XB-70戰神侍婢式轟炸機

简介

XB-70是由美国空军战略司令部（Strategic Air Command）授权北美航空洛杉矶分部所设计制造，XB-70计划原本是一个设计要用来取代B-52同温层堡垒式轰炸机，以超音速、超高空飞行的方式突破敌对国家的防空网，进一步投掷传统或核子武器作为诉求的开发计划。但由于进入1960年代后地对空导弹的技术逐渐提升，对XB-70的潜在威胁大增，再加上该计划昂贵的开发费用使得它在经济效益上比不过作用类似的洲际弹道导弹，最后终于遭到取消，已经制造出来的原型实验机也被改为研究用途。
XB70的制造商北美航空当时正处于公司危机前夜。XB70采用了和mig25同样的路线，以不锈钢焊接为主制造机体，仅在高温处包覆9%的钛合金件。而XB70“精巧的”钢结构设计一直有缺陷，原型机1号在3倍音速下机翼变形小部分撕裂，碎片损毁了全部6台发动机；2号机勉强改善了结构强度得以3倍音速下全身而退，又在撞机事故中坠毁。撞机事发时XB70在轻载亚音速下陷入的尾旋中左翼大部折断至发动机舱，使美国空军认为“完全解决了一号机上无解的那些毛病”的2号机仍十分脆弱，难以胜任重载、3倍音速并必须面对敌方防空火力的军事任务，且缺乏继续改进的余地因而取消了整个计划，甚至因此怀疑钢结构制造3马赫飞机的可行性，以致在后来的10年中误以为mig25为钛合金制造。北美航空因1966年XB70的失败和1967年阿波罗1号火灾的责任问题，1967年被洛克韦尔兼并。
XB-70作为一种武器来发展的目的虽然胎死腹中，但透过它的实际飞行美国航空界获得许多重要的资料，间接协助了日后的超音速客机之实现。此乃夸大，受政府资助而从未真正实现超音速客机的美国波音、洛克希德公司，以2.7到3倍音速的钢结构客机为目标，倒是从XB70项目中获益。而真正实现超音速客机的法、苏两国均以2倍音速以下铝结构客机为目标，与XB70从气动至结构到工艺大相径庭，更不可能从美国尤其是军用航空界获得任何资料。尤其对于苏联tu144，有从美国获益和从法国获益各种版本，其实苏联的超音速客机不仅和美国未实现的计划完全不同，也和法国的协和有很大差异。苏联仅是获取了法国协和的粗略资料，而后提出更高的指标，整个全新设计。如协和采用翼中发动机吊舱，机翼也是推力承体，而tu144是翼根发动机吊舱，机身是推力承体；协和采用s型前缘机翼，而tu144是简单双三角翼加可折叠鸭翼，这些都无法照抄，是基于完全不同的模型必须完全不同计算或风洞模拟。

特色

XB-70是一架长59.7米、宽32米、三角翼基本构型的大型喷气机，其主翼后掠角约65.5度，两侧翼端采液压可变设计，可根据需要在25度到70度之间切换。第一架原型机的最大下折角度只到65度，第二架原型机才可以下折70度，这两块下折主翼的面积已经非常接近康维尔公司设计的B-58轰炸机的全部翼面积。下折的主翼端除了在利用缩小的翼面积，控制空气动力中心在超音速飞行下位置的变化，增加超音速飞行时的稳定性之外，它们还可将飞机在超音速飞行时机身前段处所造成的冲击波包围在机身下方无法自两侧扩散消逝，等于是让整架飞机“骑”在自己产生的冲击波上，这种被称为“压缩升力”（compression lift）的概念可将超音速冲击波转化成飞机的上举力道，使得XB-70在超音速范围下有较高的升阻比。采用这种原理设计的高超音速飞行器又被称为乘波体（waverider，或又译为“驭波飞行器”），而XB-70则是世界上第一架载人乘波飞行器，当其以3马赫的巡航速度飞行时，约有35%的升力来自compression lift，而非传统机翼上的升力。
为了能对付以3马赫的超音速长时间持续飞行所产生的高热，XB-70的机身采用了钛与镀铜不锈钢为材料的蜂巢结构。六具发动机以3-3的方式安置在机尾翼面下缘，每三具发动机共用一长方形的涵道，其主要目的是将原本三维空间的气流整理成接近二维的平面状态。为了稳定机身，XB-70的机首、驾驶舱的后方两侧配置有一对翼展约8.8米的大型副翼。配合主翼非常夸张的后掠角度，XB-70采双垂直尾翼的设计以维持低速时的操作稳定。由于其超音速飞行的需要，它虽然可以筹载抛掷传统或核子武器，但却不能外挂任何机外设备。
XB-70的推进力来自六具由通用出品的J93-GE 3型涡轮喷气发动机（或也被称为YJ93-GE 3，因为此型发动机只曾在XB-70上实验使用过），使用航空用JP6燃料。为了抵抗三倍音速飞行时产生的强大阻力，XB-70的耗油是可以想见的，因此它虽然拥有接近B-52的载油量，但航程却只被局限在5,000海里。除了在空气动力学设计上的实验性之外，XB-70还有许多其他前瞻的设计，例如以当时来说极为先进的舱内电子设备，使得它得以简化机组人员至四名，分别是正驾驶、副驾驶、炸射官与防卫系统操作官，不过在实际量产的实验版XB-70上只有正副驾驶的配置，取消了从未出现的YB-70之四人编制设定。四人皆各别乘坐在有特殊包围保护的飞行椅上，能在70,000呎（超过21,000米）高空中、3马赫的飞行速度下进行弹射，事实上就因为这设计的存在，使得XB-70的一位正驾驶在之后所发生的一场空中撞机意外中，以弹射方式幸运逃生。

历史

XB-70（或正确的说，B-70）的开发计划，起源于1955年时，当时美国空军需要一架可以取代B-52的战略轰炸机，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。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年时由北美雀屏中选。
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，全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二号机完成后就停止继续。
1964年9月21日，XB-70A首次进行实际飞行（一号机，机身序号#62-0001），但是打从一开始起一号机就一直有蜂巢结构太脆弱、液压系统漏油、燃料泄漏与起落架故障等毛病。在一场于1965年5月7日所进行的试飞中，XB-70A两侧进气导管前缘的分隔板在高速状态下破裂，碎片飞进发动机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，一号机成功地加速到3马赫的高速，但却也因高速飞行时承受的过大应力损毁机翼的蜂巢结构，左翼前端约600毫米长度的结构被撕裂消失，基础上的结构缺陷让有关当局决定限制一号机的飞行速度在2.5马赫以下，也局限了一号机的实际测试功能。
但正由于一号机的教训，XB-70A的二号原型机（机身序号#62-0207）在机翼结构上进行了彻底的改良，完全解决了一号机上无解的那些毛病。二号机首次试飞于1965年7月17日，并且在1966年5月19日的一次飞行中加速到3.06马赫。以3马赫的速度持续飞行了32分钟，全程约2,400英里(约3,900千米)共耗费91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70,000呎高空中持续以3马赫高速飞行的能力。可惜的是在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二号机与随扈一架隶属NASA、编号N813NA的F-104N星式战斗机发生了空中相撞意外，于加州巴斯托北方的沙漠里坠毁。当时F-104N的飞行员、NASA的总试飞官乔·渥克（Joe Walker）与XB-70A的副驾驶卡尔·克罗斯（Carl Cross）都在意外中丧生，而XB-70A的正驾驶艾尔·怀特（Al White）却幸运地弹射跳伞成功，保住一命。
事故之后当局曾尝试强化一号机来取代二号机坠毁后留下的任务空缺，但却没有成功，在1967年到1969年间XB-70A一号机一直是由位于加州爱德华空军基地的NASA飞行研究中心（今日的德雷顿飞行研究中心）操作，进行了33次研究飞行，在整个飞行研究计划中航空界获得许多关于大型飞行器在高达3马赫的超高速飞行下之表现特性。1969年2月4日一号机正式退休，被送往位于俄亥俄州代顿莱特·派特森空军基地的美国空军博物馆（U.S.Air Force Museum）收藏展示。

贡献与影响

在1960年代初期，NASA飞行研究中心曾被授命支援美国政府所进行的超音速运输计划（Supersonic Transport Program），因此当XB-70作为军事武器的发展目的告终之后，两架原型机的飞行研究全转向作为SST计划的实验平台用途。虽然后来美国放弃了SST计划，但是获得的丰富资料却间接促成了英法合作开发建造协和号超音速客机一事；协和设计最高速度2倍音速采用铝合金，与XB-70本质不同。还有使用不少西方技术所建造出的苏联版超音速客机Tu-144（相传Tu-144是当时苏联以情报人员渗透法国宇航总部所获得粗略的技术资料，采用东方技术抢先在协和号之前，全新研制并建造成功并且实际试飞的产品）。倒是美国波音2707和洛克希德L-2000定位于3倍音速不锈钢制造，并获得XB-70丰富资料，却未实际完成任何超音速客机。
除此之外，差不多也在1960前期时，苏联的苏霍伊设计局也曾开发过一架外观极端酷似XB-70A的原型中程超音速侦查／拦截／打击机Sukhoi T-4，这架被西方国家赋予“亩式”（Sotka，意指100平方米，因为当时苏联称呼它的开发计划为“100计划”；也经常被错误地称为“Su-100”）代号的原型机由于过于昂贵，当时图波列夫设计局的Tu-22M采用传统铝合金技术，以略低的技术指标能达到更高性价比，因此无法与Tu-22M和MiG-23战斗机的生产计划匹敌，所以只昙花一现地让一架原型机飞行了总共10个小时20分钟后，就在1974年1月22日宣告计划终结，也并无实际量产。
相反的，为了能够拥有一架速度足以与XB-70匹敌的高空截击机，苏联非常紧急地发展了米格-25“狐蝠式”（Foxbat）超音速战斗机（其机身材料与苏霍伊T-4雷同），变成猎物没有实际诞生，但天敌却先登场服役的特殊现象。