B-25“米切尔”中型轰炸机开发简史(上)

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设计的源头NA-40

从北非炎热的沙漠到冰天雪地的苏德战场,从东京上空到浩瀚的太平洋,在整个二次世界大战期间共计生产约1,1000架的北美B-25“米切尔”中型轰炸机几乎在盟军所有的战场上都有过活跃的表现,是名副其实的一代名机。不过,有意思的是在北美公司与美国陆军签订B-25型轰炸机的正式生产合同时,该机实际还只是图纸上的方案,并没有真正意义上的原型样机。其设计的基础要追溯到北美公司之前在与道格拉斯公司的竞争中遭遇失败的NA-40项目。

NA-40是北美公司基于美国陆军航空队于1938年1月18日公布的第98-102号提案所规定的设计指标和要求研制的双发攻击轰炸机。其设计团队由G·埃文斯领导,设计上采用先进的全金属上单翼气动布局,双垂尾以及前三点式可收放起落架。

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北美航空NA-40B原型机三视图

机身同B-25相比宽度较窄高度较高,最初样机采用3人制机组—飞行员以及无线电通信员兼机枪射手在全封闭玻璃驾驶舱中呈前后串列配置,而投弹手兼领航员坐在布置机首的玻璃化机鼻内,拥有良好的视野。后来,根据需求设计师又为NA-40增加了一名副驾驶和一名机枪射手,变成了5人制机组,由于机身较窄,5名机组成员只能继续采用串列配置,一个挨一个的在机舱中坐成一长串。

自卫武器方面装备了7挺7.62毫米口径勃朗宁M2机枪,其中4挺固定安装在机翼内,其余3挺机枪1挺布置在机首、1挺布置在位于机背部的机枪塔内、还有1挺布置在机舱后部,透过可开启的射击窗口向机身两侧以及机腹部下方射击。

发动机方面NA-40原型机最初装备两台普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney)R-1830-S6C3-G“双黄蜂”星型气冷活塞发动机(14缸、1,100马力)搭配寇蒂斯三叶金属可变螺距螺旋桨。

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项目早期尚装备普拉特·惠特尼R-1830发动机的NA-40原型样机

由于在1939年1月举行的工厂测试中,该机表现出了明显的动力不足问题,最大平飞速度仅有431千米/小时,远低于预期,因此在成功首飞仅一个月之后,也就是1939年2月末,北美公司便为其更换了推力更为强大的莱特(Wright) R-2600-A71-3“双旋风”星型气冷活塞发动机 (1,350马力),更换发动机后原位于机翼上方的集热器排气管被挪到了发动机短舱外侧布置,在测试中表现不佳的寇蒂斯电气桨也被汉密尔顿液压桨所取代。

更重的动力装置和对机身结构必要的加固令该机的起飞重量从8853千克一举猛增到了9534千克。完成一系列的升级改进之后的原型机被重新命名为NA-40-2或NA-40B。1931年3月1日,该机以崭新的面貌再度进行了试飞。尽管重量有大幅度增加,但是该机的飞行速度还是提升到了461千米/小时,满足了设计规范所规定的要求。于是,在3月12日该机被转移到了位于俄亥俄州的莱特菲尔德基地,开始了为期两周的官方试飞测试。

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换装莱特R-2600发动机的NA-40B样机,驾驶舱非常狭窄,机组成员只能采用串列布局

在官方的测试中,NA-40B虽然取得了最大平飞速度494千米/小时、续航距离1,920千米(载弹544千克、燃料2,164升)的良好成绩,获得了军方的认可,然而在4月11日试验即将结束时,飞机却坠毁了。当时军方的机组成员打算进行一次单台发动机停车状态下的降落试验,飞行员在空中关闭了一侧发动机,完成了顺桨操作,结果飞机却在着陆时失去了控制,从低空坠落撞到了地面上引发火灾,虽然机组成员在这次事故中侥幸脱险,但NA-40B样机亦被完全烧毁失去了修复的价值。

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与北美NA-40同时参加选型的波音-斯蒂尔曼XA-21 (X-100)

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马丁XA-22(Model 167)原型样机

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道格拉斯参选的Model 7B原型样机

当时与NA-40一道参与选型的还有道格拉斯的Model 7B、波音-斯蒂尔曼的 XA-21 以及马丁的XA-22。

尽管坠落的原因并非源自于NA-40自身的的设计缺陷,飞机各项数据指标也满足了美国陆军航空队的要求,但是在再三权衡之后,军方最终还是将陆军新型攻击轰炸机的合同授予了竞争对手道格拉斯公司的Model 7B,该机后以A-20的正式编号生产了约7,500架,成为了二次世界大战期间用途最广泛的大型对地攻击机/轻型轰炸机之一。

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道格拉斯Model 7B后发展为A-20浩劫/DB-7波士顿 攻击/轻轰炸机 事实证明 该机比北美NA-40更轻更快机动性更好,输给这样的对手并不冤枉。

NA-62(B-25)诞生

几乎在北美航空公司非常遗憾地与陆军新型攻击轰炸机采购合同失之交臂的同时,1939年3月11日,一场新的中型轰炸机选型(第39-640号案)又开始了。军方要求新型轰炸机采用5人制机组,在挂载1360千克炸弹的状态下,续航距离达到3,220千米,最大平飞速度不低于480千米/小时。经典作战高度在2,440米至4,300米之间,主要用于攻击包括铁路和港口在内的战术目标。按照规定所有参选厂商均应在9月10日的截至日期之前提交最终设计方案,并提供两架用于测试的原型机。

对此,共计有四家公司提交设计方案参与了这次选型,分别是—马丁的Model 179、北美的NA-62、道格拉斯的B-23、以及斯蒂尔曼的P-23。

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道格拉斯参选方案B-23 。同B-18一样基于DC-3客机的成熟设计,然而性能上已经落伍。

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马丁参选方案Model 179 同北美NA-62一样,当时还只是图纸上的方案,别说样机连全尺寸模型都没有制造出来。

为了节省时间,在NA-40上测试过的一些解决方案被直接移植到了NA-62身上,比如前三点式的起落架,形状基本相同的双垂尾,带有3度上反角的主翼,以及相同的发动机和整流罩外形等都留有很强烈的NA-40的影子。不同之处是飞行员座席由原来的前后串列改为了左右并列配置,主翼安装位置向下移动变成了中单翼,为了改善空气动力学特性,沿机翼后缘做了轻微的加厚处理,防止机翼在失速时失去承载能力,结果这一设计,使该机拥有了极低的失速速度,使其具备了日后在航空母舰的甲板上起飞和降落的能力。

同NA-40相比,NA-62具有更大的尺寸,更快的飞行速度,载弹量更是原来的两倍以上。机翼总面积增加了近一平方米,机身长度增加了近两米,空重达到了12712千克,而NA-40在同样条件下不超过9080千克。

由于重量的持续增长,负责该项目的北美航空副总裁兼首席工程师约翰·李·阿特伍德建议换装2,000马力的普拉特·惠特尼R-2800 发动机。但是有一个问题,R-2800发动机要优先提供给战斗机,而最终所有试图改变优先级的尝试都未能获得结果,因此新飞机只能继续沿用原有的莱特R-2600系列发动机。

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首架架B-25(NA-62)下线 主翼带有3°上反角

NA-62的机身由四个部分组成:机首、前部、中部和机尾。机身结构由框架、翼梁和用铆钉连接的金属蒙皮组成。机身宽度只有144厘米,也就是刚好可以挤两个飞行员并排坐在一起。从空气动力学的角度来看,较小的机身截面形状是最有利的。投弹手位于机首,领航员座席位于驾驶舱后部,通过位于驾驶舱地板下方的一个狭窄的通道,领航员可以前往前部机身舱段。中央部分的空间被炸弹舱占据。供机组人员出入的舱门位于驾驶舱后部,靠近导航员座位。另一个舱门位于机身中后部靠近机尾的位置。额外的应急逃生舱口位于驾驶舱顶部。驾驶舱视野开阔具有良好的视野,在低空轰炸时更便于飞行员控制飞机。

该机的自卫火力由3挺7.62毫米机枪和1挺12.7毫米机枪组成,全部采用可拆卸式设计。其中布置在机首的1挺7.62机枪,有正前方和机首两侧,三个安装位置可供选择。另外2挺7.62毫米机枪布置在了机身后部,可以根据需要在机身两侧以及机背和机腹的射击口之间来回机动射击。12.7毫米机枪则被布置在了机尾的有机玻璃整流罩内,拥有良好的射界。

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刚下线B-25极初期型

1939年6月30日,北美公司终于完成了该机的基本设计,在选型截止日期之前向美国陆航提交了NA-62方案,并为此准备了84种飞机装备方案,并制定了许多技术方案。每个选项都附有详细的分析和技术文档,提出了多种机身结构布局和三种翼型截面选项供军方选择,并且在每种情况下,都考虑了使用普拉特·惠特尼R-2800和莱特R-2600两种发动机的可能性,但并没有来得及制造出原型样机。

最终,仅有马丁和北美航空两家的方案获得了军方的青睐,受当时严峻的世界局势的影响,1939年8月10日,军方在还没有制造出原型样机的情况下便匆匆授予了北美公司一份生产184架NA-62,总金额高达11,771,000美元的生产合同,正式军用编号B-25。与此同时,具有完美气动外型的马丁Model 179也被军方所采纳,于当年9月签下了一份生产201架,总金额 15,815,000 美元的合同,即B-26。虽然从名称上看是北美公司NA-62优先获得了B-25的编号,但是从生产数量和金额来看,在现阶段的军方眼中似乎还是马丁公司的设计更胜一筹。

根据合同,北美公司有义务在第二年夏天开始之前交付一架飞机在莱特菲尔德进行测试,于是,从8月12日开始,技术团队便开始着手处理完善各种技术细节。9月,该机的1:9比例模型被送往加州理工学院接受风洞测试。11月9日,USAAC委员会访问了北美公司,全尺寸模型顺利通过官方验收。翌年7月4日,在莱特菲德正式开始实施该机的静力强度测试。

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在加州英格尔伍德工厂正在组装中的B-25 可以非常清晰地观察到翼型的截面形状

与此同时,第一批B-25生产型也开始匆匆组装。首架飞机(40-2165)于1940年6月的第一周完工。8月中旬,首次试飞的尝试由于飞机在地面滑行时前起落架减震器出现故障被取消。

1940年8月19日,北美航空的试飞员万斯·布里兹在测试工程师罗伊·费伦的协助下成功的完成了B-25的首次飞行。正如当初预期的那样,B-25十分易于操纵,试飞员对这架飞机的评价很好,而费伦认为该机有明显偏离航线的倾向。在一次飞行中,当飞机前往太平洋沿岸时,右侧发动机的主燃料管线爆裂,发生了爆炸,飞机被火焰吞没。爆炸让飞机失去了控制。此外,爆炸的冲击波还击碎了驾驶舱顶篷并损坏了部分仪表板。尽管如此,万斯·布里斯还是设法驾机返回了机场,在两条跑道之间成功地以机腹完成了迫降。着陆后万斯·布里兹以及随机的工程师罗伊·费伦和比尔·惠勒迅速离开了正在燃烧的飞机躲过了一劫。消防队立即赶到,迅速扑灭了火灾。令人感到惊讶的是,这架飞机最终被成功修复,并且很快重新投入到了随后的试飞之中。

B-25“米切尔”中型轰炸机开发简史(上)

与此同时,陆航飞行测试部门的斯坦利·乌姆斯特德少校和乔治·海切尔中尉也来到了北美航空的工厂对该机进行评估。经过试飞后他们发现任何明显的阵风都会使飞机偏离航线。两名试飞官都对这架飞机做出了极其负面的评价,并且表示以后再也不会驾驶这种糟糕的飞机。生产合同也因此被中止,北美航空公司的工程师们拼命想办法摆脱这种情况。幸运的是,仅仅通过取消发动机外侧段机翼的上反角,B-25的飞行特性就得到了明显的改善。1941年2月25日,爱德华·维珍和路易斯·韦特在B-25 (40-2174) 上进行了两个小时的飞行。两位试飞员都指出,飞机的飞行特性已从根本上得到改善,于是,从第10架生产型B-25开始,以后所有的B-25派生型号均采用了这种没有连续上反角的机翼。

这种新飞机获得了官方名称 B-25“米切尔”,以纪念被认为是美国航空之父的威廉米切尔准将。这个名字是由北美航空副总裁约翰·李·阿特伍德提出的,很快便得到了军方的批准。

首批生产型B-25共计生产25架,驻华盛顿麦科德菲尔德的第17轰炸机大队成为了第一个装备该机的作战单位。新飞机于1941年2月陆续抵达,用以取代原先装备的B-18轰炸机。

来源:大史小人

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