波音大飞翼——Model306

军心安营扎寨 2024-11-15 04:43:30

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案376

本文2472字,31图,预计阅读时间10分钟

Model 306

飞翼

Model 306

在美国航空史上。飞翼布局总是与杰克·诺斯罗普(Jack Northrop) 和他创立的公司联系在一起。诺斯罗普从 1920 年代后期到1940 年代后期完成了最初几个飞翼项目,验证了飞翼概念的基本可行性,随后诺斯罗普公司在飞翼轰炸机的道路上屡败屡战,终于完成了B-2战略轰炸机,到目前为止还是唯一大规模服役的无尾大飞翼机型(当然,很快就会被下一代飞翼B-21取代)。

Model 306A CG By Timothy

飞翼布局没有后机身和尾翼增加的重量和阻力,同时提供了更高的载重系数和机翼面积。这些优势其实早在20-30年代就已经被航空工程师发现,很自然的诺斯罗普也不是唯一一个尝试者。本系列文章曾经介绍过康维尔的前身联合飞机公司的飞翼设计(),本期介绍的是1930年代波音公司的飞翼设计。

Model 306A CG By Timothy

Model 306

Model 306

虽然西雅图的波音公司现在是世界航空界的老大,也是美国现存成立时间最长的飞机公司,但在两次世界大战之间,波音并不是主要的航空供应商,主要生产 247等民用客机和P-26全金属单翼战斗机,公司当时并不热衷于激进的设计。

波音 247

尽管如此,波音公司并没有完全忽视飞翼概念,于 1935 年起草了 5 项无尾飞机研究报告,名称为 306 型。 306 型研究机的尺寸范围从巨型重型轰炸机到小型截击机,均采用高展弦比无尾大飞翼布局。直到2005年,这一系列的设计才被曝光。

Model 306

波音公司在30 年代正在研发 XB-15,并最终以其为基础开发出更小但更先进的 B-17 飞行堡垒,秘密的飞翼项目中的重型轰炸机Model 306也使用了一些XB-15 的设计,但预计在各个方面都会超过 XB-15 的性能。

XB-15

B-17、XB-15和306轰炸机比较

306 型轰炸机共有 10 名机组人员,后掠翼翼展 140 英尺,采用翼身融合设计机翼根部基本融入机身,机身长 60 英尺。机翼上的四台前置发动机采用 850 马力的艾里逊 V-1710 12 缸液冷发动机。 306 型轰炸机采用完全可伸缩的尾部起落架布局,在装载 2,500 枚炸弹的情况下,航程可达 5,000 英里。防御武器包括 50 口径和 30 口径的火炮。

Model 306

Model 306 更有趣的设计之一是其升降副翼由长支柱支撑在机翼后缘后面。风洞测试表明这种布置更有效,产生比更传统的安装更大的力,同时升降副翼的枢转和使用不会干扰后掠翼的空气动力学性能,这一设计也应用在其他几个306系列飞翼上。但外部 升降副翼在结构上更复杂且增加高速下表面阻力,历史上仅有实验性质的应用,没有量产的例子。

Model 306

水上 Model 306

波音还保留下了Model 306的水上版本的设计,但这个方案很快就被抛弃,工程师认为这不是一个可靠的设计。

水上版本的306延续了306的机翼设计,但机翼被放置在更高的位置——机身上方的支架上。船型机身取代了翼身融合的圆柱截面机身。在存留下的图纸上没有找到机翼外侧辅助浮筒的设计,这回导致飞机在水面倒向一侧,不知道是使用了某种折叠设计,还是根本就没有进入细节设计阶段。

存留的图纸保留了机身侧面的一排舷窗,并且没有防御性武器,似乎暗示这架水上飞机用于商业客运用途。

306和水上版306

Model 306A

Model 306A

Model 306A是一架客机,这个设计远超了时代,如果造出来必然会引起了轰动。Model 306A采用了306相同的机翼形状,翼展略小为106英尺,雪茄型机身吊在机翼下方。机身中科容纳28名旅客和行李。

Model 306A

其独特的设计在动力方面,由四台Pratt & Whitney 大黄蜂星型气冷引擎组成,发动机两台一组串联背靠背安装,分别驱动前后的螺旋桨。这种动力布局道尼尔的水上飞机用的比较多,波音自己从来没有用过。

背靠背安装引擎拥有更小的截面积,通常意味着更低的阻力,不过背靠背安装气冷引擎对后引擎的散热设计是一个考验,一般后引擎的气流散热效率比正面安装至少低10%。另一个可能的问题是前3个306方案都没有任何垂直安定面或控制面,这意味着纵轴稳定完全依靠重心,操作可能要依靠副翼,在当年这可能是不现实的。

Model 306A

机舱内为28名乘客提供一个自助餐厨房和两个洗手间。前三点式起落架部分可伸缩。估计60%动力下巡航速度为 200 英里/小时, 续航里程1.200 英里。

306A的无尾飞机布局不只是在当时超越时代,在现在看来也相当拉风,但其实风险还是很大的,时至今日,仍然没有任何一架无尾飞翼客机投入运营。

Model 306B

Model 306B

Model 306B是单座推进螺旋桨驱逐机,由后部的单台艾里逊 V-1710 发动机提供动力。采用了306系列相同的机翼形状和控制面,但进行了缩小。306B 的续航时间为 3 小时,并且可以达到 13.000 英尺的高度。

Model 306B

Model 306B

长度为 23 英尺,翼展为 40 英尺。武器配备一挺 .50 口径机枪配备 200 发子弹和一门 37 毫米加农炮,机炮和 50 发备弹位置在鼻子里。Model 306B采用非常高的前三点式起落架,这是为了防止尾部螺旋桨擦地,但恐怕着陆稳定性会带来负面影响。

Model 306B

Model 306C

Model 306C

Model 306C 是比B型略小的双发单座驱逐机,同样是后置推进式螺旋桨,两台Ranger 12-V-770 SG 发动机位于机翼后缘。306C长度为 22 英尺 2 英寸,翼展为 38 英尺。武器系统基本一样。

Model 306C

值得注意的是,B型和C型追加了翼尖的垂直小翼,这似乎是对战斗机要求更高的垂直稳定性的回应。此外这架战斗机的控制面就只有外部副翼了。这个战斗机设计和诺斯罗普1944年的飞翼战斗机XP-56非常相似,然而XP-56带来的控制困难问题从来都没有解决。

纵观飞翼的发展史,波音的这几个1935年的设计即使付诸实施,几乎必然的还会碰上诺斯罗普一模一样的技术高墙。1999年,曾研发过B-17、727等著名飞机的波音公司退休副总裁杰克·斯坦纳(Jack Steiner)在接受采访时提到,波音公司的共识是无尾飞机稳定性低、俯仰力矩大。这些问题不容易解决,因此通常不适合量产型的轰炸机和运输机。不得不说将306系列留在绘图板上是个明智的决定。飞翼布局并不属于那个钢索、拉杆、滑轮和液压机械的时代。

X-48B

直到电传时代,飞翼布局才迎来春天,波音为NASA开发了 X-48B飞翼验证无人机,并且还有几个飞翼的项目处于概念阶段,或许不久的将来(如果波音没把自己搞黄的话),就会迎来波音飞翼。@nordland 今日头条 原创首发

Model 306轰炸机方案技术参数

机组 10人

长度 50 ft

翼展 180 ft

长度 132 ft 2 in

翼展 252 ft

高 42 ft 9 in(13.0 米)

机翼面积 8,492 ft2

空重 130,230 磅

装载重量 198,000 磅

最大起飞重量 164,000 磅(74,400 公斤)

动力装置 4× Allison V-1710 1,475 hp (1,100 kW),转速为 3,000 rpm

武器 4 × 0.50 英寸(12.7 毫米)M2 勃朗宁机枪2 × 0.30 英寸(7.62 毫米)M1919 勃朗宁机枪

炸弹 16,700 磅

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