运载乘客,该机还是设计了传统的机身和尾翼。苏联的谢拉诺夫斯基和德国的霍尔腾兄弟在这一时期也都设计出了众多的飞翼机,可是成功者寥寥。

诺斯罗普设计的N-1M

1940年7月3日,诺斯罗普设计的N-1M飞翼验证机首飞成功,伴随着这架外号“吉普”的小飞机一同飞上天空的,还有诺斯罗普魂牵梦绕的大型飞翼机之梦。诺斯罗普公司的试飞员们发现该机的稳定性和操控性都非常棒,只是发动机的动力不足,N-1M整体上的设计没有任何问题,它非常可靠,这就为后来的YB-35和YB-49打下了坚实的基础

XB/YB-35:巨鸟腾云

N-9M技术验证机

1941年4月11日,美国陆军航空兵发布了新的轰炸机招标,陆航要求这种轰炸机能挂载4.5吨炸弹飞行16000公里,在7620米的高度上最大速度要达到724千米/时,而经济巡航速度也要达到440千米/时。这个计划最后变成了康维尔公司的B-36“和平保卫者”重型轰炸机,而另一方面它也引申出了诺斯罗普的YB-35方案。诺斯罗普收到招标后,首先生产了一架N-9M技术验证机用于收集飞行性能数据,同时让试飞员熟悉飞翼机的操纵。N-9M的翼展足有18米长,一共生产了4架。

XB-35,注意其巨大的襟翼和副翼

美国陆航招标这种超大航程轰炸机的目的,是为了防止一旦英国沦陷后,美国失去海外基地,无法对欧洲大陆上的纳粹目标进行打击,所以新型轰炸机一定要飞得足够远,还要能带足够多的炸弹。飞翼机在这两个方面上正好有传统飞机无法企及的优点,这也让诺斯罗普信心十足。1942年初XB-35开始研制,7月份诺斯罗普拿出了XB-35的模型,美国陆航对该机也是非常期待,甚至在连XB-35原型机还未进行试飞之前就下了13架的订单。

飞行员蹬舵-开裂式襟翼打开

1942年11月美国陆航又把订单提升到200架,半年后诺斯罗普和陆航正式签订了购买合同。XB-35是一架翼展达到52.43米、飞机总长16.18米、高6.1米的巨鸟,它不需要方向舵改变方向,而是通过机翼上的一对上下开裂式襟翼来完成转向动作飞行员使用脚蹬舵控制襟翼,比如飞行员想往左转,他就可以左脚蹬舵,XB-35的左侧机翼襟翼就会上下张开,增大飞机的左侧机翼阻力,飞机向左转向。

XB-35的副翼

XB-35想要做出更多的动作,需要副翼进行操纵,飞行员使用驾驶盘就可以方便的调整副翼的动作。驾驶盘前后推动,XB-35就会俯冲或者下降,驾驶盘左右转动,XB-35就会左右滚转,同时在XB-35起飞、降落时,机翼上还会自动打开一组开裂式襟翼

XB-35飞行

XB-35使用4台普惠生产的风冷星型发动机,上面还配有双涡轮增压器,每台发动机上都使用了类似图-95上的同轴反转螺旋桨,这4台发动机每台都能输出3000马力的动力,可以使重达40吨的XB-35达到632千米/时的最大速度。在1946年6月的首次飞行中,XB-35只用了45分钟就从霍桑市飞到了穆罗科干湖,飞机状态良好,未发生任何问题

同轴反转螺旋桨

飞行中的XB-35

但是经过3-4次的飞行过后,XB-35的问题暴露了出来,同轴反转螺旋桨和发动机产生了强烈的震颤,变速箱也出了问题,XB-35飞行了19次之后被迫停止飞行,此时已经是1947年的9月11日,第二架XB-35则是从1947年6月26日开始仅仅飞行了8次就停飞了。

飞行中的YB-35,下方是一架B-17

1948年5月15日,第一架由XB-35改装而来的YB-35进行首飞,YB-35把之前问题多多的同轴反转螺旋桨换成了普通的四叶螺旋桨,同时安装上了自卫武器——20挺M2重机枪,它们被分散在6个机身上的炮塔中,由乘员遥控射击。陆航的高层认为已经到了这个时候,还在使用活塞发动机的飞机已经过时了,但是他们也不得不承认,YB-35的表现确实比康维尔B-36要好,但这也无法挽救YB-35的命运:第一、第二架YB-35全都停飞,最终报废。

YB-49:绝唱

生产出来的XB-35机身,停放在一起甚是魔幻

YB-49起飞

对于美国航空兵而言,虽然螺旋桨式的飞翼机比较失败,但是他们仍然不愿意放弃这种有趣的飞机构型,于是他们订购了两架YB-49,这种机型将XB-35的活塞发动机换成了艾莉森J35喷气发动机。第一架YB-49与1947年10月22日首飞,在40000英尺高空连续飞行了6.5个小时并创下了纪录。YB-49的最大速度达到了793km/时,巡航速度也有587km/时,最大航程达到了16057公里,飞机全重40吨,最多可以携带20吨炸弹,最大起飞重量则有87吨。

在天空中翱翔的YB-49非常科幻

这架在蓝天中自由翱翔的金属巨鸟让诺斯罗普为之一振,但是换装喷气发动机的YB-49的油耗量也是节节攀升,使得它的航程没法赶超竞争对手B-36,而且YB-49的飞翼构型超出了当时的飞行控制水平,这使得YB-49飞行时没有传统飞机那样稳定,在轰炸时精度不足。

YB-49的雷达反射面积很小

在这个时代,高度和速度已经成了衡量飞机的两大准绳,YB-49的飞翼构型使得它没法超音速,换装了喷气发动机又使得它航程骤减,同时糟糕的飞控水平干扰了投弹精度。其实这些问题都是可以得到解决的,只是YB-49的时间已经不多了....在波音B-47面前,YB-49已经不那么具有吸引力了。同时诺斯罗普公司和当时的美国空军部长斯图尔特·锡明顿产生了隔阂,后者通过自己的影响力结束了YB-49的生命:1950年5月,所有的诺斯罗普飞翼轰炸机订单被全部取消,YB-49项目宣告结束。

耄耋之年的J.K.诺斯罗普

但是YB-49的影响并没有结束,将近30年后的1980年,已经84岁高龄的J.K.诺斯罗普被诺斯罗普·格鲁曼公司邀请,此时的诺斯罗普先生已经重病缠身,人们推着他的轮椅走进公司研发部中的一个机密区域。在那里,一架B-2战略轰炸机的比例模型静静地等待着诺斯罗普先生的到访,B-2和YB-49的翼展相同,而且它大量使用了从YB-49身上得来的数据诺斯罗普先生此时已经无法说话,他颤抖着用纸笔写下:“我终于知道了,为什么上帝多让我活了25年。10个月后,诺斯罗普先生去世,此时距离第一架B-2隐身战略轰炸机进入美军服役只有8年。

YB-49首次起飞时的照片,颇为震撼

从YB-49到B-2

拯救飞翼机的是进入80年代以来不断发展的电子飞行控制系统,由计算机程序微调的飞翼轰炸机飞行起来无比稳定,飞行员不用再竭尽全力操纵“一匹脱缰的野马”。从YB-49到B-2,这不仅是一段航空史上的传奇,也是J.K.诺斯罗普先生毕生心血铸就的传奇。

YB-49精密复杂的仪表

全文4130字,参考资料:Pape, Garry and John Campbell. Northrop Flying Wings: A History of Jack Northrop's Visionary Aircraft

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