如果去描述一件装备,高情商会说:“非传统”,而低情商会说:“真丑”。对于“马丁”XB-51轰炸机来说,估计没有任何人第一眼会喜欢这种造型。怎么看,都属于非主流系统中的成员。
编者前言:
马丁XB-51轰炸机以战斗机般的速度和机动性,以及超越当时美国空军其他军机的技术先进性而闻名。但为何如此优秀的喷气式轰炸机却未能正式服役于美国空军?本文由沃尔夫冈·缪尔鲍尔讲述其背后的故事。
惊艳亮相与起源
1949年9月4日,在位于巴尔的摩北部的格伦·L·马丁公司(Glenn L. Martin Company)总部工厂前,一场如乌托邦般的场景震撼了所有目击者。马丁公司展示了其最新研制的轰炸机原型机。这架飞机拥有后掠翼(翼展呈负倾角),T型尾翼,类似自行车布局的起落架,以及位于机身前部的两台发动机吊舱。
马丁XB-51的设计理念可以追溯到1945年。当时,美国陆军航空队(US Army Air Forces, USAAF)提出需求,研发一种能够同时作为战术攻击机和中型轰炸机的多引擎飞机,用以取代服役中的道格拉斯A-26攻击机(后改称B-26)。
XB-51的整个炸弹舱是可拆卸的,可以在外部装载后重新安装到飞机上。
竞争与首轮选拔
在竞标中,仅三家航空制造公司参与:
1.柯蒂斯公司(Curtiss)提出了基于双引擎全天候喷气战斗机的设计方案,但很快因资源转移至其他项目而退出竞争。
2.康维尔公司(Convair)提交了一个标号为XA-44的奇特设计,其特点包括三台喷气发动机以及前掠翼(翼展朝向机尾方向倾斜),显然受到了从德国战后技术中获取灵感的影响。虽然该方案得到美国空军批准,但最终未能制造出原型机。
3.马丁公司(Martin)提出了XA-45项目,结合两台涡轮螺旋桨发动机和两台涡轮喷气发动机。尽管设计较为保守,但这一方案于1946年春季赢得了竞标。
Martin XB-51的驾驶舱。尽管这架飞机体积庞大,但它的机组仅由两人操作。
需求变化与技术演进
由于第二次世界大战的胜利,军费削减成为不可避免的趋势,美军开始对未来空军的发展方向持谨慎态度。战术空军和攻击机部队面临裁撤或合并,而新型喷气式飞机因造价高昂,也面临预算压力。
为了适应新需求,XA-45方案被要求改进为“常规轰炸机”,目标性能为:最高飞行速度接近1030公里/小时;飞行距离约965公里。
1946年5月,美国空军后勤司令部(Air Material Command, AMC)拨款950万美元,用于开发两架原型机,代号XB-51。然而,由于规划混乱且需求反复更改,项目进展在当年几乎陷入停滞。AMC甚至尝试寻找其他飞机制造商,但未果。马丁公司则不得不不断修改设计以符合新要求。
面对这一困境,马丁公司选择了更为激进的重设计策略。1946年秋季,工程师们吸收了大量德国战后航空技术研究的成果,使XB-51成为当时技术最先进的飞机之一。
后机身发动机的排气。
XB-51的革新设计
1.动力系统:配备三台通用电气J47涡轮喷气发动机:一台位于机身尾部,进气口位于垂尾前方;两台位于机身前部的独立吊舱中。
2.机翼与控制:35度后掠翼设计;机翼角度可调,以适应不同飞行条件。
3.机身结构:采用简洁流线型设计;所有设备系统均内置于机身或机身外部,以减少外部组件对空气动力性能的干扰。
1947年2月1日,马丁公司开始详细设计工作。1948年2月末,空军通过了全尺寸模型的评估,并于同年4月启动了原型制造。经过约一年半的努力,首架原型机于1949年正式完工。
可变迎角机翼
目前尚不清楚XB-51轰炸机何时得到了“飞行雪茄”(Flying Cigar)的昵称,但这名字的由来却十分明确。由于该机采用纤细而修长的机身,不仅需要容纳两名机组人员、武器和尾部发动机,还必须有足够空间安置所有燃料箱。这一设计开创了航空史上的一个先例:所有燃料箱都可通过一个中央加油口进行加注。此外,由于机翼必须保持尽可能纤薄,燃料箱与主起落架都被设计在机身内。飞机采用了完全可控的自行车式主起落架,这一创新系统由马丁公司自行开发(见附录1)。不过,XB-51轰炸机最复杂的技术设计并非其燃油系统或起落架,而是机翼结构
XB-51独特的炸弹舱,其武器通过旋转的方式暴露在外,而不是通过门将其覆盖。这种设计使得炸弹投放速度更高
复杂的机翼设计
1.加热系统与升力增强设计: 机翼前缘配备了加热系统以防结冰;机翼近三分之二翼展范围内安装了自动前缘襟翼,提高低速飞行时的升力。
2.尾缘与控制系统:尾缘配备宽大的缝翼,可提高起飞和降落时的气动性能;横向控制依赖液压驱动的扰流板与小型副翼的组合。
3.辅助起落架:机翼尖端设计有可收放的辅助起落架,增强地面操作时的稳定性。
4.可变迎角功能:机翼迎角可在+2度至+7.5度范围内调整,以优化起飞和着陆性能。
此外,XB-51采用T型尾翼设计,目的是将水平尾翼远离主翼气流产生的湍流,确保控制面有效性。前机身部分的两台发动机吊舱也值得关注。它们尽可能靠近飞机纵轴布置,以减少在单台发动机失效时的推力不对称性。为了提高燃油效率,在巡航飞行时可关闭尾部发动机,并用一个可旋转的进气口盖将其封闭,从而降低空气阻力。
压缩空气辅助投弹系统
XB-51最引人注目的创新之一是其旋转式弹舱。传统设计中,炸弹通常以吊挂方式固定在机身内部。然而XB-51的弹舱内壁设计为旋转结构,炸弹被直接固定在弹舱内壁。当投弹命令下达时,弹舱壁旋转180度,炸弹随即被释放。这种设计允许飞机以高速、低空飞行状态进行投弹,而无需降低飞行速度。
为防止炸弹在释放时发生翻滚,每枚炸弹在解锁后都会通过两个压缩空气喷嘴的辅助,直接向下投放(见附录2)。
任务灵活性与模块化设计
马丁公司后续改进了弹舱设计,推出了可快速更换的任务模块。根据作战任务需求,地勤人员可以迅速安装或替换以下模块:1.侦察模块:配备摄影机以执行侦察任务;2.高空轰炸模块:搭载高精度轰炸设备;3.攻击模块:安装8门20毫米航炮,支持低空扫射攻击。这些模块化设计显著提升了XB-51的任务适应性,使其成为一款多用途作战飞机。
着陆需要适应
1948年10月28日,第一架XB-51原型机(注册号46-685)从位于马里兰州巴尔的摩附近的中河(Middle River)工厂机场起飞。在随后的工厂测试中,直到1950年3月才完成,这架轰炸机超出了许多人的预期。飞机的飞行性能和机动性与战斗机相似,速度方面,XB-51也同样非常快速。此外,起飞和着陆距离都出乎意料的短。可变迎角机翼系统表现出色,它对飞机在进场着陆时的表现有着非常积极的影响。
第一架Martin XB-51原型机(46-685)从马丁公司位于中河的工厂B车间滑出。
飞机鼻部的标记倾斜,表示该飞机的高速性能。
然而,在测试过程中,飞机出现了不可避免的技术和气动问题。水平尾翼的稳定器在接近音速的飞行速度下有发生振动的倾向。为了解决这个问题,工程师不得不在垂直尾翼与稳定器交接处增加一个前伸的流线型结构。起落架的结构和液压系统需要加固,襟翼控制系统也需要进行改进。此外,用于提供横向操控感的小型副翼被证明是多余的。
第一架Martin XB-51原型机(46-685)在工厂测试中。除了尾部振动外,几乎没有其他问题。
装备有三台涡轮喷气发动机的Martin XB-51原型机,不仅在起飞时展现了令人印象深刻的性能。
1950年4月17日,第二架XB-51原型机(注册号46-686)完成了首次飞行。其设计中融入了前述的许多改进措施。仅有两个问题伴随这两架原型机贯穿其整个使用生涯:一是因飞行员缺乏对不寻常起落架配置的操作经验,导致在着陆时发生的事故;二是持续出现但在可接受范围内的“荷兰步态”振荡问题。除此之外,马丁公司取得了巨大的成功,但这一成功并未使其重回赢得合约的行列,因为美国空军的专家们仍然不清楚他们究竟需要什么,而与此相比,美国陆军指挥部则非常希望获得XB-51,或者至少是类似的飞机。
二架Martin XB-51原型机(46-686)于1950年4月17日完成首次飞行。
然而,随着1950年6月朝鲜战争的爆发,局势似乎有利于马丁公司。如果白天,敌方补给车队可以通过空中攻击轻松摧毁,那么夜间则几乎无法被发现。任何现有的武器装备,包括通用型的道格拉斯B-26轰炸机,都无法完成这一作战任务。
成本——一个无法反驳的理由
美国军方迫切需要一种“夜间入侵飞机”(Night Intruder),相关的需求清单在1950年9月发布。除了飞行范围之外,XB-51满足了所有规格要求。唯一的实际竞争对手是英国的“英电堪培拉”轰炸机,这款飞机很快在美国空军指挥部中找到了不少支持者。最终,在1951年3月12日做出了最终选择,而选择的结果是支持英国的堪培拉飞机。决定性因素是堪培拉的飞行范围大大超过XB-51,能够在目标区域巡逻长达两个半小时。另一个优点是“堪培拉”在低空飞行时具有出色的操控性。除此之外,与XB-51不同,堪培拉的机身仍然有足够的空间安装观测设备。最重要的一点是,英国的“英电堪培拉”轰炸机成本远低于XB-51,这一论点足以压倒其他所有优点。
1950年10月11日,两个Martin XB-51原型机从Middle Field机场起飞。这两架原型机很少同时飞行。
受欢迎的飞行实验室
选择购买英国的“堪培拉”轰炸机对马丁公司来说带来了不小的打击,至少根据一些传闻是这样说的。自从战争结束后,格伦·马丁便站在了他最重要的客户——美国海军航空部队的一方。这一决定令一些美国空军总部的决策者感到愤怒。
“美国空军再也不会从马丁公司购买任何飞机,除非地狱结冰。”
——据说当时空军参谋长和代理航空部长发誓。
然而,实际情况并不像看起来那么糟糕,因为马丁公司被委托生产“堪培拉”的许可生产权(见附录3)。在宣布这些决定后,XB-51原型机仍然飞上了天,但这一次它们成为了宝贵的飞行实验室。它们的试飞逐渐转移到爱德华空军基地,但正如之前所提到的,这些飞行常常因着陆时的事故而受到困扰。试飞的重点包括机载武器测试、战斗负载释放实验以及收集与T型尾翼和变攻角机翼相关的空气动力学数据。
高科技却未能获得荣耀和认可
在1951至1952年之交,XB-51再次成为可能的美国空军近距离支援飞机的讨论对象,但最终选择了后来的道格拉斯B-66“毁灭者”战术轰炸机。然后,在1952年5月9日,第二架XB-51原型机(46-686)坠毁,飞行员不幸丧生,事故的原因是人为因素。剩下的第一架飞机继续作为宝贵的实验机使用。1955年冬季,第一架XB-51原型机(46-685)扮演了前景广阔的喷气式轰炸机Gilbert XF-120。在经验丰富的试飞员皮特·埃弗雷斯特的操控下,这架“飞行雪茄”短暂地在1956年上映的军事电影《迎向未知》中闪耀亮相,这部电影在德国上映时被命名为《一刻钟即将到来》。
第一架Martin XB-51原型机(46-685)在莫哈维沙漠的试飞中,目的是收集空气动力学数据。
第一架Martin XB-51原型机(46-685)在南加州的天空中。最终,1956年3月25日,这架飞机在起飞时发生了事故。
即使第二架原型机丧失,第一架Martin XB-51原型机(46-685)仍被作为宝贵的飞行实验室使用。
1955年冬季拍摄的照片,第一架Martin XB-51原型机(46-685)在电影中扮演虚构的喷气式轰炸机Gilbert XF-120。
不幸的是,第一架XB-51(46-685)的坠毁比预期的要快,准确地说是在1956年3月26日,当时它在埃尔帕索发生了起飞事故并起火,机组人员遇难。这是这架不应遭遇如此悲惨结局的高科技飞机的意外终结,它为军事航空带来了许多技术创新。例如,波音公司在B-47和B-52重型轰炸机的设计中使用了类似的自行车型起落架。而马丁公司成功设计的“马塔多尔”和“梅斯”巡航导弹的结构,很多也借鉴了XB-51的设计。
最后需要提到的是,马丁公司随后未能在航空制造领域继续表现出色。1960年,公司的航空制造部门被正式解散,马丁公司转而专注于管理导弹、火箭载具和电子元件的研发与生产。
飞行技术性能
型号: Martin XB-51
用途: 轰炸机
状态: 原型机
机组: 2人
动力装置: 三台通用电气J47-GE3涡轮喷气发动机(配备水-酒精混合物喷射系统),每台推力2639千克力
尺寸
• 翼展: 16.19米
• 长度: 25.94米
• 高度: 5.26米
• 翼面积: 50.91平方米
重量
• 最大起飞重量: 28328千克
飞行性能
• 最大速度: 1038公里/小时
• 飞行航程: 958公里
• 实际升限: 12619米
武器装备
射击武器(可选): 八门20毫米火炮
打击武器: 4700千克,部分悬挂于外部挂架
附件 1. 自行车式起落架 – 最佳解决方案
如何将轰炸机的笨重主起落架与喷气式飞机的纤细机翼相结合?这个有趣问题的非传统解决方案是在马丁(Martin)公司开发六发动机喷气轰炸机XB-48时找到的。两组完全可控的双轮主起落架被安装在机身前后翼根的位置,同时机翼尖端安装辅助起落架以防止滑行时翻覆。为了实际验证自行车式起落架的工作原理,马丁(Martin)公司对中型轰炸机XB-26H(44-68221)进行了相应的修改。试飞结果表明这一设计非常成功,飞机甚至能够应对最复杂的着陆,并在滑行时展现出惊人的机动性。自行车式起落架的设计被应用到XB-48喷气轰炸机和其竞争对手波音B-47的设计中,后者最终在竞争中获胜。
实验飞机 Martin XB-26H (44-68221)。
试验性喷气轰炸机 XB-48。
附件 2. 非传统的设计理念
在XB-51喷气轰炸机的设计中,实施了许多非传统的技术解决方案,其中包括自行车式起落架、可调攻角的机翼和联合俯仰控制系统。特别引人注目的是旋转式炸弹舱门,可以悬挂超过2900公斤的炸弹。
前起落架,配备双轮的自行车式起落架。
带有拦截器的联合俯仰控制系统。
旋转式炸弹舱门。
附件 3. 美国“堪培拉”
作为对XB-51项目失败的补偿,马丁公司获得了“堪培拉”轰炸机的许可证生产订单。1953年至1957年间,马丁公司生产了403架飞机,编号为B-57。除了在机组舱区等多个方面进行了修改外,B-57还采用了与XB-51类似的旋转炸弹舱门。B-57轰炸机共生产了七种主要的改型,主要用于替代道格拉斯B-26。美国空军给它起了个绰号“蔓越莓”(Cranberry),作为侦察机、轻型轰炸机和低空攻击机服役。多年来,B-57根据需要开发了多种改型和重新改装版本,用于高空侦察、电子侦察和电子干扰等任务。特别值得注意的是B-57G。作为最先进的夜间攻击机,它在越南战争期间用于夜间打击敌方运输车队,特别是那些沿“胡志明路”运输物资的敌军车队。最后一架B-57一直服役于美国空军,直到1983年。
马丁B-57B喷气轰炸机