XB-70 战略轰炸机
XB-70 女武神战略轰炸机
XB-70女武神是原北美航空公司于20世纪60年代研制的高空高速战略轰炸机。1964年第一架原型机首飞,次年经过改进的第二架原型机也成功试飞,两架原型机都达到了3马赫的飞行速度,是世界上速度最快的战略轰炸机。
1966年女武神项目终止,未量产,仅生产2架原型机,第一架原型机收藏于美国国家航空航天博物馆,第二架原型机坠毁于加利福尼亚州巴斯托市附近的沙漠之中。
文末附:XB-70静态展示、飞行展示视频
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研制背景
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20世纪50年代,冷战局势日益紧张,美国空军发现其B-52轰炸机在速度、突防能力和整体性能上已无法满足新的战略需求。
为此,美国空军启动了一系列新型轰炸机的研发探索工作,而北美航空公司获得了研发XB-70的任务,并在研发过程中应用了多项创新技术。
这些技术包括独特的三角翼布局、可变几何翼设计,以及广泛使用钛合金和不锈钢材料用于承受高温的关键部位,极大地提升了轰炸机的性能,使其成为了当时世界上速度最快、性能最卓越的战略轰炸机。
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终止研究
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XB-70的研制过程极为复杂,涉及诸多前沿技术研发与应用,使研发维护成本居高不下,而且雷达反射面较大,操控上也不够灵活。此外,尽管科研人员付出诸多努力,但在高速飞行时所面临的结构疲劳和热障问题也难以得到完全解决。
随着地空导弹技术的不断发展,使XB-70依靠速度突防的优势逐渐被削弱,与此同时,洲际导弹的兴起更是改变了战略格局。在这些形势下,美国政府对传统战略轰炸机的需求开始逐渐降低。
1966年6月8日,一架XB-70和一架F-104战斗机进行编队飞行时发生碰撞事故,XB-70坠毁,造成多名机组人员死亡。这起事故给XB-70项目带来了沉重打击,随后在1966年7月5日,美国空军正式终止了“女武神”项目。
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机型布局
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XB-70采用鸭式布局、无平尾和大三角翼的总体气动布局,部分设计融入了乘波体理念,长59.74米,翼展32米,机高9.14米。座舱位于机头但位置偏低,风挡玻璃可改变角度。
机头有两片鸭翼,主翼从机身中部一直延伸至机尾,翼尖可折叠。机尾中间并排安装了六台发动机,进气口在机身下部。垂直尾翼前部是固定的垂直安定面,后面是可操纵的方向舵。
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结构材料
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XB-70的结构材料选择非常讲究,大部分使用钛合金和不锈钢,而铝合金的使用比例仅占1%。这种材料选择是因为XB-70以3马赫飞行时,机体与空气摩擦会产生极高的温度,普通航空铝材无法承受。
飞机蒙皮方面,XB-70采用了PH-15-7Mo钎焊蜂窝壁板,这种材料不仅重量轻,强度高,还具有散热隔音的优点。在高速飞行过程中,它能有效散发机体产生的热量,防止飞机内部温度过高,同时降低飞机内部的噪音,为飞行员提供一个更加舒适安静的工作环境。
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动力装置
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XB-70装备了6台通用电气公司的YJ93-GE-3加力涡轮喷气发动机,并排安装在尾部中心线两侧。这些发动机具有变距涡轮导向叶片,单台能够提供14060千克的加力推力,在全推力状态下,每台发动机每小时需耗掉约27000公斤JP-6碳氢燃料。
YJ93-GE-3发动机设计源自J-79发动机。相比J-79系列发动机,YJ93-GE-3体积增大,重量增加,而推力增加了一倍,其加力燃烧室可以长期连续工作。机内共11个整体油箱,每侧机翼内各三个,机身内五个,总载油量为136吨。发动机进气口在机身下方,尺寸巨大,可供一般人直腰进入。
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机翼
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XB-70鸭翼位于机头两侧,前缘有一个可微调的翼缘,后缘是各自独立动作的襟翼,主要是为了抵消高速飞行主翼升力中心后移时,机鼻向下的趋势。
主翼从机身中部一直延伸至机尾,呈大三角形,翼尖可垂下25度至65度,前缘向下倾斜,后缘各有六片升降副翼,外部翼尖各有两片升降副翼。
垂直尾翼采用传统的设计形式,双垂直尾翼,除了小三角形固定垂直翼面外,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。
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可折叠翼尖设计
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XB-70翼尖可折叠,与主翼以铰链方式接合,可垂下25°-65°,在不同飞行高度和速度下,通过调整翼尖角度,改变机翼形状和面积,从而调整飞机的升力和阻力。
当飞机需要高速飞行时,翼尖会向下折叠,减少机翼面积和展弦比,从而降低阻力提高飞行速度。当飞机需要低速飞行或进行机动动作时,翼尖保持展开状态,增加机翼面积和升力。
随着飞机速度的增加,升力中心会向后移动,可折叠翼尖有助于调整飞机的气动中心,可以在一定程度上补偿这种变化,降低配平阻力,提高飞机的整体性能和稳定性。
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起落架
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XB-70采用前三点式起落架布局,主起落架采用四轮小车式设计,由H-11锻件制成,装有直径为1米的耐高温轮胎,并配有盘式刹车装置和自动防滑系统。前起落架为双轮式,有转向操纵装置,配备耐热金属浸渍轮胎。在机尾还装有三个直径为8.53米的着陆减速伞。
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性能数据
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乘员:4人
长度:59.74 米 (含机鼻探针)
翼展:32米
高度:9.14 米
机翼面积:585.02 平方米
前翼面积:38.61 平方米
垂直尾翼面积:21.73 平方米
空重:93000千克
最大起飞重量:249476千克
载油量:136 吨
动力装置:6×YJ-93-GE-3加力涡喷发动机
最大飞行速度:3马赫
推重比:0.34
减速伞:3个,直径 8.53 米
航程:超过8000千米
实用升限:23000米
图:XB-70驾驶舱
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飞行事故
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1964-1966年XB-70试飞期间,曾出现过起落架故障、液压系统失灵等一系列小事故,也出现过进气导管前缘分隔板破裂飞进发动机,一次损坏所有发动机且无法修复的大事故。但最严重的是1966年6月8日与F-104战斗机空中相撞事故:
当天,XB-70参加美国宇航局组织的空中拍摄活动,为获得更好的视觉效果,编队靠得很近。
突然,紧贴XB-70右侧飞行的F-104N被XB-70的涡流掀翻,失控翻转到XB-70垂直尾翼上方,削掉了XB-70左侧垂尾和大部分右侧垂尾。F-104N在碰撞之后空中解体并发生爆炸,机上NASA首席试飞员乔·沃克当场殒命。
XB-70在撞机后坚持飞了16秒,随后开始滚转并进入螺旋下降,最终坠毁在沙漠中,主驾驶弹射逃生获救,但副驾驶没有弹射当场死亡,这次事故直接经济损失近8亿美元。
图:第二架原型机撞机后画面