三馬赫的女武神,美軍次世代轟炸機,曇花一現的XB-70

2020-12-24 歷史中郎將

上世紀七十年代,在歐美科幻電影的影響之下,很多文藝創作者都開始對科幻題材表現出了十分濃厚的興趣。而在亞洲範圍內十分具有影響力的日本動漫《太空堡壘》就是在這種背景下產生的。

這部動漫中出現的很多武器裝備都是以現實中的軍事武器為基礎的,這些充滿科技感而又經過嚴謹軍事考證的可變形機體,引發了很多少年的無限遐想。而在這其中讓我印象最為深刻的就是VF-1女武神戰鬥機,而它的原型之一正是上世紀六十年代美軍的三倍音速轟炸機XB-70「Valkyrie」。

一、冷戰催生的新概念轟炸機

「Valkyrie」三倍音速轟炸機的設計概念誕生於上世紀五十年代,那是一個恨不得給坦克都裝上核反應堆的瘋狂年代。當時的美軍希望得到一款能夠以超高空、超音速飛行的方式突破敵方防空網並投擲核子武器的戰鬥機。在幾家參與競標的公司中,北美屏雀公司的設計方案最具有具科技感,而戰後的美國空軍希望自己的飛機中能夠採取最新銳的技術,這個方案被一眼看中了。

經過長時間的刻苦鑽研,XB-70的1號機終於在1964年9月成功進行了試飛。這架戰鬥機的機身長度在超音速時為192呎2吋(58.6米),負重時重量可達到五十三萬磅。與此同時,為了將「女武神」的飛行速度提升到極致,設計人員在每架飛機上裝了6臺通用YJ93-GE-3型渦輪發動機,這款發動機代表了當時世界軍用發動機的最高水平,每臺的推力可達136200牛頓,這也使得「Valkyrie」的最高速度可達到3.1馬赫。

然而其十分糟糕的機械強度導致1號機在後來的兩次試飛中先後出現了六臺發動機同時損毀和機翼前緣蜂窩結構撕裂的故障;隨後製造的2號機甚至出現了低速飛行下機翼直接折斷的嚴重事故,這些問題讓美軍不得不對XB-70計劃能否實現打上了一個問號,並取消了原計劃中的3號機。除此之外,戰爭形態的改變也是這項計劃宣告中斷的重要原因——隨著地對空飛彈的技術逐漸成熟,高空轟炸機受到的潛在威脅大增,而單價接近7億美元的造價也讓其性價比遠低於可以達到同樣效果的洲際飛彈。

二、極具科幻感的機體結構設計

在機翼的設計上,「女武神」採用了當時世界上最為先進的「壓縮升力(compression lift)」概念,而且是世界上第一架採用這一概念的可載人飛機:其較大角度下折的主翼除了可以較大幅度增加飛機在超音速飛行時的穩定性之外,還能讓飛行產生的強大衝擊波圍繞在機身下方,這種設計可以使XB-70「Valkyrie」在超音速飛行時產生很高的升阻比,並將衝擊波轉換為轟炸機的上升力——當「女武神」以3馬赫的速度飛行時,其接近四成的升力都是由「compression lift」提供的。而為了與主翼較大的後掠角度相配合以保持機身穩定,「女武神」採用了雙垂直尾翼的設計。

而這款飛機在機身設計上,為了適應超高音速飛行時的高熱設計人員也採用了以鍍銅不鏽鋼和鈦合金為主要材料的蜂巢結構。不過這也在一定程度上導致了XB-70機身塗裝容易剝離的現象:雖然這種軟殼結構耐高溫,但也會使超音速飛行時機體的溫度過高,在經過幾次飛行任務後塗裝會大面積破裂剝離。不過這在「女武神」眾多缺陷之中只能算是一個小問題,最終的解決方法也是「治標不治本」:進行飛行測試和公開展示的時候重新塗裝,努力把最美的一面展示給大眾。

而在動力方面,XB-70的推進力來自6臺由通用公司為其量身打造的YJ93-GE-3型渦輪發動機,不過強大的發動機也讓「女武神」的每一次飛行都顯得十分奢侈——它的耗油量非常大,為了節省燃料。其航程被嚴格控制在3km左右,這也決定了即使當初這款武器沒有因故夭折,其生產與裝備數量也不會很多大。除了這些之外,XB-70十分精簡的作業系統、先進的電子設備等設計在當時看來也十分具有前瞻性。

三、「女武神」十分完備的武器庫

在機載武器方面,作為一款轟炸機XB-70的火力在紙面上看可為是「天神下凡」——每架「女武神」機身下方的彈艙內可攜帶約二十噸常規武器及核武器,其彈艙之中可儲存至少14枚核彈,一旦成功突破了敵軍的防空網絡對方的所有重要戰略目標都將處於危險之中,這在當時引起了蘇聯人的極大危機感。在機體的自我保護能力上,XB-70顯得比較無力:這種飛機沒有裝備任何自衛性武器,它僅有的自保方式就是十分先進的電子設備和超音速的高空飛行速度。

為了改變增強XB-70的自保能力並確保未來的轟炸任務一切順利,設計人員曾經計劃給「女武神」裝載空對空飛彈以及其他自衛性武器,可惜還沒有等到計劃實施的那一天XB-70項目就被取消了;除此之外,北美屏雀公司還曾經為「女武神」專門研製了一款3馬赫護航飛機——F-108。兩者的研發幾乎是同時進行的,為了節省成本,它們還使用了包括YJ93-GE-3型渦輪發動機、以不鏽鋼為主要材料的蜂巢結構在內的相同技術。在原本的計劃中,F-108將安裝一套覆蓋範圍超過160km的Hughes ASG-18火控系統(包括3枚GAR-9空對空飛彈)。

不過雖然這種護航戰鬥機的研發過程一度十分順利,但是由於其高昂的成本以及與洲際飛彈高度重合的作用而被軍方在1959年9月以「缺少資金」的理由取消了。雖然軍方對XY-70也有著相同的看法,但是由於美軍一直以來對超音速轟炸機的追求,這款轟炸機的研發與測試還在有條不紊地進行著。直到上世紀六十年代末,隨著蘇方彈道飛彈的發展以及防空系統的更新換代,XB-70這款專門被設計出來應對蘇聯防空網的轟炸機已經明顯跟不上時代了,再加上前兩架原型機在試飛中出現的明顯缺陷,「女武神」項目這才被正式宣布取消,這款被視為為「諸神黃昏」準備的重型武器還沒有在實戰中實現自己的價值就已經退出歷史舞臺了。

四、XB-70作為試驗機的研究價值

實際上早在1961年甘迺迪總統就宣布已經宣布了「女武神」不會作為一種常規武器裝備美軍了——這一項目被裁減到僅作為研究使用。原計劃的3號機在1964年被中途取消之後,1號、2號機就是XB-70「Valkyrie」在世間碩果僅存的兩架了,但令人感到遺憾的是,2號機於1966年在加州上空拍攝「定妝照」時不慎與同一編隊中的一架F-104N戰機發生了空中撞擊事故,雙雙墜毀。事故造成兩人死亡,只有XB-70的主駕駛通過彈射系統保全了性命。

在這之後,唯一的一架「女武神」轟炸機就一直在位於加州的NASA飛行研究中心充當試驗機的角色,為關於「大型飛機在超音速飛行時的特徵」的研究作出了極大貢獻。1969年2月,在完成了三十多次研究飛行任務後,「女武神」1號機正式退休,它被送往美國空軍博物館並並保留至今。而NASA通過研究XB-70所取得的寶貴資料在美國的民用飛機領域起到了很大的作用,包括波音2707、Lockheed L-2000在內的多款客機在研發時都參考了XB-70的一些設計理念和先進技術。

除此之外,美國在冷戰期間的老對手蘇聯,也在無意中獲得了利好——在世界範圍內評價極高的Mig-25 「Foxbat」超音速戰鬥機就是蘇聯在得知美軍研製XB-70的計劃時為了應對這一可能造成巨大威脅的轟炸機時緊急研發的高空截擊機。蘇聯人沒有想到的是,「Foxbat」的最終產量超過了一千架,並且直到蘇聯解體之後還活躍於很多國家的軍隊裡,而作為假想敵的XB-70「Valkyrie」卻並沒有實際投入使用。

曾經有美國專家認為,「雖然XB-70項目只維持了幾年就宣布破產,但是這架飛機本身卻是世界航天發展史上的一個傳奇。」XB-70光滑流暢猶如雕塑般的外形讓人看一眼就很難忘記,這也為它在全世界範圍內收穫了比很多真正在戰爭中取得巨大成功的武器裝備還要高的人氣。而它也由於十分科幻的外觀,成為了一些文藝工作者的最愛——在很多影視作品和遊戲中我們都能看到它的身影。雖然這些作品可以幫助它用另一種方式被人們記住,但不知道對「女武神」這樣為毀滅而生的戰爭機器來說是幸運還是不幸。

總體來說,「女武神」是一款性能十分出眾的轟炸機,並在設計過程中採用了很多在今天看來都十分先進的技術,這些技術直到今天都在對現代美國空軍的發展產生深遠的影響。然而「成也蕭何,敗也蕭何」,XB-70所使用的太多前衛技術也造成了成本過高、維護費用不菲的問題,最終只能落得一個陳列於博物館內供遊客觀賞的結果。

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