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波音第一种喷气式轰炸机是怎样从平直翼变成后掠翼的

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发表于 2016-2-17 15:29 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
B-47“同温层喷气”的历史可以追朔到二战。1943年6月,美国陆航邀请几家厂商进行非正式的多发喷气式高速照相侦察机/中型轰炸机的研究。1944年11月17日陆航颁布了正式的招标书,要求研制一种中型喷气式轰炸机,航程5630千米,实用升限13700米,最大速度885千米/时。

在陆航发起该项目之前,波音就开始研究喷气式大型飞机了。最初的方案就是Model 424,基本上就是一架按比例缩小的B-29,在翼下的两个发动机舱中安装了4台涡喷发动机。

但是在模型吹风后波音发现这种发动机布局不尽如人意。1944年12月波音工程师又拿出了Model 432方案,所有4台发动机都挪入了机身以增加机翼的效率。发动机安装在机身主油箱正上方,通过驾驶舱两侧的圆形进气口进气。发动机的尾喷管都在机背。该方案依旧没有摆脱B-29的影子,但机翼更薄。

陆航对Model 432印象深刻,授予波音一份Model 432第一阶段的研究合同,编号XB-47。同时北美也获得了XB-45、康维尔获得了XB-46、马丁获得了XB-48的研究合同。

XB-47的构型很快就发生的巨大变化。1945年5月欧洲胜利后,著名气动学家西奥多·冯·卡门率领的美国陆军科学顾问团获准考察德国飞机厂和航空研究所,发掘所有有价值的德国技术创新。波音的首席气动学家乔治·谢勒也随团前往欧洲。美国人发现德国早在30年代中期就开始研究能提高飞行速度的后掠翼设计,美国航空咨询委员会(NACA)进行了独立研究肯定了后掠翼的效果,在近音速时,45度后掠角的机翼有效推迟了激波的形成,提高的飞机的高速性能。

德国后掠翼研究的情报传回西雅图后,波音的工程师们立即停止了平直翼XB-47的工作。在风洞测试验证了后掠翼的有效性后,波音开始研究XB-47的后掠翼构型。

1945年9月初波音已经准备好第一种后掠翼的XB-47设计,编号Model 448。该方案保留了Model 432的机身,更换一副1/4弦长处后掠角35度的薄机翼,并在翼尖两侧各增加一台发动机,变成6发飞机。其余四台发动机未做改动,不过该从机头进气。

陆航认为把发动机布置在机身内部增加了起火的危险性,并且倾向于更易维护和更换发动机的外置方案。1945年10月波音工程师推出了Model 450-1-1,6台发动机都安装在外置短舱中,每侧内翼段下方各吊挂一对短舱,每侧翼尖安装一个短舱。陆航欣赏设计的改变,在1945年10月批准了Model 450-1-1。

1945年11月Model 450-1-1的翼尖发动机向内侧移到居翼尖2.44米的外翼段下方,机翼的翼展也增加到35.26米。1945年12月,陆航接受了波音制造两架XB-47原型机的提议。这两架飞机将不安装任何技术装备。1946年4月陆军正式订购了两架XB-47。

1946年6月XB-47的模型完工并通过了检查和审核。不过检查委员会针对模型的机鼻舱室、正副飞行员作为、以及起落架安排提出了修改意见。

1946年6月波音开始原型机的细化设计。但是在设计起落架、控制翼面、以及翼吊发动机短舱时遇到问题,进度受阻。由于较薄的后掠翼无法支撑起落架,也无法收纳机轮,所以XB-47只能采用可收入机身的串列自行车式起落架。两个双轮主起落架沿机身中线前后布置,在内侧双联发动机短舱设置了可收放的支撑小轮。这种自行车式起落架在马丁XB-26H“米德尔里弗乡巴佬”上进行了测试,该机是用一架B-26“劫掠者”改装的测试机。

因为两个主起落架都不靠近飞机重心,XB-47无法使用传统飞机抬机头的方法起飞,所以飞机的前起落架较长,在地面呈后坐姿态,可以一定的迎角滑跑升空。

由于早期的涡喷发动机与活塞发动机相比加速性能不良,所以在起飞时需要增加额外的推力。于是在翼根后方的机身内部安装了18个固体火箭推进器,每个推进器产生450千克的推力。

后掠翼的机翼内侧后缘设置有一组福勒襟翼,展开时襟翼会从机翼下方的嵌套位置后退相当多的距离以增加翼面积。

薄后掠翼具有很大的柔性,翼尖可上下偏离正常位置最多达1.52米。尽管机翼没有上下反角,但在地面机翼因重力下垂而产生了下反角。甚至在飞行中机翼也呈现下反,因为机翼有正安装角,使翼尖始终低于机身中线。

波音在一开始很担心柔性机翼可能会导致操控性问题,因为副翼偏转后可能会扭曲机翼,从而抵消副翼的动作,甚至产生反效。结果波音在第一架原型机的机翼上表面安装了一组扰流板以辅助转弯。不过事实证明无需扰流板,使用传统副翼就足够完成横向操纵,最后波音去掉了扰流板。

XB-47的机组编制3人,为飞行员、副驾驶/机枪手、投弹手/导航员。飞行员和副驾驶坐在机头战斗机式样的串列气泡舱盖座舱中,投弹手/导航员坐在透明的机鼻内。在机鼻下方的塑料鼓包中安装有雷达轰炸系统。

薄机翼无法容纳油箱,所以所有燃油都装在机身内。这意味着要高度重视燃油管理,因为沿飞机纵向分布有大量燃油,极易产生重心问题。

波音认为XB-47的高速可以抵御除来自尾部方向以外的所有攻击,所以只在尾部安装了自卫火力。在尾椎末端的炮塔中安装了两挺12.7毫米机枪。一开始要安装的是一个艾默生制造的尾炮塔——也被称为A-1火控系统,以及一个机枪手舱。但是在尾部为机枪手增加座舱实在太困难,所以最后改为安装一套遥控射击系统,由副驾驶操纵。他的座椅可以向后旋转180度,通过独立的操纵台进行遥控射击。该系统最终发展成A-2火控系统,从而无需配备单独的机枪手。A-2系统可提供精确的自卫火力,并且具有搜索和跟踪功能(不能同时),双联12.7毫米机枪可由副驾驶遥控射击,也可由雷达指挥系统自动瞄准和射击。

首架XB-47(46-065)于1947年9月12日在西雅图下线,该机安装6台推力1247千克的通用电气J35-GE-7/9涡喷发动机,是第一架美国制造的大型后掠翼喷气机。
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