大器晚成的“骨头”(一 B-1A)

大器晚成的“骨头”(一 B-1A)

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历史

  罗克韦尔 B-1 轰炸机的研制可追溯到 1961 年,当时美国空军开始考虑北美 B-70 瓦尔基里的替代机型,后者的优先级别刚刚从批生产降为试飞状态。当时美国空军认为远程战略导弹是未来的武器,有人驾驶远程轰炸机将退居次要地位。B-70 的设计目标是以 3 马赫的速度在非常高的高空飞行,但日益强大的苏联防空能力使该机变得越来越脆弱。
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于是美国空军授权了几项研究,探索未来有人驾驶轰炸机的可能方案,一旦成功,该机将会取代 B-52。此时,美国空军认为轰炸机是否具备在极低空穿越敌领空的能力成为面对先进防空系统时能否生存的关键因素。

 其中首个研究项目是于 1961 年完成的亚音速低空轰炸机(SLAB),设想该机是重226,796 千克的固定翼飞机,最大航程 20,372 千米,其中 7,963 千米在低空飞行。紧接着是增程打击飞机(ERSA)项目,该机全重 272,155 千克,具有可变后掠机翼。预计 ERSA 最大载弹量 4,536 千克,航程 16,205 千米,其中 4,630 千米是在 150 米低空飞行。1963 年 8 月第三项被称为低空有人驾驶突防飞机(LAMP)完成研究,该机载弹量 9,072 千克,航程 11,482 千米,其中 3,704 千米是在低空飞行。不过所有上述研究都停留在了基本概念阶段。
XB-70 代表的高空高速突防模式在地空导弹面前已经过时了
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  1963 年 10 月,美国空军综合了上述研究的结果,并以此为基础形成了新一代轰炸机方案,命名为先进有人驾驶精确打击系统(AMPSS)。同年 11 月 3 家承包商收到了 AMPSS 的投标申请书(RFP),分别是波音、通用动力和北美。但是国防部长麦克纳马拉钱袋子攥得太紧,并对 AMPSS 背后的数据表示质疑,所以 RFP 只限于基本概念研究,并没有将精力集中在特定机型上。另外所有承包商都一致认为美国空军提出的一些性能要求不是没有太大的意义,就是成本十分高昂。

AMSA

  1964 年年中,美国空军修改了设计要求,并将方案名称改为先进有人驾驶战略飞机(AMSA)。AMSA 继承了 AMPSS 的起飞和低空性能要求,但增加了高空超音速性能要求。该机全重 170,097 千克,航程 11,668 千米,其中 3,704 千米在低空飞行。
通用动力的 AMSA 方案
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  麦克纳马拉对 AMSA 并不是很感冒,他认为战略导弹在“确保摧毁”方面干得比有人驾驶轰炸机出色,AMSA 的成本很可能过于高昂。不过该计划一旦获批后,可以推动航电和推进技术的发展,所以马克纳马拉批准了少量资金用于 AMSA 的初步研究。波音、通用动力和北美负责研究 AMSA 的机体,寇蒂斯-莱特、通用电气(GE)和普惠(PW)负责研究发动机,IBM 和休斯飞机负责研究航电。这些承包商在 1964 年末提交了研究报告,GE 和 PW 分别获得一份生产一台演示发动机的合同,但这时并没有签订任何的机体和航电合同。
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当美国国防部选择 FB-111A作为 B-52C、B-52F 和 B-58的后继机时造成了一点混乱,美国空军并没有提出研制 F-111 轰炸型的要求,对国防部的选择并不热心。不然怎样这种低成本过渡轰炸机还有些吸引力,美国空军妥协了,表示只要 FB-111A 不干扰 AMSA 的研制就接受该机。
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  1967 年 9 月 22 日北美航空公司并购罗克韦尔标准公司,成立了新的北美罗克韦尔公司。同年早些时候参谋长联席会议建议立即开始研制 AMSA,但麦克纳马拉仍然反对,宁愿升级现有 FB-111 和 B-52 机队,但麦氏的提议被否决。1968 年 IBM 和北美罗克韦尔自动控制分部获得一份先进研制合同,开始研究 AMSA 的航电。
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1969 年 1 月尼克松当选美国总统,他的国防部长梅尔文·莱尔德回顾了国防部需求,并在 1969 年 3 月宣布将原计划 253 架 FB-111 削减至 76 架,原因该机缺乏战略轰炸任务所需的航程和载弹量,并建议加速 AMSA 的研制。
北美罗克韦尔 AMSA 方案的演进,早期方案与图-22M3“逆火”有点类似



北美罗克韦尔 AMSA 方案的模型,中间的就是获胜的最终方案

B-1A 的诞生

  1969 年 4 月 AMSA 获得正式编号——B-1A,这是 1962 年三军统一飞行器编号以来的第一种轰炸机。

  1969 年 11 月美国空军颁布新的 RFP。机体和发动机的承包商遴选由于 1970 和 1971 财年的预算削减而推迟。1969 年 12 月 8 日北美罗克韦尔和 GE 分别成为机体和发动机合同的获胜方。12 月 19 日 IBM 和自动控制分部被选中进行航电研发。
艺术家笔下的 B-1A 三面图
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 B-1A 原计划生产两架测试机身,5 架试飞机和 40 台发动机。1971 年被削减至一架地面测试机身和 3 架试飞机(74-0158~0160)。1974 年 4 月首架原型机首飞,1976 财年美国空军订购了第 4 架原型机(76-1074),该机按生产型标准制造。美国空军计划购买 240 架 B-1A,1979 年形成作战能力。
1971 年 10 月展出的 B-1A 全尺寸模型,后面是整体逃生座舱
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 B-1A 的机身十分修长,前机身布置了 4 座座舱,尾部安装有巨大的后掠垂尾,垂尾根部的背鳍一直向前延伸至机身中部。全动平尾安装在垂尾下方,位置较高。该机的机身中段向内翼段平滑过渡形成翼身融合,可增升减阻。另外机身的设计还注重降低雷达截面积(RCS),以降低被敌防空系统发现的概率。
生产中的 B-1A,注意机鼻两侧的小翼,在低空飞行中用于抵消乱流引起的颠簸
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为了兼顾高速性能和良好的低速起降性能,该机改用了可变后掠翼设计。这使 B-1A 可在无法部署 B-52 的机场起降。外翼段固定在横贯机身的翼身承力盒两端的转轴上,机翼上安装了全展长前缘缝翼和后缘开缝襟翼,没有副翼,横滚控制通过机翼上方的一排扰流板进行,与差动平尾联动。
机翼最大前掠的 B-1A,注意机翼上方张开的扰流板
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发动机是 4 台 F101-GE-00 涡扇发动机,安装在翼根下方的两个双联短舱中。短舱靠近飞机重心以增强低空穿越乱流时的稳定性。短舱之间的间距较大,主起落架组件布置在短舱之间,向上收入机腹。为了达到 2 马赫的最大速度,该机采用了可调进气口和尾喷管。
为了达到 2 马赫的最大速度,B-1A 采用了可调进气口,图中可以看到进气口的压缩斜坡和两侧的调整片
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F101-GE-00 涡扇发动机
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 最初军方期望该机在低空能达到 1.2 马赫的速度,这需要在机身结构的关键部位采用钛合金而不是铝合金。后来把要求降低到 0.85 马赫后,可以最大限度地使用铝合金材料,从而降低总成本。钛合金主要用于承力翼盒、机翼末端接头、发动机舱和后机身等部位的制造。

  计划安装 8 个整体油箱,两侧机翼内各一个,其余在机身中,载油量 68,039 千克。B-1A 机身下方有 3 个 4.57 米弹舱,两个在翼盒前,一个在翼盒后。每个弹舱可挂载 11,340 千克的常规武器或者核武器,总载弹量几乎是 B-52 的两倍。所有武器都内置,没有外挂架。其中的主要武器是 AGM-69A 短程攻击导弹(SRAM),每个弹舱的旋转挂架上可挂载 8 枚。
AGM-69A 短程攻击导弹(SRAM)

 B-1A 并没有安装自卫武器的计划,依赖低空性能和电子对抗设备来避免遭受截击。

  该机生产型计划安装完善的电子设备,包括利顿 LN-15 惯导系统、多普勒雷达高度计、休斯前视红外系统、GE APQ-114 前视雷达和德州仪器 APQ-146 地形跟踪雷达。
B-1A 的飞行员与副驾驶仪表布局
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B-1A 的攻击系统官(OSO)座位
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B-1A 机组 4 名——飞行员、副驾驶、攻击系统官(OSO)和防御系统官(DSO)。乘员逃生系统借鉴了 F-111 的逃生舱设计,在紧急情况下,容纳 4 名乘员的逃生舱可从飞机上整体分离并通过翼面和扰流片来保持方向和稳定性,随后火箭发动机点火将逃生舱推离飞机,然后展开 3 个降落伞式逃生舱携乘员安全降落。降落后逃生舱还可作为乘员的庇护所。
B-1A 逃生舱模型,1971 年 10 月末进行了 B-1A 全尺寸模型的审核,共收到 297 条改进意见。
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B-1A 的试飞情况

  1974 年 10 月 26 日第一架 B-1A 试飞机(74-0158)在加州帕姆代尔美国空军第 42 工厂下线,12 月 23 日在爱德华兹空军基地(AFB)进行了短暂首飞,试飞员是罗克韦尔的小查理·C·博克、埃米尔·斯腾塔尔上校和理查德·埃布拉姆斯。第三架飞机(74-0160)是航电试飞机,于 1976 年 3 月 26 日首飞。第二架飞机(74-0159)最初被用于地面静力测试,直到 1976 年 6 月 14 日才首飞。
1974 年 10 月 26 日第一架 B-1A 试飞机(74-0158)在加州帕姆代尔美国空军第 42 工厂举行了下线仪式
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B-1A 的试飞进展顺利,但在整个项目中进行了众多的修改,并添加了一些额外的设备。B-1A 的航电也许是当时最复杂的。1976 年 9 月该机通过了初始作战测试和评估试飞,9 月 30 日完成了第一阶段的试飞工作。1976 年 12 月美国空军认为 B-1A 可以投产,并签订了首批 3 架的合同,并计划生产 8 架 Block 2 初始批次的飞机。
1974 年 12 月 23 日第一架 B-1A(74-0158)在爱德华兹空军基地(AFB)进行了短暂首飞
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这时看起来 B-1A 的 240 架生产计划进展顺利,但是 B-1A 项目的成本上涨,航电还存在没有解决的问题。1970 年单机估算价格是 4,000 万美元,到 1972 年已上涨至 4,560 万美元,这按今天的标准来看并不算什么,但这个涨幅超过了之前的所有飞机。此外到 1975 年这一数字甚至攀升至 7,000 万美元。

  1977 年 1 月 20 日上台的吉米·卡特政府被不断攀升的成本所震惊,开始仔细审视整个 B-1A 项目。1977 年 6 月 30 日卡特总统宣布取消 B-1A 的生产计划,由此产生的防务需求将被洲际弹道导弹(ICBM)、潜射巡航导弹(SLBM)和经过现代化升级可发射空射巡航导弹(ALCM)的 B-52 所填补。卡特总统想给军备竞赛刹车,但他不知道当时美国空军还在秘密进行的黑计划最终导致了 F-117A 隐形攻击机和 B-2 隐形轰炸机的诞生。
试飞中的 B-1A 74-0160
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尽管取消了生产计划,卡特政府还是允许 B-1A 继续试飞。其中多数工作涉及航电,特别是防御系统。另外 GE 也在持续改进 F101 发动机,多数承包商都保持了完整的工程队伍。也许最重要的工作是降低 RCS。项目被取消后的一个月内,1977 年 7 月 28 日 74-0160 在白沙导弹靶场上空 1,828 米高度发射了一枚 SRAM。该机后来在背脊内安装了一套先进电子对抗系统,前视雷达也增加了多普勒波束锐化能力。1976 年 4 月 74-0158 飞到了 2.0 马赫,完成了稳定性和操控性试飞后于 1978 年被封存。1978 年 10 月 5 日,74-0159 飞到了 2.22 马赫,这也是 B-1A 所达到的最高速度。
在爱德华兹 AFB 上空飞行的 B-1A 74-0159
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B-1A 结构图
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B-1A 各原型机的命运

  1981 年 4 月 74-0158 在完成了 138 次试飞后退役,比其他原型机飞得都多。此时该机已换上三色沙漠迷彩。该机最终被拆解后在洛瑞 AFB 用于武器教学。

  74-0159 后来被用于 B-1B 项目的试飞,经过改装后安装了 B-1B 的飞控系统。改装后该机在 1983 年 3 月 23 日开始试飞,不幸的是在 1984 年 8 月 29 日因在燃料分配管理中没有平衡好重心,导致该机失控坠毁。逃生舱成功脱离,但降落伞却没有正确展开,逃生舱以大角度撞向地面,在这种角度下气垫无法缓冲撞击,导致首席试飞员道格·贝尼菲尔德丧生,另外两名乘员重伤。
被用于 B-1B 项目试飞的 B-1A 74-0159
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首席试飞员道格·贝尼菲尔德

74-0160 后被改装为地面教练机,编号 GB-1A。现在科罗拉多州丹佛附近的洛基航空航天博物馆(前洛瑞AFB)展出。
涂有三色迷彩的 B-1A 74-0160,注意该机的脊背向前延伸,内部安装了电子战系统
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76-0174 是作为预生产型 B-1A 订购的,安装了全套航电。B-1A 项目被取消时,该机的工作正进展顺利。与头三架 B-1 的逃生舱不同,76-0174 安装了 4 个传统弹射座椅,经过测试最确定逃生舱不适合在超过 643 千米/时弹射。该机在 1979 年 2 月 14 日首飞,共进行了 70 次试飞。该机后来被用作 B-1B 项目的试飞,在 1984 年7月 30 日恢复飞行。该机去掉了机背的长背脊,并安装了许多 B-1B 的航电,现在俄亥俄州莱特·帕特森 AFB 的美国空军博物馆展出。
在俄亥俄州莱特·帕特森 AFB 的美国空军博物馆展出的 B-1A 76-0174
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原文地址:http://www.afwing.com/aircraft/rockwell-b1-lancer-part1_4.html

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