关于项目
在20世纪50年代,当世界仍笼罩在冷战的阴影之下时,美国启动了一项真正雄心勃勃的计划——打造未来的轰炸机。这种飞机不仅要能够飞行,还要具备隐身、高速、能够深入敌方腹地打击目标的能力。于是,代号为 XB-70 “女武神”(Valkyrie)的项目应运而生。
XB-70 “女武神”
这个构想可以说是宏伟至极。该机计划在约21公里的高空飞行——几乎是现代民航客机飞行高度的两倍,速度则设计为 3马赫,即三倍音速,大约相当于地面上时速3700公里。在如此高的空域和惊人的速度下,它将能够突破敌方防空系统,避开当时的战斗机和防空导弹。
1954年10月,美国军方正式发布技术任务书:研制一款航程达11,000公里、无需空中加油,能深入敌境 1,600至1,900公里实施打击的战略轰炸机。同时,它还必须能从普通机场起飞,无需特殊发射平台。
展开剩余91%当时的计划是用这种新一代超音速轰炸机来取代日渐老化的B-52。预计1963年就可开始交付,最终将部署50架。两家顶尖航空制造商参与了竞标:诺斯美航空(North American)和 波音公司(Boeing)。
诺斯美航空提出的方案规模宏大:最大起飞重量高达340吨,相当于早期波音747的重量。但宏大的梦想也带来了严峻的技术挑战——在空气动力学、材料和发动机方面都需实现技术突破。军方最终否决了这一高风险方案。波音的设计同样未能入选。
不过,经过修订后,新的设计仍然令人振奋:速度超过音速1.5至2倍,配有可变翼尖的独特三角翼,处处体现技术创新。最终,在1957年12月,诺斯美航空赢得了竞标,其方案也获得了一个极具史诗色彩的名称——“女武神”,源自北欧神话中接引英灵的女战士。
为配合该轰炸机的任务,还计划研发一款超音速护航截击机——XF-108 “短剑”(Rapier),作为其护卫,防范苏联类似机型。为了降低研发成本,XF-108与XB-70共用了许多系统与发动机。
XB-70 “女武神”与战斗机编队飞行的宣传拍摄
XB-70 “女武神”与战斗机编队飞行的宣传拍摄
然而,很快现实就击碎了这场大胆的梦想。为提升性能,工程师尝试使用一种新型燃料——五硼烷(penta-boron),其燃烧效率几乎是普通航空煤油的两倍。但这种燃料毒性极高,价格昂贵,且操作极为困难。同时,导弹技术迅速发展,苏联也部署了能够击落高空目标的防空导弹。这一点在1960年美国U-2侦察机被击落于斯维尔德洛夫斯克(今叶卡捷琳堡)上空的事件中得到了印证。
最终,美国政府决定:“女武神”将不作为量产型战略轰炸机投入使用。整个项目被缩减为一个科研试验计划。原定建造的三架原型机中,只制造了两架。“女武神”不再是威慑敌人的空中巨兽,而是变身为一架飞行实验室,用于研究超音速飞行的气动特性、发动机性能以及极限状态下的飞行行为。此后,也曾有人设想将XB-70改为客运机或货机,但这些都只是纸上谈兵,未能实现。
创造过程
“女武神”(XB-70)的研制不仅是一项技术任务,更是对1960年代工程学极限和常识的挑战。为了能在20公里以上的高空以每小时3700公里的速度飞行,这架飞机不仅需要强大的动力,还必须拥有非凡的飞行稳定性。工程师们做出了激进的选择——他们从根本上改变了飞机的传统外形。
XB-70 并没有常见的尾翼,而是采用了所谓的“无尾式”设计,并在机头前方配有一对小翼,用于维持飞行稳定性。这种设计称为“前置水平安定面”(Canard)。在亚音速飞行时,这些“触角”可以自由运动,协助飞行员操控飞机;一旦进入超音速飞行,它们则会被固定,以承受极大的气动力。这种设计后来也被用于苏联的图-144超音速客机上。
XB-70 “女武神”
XB-70 “女武神”
这架飞机拥有两个垂直安定面——就像鲨鱼背上的“鳍”一样,安装在尾部,用来维持高速飞行时的方向稳定性。它的机翼两侧可以向下偏转65度,这样可以将超音速冲击波“锁”在机翼下方,同时兼顾纵向稳定的“龙骨”结构。这些可变翼端的设计,利用激波带来的压力增加来提升升力,是一种创新的空气动力解决方案。
XB-70 “女武神”
XB-70 “女武神”
如同其他采用三角翼的大型超音速飞机,“女武神”在设计上必须面对一个重要难题:由于高速和高空飞行时机头必须非常尖锐以减少阻力,导致飞行员的视野在起飞和降落时几乎为零。英法“协和”与苏联图-144为了解决这一问题,采用了可下垂的机头结构。而XB-70的工程师则另辟蹊径:他们设计了一个可动的机鼻整流罩——只有上部能滑入下部结构中,并配有可调角度的挡风玻璃。在正常飞行状态下,风挡以24度倾角向后倾斜,以提供最佳视野。
飞行员的逃生系统也非常独特。在紧急情况时,座椅会先向后滑移,然后连同飞行员一起被弹射出飞机,并包裹在一个专用的防护舱中——因为在如此高速下,普通弹射将是致命的。
XB-70 的弹射救生舱
XB-70 的弹射救生舱
在“女武神”的机身内部,隐藏着六台强力喷气发动机。在3马赫飞行时,由于动能转化为热能,机头和机翼前缘的温度可达330°C,其他部位也有约246°C的高温。为了承受如此极端的条件,XB-70的结构广泛采用不锈钢蜂窝板,其中68%的结构重量来自这些材料。
测试阶段
1964年9月21日,首架“女武神”原型机首次升空。然而,起飞后立即暴露出许多此前未曾预料的问题。这架基于当时最先进技术打造的飞机,开始在空中“从接缝处散架”。第一个令人警觉的信号是机翼部分结构的破坏。原本为了承受高温高压而设计的不锈钢蜂窝板——一种轻质而复杂的结构——在现实中却表现出脆弱和不可预测的特性。
“女武神”的发动机
“女武神”的发动机
几乎每次试飞中,“女武神”都遭遇新问题:要么是液压系统出现泄漏,要么是燃油供应系统发生故障。而那套为应对极端着陆冲击而设计的复杂起落架系统,也频频让飞行员陷入困境。
1965年5月7日的飞行事故尤为严重。在一次飞行任务中,进气道前部发生解体,碎片直接被吸入发动机中,导致六台强力喷气发动机全部受损并报废。
尽管如此,测试仍在继续。1965年10月14日,“女武神”首次飞行速度突破3马赫(音速的三倍)。但这种喜悦很快被打断:由于飞行中机翼承受了巨大的气动压力,左侧机翼前缘有一段60厘米长的面板被撕裂脱落。此后,试飞团队决定将首架原型机的最大飞行速度限制在2.5马赫以内。
第二架“女武神”原型机表现得更加可靠。与机翼结构相关的大多数问题都得到了解决,液压系统的泄漏和故障也成为历史。1965年7月17日,这架改进型原型机成功首飞。接下来的1966年5月19日,它终于展示了“女武神”的真正实力:用91分钟飞行了3900公里,在其中33分钟内持续保持约3马赫的速度——即使在今天,这也是令人惊叹的成就。
空难
1966年6月8日,“女武神”原计划进行一次展示飞行,用于通用电气公司(General Electric)制作宣传其发动机的广告片。为此,公司安排了一次空中摄影——五架飞机,包括XB-70“女武神”在内,将组成一个壮观的编队飞行,用以拍摄宣传画面。为了拍摄,还特别雇佣了一架轻型商务喷气机——Learjet 23,机上搭载摄影师。
拍摄当天的画面
拍摄当天的画面
参与飞行的包括:XB-70“女武神”、F-4“鬼怪”、F-5、T-38“鹰爪”教练机,以及一架高速的F-104“星式战斗机”。五架飞机并肩飞行,彼此间仅相距几十米,以高速前进。这一画面虽然令人震撼,但从飞行安全角度来看,也极其危险。
F-104“星式战斗机”
F-104“星式战斗机”
当拍摄接近尾声时,意外发生了。F-104由NASA首席试飞员乔·沃克驾驶,飞机开始慢慢向左漂移,逐渐靠近“女武神”。F-104擦到了XB-70的右侧机翼,随后翻滚着擦过轰炸机的机身,撞向其垂直尾翼和左侧机翼。接着F-104爆炸解体,残骸在空中四散。此时“女武神”的两个垂直尾翼已经被完全摧毁,左侧机翼严重受损。爆炸的一刻被摄影师清晰捕捉了下来:
残骸爆炸瞬间的摄影图像
残骸爆炸瞬间的摄影图像
尽管受到严重损伤,“女武神”仍然在空中坚持了16秒。之后进入失控旋转(尾旋),最终坠毁在加利福尼亚州巴斯托市北部的地面。
摄影师拍下的坠毁瞬间
摄影师拍下的坠毁瞬间
这场空难导致两名飞行员丧生:在F-104中的乔·沃克,以及“女武神”的副驾驶卡尔·克罗斯。XB-70的主驾驶员艾尔·怀特成功弹射逃生,但伤势严重。
调查结果表明,乔·沃克实际上无法精确判断自己与巨大XB-70机身的相对位置。他只能看到机身的前侧和部分侧面,而右侧机翼则完全处于他的盲区。此外,“女武神”翼尖产生的强大空气扰流——即所谓的涡流——也被证实是事故的关键原因。这股空气流将轻巧的F-104卷入其下方并翻转,引发了这场致命事故。
事故的模拟重现图
事故的模拟重现图
最令人震惊的是,这场导致悲剧的拍摄任务根本没有得到美国空军的正式批准。事故发生后,多名高级军官遭到严厉惩处:一名上校被撤职,其他多名军官也受到了严重警告处分。
原本意在展现技术辉煌的空中编队,最终却酿成了人员死亡和一代最雄心勃勃飞机的毁灭性事故。尽管首架XB-70继续执行试飞任务,完成了33次飞行,但整个项目最终还是被取消。1969年2月4日,“女武神”1号机被转移至俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的美国空军国家博物馆。
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