诺思罗普的执著

司　古

为美军埋下飞翼技术柱石的人是约翰·纳德森·诺思罗普(1895～1981)，大多数人都把他称作“杰克”。直到今天，诺思罗普依然被公认为世界上最具创造性和最多产的飞机设计师之一。他数量众多的飞机设计方案基本上采用半飞翼或者全飞翼气动布局，其目的就是减少飞机的附加阻力和重量，进而增加了它的升力和航程。不过，由于他的许多观点都是超前的，所以很多人认为他的飞翼设计不可能达到实用的水平。直到1988年11月第一架B-2首次公开露面，人们才明白他的想法是多么富有远见。

诺思罗普的飞翼设计之路从20世纪20年代的“1929飞翼”开始，那是由一台功率为66千瓦活塞发动机带动双叶螺旋桨的单发飞机。实际上，“1929飞翼”并非一个真正的飞翼飞机，它有一对尾撑，一个水平尾翼和两个垂直尾翼，但是它给了诺思罗普很多有价值的经验。在军方有限的资助下，诺思罗普陆续建造了一系列的飞翼飞机，其中主要包括N－1M、N-9M、XB-35和YB-49……

N－1M·飞行巫术

1939年，一个翼展超过21米，机翼最大厚度为1.8米的飞翼设计方案浮出水面。这种飞翼飞机可以运输货物、侦察巡逻或者轰炸。诺思罗普把这种设计定名为N-1M，希望用该机来验证全飞翼飞机的应用价值。

为了节省时间和资金，诺思罗普决定尽量把概念机造得简单，他采用木材来建造机身主体，飞机由中段和两个外翼段构成，中段采用焊接钢管外敷木材的方式制造。外翼段可以根据需要进行改进，以获得不同的安装角和后掠角。这是一种真正的飞翼，但翼尖部位略带下垂以求部分实现方向舵的功能。为了实现控制，诺思罗普把副翼和襟翼合并。通过蹬踏操纵踏板，两侧翼尖控制面可以独立打开，造成两侧阻力的差异，从而实现飞机的转向功能。控制面联动可以控制飞机的俯仰，差动则能实现滚转。这种控制系统为今后的飞翼控制方式奠定了基础。

1940年7月3日，N－1M进行了首次飞行。不过两台48千瓦的气冷4缸活塞发动机的动力明显不足。后来，诺思罗普为N-1M换装了两台86千瓦的气冷6缸发动机，一定程度上解决了功率不足的问题。但是由于沙漠地区温度过高，飞机发动机的冷却存在问题，在起飞后不得不收小油门以防止发动机过热。

1942年5月，诺思罗普希望把N-1M飞到霍桑(Hawthrone)进行试验，这里的温度稍低，可以解决发动机过热的问题。但试飞员史蒂芬斯提出，由于诺思罗普机场距离居民区过近，一旦飞机失事可能造成平民伤亡。诺思罗普不同意这样的说法，他把史蒂芬斯踢出该项目，另请他人进行转场飞行。由于N－1M高空性能很差，其最大飞行高度只有1200米，最终决定由C-47运输机拖带飞行。按计划，等到N－1M抵达霍桑，拖带钢缆会被切断，N－1M则自行滑翔着陆。整个拖带过程比较顺利，但飞机抵达目标区域钢缆切断后，飞行员迈尔斯竟然做出了一个十分大胆的举动，他驾驶N－1M进入螺旋，然后成功改出，最后才滑翔着陆!此后迈尔斯一直担任N－1M的试飞员，直到1943年1月中旬。这以后N－1M被保存在筹建中的国家航空博物馆内，后来又被移交史密森国家航空航天博物馆。如今该机被修复一新，作为对美国最初的飞翼飞机的纪念。

N-9M·飞翼现形

1941年6月，诺思罗普公司提出了一种新型洲际飞翼轰炸机方案。当时美国军方对这一方案颇感兴趣，于是在1941年10月30日和诺思罗普公司签订协议并拨专款31.4万美元，要求诺思罗普公司制造缩比飞翼模型并对其进行测试，来验证飞翼轰炸机的可行性。但就在一个多月后，日本就突袭了美国珍珠港，这一事件改变了诺思罗普公司的计划——他们开始制造被称作N-9M的动力飞翼模型，希望这一模型能提供机动性和控制方面的可靠数据。

但是美国全面介入第二次世界大战让诺思罗普公司不得不放缓N-9M的进度转而专心于战时生产。诺思鲁普原本估计N-9M可以在360个工作日内完成，但由于任务优先性的调整，制造工作整整拖延了3个月。

N-9M是一种较为简单的飞机，翼展大约为18米，机身中段采用焊接钢管结构，其余部分多为木制。N-9M的动力装置为两台梅内斯克C6S-4直列活塞发动机，通过驱动轴带动两副两叶螺旋桨。

1942年9月10日，军方调整了N-9M的协议，要求另外增加采购两架N-9M，同时追加拨款23万美元。这两架中的第一架为N-9M-2，另一架为N-9MA，而最初订购的那架则被重新命名为N-9M-1。

12月20日，N-9M-1开始飞行测试。27日，N-9M-1首次升空，飞行了55分钟。N-9M-1表现出来的问题和N-1M-样——机动力不足并且发动机很快就会过热。5个月内，N-9M-1虽然完成了44次飞行，但总飞行时间只有可怜的20小时。测试过程始终被发动机过热和操控问题所困扰。1943年5月19日，试飞员马克斯慷斯坦特驾驶N-9M-1进行笫45次飞行，此次试飞的目的是测试机翼的失速特性以及重心位置对飞行性能的影响。就在这次试飞中，惨剧发生了：N-9M-1不幸坠毁，康斯坦特也因此丧生。

最初人们以为事故可能是由于机翼的失速特性和螺旋特性很差导致，但事后的调查显示康斯坦特在飞行中遭遇了“操纵反效”，操纵杆向后顶住了他的胸部，令他无法逃脱。当试飞员降低飞行速度，让飞机接近失速状态时，操纵杆力会逆向变化，飞行员只能施加推力以维持操纵面向下偏转。飞行员通常都不愿意进入深度失速，他们担心会出现“操纵反效”。

风洞试验表明如果采用全助力操纵系统可以显著改善飞翼的操控性能，为此设计人员改进了操纵系统，并把操纵杆的零杆力点调整到新的位置，此后全助力液压操纵系统成为后来飞翼设计的重要特点。1943年6月23日，N-9M-2进行了首次飞行，但起飞不久飞机的座舱盖就被飞掉，机身也轻度受损，维修花去了将近一个月时间。修复的N-9M-2重新开始试飞后，人们又发现了新问题。试飞表明，全尺寸飞翼轰炸机的阻力比设计值大了12％。此外，随着试验的进行，N-9M-2的梅内斯克发动机也到寿了，无法继续使用。到1944年3月，N-9M-2总共进行了33次测试飞行，飞行时间23小时7分钟。

N-9MA在1944年5月22日进行了首次飞行，该机拥有后来XB-35的许多特征，包括机翼后缘的开合式阻力调节板等。空军试飞员弗兰克·库克上校对飞机的操控性能很满意，并指出“这架缩比动力模型外型小巧，重量较轻，操纵响应灵敏，据此推断全尺寸的飞翼应该具有相似的表现。”

N-9M的测试飞行为XB-35获得了非常有价值的数据，通过试飞美国军方飞行人员也积累了飞翼的操控经验。遗憾的是，

因为当时N-9M只是作为试验模型，连军方的系列编号都没有。所以当年的N-9M的试飞资料如今大都散失了。

XB-35·科学而非幻想

N-9M的成功证明了飞翼这一概念的技术可行性，而后诺思罗普可以开始实现他自己最初的梦想

建造具有洲际飞行能力的大型飞翼了。XB-35轰炸机便是诺思罗普实现梦想的载体。

1941年10月，美国空军正式同诺思罗普公司签订协议，定购一架XB，35(同年11月又决定追加定购一架)。由于飞翼构型的复杂性，当时XB-35的许多系统设计方案还没有最终确定，这也造成了一些延误。例如，发动机的安装设计就被证明非常糟糕，必须推倒重来。

诺思罗普选择了普惠的“大黄蜂”发动机作为XB-35的动力装置，起初的设想是，在机翼靠内的一侧安装两台R-4360，11，外侧则采用两台R-4360-7。巨大的对转螺旋桨由发动机直接带动传动轴转动。发动机埋设安装在机翼内部，采用风扇进行冷却，每台发动机配有两台通用电气公司的涡轮增压器。诺思罗普的设计者们必须设计出有效且轻量化的发动机安装机构，这种机构要能承担4台发动机、8台涡轮增压器、4个大型中冷器、进气系统以及复杂的排气系统的安装。

1946年5月，XB-35终于完成了发动机测试的准备工作。整架飞机依次进行了地面检查、发动机试车以及地面滑行等试验。XB-35项目被列为绝密，当然，其外形实际上无法完全保密，当地的居民从自己的院子里就能看到这种试验中的庞然大物。6月25日，XB-35做好了试飞准备。较短的跑道是一个棘手的问题，在开始起飞滑跑时试飞员斯坦利看到XB-35前面不远处有一只野兔，轰炸机开始运动时，野兔也开始沿跑道向前奔跑。斯坦利注意到飞机的滑跑速度还赶不上那只兔子，他硬着头皮驾机起飞，就在跑道快到尽头的地方，兔子向左急转弯，XB-35也终于腾空而起。

大约35分钟后，XB-35爬升到300米，飞机没有出现严重问题，只是发动机、传动轴和螺旋桨的振动很剧烈。而且在试飞过程中XB-35又出现了其他小毛病，第二次试飞结束后，飞机就停在地面上进行改进。1947年3月，这架XB-35重新达到了飞行状态，但在那一年该机仅仅飞行了7次。1947年6月26日，第二架XB-35也开始进行试飞，但仍然有很多问题难以解决。1948年6月，美国空军第7轰炸机联队开始正式接收联合公司的B-36远程战略轰炸机，这在某种程度上意味着空军对XB-35项目基本失去了信心。

YB-49·飞翼之王

随着喷气时代的到来，诺思罗普公司也考虑给飞翼轰炸机配备喷气式发动机。不过，喷气发动机带来了新问题。首先军方指定的喷气发动机迟迟不能交付，而且飞翼前缘也要进行大幅修改以便给发动机的进气口让出位置。1947年9月29日，首架YB-49下线。该机带有4片小型垂直尾翼，以改善方向稳定性。

10月21日，麦克斯·斯坦利机组驾驶这架YB-49升空。他们发现原来困扰XB-35的震动问题已经解决，飞机的飞行性能良好。但是试飞中还是发现了其他问题。因为YB-49使用的是以螺旋桨为动力的XB-35机身，更换为喷气发动机后由于飞行速度的提高，下放状态的起落架舱门无法承受气流的剧烈冲击。试飞开始不久，前起落架舱门就被高速气流撕掉。为了避免发生此类问题，飞行员驾驶YB-49起飞后常常是做大角度爬升，以便让起落架能够安全地收回机身内部。

1948年1月13日，第二架YB-49也投入试飞。试飞中YB-49总体表现良好，诺思罗普认为自己的飞翼概念已经获得了成功。为了研究飞翼的失速特性，试飞员卡登纳斯少校开始了一项大胆的飞行测试，他驾驶飞机爬升到12000米，然后开始减小推力，机头开始不断上仰，飞机快速下降。飞行员发现自己无法控制机翼。任何控制方式都得不到响应，机头一直上仰到竖直。卡登纳斯说：“当时我试着判断究竟发生了什么，飞机向后整个翻了过去。我学过如何改出螺旋，但是从没学过如何从这种状况改出!油门杆位于飞行员右侧。飞机向后翻转时，我的手被离心力抛到了空中，我费力地抓住油门杆开到全推力，终于摆脱了失速状态，改出时飞机距离地面只有大约300米。”不过，不是所有的试飞员都有卡登纳斯那样的幸运。1948年6月5日，第二架YB-49在空中翻了个跟头，一头栽进沙漠发生了爆炸。事后调查发现飞翼外翼段脱落，搜寻人员在距离坠机地点5千米外的地方找到了它。显然，YB-49进入了深度失速，从而导致螺旋无法改出。由于机体结构原本是为螺旋桨动力设计的，无法适应喷气动力的巨大推力，飞行员的改出动作超出了机体能够承受的极限。

截至1948年10月23日，YB-49已经进行了16次飞行，累计飞行时间38.8小时。试验中人们需要确定该机是否能够执行轰炸任务，美国空军没有提供自动驾驶仪，所以飞行员只能自己纠正飞机的偏航和俯仰。飞机要进入稳定的轰炸航线往往需要大约4分钟的调整过程，这4分钟的调整足以让投弹手晕机。即便是老旧的B-29，从平飞到转入轰炸航线也不过需要45秒。轰炸精度方面，B-29同样是YB-49的两倍。不过在测试中人们发现YB-49很难在雷达上看到，当时人们还没有认识到飞翼这种特点的使用价值。

根据一系列试验的结论，美国空军认为波音B-47“同温层喷气”和B-52“同温层堡垒”都会在YB-49之前服役——该机还有太多地方需要重新进行设计。尽管如此，美国人还是给了YB-49显露名声的机会。YB-49横越美国大陆并创造了飞行速度的新纪录，应当时总统哈里-杜鲁门的要求，YB-49还飞越了首都华盛顿。

1949年4月，YB-49在完成了85次飞行，并且装上了自动驾驶仪。但YB-49的命运很快又被蒙上了一层阴影：1949年底美军发布命令，除飞行的YB-49以及后来改造成YRB-49的第8架生产型YB-35之外，所有飞翼试验用机体都要销毁。

YB-49的飞行测试继续在新命名的爱德华兹空军基地进行。但1950年3月15日又一次事故发生了，当时YB-49进行高速滑行试验，以检测起飞状态下的操纵杆力。滑行中发生了前轮摆振现象，对于大型飞机，如果不立即刹车，其后果往往是灾难性的。结果飞机前起落架折断，机头扎进沙漠，整个飞机倒扣过来并解体，机翼内喷出了火焰。虽然所有机组人员不同程度受伤，但幸运的是大家都逃了出去。不过，这次事故却彻底断送了YB-49的最后一点希望。

后来诺思罗普又提出，为YB-49安装4台通用电气J47涡喷发动机，另外在翼下吊舱内再安装两台J47。1948年，美国空军召开会议讨论照相侦察机的问题，当时军方要求组建现代化的照相侦察机群，以监视苏联的军事动向。军方认为，YB-49也许可以在这方面派用场。

1948年5月，诺思罗普接到命令，开始设计飞翼照相侦察机FB-49，军方表示可以订购30架。但军方的要求很快升格，最后决定用新设计的飞机(此时已更名为RB-49)装备5个战略侦察大队。诺思罗普被指定为RB-49的主承包商，1949年8月12日，向诺思罗普公司订购一架RB-49，另外要求联合公司制造余下的29架。原本空军希望把未完工的YB-35改造成YRB-49，但随着使用要求不断提高，现有机身所能实现的航程、作战半径以及最大速度都成了问题。后来美国空军发现，YRB-49速度不及B-47，而1953年的生产型RB-49则要面对B-52的挑战。后者的性能明显优于前者。鉴于此美国空军参谋部建议取消RB-49项目。1949年1月11日，空军通知诺思罗普取消所有RB-49的工作，但可以完成YRB-49的制造。1950年5月4日，RB-49A进行了首次飞行，后来该机在1953年报废拆解。至此RB-49项目彻底完结。