代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

美國航空史上有一款很短命的先進機型,它是來自康維爾公司研製的B-58“盜賊”,這是美軍裝備的第一種實用化超音速轟炸機。自1960年3月服役以來雖然從未在實戰投擲過一枚炸彈,但並不影響其作為美國空軍上世紀60年代最重要的空中打擊力量。

B-58轟炸機最大特點就是快——號稱“比戰鬥機還快”,三角翼佈局讓它看起來更像大號的戰鬥機,最大飛行速度可以達到2馬赫,在當時能超越它的對象不多。同時由於採用了大量先進技術、航電裝備更是賦予了它先進的性能,完全是美國航空工業集大成之作,代表了當時全球航空工業的最高水準。

不過有意思的是B-58雖然性能卓越但服役生涯卻相當短暫,短短十年間就退出現役顯示出效費比極低,這和研製它時所花費用和配套的先進設備極不匹配。成也蕭何敗也蕭何,為了追求超音速飛行能力塞進去太多在當時極為先進但並不成熟的技術,再加上飛行員面對一款全新的超音速轟炸機總是無所適從,兩者相加從而導致了該機故障率超高。同時由於價格高昂、彈道導彈技術的崛起也是該機較早退役的原因之一。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-58“盜賊”轟炸機

研製背景

二戰期間本土遠離戰場有著世界軍工廠稱號的美國,不僅先進武器裝備數量多而且型號也多,由於航空工業發展水平超前即便在二戰期間也已裝備了新式B-29戰略轟炸機。這款6000公里長航程戰略轟炸機在當時絕對是先進的代名詞,遠程戰略轟炸再加上兩顆原子彈的威力直接加速了二戰進程,也促使日本選擇無條件投降。

戰後由於航空工業發展迅速,噴氣式發動機所展現出來的戰場應用前景相當可觀,已經見識過德國噴氣式戰鬥機、V-1\\V-2導彈威力的美軍,很快意識到飛的更快載的更多(核彈當量)才是發展趨勢。同時由於蘇聯裝備了圖-4(仿自B-29)和美國擁有同等的遠程戰略核打擊能力,在冷戰初啟階段甩開蘇聯走在前沿才是王道。

於是美國憑藉雄厚的航空科研實力率先開始噴氣式轟炸機攻關,先後推出了B-36、B-47、B-52、B-58等機型,前後不過十年間從螺旋槳進入噴氣式、再從亞音速跨入超音速飛行時代。特別是B-58超音速轟炸機的推出引領了當時的航空發展趨勢,在給蘇聯施加壓力的同時也讓蘇聯陷入盲目的冷戰軍備競賽加劇負擔。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-47“同溫層噴氣”大機群

研製歷程

早在1947年,有著豐富戰略轟炸機作戰經驗的柯蒂斯·李梅,向美國空軍裝備司令部提出研製一款中程噴氣式轟炸機的計劃,並希望該機能在50年代投入服役。雖然代號為XB-55的中型轟炸機項目於1947年10月就開始招標,但畢竟不是戰時資金上的緊張直接導致該項目兩年後被取消,不過空軍部分高層則看中了採用三角翼佈局的非常規轟炸機,即在當時相當不可思議的超音速轟炸機。

此後空軍先後提出了GEBO I(通用轟炸機)、GEBO II(洲際轟炸機)方案,後者基本性能要求:載重5噸、作戰半徑2000-4000千米、戰鬥升限超過10000米、起飛距離不超過1800米(後期性能提升到作戰半徑5600-7200公里,飛行速度1.5馬赫)。由於康維爾公司有過無尾三角翼佈局戰機研製經驗(XF-92),自然在這批與眾不同的空軍高層中得到器重,1951年1月26日,美國空軍裝備司令部賦予該公司研製一款遠程超音速偵察轟炸機(工程代號MX-1626),競爭對手是波音公司的MX-1712工程。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

無尾三角翼佈局的XF-92技術驗證機

1952年2月1日,康維爾公司應軍方要進對機型設計進行了調整,項目代號更改為MX-1964。主要調整包括:正常起飛重量57噸,機組成員增至3名,包括:飛行員,導航員兼投彈手以及自衛武器操作員。不過第一代原型機模型和後來的成品相比差異還是比較大,下圖是正在風洞中進行測試的MX-1964模型,四臺發動機有兩臺掛在機翼上方,而且機頭還帶著一對小鴨翼。可能大家覺得美國人沒有使用鴨翼的習慣,但實際上美國早期各類戰機研製方案中都出現過大量鴨翼佈局設計,只不過大部分最後都沒能投入使用而已。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

MX-1964模型

MX-1964氣動佈局和蘇聯同期第一代超音速轟炸機M-50“野蠻人”的一種方案很像,同樣也是三角翼佈局,四臺發動機分佈在機翼上下。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

M-50轟炸機氣動佈局

風洞測試帶來的調整是鴨翼不見了,機翼上方兩臺發動機也改為安裝到翼下吊艙。1952年12月2日,在經過前期確認選擇之後,MX-1964方案得到美國空軍青睞勝出並被賦予軍方編號B-58,未來軍方將購買244架B-58轟炸機。注意看下圖1953年9月XB-58全比例模型,發動機從機翼上方下移到翼下兩臺並聯,原來設在莢艙中的搜索雷達移到機身同時在機翼上加裝了副油箱,這個造型已經相當接近成品。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

XB-58全比例模型

到了1954年8月B-58最終造型終於敲定,四臺發動機都有了各自獨立的吊艙,取消副油箱將燃油分佈在機身內部以及莢艙內。B-58配套三名機組成員,採用無尾三角翼佈局60度後掠角,同時配套四臺通用電氣J79渦噴發動機。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

定型的B-58轟炸機

B-58配套四臺通用電氣J79-GE-5渦噴發動機,單臺最大推力7075公斤,這是B-58超強性能的重要力量源泉。同時J79也是世界上第一種雙軸渦輪噴氣發動機,可以通過改變噴口面積達到控制推力大小以及燃油消耗率,有了四臺超強動力的加持可以輕鬆將B-58推動到M2.0,緊急狀況下甚至可以跑得更快,但結果可以參考米格-25和導彈比速度導致發動機報廢案例。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

J79-GE-5渦噴發動機


代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-58轟炸機三視圖

1955年12月,美國空軍和康維爾公司簽訂了生產合同,訂購13架B-58以及31個莢艙。雖然空軍內部對於這款只在戰鬥機中出現的造型能否滿足要求表示疑問,但已經投入大筆研製資金的空軍顯然不能中途放手。1956年11月11日,得克薩斯州卡斯維爾空軍基地B-58終於實現首飛,安全起見第一次飛行沒有攜帶莢艙,但試飛相當順利輕鬆達到0.9馬赫。到了12月30日再次試飛中,最大飛行速度已經達到1.17馬赫,突破音速實現了超音速轟炸機的夢想。

1957年6月29日,這次帶上MB-1莢艙的B-58開始更具挑戰性的試飛,在13213米高度最大飛行速度突破2.03馬赫。緊接著挑戰升級,在一次次刷新紀錄的試飛中於1957年12月20日,B-58從18000米高空以2.0馬赫飛行速度成功實現空投莢艙,綜合性能達到設計要求。而同期蘇聯第一款超音速轟炸機M-50“野蠻人”就因為發動機不給力,雖然同為四發但憋足勁僅飛出了0.99馬赫的極限,完全達不到設計初始的超音速要求最終只能下馬。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-58超音速轟炸機

結構特徵

B-58轟炸機採用懸臂中單翼、無尾三角翼,後掠梯形垂尾氣動佈局,機翼設計為蜂窩狀結構(由鋁合金、玻璃纖維、粘膠劑混合製成)。這類蜂窩夾層結構在整機表面積中佔比85%,重量比鉚接結構輕了30%,並在機翼蒙皮等機體上採用複合材料。蜂窩結構可以增加燃油攜帶量,再加上覆合材料的應用帶來航程增加以及載彈量的提升。甚至為了增強機體安全性,B-58轟炸機上還將用到的鉚釘全部採用鈦金屬製造。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-58超音速轟炸機

當然除了造型結構外B-58轟炸機還採用了很多先進技術和裝備,比如膠囊彈射座椅、燃油/核彈組合莢艙,以及配套莢艙所帶來的起落架改進等。

膠囊彈射座椅

B-58出現之前的1955年2月26日,美國飛行員首次從1.05馬赫速度下的F-100中彈射出艙,成為人類首次從超音速戰機彈射第一人,不過在彈射過程身體受到各種損傷並昏迷了5天。正是這種高空高速彈射的危險性,對於飛行速度更快的B-58而言更具挑戰性。首先高空飛行彈射出艙零下幾十度的低溫瞬間可以讓飛行員變成老冰棍(12000米高空,零下55度),其次艙外高速氣流可以將飛行員直接拍成肉餅。早期B-58採用普通彈射座椅,但高速彈射帶來的死亡事故迫使技術必須創新,於是1962年啟動了全新的“救生艙”計劃,推出一款高科技產口——膠囊彈射座椅。彈射座椅外置一層“雞殼”,內部集供氧、通信、救生等設備於一體,保證飛行員能夠在高空高速條件下不會直接和外界接觸從而安全返回地面。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

膠囊型彈射座椅

膠囊彈射座椅進行了大量測試包括地面和空中以確保其安全性,由於膠囊式救生艙在測試過程出現人員傷亡事故,因此科研人員找到身體特徵和人類相似的黑熊進行試驗。1962年一隻被稱為“瑜伽”的黑熊率先為航空事業添磚加瓦進行了彈射測試。測試中B-58在飛行速度1.3馬赫,飛行高度10668米狀態下將“瑜伽”彈射出艙,在膠囊救生艙保護下安全落地驗證了該型座椅的實用性。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

彈射出艙

考慮到超音速飛行狀態下逃生的及時性,B-58轟炸機內三名乘員都擁有串列布置的單獨座艙,逃生過程並不會造成太大相互影響。正常飛行狀態保護殼向上收起不會影響飛行員常規操作,不過飛行員膝蓋下方有一根作動杆,彈射時會自動收起促使飛行員大腿往上收,因此飛行員在膠囊中會呈現出蜷縮狀。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

三名機組獨立彈射座艙


代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

彈射坐姿

和以往跳傘逃生相比落地環境可選性更大,萬一不小心掉到水中救生艙還有下面這種功能,附帶的氣囊會自動充氣保證不會沉沒,簡直就是海陸空三棲通用。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

救生艙

燃油/核彈組合莢艙

B-58轟炸機為保證其氣動外形不被破壞,採用一套超大型燃油/核彈組合莢艙(包括MB-1C、TCP兩種型號)。早期採用MB-1C型莢艙採用兩截副油箱焊接而成,全長22.86米,最大直徑處1.5米,滿載燃油和一枚W39Y1-1核彈時全重11000公斤。內部構造較為複雜分為三段兩層,前後兩段是燃油艙,中段上層是炸彈艙下層則是設備艙(核彈)。

外部重要的識別標誌是莢艙尾部的四片小翼面,主要用於空中投放後自由落體過程保持橫滾穩定,艙內核彈由壓力引信引爆。投放前根據任務要求會設定好爆炸高度,機上大氣數據計算機將高度轉換成目標區氣壓,然後在莢艙投下時艙內燃油自動瀉出。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

MB-1C型燃油/核彈組合莢艙


代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

MB-1C型燃油/核彈組合莢艙

MB-1C服役之後又開發出TCP型莢艙,兩者外部構形基本一致,但是TCP型內部結構簡單由上下兩個莢艙組成。上部是BLU 2/B-1型炸彈吊艙,全長10.5米,最大直徑處1米,全重5430公斤,尾部帶3片小型翼面(其中一片和下層相連接呈摺疊狀態)。下層BLU 2/B-2燃油艙滿載時重11800公斤,中間凹陷設計用於放置上層莢艙,兩者分別獨立和機身連接(便於拋棄副油箱後不影響核彈投放)。注意圖中紅圈處,TCP和MB-1C型莢艙重要的外部識別特徵。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

TCP型燃油/核彈組合莢艙

B-58轟炸機除了利用莢艙攜帶燃油外掛外,在機身和主起落架掛點上還能掛載4枚MK.43核彈,MK.43核彈重1噸,長約3.6米,爆炸當量100萬噸。從這配置看基本就是一款末日戰機,如果真的讓B-58轟炸機射出哪怕一枚核彈,整個世界早就該鬧翻天了。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

TCP型燃油/核彈組合莢艙

特殊的起落架設計

大家都知道艦載機由於航母空間有限,起降距離相對陸地急速縮減,為防止沒抓住攔阻索需要復飛因此著艦時都帶著一定速度。這就相當於將10幾噸的飛機砸到航母甲板,對於起落架及輪胎的強度要求就特別高,於是就有了雙機輪及加強起落架的設計要求。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

美洲虎M,前起落架大幅加高、加強

同樣的由於B-58特殊的莢艙設計,龐大的燃油武器艙佔據了機腹下面很大的空間,因此起落架加高機身距地面高達2.75米。同樣考慮到由於整機重量大前起落架採用雙輪結構,而主起落架則採用小車式起落架前後兩個軸上各有4個輪胎(直徑56CM)。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

高大的前起落架

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

機腹空空時的B-58

由於B-58重量大再加上三角翼佈局導致落地速度過快,因此起落架輪胎需要承受很大的壓力甚至出現常規性的爆胎,可憐的B-58連長時間在地面滑行和急轉彎動作都被明令禁止。事實上在成功降落後地勤人員還會用風冷系統對輪胎進行冷卻作業,而且伴隨著這個大傢伙落地往往對跑道造成一定破壞(預防手段是加鋪沙子和環氧樹脂混合物)。現在大家多少有點明白要養B-58可不是那麼輕鬆的,即費錢也費力,看下圖為了縮短降落滑跑距離減少不必要損傷必須使用到減速傘。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

降落時打開減速傘

結語

作為第一代超音速轟炸機B-58顯然在不斷刷新著世界紀錄,但問題在一次次飛行中不斷湧現,包括試飛中出現的燃油晃動造成飛行不穩定、加力燃燒室工作不穩定導致偏航、發動機震動造成機體疲勞、飛行員長時間飛行容易疲勞等問題。雖然大部分得以解決但還是有部分問題長期存在,由於機體內油加上莢艙的大容量空間如果加滿油就無法正常起飛,因此基本B-58都是不滿油上天需要補充再進行空中加油。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

KC-135空中加油

外表光鮮的B-58除了製造成本驚人,維護保養費用同樣可觀,一架B-58包括機組裝備、地面設備等在內總值高達3350萬美元。同期B-52只需要900萬美元、B-47更低只要300萬美元,這麼一算效費比高下立判。為什麼至今美國人手中明明有B-1B、B-2但就是不淘汰B-52,還得再用它個幾十年道理很簡單性價比高——省錢。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-58超音速轟炸機

在同時代同類機型中B-58一直被視為標杆成為趕超對象,包括法國幻影IV戰略轟炸機、蘇聯M-50“野蠻人”超音速轟炸機、蘇聯圖-22“眼罩”超音速轟炸機都以其為目標,雖然外表風光但美國國防部內心卻相當苦惱。就算不管上面的費用問題,更頭痛的是在總共製造的116架B-58中,居然有26架因各種原因墜毀。在高層眼中B-58就是一款中看不中用的機型,各種原因疊加導致它僅投入使用十年就於1970年退役。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

同期幾款超音速轟炸機

性能參數

B-58超音速轟炸機機組成員3名,包括飛行員、任務系統指揮官、電子設備操作員,最大起飛重量80240千克。採用4臺通用電氣J79-GE-5A渦輪噴氣發動機(單臺最大推力52.9千牛,加力推力69.3千牛),最大飛行速度2.0馬赫(測試時曾突破2.03馬赫),實用升限19300米,航程7600千米。

代號“盜賊”,代表60年代航空工業最高水平的B-58超音速轟炸機

B-58超音速轟炸機


分享到:


相關文章: