XB-70战神侍婢式轰炸机

XB-70「女武神式」轰炸机

XB-70 "Valkyrie" Bomber,又译为「战神侍婢式」)是一架美国空军在冷战时代开发的实验性三倍音速超高空战略轰炸机。虽然拥有当时最先进的技术概念与惊人的实力,但却因为战争型态的改变与意外,只实际生产了两架原型机即宣告计画中断结束。

XB-70战神侍婢式轰炸机

战争形态的改变并没有阻止美国对超音速轰炸机的需求,同期提出的以低空突防避开苏联对高空的包括施以防空核弹的严密封锁,是为美国「战略铁三角」(陆基长程洲际弹道导弹、潜射式弹道导弹、长程战略轰炸机)的重要一员。美国空军研究过XB70低空突防的可能性,结果因XB70糟糕的机械强度使美国空军甚至取消了原定的原型机3号,转为寻求另其它替代方案,最终于1971年选中了洛克威尔的B1。B1开发费用仍很昂贵,通过降低速度要求,以铝合金制造,最终在机械强度、重量和单位造价上取得了令美国空军更为满意的综合性能。

XB-70战神侍婢式轰炸机

XB-70是由美国空军战略司令部(Strategic Air Command)授权北美航空洛杉矶分部所设计制造,XB-70计画原本是一个设计要用来取代B-52同温层堡垒式轰炸机,以超音速、超高空飞行的方式突破敌对国家的防空网,进一步投掷传统或核子武器作为诉求的开发计画。但由于进入1960年代后地对空飞弹的技术逐渐提升,对XB-70的潜在威胁大增,再加上该计划昂贵的开发费用使得它在经济效益上比不过作用类似的洲际弹道飞弹,最后终于遭到取消,已经制造出来的原型实验机也被改为研究用途。

XB70的制造商北美航空当时正处于公司危机前夜。XB70采用了和mig25同样的路线,以不锈钢焊接为主制造机体,仅在高温处包覆9%的钛合金件。而XB70“精巧的”钢结构设计一直有缺陷,原型机1号在3倍音速下机翼变形小部分撕裂,碎片损毁了全部6台发动机;2号机勉强改善了结构强度得以3倍音速下全身而退,又在撞机事故中坠毁。撞机事发时XB70在轻载亚音速下陷入的尾旋中左翼大部折断至引擎舱,使美国空军认为“完全解决了一号机上无解的那些毛病”的2号机仍十分脆弱,难以胜任重载、3倍音速并必须面对敌方防空火力的军事任务,且缺乏继续改进的余地因而取消了整个计划,甚至因此怀疑钢结构制造3马赫飞机的可行性,以致在后来的10年中误以为mig25为钛合金制造。北美航空因1966年XB70的失败和1967年阿波罗1号火灾的责任问题,1967年被洛克韦尔兼并。

XB-70战神侍婢式轰炸机

XB-70作为一种武器来发展的目的虽然胎死腹中,但透过它的实际飞行美国航空界获得许多重要的资料,间接协助了日后的超音速客机之实现。此乃夸大,受政府资助而从未真正实现超音速客机的美国波音、洛克希德公司,以2.7到3倍音速的钢结构客机为目标,倒是从XB70项目中获益。而真正实现超音速客机的法、苏两国均以2倍音速以下铝结构客机为目标,与XB70从气动至结构到工艺大相径庭,更不可能从美国尤其是军用航空界获得任何资料。尤其对于苏联tu144,有从美国获益和从法国获益各种版本,其实苏联的超音速客机不仅和美国未实现的计划完全不同,也和法国的协和有很大差异。苏联仅是获取了法国协和的粗略资料,而后提出更高的指标,整个全新设计。如协和采用翼中引擎吊舱,机翼也是推力承体,而tu144是翼根引擎吊舱,机身是推力承体;协和采用s型前缘机翼,而tu144是简单双三角翼加可折叠鸭翼,这些都无法照抄,是基于完全不同的模型必须完全不同计算或风洞模拟。

XB-70是一架长59.7公尺、宽32公尺、三角翼基本构型的大型喷射机,其主翼后掠角约65.5度,两侧翼端采液压可变设计,可根据需要在25度到70度之间切换。第一架原型机的最大下折角度只到65度,第二架原型机才可以下折70度,这两块下折主翼的面积已经非常接近康维尔公司设计的B-58轰炸机的全部翼面积。下折的主翼端除了在利用缩小的翼面积,控制空气动力中心在超音速飞行下位置的变化,增加超音速飞行时的稳定性之外,它们还可将飞机在超音速飞行时机身前段处所造成的冲击波包围在机身下方无法自两侧扩散消逝,等于是让整架飞机「骑」在自己产生的冲击波上,这种被称为「压缩升力」(compression lift)的概念可将超音速冲击波转化成飞机的上举力道,使得XB-70在超音速范围下有较高的升阻比。采用这种原理设计的高超音速飞行器又被称为乘波体(waverider,或又译为「驭波飞行器」),而XB-70则是世界上第一架载人乘波飞行器,当其以3马赫的巡航速度飞行时,约有35%的升力来自compression lift,而非传统机翼上的升力。

XB-70战神侍婢式轰炸机

为了能对付以3 马赫的超音速长时间持续飞行所产生的高热,XB-70的机身采用了钛与镀铜不锈钢为材料的蜂巢结构。六具引擎以3-3的方式安置在机尾翼面下缘,每三具引擎共用一长方形的进气道,其主要目的是将原本三维空间的气流整理成接近二维的平面状态。为了稳定机身,XB-70的机首、驾驶舱的后方两侧配置有一对翼展约8.8公尺的大型副翼。配合主翼非常夸张的后掠角度,XB-70采双垂直尾翼的设计以维持低速时的操作稳定。由于其超音速飞行的需要,它虽然可以筹载抛掷传统或核子武器,但却不能外挂任何机外设备。

XB-70的推进力来自六具由通用出品的J93-GE 3型涡轮喷射发动机(或也被称为YJ93-GE 3,因为此型发动机只曾在XB-70上实验使用过),使用航空用JP6燃料。为了抵抗三倍音速飞行时产生的强大阻力,XB-70的耗油是可以想见的,因此它虽然拥有接近B-52的载油量,但航程却只被局限在5,000海里。除了在空气动力学设计上的实验性之外,XB-70还有许多其他前瞻的设计,例如以当时来说极为先进的舱内电子设备,使得它得以简化机组人员至四名,分别是正驾驶、副驾驶、炸射官与防卫系统操作官,不过在实际量产的实验版XB-70上只有正副驾驶的配置,取消了从未出现的YB-70之四人编制设定。四人皆各别乘坐在有特殊包围保护的飞行椅上,能在70,000呎(超过21,000公尺)高空中、3马赫的飞行速度下进行弹射,事实上就因为这设计的存在,使得XB- 70的一位正驾驶在之后所发生的一场空中撞机意外中,以弹射方式幸运逃生。

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