胡侃杂史 06-19
“女武神”最后的飞行:美国超音速轰炸机的坠毁历史
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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。

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)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

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,最后只制造了两架。" 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。

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。

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

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

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

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 "

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

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

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

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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