美国航空史上有一款很短命的先进机型,它是来自康维尔公司研制的B-58“盗贼”,这是美军装备的第一种实用化超音速轰炸机。自1960年3月服役以来虽然从未在实战投掷过一枚炸弹,但并不影响其作为美国空军上世纪60年代最重要的空中打击力量。
B-58轰炸机最大特点就是快——号称“比战斗机还快”,三角翼布局让它看起来更像大号的战斗机,最大飞行速度可以达到2马赫,在当时能超越它的对象不多。同时由于采用了大量先进技术、航电装备更是赋予了它先进的性能,完全是美国航空工业集大成之作,代表了当时全球航空工业的最高水准。
不过有意思的是B-58虽然性能卓越但服役生涯却相当短暂,短短十年间就退出现役显示出效费比极低,这和研制它时所花费用和配套的先进设备极不匹配。成也萧何败也萧何,为了追求超音速飞行能力塞进去太多在当时极为先进但并不成熟的技术,再加上飞行员面对一款全新的超音速轰炸机总是无所适从,两者相加从而导致了该机故障率超高。同时由于价格高昂、弹道导弹技术的崛起也是该机较早退役的原因之一。
B-58“盗贼”轰炸机
研制背景
二战期间本土远离战场有着世界军工厂称号的美国,不仅先进武器装备数量多而且型号也多,由于航空工业发展水平超前即便在二战期间也已装备了新式B-29战略轰炸机。这款6000公里长航程战略轰炸机在当时绝对是先进的代名词,远程战略轰炸再加上两颗原子弹的威力直接加速了二战进程,也促使日本选择无条件投降。
战后由于航空工业发展迅速,喷气式发动机所展现出来的战场应用前景相当可观,已经见识过德国喷气式战斗机、V-1\V-2导弹威力的美军,很快意识到飞的更快载的更多(核弹当量)才是发展趋势。同时由于苏联装备了图-4(仿自B-29)和美国拥有同等的远程战略核打击能力,在冷战初启阶段甩开苏联走在前沿才是王道。
于是美国凭借雄厚的航空科研实力率先开始喷气式轰炸机攻关,先后推出了B-36、B-47、B-52、B-58等机型,前后不过十年间从螺旋桨进入喷气式、再从亚音速跨入超音速飞行时代。特别是B-58超音速轰炸机的推出引领了当时的航空发展趋势,在给苏联施加压力的同时也让苏联陷入盲目的冷战军备竞赛加剧负担。
B-47“同温层喷气”大机群
研制历程
早在1947年,有着丰富战略轰炸机作战经验的柯蒂斯·李梅,向美国空军装备司令部提出研制一款中程喷气式轰炸机的计划,并希望该机能在50年代投入服役。虽然代号为XB-55的中型轰炸机项目于1947年10月就开始招标,但毕竟不是战时资金上的紧张直接导致该项目两年后被取消,不过空军部分高层则看中了采用三角翼布局的非常规轰炸机,即在当时相当不可思议的超音速轰炸机。
此后空军先后提出了GEBO I(通用轰炸机)、GEBO II(洲际轰炸机)方案,后者基本性能要求:载重5吨、作战半径2000-4000千米、战斗升限超过10000米、起飞距离不超过1800米(后期性能提升到作战半径5600-7200公里,飞行速度1.5马赫)。由于康维尔公司有过无尾三角翼布局战机研制经验(XF-92),自然在这批与众不同的空军高层中得到器重,1951年1月26日,美国空军装备司令部赋予该公司研制一款远程超音速侦察轰炸机(工程代号MX-1626),竞争对手是波音公司的MX-1712工程。
无尾三角翼布局的XF-92技术验证机
1952年2月1日,康维尔公司应军方要进对机型设计进行了调整,项目代号更改为MX-1964。主要调整包括:正常起飞重量57吨,机组成员增至3名,包括:飞行员,导航员兼投弹手以及自卫武器操作员。不过第一代原型机模型和后来的成品相比差异还是比较大,下图是正在风洞中进行测试的MX-1964模型,四台发动机有两台挂在机翼上方,而且机头还带着一对小鸭翼。可能大家觉得美国人没有使用鸭翼的习惯,但实际上美国早期各类战机研制方案中都出现过大量鸭翼布局设计,只不过大部分最后都没能投入使用而已。
MX-1964模型
MX-1964气动布局和苏联同期第一代超音速轰炸机M-50“野蛮人”的一种方案很像,同样也是三角翼布局,四台发动机分布在机翼上下。
M-50轰炸机气动布局
风洞测试带来的调整是鸭翼不见了,机翼上方两台发动机也改为安装到翼下吊舱。1952年12月2日,在经过前期确认选择之后,MX-1964方案得到美国空军青睐胜出并被赋予军方编号B-58,未来军方将购买244架B-58轰炸机。注意看下图1953年9月XB-58全比例模型,发动机从机翼上方下移到翼下两台并联,原来设在荚舱中的搜索雷达移到机身同时在机翼上加装了副油箱,这个造型已经相当接近成品。
XB-58全比例模型
到了1954年8月B-58最终造型终于敲定,四台发动机都有了各自独立的吊舱,取消副油箱将燃油分布在机身内部以及荚舱内。B-58配套三名机组成员,采用无尾三角翼布局60度后掠角,同时配套四台通用电气J79涡喷发动机。
定型的B-58轰炸机
B-58配套四台通用电气J79-GE-5涡喷发动机,单台最大推力7075公斤,这是B-58超强性能的重要力量源泉。同时J79也是世界上第一种双轴涡轮喷气发动机,可以通过改变喷口面积达到控制推力大小以及燃油消耗率,有了四台超强动力的加持可以轻松将B-58推动到M2.0,紧急状况下甚至可以跑得更快,但结果可以参考米格-25和导弹比速度导致发动机报废案例。
J79-GE-5涡喷发动机
B-58轰炸机三视图
1955年12月,美国空军和康维尔公司签订了生产合同,订购13架B-58以及31个荚舱。虽然空军内部对于这款只在战斗机中出现的造型能否满足要求表示疑问,但已经投入大笔研制资金的空军显然不能中途放手。1956年11月11日,得克萨斯州卡斯维尔空军基地B-58终于实现首飞,安全起见第一次飞行没有携带荚舱,但试飞相当顺利轻松达到0.9马赫。到了12月30日再次试飞中,最大飞行速度已经达到1.17马赫,突破音速实现了超音速轰炸机的梦想。
1957年6月29日,这次带上MB-1荚舱的B-58开始更具挑战性的试飞,在13213米高度最大飞行速度突破2.03马赫。紧接着挑战升级,在一次次刷新纪录的试飞中于1957年12月20日,B-58从18000米高空以2.0马赫飞行速度成功实现空投荚舱,综合性能达到设计要求。而同期苏联第一款超音速轰炸机M-50“野蛮人”就因为发动机不给力,虽然同为四发但憋足劲仅飞出了0.99马赫的极限,完全达不到设计初始的超音速要求最终只能下马。
B-58超音速轰炸机
结构特征
B-58轰炸机采用悬臂中单翼、无尾三角翼,后掠梯形垂尾气动布局,机翼设计为蜂窝状结构(由铝合金、玻璃纤维、粘胶剂混合制成)。这类蜂窝夹层结构在整机表面积中占比85%,重量比铆接结构轻了30%,并在机翼蒙皮等机体上采用复合材料。蜂窝结构可以增加燃油携带量,再加上复合材料的应用带来航程增加以及载弹量的提升。甚至为了增强机体安全性,B-58轰炸机上还将用到的铆钉全部采用钛金属制造。
B-58超音速轰炸机
当然除了造型结构外B-58轰炸机还采用了很多先进技术和装备,比如胶囊弹射座椅、燃油/核弹组合荚舱,以及配套荚舱所带来的起落架改进等。
胶囊弹射座椅
B-58出现之前的1955年2月26日,美国飞行员首次从1.05马赫速度下的F-100中弹射出舱,成为人类首次从超音速战机弹射第一人,不过在弹射过程身体受到各种损伤并昏迷了5天。正是这种高空高速弹射的危险性,对于飞行速度更快的B-58而言更具挑战性。首先高空飞行弹射出舱零下几十度的低温瞬间可以让飞行员变成老冰棍(12000米高空,零下55度),其次舱外高速气流可以将飞行员直接拍成肉饼。早期B-58采用普通弹射座椅,但高速弹射带来的死亡事故迫使技术必须创新,于是1962年启动了全新的“救生舱”计划,推出一款高科技产口——胶囊弹射座椅。弹射座椅外置一层“鸡壳”,内部集供氧、通信、救生等设备于一体,保证飞行员能够在高空高速条件下不会直接和外界接触从而安全返回地面。
胶囊型弹射座椅
胶囊弹射座椅进行了大量测试包括地面和空中以确保其安全性,由于胶囊式救生舱在测试过程出现人员伤亡事故,因此科研人员找到身体特征和人类相似的黑熊进行试验。1962年一只被称为“瑜伽”的黑熊率先为航空事业添砖加瓦进行了弹射测试。测试中B-58在飞行速度1.3马赫,飞行高度10668米状态下将“瑜伽”弹射出舱,在胶囊救生舱保护下安全落地验证了该型座椅的实用性。
弹射出舱
考虑到超音速飞行状态下逃生的及时性,B-58轰炸机内三名乘员都拥有串列布置的单独座舱,逃生过程并不会造成太大相互影响。正常飞行状态保护壳向上收起不会影响飞行员常规操作,不过飞行员膝盖下方有一根作动杆,弹射时会自动收起促使飞行员大腿往上收,因此飞行员在胶囊中会呈现出蜷缩状。
三名机组独立弹射座舱
弹射坐姿
和以往跳伞逃生相比落地环境可选性更大,万一不小心掉到水中救生舱还有下面这种功能,附带的气囊会自动充气保证不会沉没,简直就是海陆空三栖通用。
救生舱
燃油/核弹组合荚舱
B-58轰炸机为保证其气动外形不被破坏,采用一套超大型燃油/核弹组合荚舱(包括MB-1C、TCP两种型号)。早期采用MB-1C型荚舱采用两截副油箱焊接而成,全长22.86米,最大直径处1.5米,满载燃油和一枚W39Y1-1核弹时全重11000公斤。内部构造较为复杂分为三段两层,前后两段是燃油舱,中段上层是炸弹舱下层则是设备舱(核弹)。
外部重要的识别标志是荚舱尾部的四片小翼面,主要用于空中投放后自由落体过程保持横滚稳定,舱内核弹由压力引信引爆。投放前根据任务要求会设定好爆炸高度,机上大气数据计算机将高度转换成目标区气压,然后在荚舱投下时舱内燃油自动泻出。
MB-1C型燃油/核弹组合荚舱
MB-1C型燃油/核弹组合荚舱
MB-1C服役之后又开发出TCP型荚舱,两者外部构形基本一致,但是TCP型内部结构简单由上下两个荚舱组成。上部是BLU 2/B-1型炸弹吊舱,全长10.5米,最大直径处1米,全重5430公斤,尾部带3片小型翼面(其中一片和下层相连接呈折叠状态)。下层BLU 2/B-2燃油舱满载时重11800公斤,中间凹陷设计用于放置上层荚舱,两者分别独立和机身连接(便于抛弃副油箱后不影响核弹投放)。注意图中红圈处,TCP和MB-1C型荚舱重要的外部识别特征。
TCP型燃油/核弹组合荚舱
B-58轰炸机除了利用荚舱携带燃油外挂外,在机身和主起落架挂点上还能挂载4枚MK.43核弹,MK.43核弹重1吨,长约3.6米,爆炸当量100万吨。从这配置看基本就是一款末日战机,如果真的让B-58轰炸机射出哪怕一枚核弹,整个世界早就该闹翻天了。
TCP型燃油/核弹组合荚舱
特殊的起落架设计
大家都知道舰载机由于航母空间有限,起降距离相对陆地急速缩减,为防止没抓住拦阻索需要复飞因此着舰时都带着一定速度。这就相当于将10几吨的飞机砸到航母甲板,对于起落架及轮胎的强度要求就特别高,于是就有了双机轮及加强起落架的设计要求。
美洲虎M,前起落架大幅加高、加强
同样的由于B-58特殊的荚舱设计,庞大的燃油武器舱占据了机腹下面很大的空间,因此起落架加高机身距地面高达2.75米。同样考虑到由于整机重量大前起落架采用双轮结构,而主起落架则采用小车式起落架前后两个轴上各有4个轮胎(直径56CM)。
高大的前起落架
机腹空空时的B-58
由于B-58重量大再加上三角翼布局导致落地速度过快,因此起落架轮胎需要承受很大的压力甚至出现常规性的爆胎,可怜的B-58连长时间在地面滑行和急转弯动作都被明令禁止。事实上在成功降落后地勤人员还会用风冷系统对轮胎进行冷却作业,而且伴随着这个大家伙落地往往对跑道造成一定破坏(预防手段是加铺沙子和环氧树脂混合物)。现在大家多少有点明白要养B-58可不是那么轻松的,即费钱也费力,看下图为了缩短降落滑跑距离减少不必要损伤必须使用到减速伞。
降落时打开减速伞
结语
作为第一代超音速轰炸机B-58显然在不断刷新着世界纪录,但问题在一次次飞行中不断涌现,包括试飞中出现的燃油晃动造成飞行不稳定、加力燃烧室工作不稳定导致偏航、发动机震动造成机体疲劳、飞行员长时间飞行容易疲劳等问题。虽然大部分得以解决但还是有部分问题长期存在,由于机体内油加上荚舱的大容量空间如果加满油就无法正常起飞,因此基本B-58都是不满油上天需要补充再进行空中加油。
KC-135空中加油
外表光鲜的B-58除了制造成本惊人,维护保养费用同样可观,一架B-58包括机组装备、地面设备等在内总值高达3350万美元。同期B-52只需要900万美元、B-47更低只要300万美元,这么一算效费比高下立判。为什么至今美国人手中明明有B-1B、B-2但就是不淘汰B-52,还得再用它个几十年道理很简单性价比高——省钱。
B-58超音速轰炸机
在同时代同类机型中B-58一直被视为标杆成为赶超对象,包括法国幻影IV战略轰炸机、苏联M-50“野蛮人”超音速轰炸机、苏联图-22“眼罩”超音速轰炸机都以其为目标,虽然外表风光但美国国防部内心却相当苦恼。就算不管上面的费用问题,更头痛的是在总共制造的116架B-58中,居然有26架因各种原因坠毁。在高层眼中B-58就是一款中看不中用的机型,各种原因叠加导致它仅投入使用十年就于1970年退役。
同期几款超音速轰炸机
性能参数
B-58超音速轰炸机机组成员3名,包括飞行员、任务系统指挥官、电子设备操作员,最大起飞重量80240千克。采用4台通用电气J79-GE-5A涡轮喷气发动机(单台最大推力52.9千牛,加力推力69.3千牛),最大飞行速度2.0马赫(测试时曾突破2.03马赫),实用升限19300米,航程7600千米。
B-58超音速轰炸机