在飛機誕生30年后,工程師們開始思考,如何讓飛行器徹底擺脫傳統結構的束縛?鳥有垂直尾翼嗎?沒有,為什么它們能飛的這么穩?
于是美國和德國的工程師,不約而同的將目光投向了最根本的空氣動力學原理,即機翼本身就是產生力的核心,飛翼式布局開始登上歷史舞臺。
20世紀40年代,美國航空工程師杰克·諾斯羅普在加利福尼亞州霍桑市的實驗室里,用鉛筆畫出了一架沒有垂尾與平尾的純翼型飛行器。
這就是XB-35項目的開端,它挑戰了當時航空界的固有認知。在傳統飛機設計中,尾翼承擔著平衡力矩和控制航向的關鍵作用。諾斯羅普的突破性構想源于對鳥類飛行的觀察,信天翁在滑翔時僅憑翅膀即可完成姿態調整。
1942年,美國開始啟動XB-35項目,其翼展長達到驚人的52.43米,相當于將四輛并排行駛的校車首尾相連。
工程師們采用獨特的“開裂式襟翼”設計,每個機翼后緣安裝24片可獨立偏轉的金屬翼面,這些看似笨重的機械結構通過液壓系統聯動,能在0.3秒內完成升力分布調整。
為抵消無尾設計帶來的航向穩定性問題,機翼前緣特別設計了鋸齒狀進氣道,利用氣流擾動產生輔助控制力矩。
動力系統的革新同樣充滿想象力,原型機搭載4臺普惠R4360氣冷星型發動機,單臺功率3500馬力,驅動反向旋轉的螺旋槳以消除扭矩效應。
這種動力布局使XB-35在7600米高度能保持390公里/小時的巡航速度,在當時的大飛機中這個速度是相當快的了。
其獨特的推進式螺旋槳設計將發動機后置,既降低了雷達反射截面,又為機艙騰出更多載彈空間。盡管受限于活塞發動機的技術瓶頸,其理論航程仍達到16000公里,足以完成跨洋戰略轟炸任務。
然而,1946年首飛時暴露的操控難題卻遠超預期。由于取消垂尾,導致航向穩定性驟降,試飛員需要持續調整方向舵踏板,如同在鋼絲上保持平衡。
諾斯羅普團隊通過加裝三軸增穩系統,利用機翼后緣的阻力板產生偏航力矩,最終將航向控制精度提升至0.5度以內。這項技術突破為后續飛翼飛行器的電傳操縱系統奠定基礎,現代B-2轟炸機的飛行控制系統仍延續著這一設計理念。
隨著噴氣時代的到來,XB-35的活塞動力逐漸顯露出局限。1947年,改裝艾里遜J-35渦噴發動機的YB-49項目應運而生,8臺發動機呈環形排列在機翼下方,使最大速度提升至820公里/小時。
這次動力升級帶來革命性變化,噴氣尾流與機翼氣流的相互作用,意外產生了類似鳥類振翅的升力增強效應。在1948年的一次試飛中,YB-49創造了載重10噸飛行11000公里的紀錄,其升阻比達到驚人的25,遠超同期常規轟炸機。
然而技術突破往往伴隨著風險,1950年2月,YB-49在愛德華茲空軍基地進行高速滑跑測試時,前起落架液壓系統故障導致機身前傾45度,機翼承受的彎曲應力超過設計極限而解體。
這次事故不僅葬送了飛翼轟炸機項目,更促使美國空軍成立專門的飛控計算機實驗室。工程師們從殘骸中發現了機翼結構共振的致命缺陷,由此發展出的實時應力監測系統,后來成為現代飛行器健康管理系統的技術源頭。
盡管XB和YB系列未能實現量產,但其技術遺產在半個世紀后重獲新生。80年代初,在竊取了蘇聯科學家彼得·烏非莫切夫的論文后,美國開始著手制造隱身飛機,搞出了“夜鷹”即F-117A攻擊機。
當時諾斯羅普公司在重啟飛翼研究時,意外發現YB-49的雷達反射數據與當時隱身理論高度吻合,屬于瞎貓碰上了死耗子。于是基于此,著手研發大型隱身轟炸機,即后來的B-2。
B-2轟炸機的菱形機翼設計,本質上是對XB-35氣動布局的數字化重構,其翼尖小翼的鋸齒狀邊緣,正是當年諾斯羅普團隊為降低雷達信號提出的解決方案。
2015年美國解密的檔案顯示,XB-35的“虛擬座艙”概念,通過分布在機翼各處的傳感器實現盲飛,啟發了現代無人機的全自主飛行系統的問世。
XB-35和它的后繼者YB-49雖然沒有正式量產服役,但是為后來者鋪平了道路。
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