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我和我追逐的梦—杰克.诺斯罗普和飞翼(组图)

http://jczs.sina.com.cn 2005年07月29日 11:02 千龙新闻网
我和我追逐的梦—杰克.诺斯罗普和飞翼(组图)

光荣属于杰克.诺斯罗普

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我和我追逐的梦—杰克.诺斯罗普和飞翼(组图)

杰克.诺斯罗普


诺思罗普和N1M


N-9M

  人类在很早的时候就已经开始了对飞翼技术的应用,在我国的古代就出现过很多设计成扁平形的飞镖,它们有着良好的飞行轨迹而且准确度比较高。随着人类对航空技术的探索,飞翼技术很快进入到航空应用中。

  1870年,英国人理查德?哈特制造了世界上第一架飞翼飞机,并且他在自己申请专利的说明书对飞翼飞机的特点归结为以下几个方面:(1)首先是无尾飞机,通过像襟翼的控制器
起到升降舵和副翼的作用;(2)采用副翼的作用来实现圆周飞行,以次来替代所有的垂直方向上的方向舵面;(3)利用重心移动来对飞机进行纵向配平。在其后的很多飞机设计者都设计了自己的飞翼飞机。在当时看来飞翼存在这一些需要解决的问题。比如俯仰不稳定,如果升力中心与重心不靠近,飞行中机翼可能会绕横轴翻转,另外飞翼在某一飞行速度下还容易保持稳定,但是一旦飞行速度和姿态变化时,压力中心移动,就很难说会保持稳定飞行;另外就是是否采用方向舵和升降舵以及如何确定其位置。这些方面成为以后的飞翼技术研究的主要方向,并且逐渐成熟起来。

  虽然飞翼技术已经出现了那么多年,被那么多航空先驱所追捧,但是有一个人无疑是他们中的佼佼者,那就是约翰?努森?诺思罗普,即就是杰克?诺思罗普。他一生所设计的所有的飞机几乎都是采用的半飞翼或者是全飞翼气动布局。因为他认为这种设计可以减少飞机的重量和附加阻力,这样可以提供更高的升力和更远的航程。正是在这种理念的驱动下,杰克?诺思罗普的一生紧紧的和飞翼技术联系在了一起。

  诺思罗普的N-1M

  1895年11月10日,杰克?诺思罗普出生于新泽西州的纽瓦克。在1929年他设计制造了他的第一个飞翼飞机,并且命名为“1929飞翼”。这是一架由66千瓦的活塞发动机带动双叶螺旋桨的单发飞机。在该飞机中并没有将飞翼的理念得到完全的阐释,它有一对尾臂和一个水平尾翼,还有两个垂直尾翼。但是这个第一次对于杰克?诺思罗普来说却是一个很好的尝试,并且拉开了他一生对于设计全飞翼飞机的追求。

  1939年,杰克?诺思罗普创建了诺思罗普飞机公司。同年,为了获得空军的生产合同,并能够最终改变现代飞机的外形,他开始了人生中的第一架完整意义上的全飞翼飞机设计,这就是N-1M(诺思罗普第一号模型),这架飞机的设计是作为XB-35和YB-49侦察轰炸机的原型机的预发展型来进行的。在N-1M的设计中,诺思罗普曾求助于当时在加州理工Guggenheim航空实验室担任教授的冯?卡门(Theodore von Karman)教授,并且让公司的设计副主管也是冯?卡门的助手的华尔特?J.桑尼(Walter J. Cerny)博士担任这个工程的主管。在信念和理论的双重武装下,诺思罗普飞机公司踏上了创业的道路。

  这架绰号“吉普”的N-1M飞翼飞机长5.2米,高1.5米,翼展11.6米,空重1814公斤,将两台65马力的引擎嵌入到机体内部,后来由于发现推力不足,换装成了120马力的富兰克林发动机。

  1940年7月3日,N-1M(NX-2831)在加利福尼亚的贝克干湖(Baker Dry Lake)由万思?布里思(Vance?Breese)驾驶进行了第一次测试。布里思在试飞的开始时刻就碰到了麻烦,在一次高速滑跑中,飞机碰到了河床上的一块突起,竟然直接弹飞到了空中,并且在空中飞出去了几百码才落地。其后,在试飞的初始阶段,布里思竟然报告说飞机无法超过5英尺的高度,而且只能在一个精确的攻角下保持稳定。这些问题直到请来了冯?卡门,这位空气动力学的大师在作为升降舵的机翼后缘做了些调整,才解决了这个问题。后来布里思离开了诺思罗普去试飞北美公司的B-25,莫耶?斯蒂芬(Moye Stephens)继续进行N-1M的试飞。在试飞中,莫耶?斯蒂芬发现飞机有进入荷兰滚的危险,但是可以通过控制来解决。1942年5月,约翰?麦耶斯(John Myers)接替了莫耶?斯蒂芬,继续试飞该飞机。

  由于年代久远,N-1M的很多试飞细节已经不得而知了,但是尽管进行了的总计超过200次飞行试验,但是N-1M始终没有能够成功解决重量过大和动力不足的问题。面对这些问题,诺思罗普发挥了他出色的外交能力,他成功的说服了空军,让他们认为N-1M有能力成为先进飞翼战机的预发展型,并且可以成为以后发展的N-9M的基础。而N-9M将是即将研制的大型飞翼飞机XB-35和YB-49的样机。

  N-9M、XB-35和YB-49

  在得到了制造四架N-9M的合同时,诺思罗普获得了晋身为大型飞翼飞机制造企业的最好契机。N-9M是作为美国陆军航空兵的MX-140计划中的XB-35飞翼轰炸机的亚尺寸模型来建造的。

  1942年12月27日,第一架N-9M(N-9M-1)首飞,该飞机长5.4米,宽18.3米,机翼面积45.5平方米,重量大概3175公斤,在飞行员后方设置了一个乘客座位,采用了两台202千瓦的门纳斯克(Menasco)C6S-4发动机驱动推进式螺旋桨,加装了100加仑燃油,预计可以在6550米的高度飞行3.5小时。N-9M-1大约进行了45次飞行,其中的大多数都由于引擎或者其他系统失效而中止,最终证明C6S-4发动机是大部分问题的根源。1943年5月19日,在经历了22个小时的飞行之后,该飞机在慕洛克机场(Muroc,现爱德华兹空军基地)坠毁,试飞员马科斯?康斯坦特在飞机进入螺旋后死亡,未能生还。很快,诺思罗普的第二架N-9M-2在1943年6月24日首飞,但是这次飞行却由于座舱盖脱落而中止。万幸的是虽然飞机有了些许的损伤,但飞行员还是成功的将飞机降落了下来。N-9M-2带回了很多试验数据,通过对这些试验数据的分析,发现原来XB-35的很多风洞数据是存在问题的,大约需要增加10%的动力。后来的试飞还发现由于气流过早的在机翼顶部发生分离,导致在高升力系数的情况下升降舵控制力有了严重的反向,这可能是导致N-9M坠毁的一个原因。

  命名为N-9M-A的第三架飞机于1944年6月28日首飞,这架飞机采用了将要用在XB-35的控制系统,这些系统包括开裂式后缘襟翼,俯仰控制副翼和翼尖的前缘缝翼。同时对于已经发现的N-9M在紊流情况下的设计缺陷进行了改进。其后采用了两台221千瓦的富兰克林发动机命名为N-9M-B的第四架也投入试验,这三架飞机成功的完成了剩余的所有的飞行试验科目,没有再发生任何事故,而且表现良好。虽然有着机毁人亡的事故经历,经受着外界褒贬不一的评价,但是,诺思罗普还是通过N-9M成功的打开了制造大型飞翼飞机的大门。

  由于受到N-9M成功的影响,军方对MX-140和MP-13(MP指的是材料和原型机)作出了修改,在计划中加入了两架试验型XB-35和13架进行性能试验的YB-35,诺思罗普理所当然的成为执行者。但是当时诺思罗普不得不面对一个比较严峻的现实,那就是他们的飞机只是作为康索里达塔德?瓦蒂飞机公司的XB-36的替补,因为XB-36才是军方的第一选择。当军方在XB-36那里得不到满意的答案时,诺思罗普的机会来了。1942年12月17日,他们就收到了要求生产的13架YB-35进行性能试验的命令,合同中的4架是作为将要进行的飞行试验计划的备用件,同时收到的还有要求生产两架试验型XB-35的合同。诺思罗普对飞翼飞机的追求看上去离他是如此的接近。

  诺思罗普的XB-35长16.18米,宽52.4米,高6.10米,机组成员九人(驾驶、副驾驶、投弹手、导航员、机械师、无线电操作员和三个武器操作员),空重27735千克,最大起飞重量46940千克,航程16100千米,加装16挺12.7毫米机枪,可载弹18700千克,计划在12000米的最高时速为636千米/小时。要特别说明的是XB-35采用的是四台普拉特?惠特尼公司生产的2205千瓦的R-4360-17/21发动机,每台发动机有两个四叶的反转的螺旋桨,这种动力系统的设计缺陷为日后的问题埋下了伏笔。

  在很快来到的1946年6月25日,XB-35第一次在天空留下自己的痕迹。第一架XB-35(42-102366)由试飞员马科斯?斯坦利(Max Stanley),机械师戴尔?施罗德(Dale Schroeder)驾驶,从加州的霍索恩(Hawthorne)飞到慕洛克干湖(Muroc Dry Lake),飞行花费了45分钟。几乎同时,螺旋桨控制问题和齿轮箱故障使得飞行测试陷入了困境。这架XB-35在9月11日,在经历了19次飞行后黯然谢幕。1947年6月26日,第二架XB-35(42-38323)首飞,但是在经历了8次飞行后,诺思罗普不得不中止了试飞。因为两个反转的螺旋桨和它们的齿轮箱不能满足要求,这样导致所有的XB-35在1947年9月停飞。在换装了单螺旋桨和简单的齿轮箱的之后,第一架XB-35在1948年2月重新投入试飞,从2月12日到4月1日,一共进行了超过7次飞行。新的螺旋桨装置工作正常没有任何特殊的机械故障,但是却给飞机性能带来了相当可观的损失。同时,XB-35的排气装置是设计者的另一个恶梦,在1948年年中的时候R-4360引擎的冷却风扇就出现了金属疲劳的症状。

  安装了单向螺旋桨的YB-35的第一架 (42-102366)在1948年5月15日首飞,它是唯一装备了自卫武器的验证机(在XB-35上只是安装了模拟的炮塔)。到了1948年年中,活塞引擎的B-35已经明显过时了,螺旋桨驱动的飞机已经明显落后于喷气驱动时代,这种飞翼飞机不管是作为轰炸机还是空中照相平台都显得不合时宜了,但是空军在投入了这么多钱以后显得有些不忍放手,可是该计划的命运已经是注定了的。

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