壮志未酬身先死,三马赫时代夭折的超级天才,XB-70战略轰炸机

目前各大国的战略轰炸机都在向隐身突防上面发展,而不是再一味的追求以前的高空高速,而就载人航空飞行器的速度来说,目前所有的战机速度都没有超过3马赫的,但上世纪的60年代是一个特别的时代,是争先恐后涌现超音速载人飞行器的时代,那个时候的两大国都以更高更快更强为目标来设计侦察机和截击机,那个时候飞机的最大速度可以突破3马赫,涌现出了多款投入使用的高音速飞机,比如米格-25,SR-71,这些飞机都进入了军队服役,但是也有壮志未酬身先死的,比如XB-70,这款轰炸机的速度同样也可以突破3马赫,且是

航空史上第一架利用乘波体概念进行设计的载人飞行器,也差点儿成为第一架核动力轰炸机,人送外号:“女武神”,那么本文就来聊一聊女武神战略轰炸机。

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夭折的三马赫轰炸机:XB-70


将核弹扔在苏联国土上

自从冷战的帷幕落下后美苏两国都争先恐后发展战略轰炸机,想要在有朝一日爆发战争的情况下能够对对方进行战略纵深轰炸或者是直接投下核弹,而有矛必有盾,既然轰炸机可以往我的领土上投弹,那么我肯定要有相对应的防御武器来拦截你的轰炸机,比如截击机,又或是防空导弹。因此在上世纪50年代前后超音速战机相继出现,而作为攻击一方的轰炸机的速度却跟不上,而那个时候还没有什么防区外投弹的概念,如果我方的轰炸机进入对方领土被对方的截击机拦截击落那发展这样的轰炸机也没有什么意义。

因此在这种背景下研发超音速轰炸机的方案便被摆上了桌面,就美国而言,想要穿透苏联的防空网深入苏联腹地的话,轰炸机就必须要有高空高速的条件,以防止被截击机轻易的拦截。因此,相比之下当时的B-52是完全不能够满足高空高速的条件,毕竟B-52的极限速度也只不过才是一马赫。因此在这之后又出现了B-58轰炸机,但是B-58除了在速度上勉勉强强可以突破音速外,论航程和作战半径的话都不及B-52,同时它的两马赫只有在做突防冲刺开启加力的时候才能够达到两马赫,而在平常的飞行中还是可以被战斗机和防空导弹给追上。

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B-58轰炸机的两马赫冲刺仍然不能满足要求


因此,只有突破3马赫才是最终的解决方法,毕竟那个时候苏联并没有速度能够达到三马赫的战机出现,而苏联早期的防空导弹最大速度也只能达到2.4马赫。1955年,美国空军对新型的战略轰炸机方案进行了设计招标,按照军方的要求新型战略轰炸机可以在2.1万米的高空以3马赫的速度进行冲刺,同时也可以在低空以0.9马赫的速度进行巡航,另外该机必须不要进行空中加油,为了能够长时间给苏联造成威胁,该机必须具有超长时间飞行的能力,即具备核动力!可实现长时间在苏联领空进行飞行。

参与招标的公司有北美公司和波音公司,两者的方案总体上来说满足了高空高超音速的要求,但是也超出了军方的要求有点儿过,他们设计的方案中XB-70的最大起飞重量竟然达到了450吨。因此军方在1957年给出了限制条件,最大重量不能超过222吨,同时升限提高到2.3万米。1957年12月23日,北美公司竞标获胜,1958年1月24日北美航空与军方签订了建造原型机的合同,而在另一边通用电气公司负责研制高能燃料。

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北美航空公司


如何实现三马赫飞行

想要飞机实现三马赫的飞行,首先要解决的就是飞机在进行超音速飞行时所产生的激波阻力问题,由于飞机在进行跨超音速飞行时机体表面会产生激波,这使得战机发动机的推力有很大部分用在克服这种激波阻力上面,但是北美航空的设计师们却巧妙地将激波所产生的能量给利用了起来,设计师们通过巧妙地气动设计让激波的高压区通过机翼下方,使得XB-70在飞行时产生占总升力30%的附加升力,提高了XB-70的升阻比,另外XB-70在巡航时使用较小的攻角进行巡航还能够进一步的减小阻力。

而在气动布局的设计上XB-70采用了鸭式、无平尾、小展弦比三角翼的总体布局,主翼后掠角约为65.5度,两侧的翼端采用液压可变设计,在高速飞行时可根据需要在25度-70度之间来回切换,70度是第二架原型机的角度,第一架最大角度为65度,而对于这样可折叠翼尖的设计除了使飞机形成一个乘波体的形状外,还可以起到部分垂直安定面的作用从而增加B-70的方向安定性,另外在进行超音速飞行时可以抵消上反角效应。

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XB-70的总体布局


另外还有一个是材料的问题,XB-70以三马赫进行飞行的时候最高会产生400多摄氏度的温度,虽然钛合金的耐热性能非常好在上世纪五六十年代的时候就已经广泛用于航空领域,但是钛合金也是非常贵的,只占到了所用结构材料的9%,而机体大部分地方使用的是两层镀铜不锈钢之间夹一个蜂巢状结构,占到了68%,机身的其他某些部位依靠燃油流通循环来吸收热量。另外一点是高速飞行时的油漆脱落的问题,这一点苏联的米格-25也曾遇到过,而XB-70同样也是,在一次试飞中由于红漆熔点较低导致所有的红星全被吹落,之后更换了熔点更高的红星从而解决了问题,但是白漆也遇到了类似的问题,由于XB-70机体大部分都是以白漆涂装,虽然其能耐高温,但是由于采用了软壳结构导致白漆的漆皮在经历高低温的循环往复中出现了大面积脱落,而这一问题在女武神被封装前都没有得到根本解决,他们的缓兵之计是每飞行十次重新喷漆又或者在公开展示前重新喷涂。

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XB-70的白漆漆皮脱落


当然最不能没有的就是直接动力来源了,该机使用了6台通用电气的J93-GE-3涡轮喷气发动机,每台发动机可以产生14060千克的加力推力,由于三马赫飞行时的阻力也非常大外加6台发动机,因此XB-70的耗油量也非常大,所以在载油量上XB-70接近于B-52达到136吨。

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XB-70的J93-GE-3涡喷发动机


项目发展遇到的问题

第一部分也说到了XB-70在立项的时候也被要求要用核反应堆提供动力,但是在后续的发展中项目团队及军方高层都意识到了核动力方案的不可行,首先项目团队上无法实现可以装入机体的小型核反应堆,虽然那个时候已经有了核动力航母和潜艇,但是这样一架飞机和这两者比起来那体积显然不在一个层次,而对于当时的技术来说实现机载核反应堆的小型化是非常难的,而按照设计团队的方案这种核反应堆的最小重量都要达到200吨,这么大的重量已经接近了方案招标时允许的最大起飞重量了。

而军方也考虑到了核反应堆所产生的核污染问题,首先不说能否对空勤成员做到足够安全的防护措施,从民众角度讲,当时的核动力飞机的发展并不是太成熟,如果安装在这样一架飞来飞去的超音速飞机上无疑是在美苏两国民众的头上悬着一把达摩克里斯之剑,一旦发生故障导致坠毁或者是被击落都将对坠毁区域造成核污染,而如果是在苏联境内坠毁那后果无异于一场小规模的核挑衅。因此在这些多重考虑下军方最终将核动力要求从XB-70的项目中剔除。另一边通用电气的高能燃料也一直无法研制成功,于是便转为研制普通燃料。

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核动力轰炸机方案最终表明不可行


除此之外的一个问题就是时代发展所造成的处境和资金问题,在XB-70刚立项的时候苏联的防空导弹论速度论高度都不能够对XB-70造成威胁,但是XB-70的发展跟不上苏联防空导弹的发展进步,仅仅几年的时间萨姆防空导弹就取得了巨大的进步,这直接导致在1960年一架U-2高空侦察机被SA-2导弹给击落,这也影响到了XB-70的发展,因为这意味着苏联的高空也不再安全,而另一边XB-70的造价又太过于昂贵,按照空军的预算XB-70最终投产的话需要7.5亿美元,要注意这只是60年代的7.5亿,放到现在来说就是100亿美元,这完全就是个天文数字,一直因为造价高昂只造21架的B2与其比起来也显得非常便宜。因此在艾森豪威尔执政的时候政府就不断因为资金与空军进行扯皮,这也让XB-70的整体进度一缓再缓,而到了肯尼迪上任的时候,XB-70先是获得了巨额的拨款,但是最后政府还是决定最终放弃该机的建造,原先的6架原型机生产被减为3架。

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XB-70的研发资金曾经一度遭到扯皮


三马赫天才的特点

XB-70的启动速度非常快,相较于SR-71升空前需要大半天的准备时间,XB-70从开机到升空只需要25分钟,同时其机组人员也不需要像也黑鸟那样穿上厚厚的宇航服什么的,省去了许多繁琐的过程。XB-70的机腹最多可装载11.34吨的炸弹,当时也还考虑了挂载导弹的设计方案但是之后没有运用;XB-70的驾驶舱内有着在当时来说极为先进的电子设备,正是由于安装了这些先进的电子设备因此XB-70的机组人员减少至了4人,分别为正副驾驶以及投弹员和领航员,而在之后的设计中又取消掉了投弹员和领航员只保留正副驾驶二人。

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XB-70的驾驶舱,数目繁多的各类仪表,在当时来说算上非常先进的驾驶舱


而对于驾驶舱的逃生系统XB-70的设计也非常独特,因为其飞行环境会是在几万米的高空以三马赫飞行,因此其不可能像普通战机那样直接弹射出舱,而是使用有着特殊包围功能的座椅,在弹射的时候座椅会将驾驶员包裹起来弹射出去,以满足可以在3马赫的条件下两万米高空的弹射要求,而这个设计也确实拯救过一名飞行员的生命,但是由于其可靠性不高又同时让另一名驾驶员失去了生命。

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将驾驶员严密包裹的弹射座椅


原型机飞行遇到的故障

1964年9月21日,XB-70A的一号原型机开启了首飞,通过试飞发现了机体的材料强度有问题,由于蜂窝状材料强度不够导致机翼前缘撕裂,此外还有起落架故障和液压系统漏油甚至是发生了燃油泄漏的糟糕问题;1965年5月7日,XB-70A在进行超音速飞行时出现了进气道前部分的分隔板直接破裂的状况,破裂的碎片将6部发动机全部毁坏,无法修复。更换了发动机后继续进行测试,同年的10月14日,XB-70A在速度达到了三马赫后又出现了蜂巢的结构强度问题,左机翼损坏,对于频繁出现的机体坏损情况空军让XB-70A的速度不再超过2.5马赫,这同时也影响到了XB-70A的实际性能测试。

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XB-70A一号原型机的发动机在测试过程中全部损坏


对于一号原型机出现的问题,二号原型机解决掉了绝大部分,对于此的证明就是在1966年5月19日二号原型机以3马赫的速度持续飞行了32分钟,最大速度达到了到了3.06马赫,同时用时91分钟飞完预定的3900公里的距离,这次的安全飞行成功的证明了XB-70达到了当初方案制定时的要求,但是天有不测风云,一切飞行测试全都正常的XB-70A又再一次夭折。

事件的起因源于一次本是很欢喜的宣传照拍摄活动,1966年6月8日,在XB-70A二号机完成NASA的飞行数据测绘任务后,按照通用电气的请求,T38、F4、F-104N和F5四架战机飞到了XB-70A的身边准备为通用电气拍摄一组发动机宣传照;按照拍摄的需要五架飞机组成了密集编队飞行,然而由于靠得太近导致处于XB-70A右侧的F-104N被吸入XB-70A右侧机翼下折翼尖产生的涡旋中,在撞上机体后战机顷刻间便化为一团烈火,驾驶员当场牺牲。而XB-70A起初并未感受到异常,还继续向前飞行,然而由于两个垂尾和左右翼尖受损XB-70A开始慢慢掉落最终失控进入失速螺旋,正驾驶跳伞成功,副驾驶由于座椅不太可靠未被弹射从而随着XB-70A一同跌落在了茫茫大地上。

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XB-70A二号机被F104N撞上并坠毁的全过程


也正是由于这场事故本就对XB-70有着种种意见的政府高层最终让其下马,而最初生产三架原型机的计划最终也只停留在了这架坠毁的二号机上,在这之后二号机空缺的任务由强化后的一号机来完成,但是由于一号机2.5马赫的限制仍未被解决空军最终便也放弃了,转而交给NASA的飞行研究中心来进行使用。

博物馆里最后的余生

XB-70最终下马的原因不仅是由于自身的原因,也有时势的一部分,可以说是XB-70是生于时势又是败于时势,当初立项XB-70的时候就是考虑到了苏联没有一款战机和防空导弹能够追得上它,高空高速突防是她最大的特点。但是在XB-70立项的苏联米格-25也紧随其后加紧立项,并于1964年成功首飞,该战机虽然材料和设计并不先进但是成功的实现了1+1>2,且后来苏联的萨姆导弹技术开始突飞猛进已经完全能够追得上XB-70,再加上XB-70在高速飞行时根本无法进行任何有效的机动,以其超大的回转半径和巨大的雷达反射截面完全能够被萨姆导弹计算出飞行轨迹和锁定,所以这个当初推动她发展的着手点最后也成为了最后阻挡住其前行的无法撼动的巨石;本来政府准备将其从轰炸机改为侦察机,但是A-12的酝酿和U-2的坠落成了其跌向深渊的最后一把推手。

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XB-70的唯一一架原型机只能孤零零的留在博物馆中


所以综合这些因素美国政府便将XB-70彻底的废除,转而将重点放到洲际核导弹上面,而曾经承载着轰炸苏联本土重任的XB-70仅剩下A型的唯一一架原型机孤零零的留在世上,在博物馆里度过它最后的余生。


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