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在美国航空史上,约翰·诺斯罗普是一位不可多得的先驱人物,他集工程师、革新家、企业家于一身。他是飞机设计师中的佼佼者,设计过几种性能极其出色的飞机;他是率先开发“全翼飞机”的革新家,几十年如一日孜孜不倦,最后开启了一个新时代;他创办的企业不断发展壮大,目前是仅次于洛克希德和波音的美国第三大军工企业,在2018年世界500强排行榜中名列第461位。
航空天才
1895年11月10日,诺斯罗普生于美国新泽西州纽瓦克,1904年随父母迁往加州圣巴巴拉。1916年,他进入洛克希德飞机制造公司,第一份工作是绘图员。
1920年,诺斯罗普跳槽到道格拉斯飞机公司,参与研制美国陆军航空队订制的“世界巡航者”飞机的油箱。“世界巡航者”是为进行第一次环球飞行而设计的。诺斯罗普的工作十分出色,以至于瑞安公司借用他去重新设计M-1飞机。
1926年,诺斯罗普回到洛克希德公司,担任总工程师,领导设计了美国第一种全金属蒙皮、悬臂式飞机“织女星”。该机的设计理念十分先进,当年很多著名的飞行家都使用这种飞机,如威利·波斯特1931-1933年间的两次创纪录的环球飞行,著名女飞行家阿米莉亚·埃尔哈特进行的横跨大西洋、太平洋飞行和到北极的飞行等。
1928年,诺斯罗普离开了洛克希德公司,自己创办了一家企业。1930年,他设计了7座的阿尔法客机,这是美国第一种投产的全金属加强蒙皮客机,曾在环球航空公司投入使用。在阿尔法客机的基础上,诺斯罗普又设计出贝塔、德尔塔、嘎玛等飞机。
这一时期,诺斯罗普也设计了不少军机。例如,他设计的XBT-2海上俯冲轰炸机性能优异,后来,XBT-2经过道格拉斯公司改进后,发展为著名的“无畏”俯冲轰炸机。1938年,美国航空先驱道格拉斯这样评价诺斯罗普——“当年,每一架重要的飞机上都有他的心血。”
1939年,诺斯罗普不愿自己的公司被道格拉斯公司吞并,毅然离开原来的公司,又创办了一家新公司——诺斯罗普飞机公司。1941年,诺斯罗普飞机公司研制的P-61“黑寡妇”成为美国第一种夜间战斗机,生产总数达700多架,在太平洋和欧洲战场广泛使用。
热衷飞翼
诺斯罗普是一位具有创新思想的设计师,在他从事上述各项工作的同时,一种更加先进的飞机设想始终萦绕在心头,那就是“全翼飞机”,也叫飞翼。他认为,飞翼的气动力外形干净,即机翼所产生的阻力要比机翼加机身合在一起形成的阻力小,因而飞翼飞机能比普通外形的飞机飞得更快、更远。为了实现这个想法,诺斯罗普奋斗了几十年。
早在1929年,诺斯罗普就试飞了他设计的第一种飞翼飞机。尽管该机使用了外部操纵面和外伸的尾撑,还不能算是真正的飞翼飞机,但它为后来飞翼的发展奠定了基础。
当时,诺斯罗普的经济实力不够,不足以把飞翼研究继续下去,因此只好把开发飞翼的想法暂时搁置起来。诺斯罗普飞机公司成立后,借助大量的军方合同,公司实力大增,他这才有条件集中精力研究飞翼。
从1939年的N-1M开始,到1953年最后一架YRB-49A被拆毁,在不到15年时间里,诺斯罗普在飞翼设计上屡遭挫折。尽管如此,他始终没有放弃对飞翼的热爱。诺斯罗普对飞翼的痴迷影响了很多人,在他退休后,诺斯罗普公司依然坚持开展飞翼研究。最终,飞翼的理念在著名的B-2轰炸机上变成了现实。
二战期间,根据军方的要求,诺斯罗普发展出多种飞翼方案,有小型战斗机,也有大型轰炸机。与小型飞翼相比,大型飞翼比较成功,XB-35、YB-49和它们的技术验证机N-9M成为二十世纪四五十年代最接近实用的飞翼轰炸机,它们也是30年后B-2隐身轰炸机的先导。
XB-35的历史可追溯到1941年。当时,英国已岌岌可危,随时可能落入希特勒的魔掌,这样的话,美国在欧洲的盟国就全军覆灭了,更麻烦的是,美国陆军航空队会失去在英国的所有基地,因此,美国决定研制一种拥有洲际航程的轰炸机,能从美国起飞跨越大西洋轰炸德国本土。
1941年4月11日(当时美国还没有正式参战),军方秘密开始了洲际轰炸机项目。该项目的技术要求是:最大速度为724千米/小时,巡航速度443千米/小时,实用升限13710米,最大航程19310千米,挂载4500千克炸弹时的作战半径8050千米,最大载弹量32660千克,起降滑跑距离1520米。这种洲际轰炸机在当时看起来简直是异想天开,军方要求的性能指标远远超出了当时的航空技术水平。
为了研制这种先进的轰炸机,军方邀请实力最强的联合飞机公司和波音公司参与初步设计,一个月后,又邀请诺斯罗普飞机公司就其飞翼方案做进一步的研究。
经过审查,最终两个方案胜出:一个是诺斯罗普的XB-35飞翼方案,另一个是联合飞机公司的XB-36。
为了减少直接研制XB-35的技術风险,军方同意诺斯罗普公司在原先研制的N-1M的基础上研制N-9M,它是XB-35尺寸的三分之一缩比技术验证机,共4架,分别为N-9M1、N-9M2、N-9MA和N-9MB。4架N-9M工程验证机从1942年12月到1945年上半年进行了大量试飞,为后来研制XB-35积累了宝贵的数据。
由于多方面原因,包括诺斯罗普公司本身人手和生产设施不足、系统分包商和政府提供的发动机等部件存在较多问题,XB-35的研制进度不如人意,第一架飞机直到1946年6月25日才首次试飞。这时,第二次世界大战已经结束了,批量生产200架B-35轰炸机的合同自然被取消,而且海军也对评估其性能失去了兴趣。最后,这种外形奇特的飞翼轰炸机只制造了15架,包括2架XB-35原型机、8架YB-35预生产型和5架YB-35A。 再有一个严重的问题是,随着航空发动机技术的发展,装活塞发动机的B-35已经明显过时了,螺旋桨驱动的飞机已经明显落后于装喷气发动机的飞机。
随着喷气时代的来临,军方希望在XB-35的基础上打造一款新的喷气式飞翼轰炸机。1945年6月1日,诺斯罗普公司宣布在2架YB-35原型机上安装8台艾利森公司的J-35-A-5喷气发动机,这种改进型最初被命名为YB-35B,但在首飞前更名为YB-49。
1947年10月21日,YB-49的一号原型机首飞。随后,二号原型机于1948年1月13日首飞。2架原型机此后在穆洛克空军基地进行了长达20个月的飞行测试,累计飞行169架次、333小时。在试飞过程中,技术人员发现,尽管增加了舵面和翼缝设计,YB-49仍然遇到了难以完全克服的稳定性问题,它还需要进行更多的测试。
尽管困难重重,但空军仍然对YB-49抱有信心,他们继续推動改进计划,将剩下的11架XB-35中的9架改装为类似RB-35B那样的8发喷气式战略侦察机YRB-49A,剩下的2架则作为静态测试平台。此外,空军还追加订购了30架新的RB-49。
但随后进行的第二期试飞中发现了更多的缺陷,试飞员抱怨飞机很不稳定,难以控制。试飞小组断言,YB-49绝对不是一种合适的轰炸平台——它无法保持一条稳定的航线或者是稳定的空速和高度,而且在飞行过程中还有难以纠正的偏航趋势,这使投弹手根本不可能完成任务。
1949年,空军以标准化为由,取消了YB-49的订购合同。消息传来,航空界一片哗然。究竟出了什么问题?谁也说不清。闷闷不乐的诺斯罗普下令把已经造好的飞翼拆掉,公司继续为军方生产航空部件维持生计。
1952年,年仅57岁的诺斯罗普以健康状况不佳为由提前退休了。朋友们都认为,是几十年飞翼梦想的破灭把他摧垮了。
此后近30年里,诺斯罗普一直过着隐居的生活,再也不愿和人们讨论飞翼的话题。直到1980年12月,身患重病的诺斯罗普觉得不能再保持沉默了。在一次电视采访中,诺斯罗普透露了YB-49合同被取消的真正原因:他不愿接受空军的指令,把自己的公司与负责生产B-36的康维尔公司合并,但他又不能声张,只好保持沉默,因为他的公司还得依赖空军的合同才能生存下去。几个月后,1981年2月18日,诺斯罗普永远离开了人世。
梦想成真
到了20世纪80年代,沉寂了近30年的飞翼方案,随着美国空军F-117隐身战斗机和B-2隐身轰炸机的问世,重新为世人所关注。应该说,B-2是诺斯罗普几十年苦心研究飞翼结出的硕果。
20世纪70年代,当时冷战正酣,苏联大力发展各种中远程防空导弹和高空高速国土防空截击机。为能隐秘地突破苏联防空网,寻找并摧毁苏军的洲际弹道核导弹发射基地和其他重要战略目标,美国空军急需一种新的战略轰炸机。
1975年8月,美国国防部先进研究项目局(DARPA)邀请洛克希德、波音和诺斯罗普公司提供低可探测性飞机的初步工程数据。1978年,卡特政府秘密授权启动隐身轰炸机项目,命名为“先进技术轰炸机”计划(ATB),旨在研制可以取代B-1A的轰炸机。
1980年9月,美国空军发布了有关ATB的招标书,两大竞争团队——洛克希德和罗克韦尔团队,诺斯罗普、波音和凌-特姆科-沃特(LTV)团队展开竞争。经过方案比较,1981年10月20日,美国空军宣布以富有飞翼研制经验的诺斯罗普公司牵头的团队成为ATB合同的赢家,飞机编号B-2。
1988年11月22日,诺斯罗普公司向社会公开了B-2轰炸机,揭开了它的神秘面纱。这个没有机身和尾翼的“黑家伙”,正是当年诺斯罗普梦寐以求的飞翼。它的机身和机翼完全融为一体,平面形状呈三角翼,前缘后掠角33°,双W形后缘共有8个操纵面,座舱、动力和武器系统几乎都隐藏在机体之内。
从技术上讲,与常规布局的飞机相比,飞翼飞机的稳定性较差,随着现代电子技术的发展,放宽静稳定性技术日臻成熟,这为飞翼从纸面走向现实扫清了障碍。B-2正是在这样的背景下得以问世的。
1989年7月17日,B-2首次试飞。1997年,第一批6架B-2轰炸机正式服役。根据有关资料,B-2一共只生产了21架,每架飞机的价格高达24亿美元。若以重量计,B-2的单位价格比黄金还要贵两至三倍。