諾思羅普的執(zhí)著

司　古

為美軍埋下飛翼技術(shù)柱石的人是約翰·納德森·諾思羅普(1895～1981)，大多數(shù)人都把他稱作“杰克”。直到今天，諾思羅普依然被公認(rèn)為世界上最具創(chuàng)造性和最多產(chǎn)的飛機設(shè)計師之一。他數(shù)量眾多的飛機設(shè)計方案基本上采用半飛翼或者全飛翼氣動布局，其目的就是減少飛機的附加阻力和重量，進而增加了它的升力和航程。不過，由于他的許多觀點都是超前的，所以很多人認(rèn)為他的飛翼設(shè)計不可能達到實用的水平。直到1988年11月第一架B-2首次公開露面，人們才明白他的想法是多么富有遠見。

諾思羅普的飛翼設(shè)計之路從20世紀(jì)20年代的“1929飛翼”開始，那是由一臺功率為66千瓦活塞發(fā)動機帶動雙葉螺旋槳的單發(fā)飛機。實際上，“1929飛翼”并非一個真正的飛翼飛機，它有一對尾撐，一個水平尾翼和兩個垂直尾翼，但是它給了諾思羅普很多有價值的經(jīng)驗。在軍方有限的資助下，諾思羅普陸續(xù)建造了一系列的飛翼飛機，其中主要包括N－1M、N-9M、XB-35和YB-49……

N－1M·飛行巫術(shù)

1939年，一個翼展超過21米，機翼最大厚度為1.8米的飛翼設(shè)計方案浮出水面。這種飛翼飛機可以運輸貨物、偵察巡邏或者轟炸。諾思羅普把這種設(shè)計定名為N-1M，希望用該機來驗證全飛翼飛機的應(yīng)用價值。

為了節(jié)省時間和資金，諾思羅普決定盡量把概念機造得簡單，他采用木材來建造機身主體，飛機由中段和兩個外翼段構(gòu)成，中段采用焊接鋼管外敷木材的方式制造。外翼段可以根據(jù)需要進行改進，以獲得不同的安裝角和后掠角。這是一種真正的飛翼，但翼尖部位略帶下垂以求部分實現(xiàn)方向舵的功能。為了實現(xiàn)控制，諾思羅普把副翼和襟翼合并。通過蹬踏操縱踏板，兩側(cè)翼尖控制面可以獨立打開，造成兩側(cè)阻力的差異，從而實現(xiàn)飛機的轉(zhuǎn)向功能?？刂泼媛?lián)動可以控制飛機的俯仰，差動則能實現(xiàn)滾轉(zhuǎn)。這種控制系統(tǒng)為今后的飛翼控制方式奠定了基礎(chǔ)。

1940年7月3日，N－1M進行了首次飛行。不過兩臺48千瓦的氣冷4缸活塞發(fā)動機的動力明顯不足。后來，諾思羅普為N-1M換裝了兩臺86千瓦的氣冷6缸發(fā)動機，一定程度上解決了功率不足的問題。但是由于沙漠地區(qū)溫度過高，飛機發(fā)動機的冷卻存在問題，在起飛后不得不收小油門以防止發(fā)動機過熱。

1942年5月，諾思羅普希望把N-1M飛到霍桑(Hawthrone)進行試驗，這里的溫度稍低，可以解決發(fā)動機過熱的問題。但試飛員史蒂芬斯提出，由于諾思羅普機場距離居民區(qū)過近，一旦飛機失事可能造成平民傷亡。諾思羅普不同意這樣的說法，他把史蒂芬斯踢出該項目，另請他人進行轉(zhuǎn)場飛行。由于N－1M高空性能很差，其最大飛行高度只有1200米，最終決定由C-47運輸機拖帶飛行。按計劃，等到N－1M抵達霍桑，拖帶鋼纜會被切斷，N－1M則自行滑翔著陸。整個拖帶過程比較順利，但飛機抵達目標(biāo)區(qū)域鋼纜切斷后，飛行員邁爾斯竟然做出了一個十分大膽的舉動，他駕駛N－1M進入螺旋，然后成功改出，最后才滑翔著陸!此后邁爾斯一直擔(dān)任N－1M的試飛員，直到1943年1月中旬。這以后N－1M被保存在籌建中的國家航空博物館內(nèi)，后來又被移交史密森國家航空航天博物館。如今該機被修復(fù)一新，作為對美國最初的飛翼飛機的紀(jì)念。

N-9M·飛翼現(xiàn)形

1941年6月，諾思羅普公司提出了一種新型洲際飛翼轟炸機方案。當(dāng)時美國軍方對這一方案頗感興趣，于是在1941年10月30日和諾思羅普公司簽訂協(xié)議并撥?？?1.4萬美元，要求諾思羅普公司制造縮比飛翼模型并對其進行測試，來驗證飛翼轟炸機的可行性。但就在一個多月后，日本就突襲了美國珍珠港，這一事件改變了諾思羅普公司的計劃——他們開始制造被稱作N-9M的動力飛翼模型，希望這一模型能提供機動性和控制方面的可靠數(shù)據(jù)。

但是美國全面介入第二次世界大戰(zhàn)讓諾思羅普公司不得不放緩N-9M的進度轉(zhuǎn)而專心于戰(zhàn)時生產(chǎn)。諾思魯普原本估計N-9M可以在360個工作日內(nèi)完成，但由于任務(wù)優(yōu)先性的調(diào)整，制造工作整整拖延了3個月。

N-9M是一種較為簡單的飛機，翼展大約為18米，機身中段采用焊接鋼管結(jié)構(gòu)，其余部分多為木制。N-9M的動力裝置為兩臺梅內(nèi)斯克C6S-4直列活塞發(fā)動機，通過驅(qū)動軸帶動兩副兩葉螺旋槳。

1942年9月10日，軍方調(diào)整了N-9M的協(xié)議，要求另外增加采購兩架N-9M，同時追加撥款23萬美元。這兩架中的第一架為N-9M-2，另一架為N-9MA，而最初訂購的那架則被重新命名為N-9M-1。

12月20日，N-9M-1開始飛行測試。27日，N-9M-1首次升空，飛行了55分鐘。N-9M-1表現(xiàn)出來的問題和N-1M-樣——機動力不足并且發(fā)動機很快就會過熱。5個月內(nèi)，N-9M-1雖然完成了44次飛行，但總飛行時間只有可憐的20小時。測試過程始終被發(fā)動機過熱和操控問題所困擾。1943年5月19日，試飛員馬克斯慷斯坦特駕駛N-9M-1進行笫45次飛行，此次試飛的目的是測試機翼的失速特性以及重心位置對飛行性能的影響。就在這次試飛中，慘劇發(fā)生了：N-9M-1不幸墜毀，康斯坦特也因此喪生。

最初人們以為事故可能是由于機翼的失速特性和螺旋特性很差導(dǎo)致，但事后的調(diào)查顯示康斯坦特在飛行中遭遇了“操縱反效”，操縱桿向后頂住了他的胸部，令他無法逃脫。當(dāng)試飛員降低飛行速度，讓飛機接近失速狀態(tài)時，操縱桿力會逆向變化，飛行員只能施加推力以維持操縱面向下偏轉(zhuǎn)。飛行員通常都不愿意進入深度失速，他們擔(dān)心會出現(xiàn)“操縱反效”。

風(fēng)洞試驗表明如果采用全助力操縱系統(tǒng)可以顯著改善飛翼的操控性能，為此設(shè)計人員改進了操縱系統(tǒng)，并把操縱桿的零桿力點調(diào)整到新的位置，此后全助力液壓操縱系統(tǒng)成為后來飛翼設(shè)計的重要特點。1943年6月23日，N-9M-2進行了首次飛行，但起飛不久飛機的座艙蓋就被飛掉，機身也輕度受損，維修花去了將近一個月時間。修復(fù)的N-9M-2重新開始試飛后，人們又發(fā)現(xiàn)了新問題。試飛表明，全尺寸飛翼轟炸機的阻力比設(shè)計值大了12％。此外，隨著試驗的進行，N-9M-2的梅內(nèi)斯克發(fā)動機也到壽了，無法繼續(xù)使用。到1944年3月，N-9M-2總共進行了33次測試飛行，飛行時間23小時7分鐘。

N-9MA在1944年5月22日進行了首次飛行，該機擁有后來XB-35的許多特征，包括機翼后緣的開合式阻力調(diào)節(jié)板等?？哲娫囷w員弗蘭克·庫克上校對飛機的操控性能很滿意，并指出“這架縮比動力模型外型小巧，重量較輕，操縱響應(yīng)靈敏，據(jù)此推斷全尺寸的飛翼應(yīng)該具有相似的表現(xiàn)?！?/p>

N-9M的測試飛行為XB-35獲得了非常有價值的數(shù)據(jù)，通過試飛美國軍方飛行人員也積累了飛翼的操控經(jīng)驗。遺憾的是，

因為當(dāng)時N-9M只是作為試驗?zāi)Ｐ?，連軍方的系列編號都沒有。所以當(dāng)年的N-9M的試飛資料如今大都散失了。

XB-35·科學(xué)而非幻想

N-9M的成功證明了飛翼這一概念的技術(shù)可行性，而后諾思羅普可以開始實現(xiàn)他自己最初的夢想

建造具有洲際飛行能力的大型飛翼了。XB-35轟炸機便是諾思羅普實現(xiàn)夢想的載體。

1941年10月，美國空軍正式同諾思羅普公司簽訂協(xié)議，定購一架XB，35(同年11月又決定追加定購一架)。由于飛翼構(gòu)型的復(fù)雜性，當(dāng)時XB-35的許多系統(tǒng)設(shè)計方案還沒有最終確定，這也造成了一些延誤。例如，發(fā)動機的安裝設(shè)計就被證明非常糟糕，必須推倒重來。

諾思羅普選擇了普惠的“大黃蜂”發(fā)動機作為XB-35的動力裝置，起初的設(shè)想是，在機翼靠內(nèi)的一側(cè)安裝兩臺R-4360，11，外側(cè)則采用兩臺R-4360-7。巨大的對轉(zhuǎn)螺旋槳由發(fā)動機直接帶動傳動軸轉(zhuǎn)動。發(fā)動機埋設(shè)安裝在機翼內(nèi)部，采用風(fēng)扇進行冷卻，每臺發(fā)動機配有兩臺通用電氣公司的渦輪增壓器。諾思羅普的設(shè)計者們必須設(shè)計出有效且輕量化的發(fā)動機安裝機構(gòu)，這種機構(gòu)要能承擔(dān)4臺發(fā)動機、8臺渦輪增壓器、4個大型中冷器、進氣系統(tǒng)以及復(fù)雜的排氣系統(tǒng)的安裝。

1946年5月，XB-35終于完成了發(fā)動機測試的準(zhǔn)備工作。整架飛機依次進行了地面檢查、發(fā)動機試車以及地面滑行等試驗。XB-35項目被列為絕密，當(dāng)然，其外形實際上無法完全保密，當(dāng)?shù)氐木用駨淖约旱脑鹤永锞湍芸吹竭@種試驗中的龐然大物。6月25日，XB-35做好了試飛準(zhǔn)備。較短的跑道是一個棘手的問題，在開始起飛滑跑時試飛員斯坦利看到XB-35前面不遠處有一只野兔，轟炸機開始運動時，野兔也開始沿跑道向前奔跑。斯坦利注意到飛機的滑跑速度還趕不上那只兔子，他硬著頭皮駕機起飛，就在跑道快到盡頭的地方，兔子向左急轉(zhuǎn)彎，XB-35也終于騰空而起。

大約35分鐘后，XB-35爬升到300米，飛機沒有出現(xiàn)嚴(yán)重問題，只是發(fā)動機、傳動軸和螺旋槳的振動很劇烈。而且在試飛過程中XB-35又出現(xiàn)了其他小毛病，第二次試飛結(jié)束后，飛機就停在地面上進行改進。1947年3月，這架XB-35重新達到了飛行狀態(tài)，但在那一年該機僅僅飛行了7次。1947年6月26日，第二架XB-35也開始進行試飛，但仍然有很多問題難以解決。1948年6月，美國空軍第7轟炸機聯(lián)隊開始正式接收聯(lián)合公司的B-36遠程戰(zhàn)略轟炸機，這在某種程度上意味著空軍對XB-35項目基本失去了信心。

YB-49·飛翼之王

隨著噴氣時代的到來，諾思羅普公司也考慮給飛翼轟炸機配備噴氣式發(fā)動機。不過，噴氣發(fā)動機帶來了新問題。首先軍方指定的噴氣發(fā)動機遲遲不能交付，而且飛翼前緣也要進行大幅修改以便給發(fā)動機的進氣口讓出位置。1947年9月29日，首架YB-49下線。該機帶有4片小型垂直尾翼，以改善方向穩(wěn)定性。

10月21日，麥克斯·斯坦利機組駕駛這架YB-49升空。他們發(fā)現(xiàn)原來困擾XB-35的震動問題已經(jīng)解決，飛機的飛行性能良好。但是試飛中還是發(fā)現(xiàn)了其他問題。因為YB-49使用的是以螺旋槳為動力的XB-35機身，更換為噴氣發(fā)動機后由于飛行速度的提高，下放狀態(tài)的起落架艙門無法承受氣流的劇烈沖擊。試飛開始不久，前起落架艙門就被高速氣流撕掉。為了避免發(fā)生此類問題，飛行員駕駛YB-49起飛后常常是做大角度爬升，以便讓起落架能夠安全地收回機身內(nèi)部。

1948年1月13日，第二架YB-49也投入試飛。試飛中YB-49總體表現(xiàn)良好，諾思羅普認(rèn)為自己的飛翼概念已經(jīng)獲得了成功。為了研究飛翼的失速特性，試飛員卡登納斯少校開始了一項大膽的飛行測試，他駕駛飛機爬升到12000米，然后開始減小推力，機頭開始不斷上仰，飛機快速下降。飛行員發(fā)現(xiàn)自己無法控制機翼。任何控制方式都得不到響應(yīng)，機頭一直上仰到豎直。卡登納斯說：“當(dāng)時我試著判斷究竟發(fā)生了什么，飛機向后整個翻了過去。我學(xué)過如何改出螺旋，但是從沒學(xué)過如何從這種狀況改出!油門桿位于飛行員右側(cè)。飛機向后翻轉(zhuǎn)時，我的手被離心力拋到了空中，我費力地抓住油門桿開到全推力，終于擺脫了失速狀態(tài)，改出時飛機距離地面只有大約300米。”不過，不是所有的試飛員都有卡登納斯那樣的幸運。1948年6月5日，第二架YB-49在空中翻了個跟頭，一頭栽進沙漠發(fā)生了爆炸。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)飛翼外翼段脫落，搜尋人員在距離墜機地點5千米外的地方找到了它。顯然，YB-49進入了深度失速，從而導(dǎo)致螺旋無法改出。由于機體結(jié)構(gòu)原本是為螺旋槳動力設(shè)計的，無法適應(yīng)噴氣動力的巨大推力，飛行員的改出動作超出了機體能夠承受的極限。

截至1948年10月23日，YB-49已經(jīng)進行了16次飛行，累計飛行時間38.8小時。試驗中人們需要確定該機是否能夠執(zhí)行轟炸任務(wù)，美國空軍沒有提供自動駕駛儀，所以飛行員只能自己糾正飛機的偏航和俯仰。飛機要進入穩(wěn)定的轟炸航線往往需要大約4分鐘的調(diào)整過程，這4分鐘的調(diào)整足以讓投彈手暈機。即便是老舊的B-29，從平飛到轉(zhuǎn)入轟炸航線也不過需要45秒。轟炸精度方面，B-29同樣是YB-49的兩倍。不過在測試中人們發(fā)現(xiàn)YB-49很難在雷達上看到，當(dāng)時人們還沒有認(rèn)識到飛翼這種特點的使用價值。

根據(jù)一系列試驗的結(jié)論，美國空軍認(rèn)為波音B-47“同溫層噴氣”和B-52“同溫層堡壘”都會在YB-49之前服役——該機還有太多地方需要重新進行設(shè)計。盡管如此，美國人還是給了YB-49顯露名聲的機會。YB-49橫越美國大陸并創(chuàng)造了飛行速度的新紀(jì)錄，應(yīng)當(dāng)時總統(tǒng)哈里-杜魯門的要求，YB-49還飛越了首都華盛頓。

1949年4月，YB-49在完成了85次飛行，并且裝上了自動駕駛儀。但YB-49的命運很快又被蒙上了一層陰影：1949年底美軍發(fā)布命令，除飛行的YB-49以及后來改造成YRB-49的第8架生產(chǎn)型YB-35之外，所有飛翼試驗用機體都要銷毀。

YB-49的飛行測試?yán)^續(xù)在新命名的愛德華茲空軍基地進行。但1950年3月15日又一次事故發(fā)生了，當(dāng)時YB-49進行高速滑行試驗，以檢測起飛狀態(tài)下的操縱桿力。滑行中發(fā)生了前輪擺振現(xiàn)象，對于大型飛機，如果不立即剎車，其后果往往是災(zāi)難性的。結(jié)果飛機前起落架折斷，機頭扎進沙漠，整個飛機倒扣過來并解體，機翼內(nèi)噴出了火焰。雖然所有機組人員不同程度受傷，但幸運的是大家都逃了出去。不過，這次事故卻徹底斷送了YB-49的最后一點希望。

后來諾思羅普又提出，為YB-49安裝4臺通用電氣J47渦噴發(fā)動機，另外在翼下吊艙內(nèi)再安裝兩臺J47。1948年，美國空軍召開會議討論照相偵察機的問題，當(dāng)時軍方要求組建現(xiàn)代化的照相偵察機群，以監(jiān)視蘇聯(lián)的軍事動向。軍方認(rèn)為，YB-49也許可以在這方面派用場。

1948年5月，諾思羅普接到命令，開始設(shè)計飛翼照相偵察機FB-49，軍方表示可以訂購30架。但軍方的要求很快升格，最后決定用新設(shè)計的飛機(此時已更名為RB-49)裝備5個戰(zhàn)略偵察大隊。諾思羅普被指定為RB-49的主承包商，1949年8月12日，向諾思羅普公司訂購一架RB-49，另外要求聯(lián)合公司制造余下的29架。原本空軍希望把未完工的YB-35改造成YRB-49，但隨著使用要求不斷提高，現(xiàn)有機身所能實現(xiàn)的航程、作戰(zhàn)半徑以及最大速度都成了問題。后來美國空軍發(fā)現(xiàn)，YRB-49速度不及B-47，而1953年的生產(chǎn)型RB-49則要面對B-52的挑戰(zhàn)。后者的性能明顯優(yōu)于前者。鑒于此美國空軍參謀部建議取消RB-49項目。1949年1月11日，空軍通知諾思羅普取消所有RB-49的工作，但可以完成YRB-49的制造。1950年5月4日，RB-49A進行了首次飛行，后來該機在1953年報廢拆解。至此RB-49項目徹底完結(jié)。