XB-70轰炸机_高空高速战略轰炸机

XB-70轰炸机

高空高速战略轰炸机

北美航空XB-70“女武神”轰炸机（英语：North American Aviation XB-70 Valkyrie，又译为“瓦尔基里”）是原北美航空公司于60年代研制的高空高速战略轰炸机，1964年9月，第一架XB-70首飞，并且在第17次飞行中达到3马赫的速度和21500米的飞行高度。1965年7月，经过改进设计的第二架XB-70试飞成功，同样也达到了3马赫的飞行速度；1966年6月，第二架XB-70与一架伴飞的F-104相撞而坠毁。此后，第一架XB-70继续进行试验。由于地空导弹的发展，使得XB-70的战场生存性备受质疑。到60年代中期，美国超音速战略轰炸机研制计划终于被下令停止。1969年1月，在完成了最后一次试验飞行之后，第一架XB-70被送进俄亥俄州的怀特-帕特森空军基地博物馆。

发展历史

尚未出师身已死——超音速轰炸机XB-70的悲歌

在以往曾经飞行过的人造飞行器中，恐怕再也找不出一架飞机能像XB-70那样，能给人如此惊人的印象了！虽然美苏曾经计划过研制更可怕的核动力喷气式轰炸机，也曾有过3马赫（即3倍音速）客机的研究计划，但这些终未成为现实。只有XB-70超音速轰炸机，却真真实实地在这个世界上飞行过，并创下了不少飞行纪录。只是由于众多的原因，使得它在还未服役之前，便已经注定了死亡的命运。

诞生背景

在40年代末，由于战斗机速度提升很快，从1948年起，美英苏都已经展开了研制超音速战斗机的计划，3倍音速的战斗机也在50年代初进入设计阶段。相较之下，当时极速不到一马赫的B-47/B-52轰炸机落伍的速度之快超乎人们的想象，必须开发新的、可穿透苏联领空的战略轰炸机，才能保障60年代以后的战略均势。因此，从1951年起，美国开始研制超音速轰炸机。XB-70（或正确的说，B-70）的开发计划，起源于1955年时，在冷战时期，为了躲避当时速度超过两倍音速的最先进的前苏联歼击机的拦截，并可深入前苏联腹地进行战略轰炸或投放核武器，当时美国空军需要一架可以取代B-52的战略轰炸机，为此美国军方不惜投巨资开始研制这种被称为“瓦尔基里”大型超音速战略轰炸机，因此以一架能够用3倍音速的速度飞行于超高空，可以酬载传统与核子武器的大型长程轰炸机作为基本需求，招集了相关厂商进行竞图作业。并打算作为B-52的后继型号装备美国空军的战略部队。

研发设计

与同期的B-58轰炸机类似，当时的空军非常倾向尝试全新的技术，因此给予承包商极高度的设计弹性，全权决定武器系统的设定。参与B-70竞标的航空制造公司包含了波音与北美两家，1958年时由北美航空公司中标。北美公司经过不懈研究，克服了技术上的种种障碍，最终设计出了一架可以在21021米高空以3马赫飞行，能内携11340公斤炸弹，航程超过8000公里的超级轰炸机——XB-70。

XB－70是原北美航空公司于60年代研制的高空超音速战略轰炸机，该型在1965年10月和1966年1月的试飞中，其飞行速度都曾达到过M3，迄今为止，只有前苏联米高扬设计局研制的米格-25高空高速截击/侦察机和美国洛克希德公司研制的SR-71 战略侦察机可以与之相比。

经过不断的修改设计后，第一架XB-70原型机（编号为62-0001）于1964年9月21日出厂首飞。这架飞机在第二年的一次试验飞行中，飞行速度达到了M3，高度达到21500米。第二架原型机（编号为62-001）于1965年7月17日首飞，在1966年1月3日的一次试验飞行中飞行速度也达到了M3。

终止研究

1950年代末期、60年代初期苏联在防空导弹技术方面有幅度不小的进步，让美国空军意识到防空导弹的存在，成为原本利用高度与速度渗透敌方防御的策略一个很严重的威胁，因为以当时的技术，像XB-70这种超高空、超高速的飞机，在操控灵巧方面的表现是非常局限的，飞机需要非常大的回转半径进行转向，因此很容易就被敌人算出飞行轨道而进行拦阻。除此之外，XB-70的庞大的机身会产生非常大的雷达反射截面，更进一步提升防空导弹锁定它的效率。相反的，当初针对超高空飞行用的超薄三角翼设计因为结构较脆弱，因此也不适合进行强化后改作低空穿透飞行用途以躲避对方雷达搜寻。结果，原本完全为了符合任务要求而特别设计的构造，却成了限制它提升任务弹性的枷锁，美国空军在几番思考后决定将它改作侦察机用途，在1959年时宣布XB-70计划将转成侦查用的RS-70。不过，当时美国空军和中央情报局已经和洛克希德公司的臭鼬工厂着手进行U-2侦察机的后续机种：具备3马赫持续飞行能力的A-12高速侦察机计划，RS-70的虽然经过评估但是没有被接受，可以说是一架虽然成功地达到预订目标，但却因为目标本身的可行性问题而受到波及的概念飞机。

1960年时发生了U-2击坠事件事件，一架自巴基斯坦起飞、试图穿越苏联位于中亚地区领土，飞抵挪威降落的U-2超高空侦察机遭俄制SA-2地对空导弹击落，引发了国际间的紧张情势。这事件的发生等于彻底宣告了XB-70的开发计划完全不可行，考虑到它过高的开发费用（原型机成本每架超过7亿美元）与面对对手国家的防空系统时又太过脆弱，肯尼迪总统在1961年时宣布将XB-70计划裁减到仅剩研究用途（这也就是为何飞机会挂上实验机专用的“X”编号，而非预产原型机用的“Y”编号），原本预计打造的三架原型机也在第二架原型机完成后就停止制造。在1966年6月18日，第二架原型机（编号为62-0207）在飞行表演时同伴飞的F-104战斗机相撞，全部乘员遇难，围绕这次重大事故，美国政界一些对研制超音速战略轰炸机的反对派，百般挑剔XB-70的种种不足，地空导弹往更高速的方向发展，而可以拦截它的对手--前苏联的米格-25已经问世，因而XB-70的战场生存力备受质疑。到60年代中期，美国超音速战略轰炸机研制计划终于被下令停止，XB-70“瓦尔基里”飞机就此半途而废。

性能数据

部分数据来源

设计特点

结构设计

XB-70轰炸机采用了鸭式、无平尾、大三角翼的总体布局，前缘向下倾斜，并将约 47 平方米的翼尖与主翼以铰链方式接合，在高速飞行时翼尖可垂下 25 度至 65 度。理论上此折动机翼有三种好处（高速时）：

（1）使翼尖起到部分垂直安定面作用，有助于 B-70 的方向安定性。

（2）超音速时，可抵消其上反角效应。

（3）破坏翼面后部所产生的部份升力，避免升力中心过度向后移动，使飞机趋于稳定。

（4）制造压缩升力。

而在设计 B-70 前，NACA（为 NASA 前身）曾发现一种压缩升力的现象，即在某种高速下，一种适当形状的物体可使音障形成的激波撑起物体，如同冲浪快艇般的乘波奔驰，因此 XB-70A 的进气道位于三角翼之下，其巨大体积恰使激波形成向上的压缩空气，能被机翼捕捉，从而提供了免费升力。

XB-70 前置鸭翼的设计部份是为了抵消因高速飞行主翼升力中心后移时，机鼻向下的趋势。鸭翼前缘有一个可微调的翼缘，后缘是各自独立动作的襟翼。但在 3 马赫时，前置鸭翼无法抵消升力中心后移所产生的力矩，此时就必须使主翼翼尖向下弯折，以增加其俯仰和方向的安定性，然而这种设计，却对其结构，操纵系统增加了危险的复杂性。

主翼后缘各有六片升降副翼（总计 12 片），外部翼尖各两片升降副翼，在翼尖折下时不能使用。双垂直尾翼除了小三角形面积固定垂直翼面外，其余部分都是可活动的方向舵，链结在垂直翼面斜边上，上摆弧度大于下摆弧度，虽然增加了方向舵效率，但对其结构有部份影响。

XB-70 的垂尾方向舵为全动设计，整个垂尾几乎都是可动的。

与SR-71和米格-25高速飞机一样，XB-70也采用了双垂尾。其机翼翼尖部分还可以向下折叠，这是因为要产生压缩升力，一种在高速飞行下才会产生的升力，相比苏联的T-4，设计更超前一些，T-4只是为了增加稳定性。翼尖一般在低空超音速飞行时可下折25度，在高空高速巡航飞行时可下折65度。垂直尾翼采用传统的设计形式，前部是固定的垂直安定面，后面是可操纵的方向舵。

由于 XB-70 高速产生的高温需要特殊的耐高温材料，于是采用了难以处理的钛金属，工程师们寻求各种铸造方法，终于驯服钛金属，铸成 XB-70 可变机鼻的形状，也因此得到美国金属学会的研究成就奖。在机身材料方面，由于XB-70飞行速度很快，机身蒙皮与大气摩擦产生的温度最高可达400多度，因此不能使用传统的铝合金。就当时已知的材料，只有钛合金才能满足要求，但钛合金太贵，且钛加工技术还不成熟。结果XB-70采用了在两层不锈钢之间夹一层蜂窝状结构材料，作为机身的主要结构，以便在保持足够机械强度的前提下，减低结构的重量。而机身某些重要部分的冷却，则依赖燃油流通循环以吸掉部分热量。

XB-70 的风挡玻璃可以改变角度，在飞行时升起减小阻力。

其实 XB-70 大多数结构是采用不锈钢的蜂窝夹层结构，此精巧结构是用黄铜将薄钢皮焊接在六角形蜂巢钢结构物上制成的，需要在净尘环境内处理，其强度与实心钢差不多，同时也是良好的热绝缘体，能使高热保持在表皮而不致损及内部。在机身后部，由于内有引擎加热，外有摩擦热的影响，故此部份是由高强度工具钢所做成的。XB-70 的主起落架为四轮小车设计，但中间又有一个小轮。

按设计要求，该型可携带22.5吨常规武器和核武器，没有自卫性武器装备。它的自卫方式主要依靠高空高速飞行和先进的电子设备作保障。武器主要挂在机身下长而大的弹舱内，在执行核轰炸任务时共可携带14枚核弹和其它武器。

XB-70共有4名乘员，即正、副驾驶员，轰炸/领航员和防卫系统操作员。座舱位于头部，但位置较低，在一定程度上影响了驾驶员的视野。飞机座舱前方有一大片涂成黑色的区域，这主要是为了减少强反射光，以免影响飞行员的视线和对眼睛造成伤害。座舱内4名乘员的座椅都有弹射救生能力。

动力系统

XB-70装6台通用电气公司的YJ93-GE-3加力涡轮喷气发动机，加力燃烧室可长时间连续工作，开加力时单台发动机推力为136.8千牛（13950公斤）。而后使用J-93喷气发动机，每具的最大推力达12712公斤，它们位于机身后方，由两个方形的进气口为它们提供所需的空气。6具通用电气公司 YJ93-GE-3 涡轮喷气发动机，具有变距涡轮叶片，每具加力推力高达 14,060 公斤。YJ93 的设计源自 F-4 使用的 J-79 发动机，是 J-79 系列的放大型，仅比 J-79 重约 680 公斤，但推力增加了一倍。XB-70A 具两个大方箱型进气口，尺寸巨大，可供一般人直腰走进，每一进气道可供给三具发动机所需的空气，而进气道内有可变壁装置，旁通门，以控制其进气压力与温度，六具发动机并排安装在尾部及飞机中心线两侧。

通用公司设计师布拉克曼（Bruckman）设计的 YJ-93 发动机，在全推力时，每小时需耗掉约 27,000 公斤燃料。利用燃油吸收滑油的热，解决了排热问题，也增加推力，此成就列为五角大厦的机密档案。然而其高能量硼基燃料的毒性倒是引起部份人士的反对。

乘员

主要成员有驾驶员，副驾驶两位（生产型则增加轰炸领航员，防卫系统操作员两名），具有两个独立逃生舱，分置于驾驶员，副驾驶座位上，一旦紧急脱离时，可形成封闭舱，提供增压，氧气，以供弹射时人员的安全保障。

武器系统

XB-70的最大不凡之处，在于它的紧急起飞能力。同样是3马赫巡航的飞机，洛克希德公司生产的SR-71起飞前需要花上大半天慢慢暖机，飞行员还需在检查生理状况后，穿上增压服才能飞行。而XB-70从开始暖机到离开跑道只需25分钟，跑道滑行时间最快仅需45秒，而且飞行员无需做生理检查，甚至在飞行时不穿飞行服，也丝毫无碍生理健康。

XB-70的载弹量达11340公斤，可充分满足战略轰炸的需求。后来还计划装载导弹以及其自身的自卫武器系统。

XB-70的护航战斗机同样是一个高科技的结晶，即同样是由北美公司研制的3马赫护航战斗机——全三角翼的YF-108。但由于经济与战略转换的因素，YF-108很早便遭到了淘汰。

飞行事故

1964年9月21日，XB-70首飞时就出现事故，在降落时左侧主起落架起火损伤。

1965年5月7日，XB-70A在试飞飞行中有不明物体飞入进气道，导致六台发动机全部损伤。XB-70A两侧进气导管前缘的分隔板在高速状态下破裂，碎片飞进引擎里一次损毁了六具喷气发动机，损坏程度严重到无法修复造成重大损失。

1965年10月14日，XB-70A在高空飞行达到3马赫的速度，但由于机身材质问题，左侧机翼翼尖0.6米的结构脱落，这次事故直接导致XB-70的实用速度被迫降至2.5马赫。

由于上述问题，XB-70的第二架原型机在机翼结构上进行了彻底的改良，完全解决了第一架原型机上无解的那些毛病。第二架原型机首次试飞于1965年7月17日，并且在1966年5月19日的一次飞行中，以3马赫的速度持续飞行了3840公里的距离，耗时33分钟，成功地达成该计划预计要达成的目标，证实此设计概念的确拥有在70000英尺的高空中持续以3马赫高速飞行的能力。但这架飞机随后发生了最严重的事故。

1966年6月8日，在一场为了拍摄空中定装照而进行的紧密编队飞行中，XB-70A二号机与随的一架F-104N战斗机过于接近而发生了空中相撞意外，F-104N随即发生爆炸，飞行员乔·渥克当场死亡，而XB-70被撞掉左侧垂尾后陷入无法控制的失速尾旋中，最后于加州巴斯托北方的沙漠里坠毁，XB-70的副驾驶卡尔·克罗斯都在意外中丧生，而XB-70的正驾驶艾尔·怀特却幸运地弹射跳伞成功，保住一命。这次事故彻底粉碎了XB-70的再生希望。

随后美国也获知前苏联已发展出对付XB-70的SA-5地空导弹及MiG-25截击机，再加上XB-70的结构无法适应远程低空飞行，因而也难以改装以适应低空穿透作战。此后美国放弃了以高速突穿苏联领空的尝试，接下来的新一代美军战略轰炸机如B-1、FB-111等，都改以低空穿透轰炸，而不再追求高空高速。

关于导致XB-70死亡的原因，在过去航空界还曾有其他说法，但实际上杀死XB-70的，主要还是弹道导弹的发展，以及美国核战略的转变。在前苏联拥有洲际弹道导弹之后，美国再也无法避免本土遭到核攻击的可能性，而苏联防空网的强化，也使得轰炸机的报复成功率，难以和洲际弹道导弹相比。XB-70已完全失去了存在的意义，自然只有死路一条。

许多人曾设法为XB-70寻找新的用途，但无论是在经济上还是在军事上，效益都很不理想。因此XB-70的第一架原型机在1969年进行最后一次飞行后，便永远地离开了天空，被送进了美国空军博物馆进行收藏。