B2轰炸机之谜

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B2的秘密

2002年8月20日

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远程轰炸问题

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一旦美国掌握了原子弹,便立即面临如何拥有能够深入敌方领土实施打击的洲际运载工具的问题:当时的潜在敌国——苏联。最初,美国在1945年拥有执行广岛与长崎轰炸任务的B-29“超级堡垒”轰炸机,这些飞机隶属于驻罗斯威尔的第509轰炸大队。

然而,要对苏联领土实施轰炸,这些飞机的性能显然不足。于是,诺斯罗普公司开始研发一种“飞翼”飞机,这种飞机被认为具有极远的航程和更强的隐身能力,即在当时雷达下几乎无法被探测到。杰克·诺斯罗普早在1939-1945年战争爆发前就启动了这一项目。第一架采用反向旋转螺旋桨推进的XB-35A于1946年6月26日在爱德华兹美国空军基地首次试飞。

随后,这些飞机换装了八台涡喷发动机,改名为YB-49。

它们于1947年在加利福尼亚州霍索恩组装完成。两型飞机的翼展均为52米。因此,制造了约12架预生产型飞机。然而,试飞结果却极为惨败。当时人们对后掠翼的空气动力学特性了解甚少,尤其不清楚的是:在大迎角情况下,机翼翼尖处的气流分离现象会迅速向机头方向迁移,导致飞机突然进入急剧俯冲状态。在多次YB-49的失速测试中,这一现象反复出现,甚至导致飞机坠毁和飞行员丧生。显然,无法让一种必须禁止进入失速状态的飞机投入服役。此外,当时诺斯罗普与波音公司之间还存在商业竞争,最终波音胜出。所有YB-49均被销毁。严格来说,这种在失速时发生灾难性俯冲的问题似乎并未出现在XB-35A(螺旋桨飞机)上,但原因至今不明。YB-49所遇到的此类问题在所有后掠翼飞机上都出现过,解决方法是加装“挡板”(fences)。如下图(a)所示,这是在某些飞机上采用的解决方案(与“卡拉维尔”客机的机翼设计相同):

后续的后掠翼飞机,包括三角翼飞机,采用了另外两种解决方案。第一种是在前缘制造一个失速装置(b),在大迎角时产生一个特别强烈的涡流,从而形成一道天然屏障,防止翼尖失速气流迅速向机头迁移。

目前普遍采用的经典解决方案(如幻影III战斗机)是在前缘开一个缺口(c),其作用与前一种方案类似。顺便提一下,B-2飞机的锯齿状后缘具有双重功能。其一,确实能降低雷达反射信号(这是普遍采用“发夹形”或“发卡形”连接/边缘设计的原理)。其二,在大迎角时,这种锯齿状后缘会产生涡流,形成一道道屏障,防止翼尖可能发生的失速气流向机头迁移(d)。

如果1947年时人们已经知道这种“从机翼前缘延伸至翼尖的挡板”解决方案,那么杰克·诺斯罗普设计的飞机或许就能被挽救。美国本可因此早早装备一种具备高度隐身性能的飞机。但似乎在试飞过程中,除了失速引发的俯冲问题之外,还存在发动机过热等其他问题。

值得一提的是,据称德国人似乎是最早认识到隐身重要性的国家(他们因英军雷达过早探测到其机群而遭受重大损失,而当时英国雷达是世界上最先进的)。在战争末期,德国人开发了一种由霍滕兄弟设计的飞行器。

该飞行器没有垂直尾翼,且始终采用对雷达反射极弱的材料制造(后来著名的英国“蚊”式轰炸机也采用木结构制造,正是这一原理的延续)。读者可能会疑问:这类飞机如何实现偏航控制?答案非常简单,与B-2飞机相同,后者同样没有垂直尾翼。其控制方式是:在机翼翼尖同时向上和向下打开两个襟翼,从而局部增加阻力。

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图片

诺斯罗普XB-35

诺斯罗普YB-49a

挡板

![B2着陆](/legacy/nouv_f/B2/dessins/Atterrissage B2.gif)

水平喷气发动机结构