B-29轰炸机——从空中堡垒到超级堡垒(6):机体与机翼的设计

B站影视 韩国电影 2025-05-20 11:56 2

摘要:B-29机体采用从1930年代便开始应用的全金属半硬壳成型-承力结构,大量应用应力蒙皮、24ST铝合金压制的纵梁以及环形框架。除了极少例外,机身结构和蒙皮的结合一律采用平头铆钉。

书接上回,上期讲述了B-29的量产型,本期将讲述B-29的各个子系统的具体设计……

B-29机体采用从1930年代便开始应用的全金属半硬壳成型-承力结构,大量应用应力蒙皮、24ST铝合金压制的纵梁以及环形框架。除了极少例外,机身结构和蒙皮的结合一律采用平头铆钉。

B-29的机身横截面为完美的圆形,而半球形机头的最前端恰好位于横截面的中轴线上。因而,依照波音公司传统,工程师将球形机头的顶端定义为整架飞机所有零部件安装的参照点,即“零点”。从“零点”出发沿着机身中轴线向后延伸,各零部件的安装位置以不同数字配以“安装位”定义,数字代表安装位置至机身中轴线垂直投影位置与“零点”之间的距离、单位为英寸。例如,646号安装位意味着从“零点”沿着机身中轴线向后延伸646英寸,便是该安装位的所在的位置。与之相类似,飞机的机翼.垂直尾翼、水平尾翼也有类似的“零点”及安装位标准,它们的“零点”均位于机身中轴线之上。

在制造时,机体的构造不再和早期波音公司飞机那样采用整体成型的方式——B-29的机体过大,只能分为多个独立构件制造,再在生产线上逐一拼接。

从前至后,B-29的机体分为如下部分:

1.机头增压舱

2.炸弹舱段

3.机翼拼合段

4.后机身增压舱

5.后机身非增压舱

6.尾枪手增压舱

机头增压舱的位置处在飞机最前端,通过218号安装位的气密隔舱盖板与后方的炸弹舱隔绝开来。机头增压舱内,最前方正中为投弹手的座椅以及观瞄设备,以保证投弹手拥有最广阔的正前方视野。投弹手后上方左右两侧是正副驾驶员的仪表板以及座椅,驾驶员位于左侧、副驾驶位于右侧。副驾驶座椅与后方的飞行机械师座椅呈背靠背的方式布置,飞行机械师在飞机升空后需要观测并操控飞机上各设备的运转。无线电操作员的座椅位于机头增压舱右后方,在飞行中负责与其他飞机及地面的通信联络。导航员的座椅位于机头增压舱左后方,在飞行中负责计算飞机的方位及航向,供驾驶员参考。增压舱后部上下分别安装有B-29的前上方和前下方遥控机枪塔,延伸出机身外。增压舱后部的气密隔舱盖板安装有倾斜的悬梯,机组成员可以沿着悬梯攀爬上通向后机身增压舱的增压管道入口。

机头增压舱内,机组成员通常经过前下方的机头起落架轮舱进出飞机。飞行机械师座椅旁的舱门以及通往炸弹舱的气密舱门(218号安装位)可以作为应急出口。紧急条件下,如飞机位于地面或者水上时,飞行机械师的舷窗可以移除,为机组成员提供另一条撤离飞机的快捷通道。

(上图)机头增压舱剖视图。1.授弹手座椅;2投弹手操作台;3.前上方遥控机枪塔瞄准镜;4.副驾驶仪表盘;5.副驾驶氧气瓶面板;6.副驾驶座椅;7.副驾驶电热飞行服插座;8.副驾驶防弹钢板;9.机械师控制台;10.机械师仪表板;11.无线电操作员工作台;12.增压管道;13.悬梯;14.气密隔舱盖板(218号安装位) ;15.加热管道;16.导航员储物箱;17.导航员座椅;18.导航员工作台;19.导航员地图架;20.布质衬套;21.导航员仪表板;22.驾驶员防弹钢板;23.便携式氧气瓶;24.驾驶员中央控制台;25.驾驶员座椅;26.驾驶员操纵控制台;27.驾驶员操纵杆;28.驾驶员仪表板;29.44号安装位;30.投弹瞄准仪安装位;31.投弹手仪表板。

炸弹舱位于机头增压舱和后机身增压舱之间,从218号安装位延伸到646号安装位。

炸弹舱之内有前后两组炸弹挂架,中间校体安装的机翼所隔断。飞机所挂载的炸弹均衡分布于机翼前后,以保证投弹前后飞机的重力中心不会发生明显偏移,因而飞机能够维持平稳飞行。在B-29的机体上,最大的开口便为机身下方的两副炸弹舱门,为了使炸弹舱部分的机体保持足够的强度,炸弹舱下方左右安设有两条狭窄的纵向金属板,起到加固机身的作用。同时,这两条金属板提供了机组乘员在炸弹舱内行走的落脚点。

炸弹舱上方,连接机头增压舱和后机身增压舱的增压管道贯通而过。这条管道直径34英寸(0.86米)、长33英尺(10米),可容纳一名机组乘员在其中匍匐爬行。在设计管道时,工程师面临的问题是:小直径的增压管道固然可以减少对飞机内部空间的占用、减轻结构重量,但是,增压管道必须能保证机组成员自如地爬行,因而必须具备足够大的直径。

波音公司的工程师团队,中间站立者即为威尔伍德·比奥尔。

为此,B-29设计团队需要首先确定增压管道的最小直径。工程师们想到了波音-314“飞剪船”项目的威尔伍德·比奥尔,他们为这位体格异常魁梧牡硕的设计师准备了一系列直径不等的金属管道。威尔伍德·比奥尔负责在各管道之内模拟机组成员的前后爬行,直到他感觉到被卡住、难以移动为止。以威尔伍德·比奥尔的体验为依据,B-29设计团队定下了增压管道的直径:34英寸。在B-29投入部队后,事实证明,该尺寸的增压管道完全能满足实战需求,机组成员在其中的爬行相当自如。

机翼拼合段的安装位置处在机翼内翼段的正上方。在B-29的生产流水线上,机翼安装完毕之后,机翼拼合段的安装环节便随之开始。机翼拼合段通过螺钉与炸弹舱拼合,严丝合缝地构成机身中间段结构。机翼拼合段的顶端是连接前后两个增压舱的气密管道,在管道两侧安设有飞机水上迫降时供机组逃生用的救生筏。

后机身增压舱处在炸弹舱与后机身非增压舱之间,从646号安装位一直延伸到834号安装位。该部分主要容纳B-29中央火控系统的设备及操作人员,在左侧、上侧和右侧安装有半球形射击观察窗以及相应的观瞄设备。此外,在后机身增压舱顶端还安装有飞机的后上方遥控机枪塔。在后期生产型B-29增设雷达设施后,后机身增压舱内也随之增加雷达系统操作员的位置。

(上图)炸弹舱剖视图。1.218号安装位;2.空气导管;3.增压管道;4.炸弹投掷连杆;5.接线盒(左侧位置,1、2、3、4号) ;6.炸弹投掷线缆;7.襟翼伺服系统;8.便携式紧急电动机(为炸弹舱门以及襟翼准备)﹔9.增压舱空气阀门;10.646号安装位;11.管道气压调节器;12.485号安装位;13.线缆加热器;14.投弹定时器系统;15.机翼内翼段;16.座舱压力导管;17.383号安装位;18.500磅炸弹;19.炸弹舱门(关闭状态) ; 20.(步行用)金属板;21.炸弹挂架;22.控制面操纵线缆。

通常情况下,机组成员通过后方的小门进入后机身非增压舱,再经由气密舱门(834号安装位)进出后机身增压舱,这条路线也可以作为应急出口使用。后机身增压舱前端通往炸弹舱的气密舱门(646号安装位)是另一个重要的应急出口,机组成员进入炸弹舱后可以打开舱门离开飞机。后机身左上方安设有逃生舷窗,功能类似机头增压舱飞行机械师的舷窗,可以在紧急条件下,如飞机位于地面或者水上时打开,供机组成员逃生。

后机身非增压舱处在后机身增压舱与尾枪手增压舱之间,从834号安装位一直延伸到1076号安装位。该段结构内没有进行增压处理,主要用以安装飞机的后下方机枪塔、照相机以及辅助动力设备。在任务需求时,还可容纳一定重量的其他货物。通过后机身非增压舱右前方的舱门,机组成员可进出飞机。

(上图)后机身增压舱剖视图。1.气密隔舱盖板(646号安装位) ﹔2.增压舱气压调节器;3.便携氧气瓶;4.右侧机枪手瞄准镜;5.顶部机枪手瞄准镜;6.顶部机枪手座椅;7.顶部机枪手控制盒;8.顶部机枪手氧气面板;9.后上方遥控机枪塔;10.装甲板(706号安装位);11.便携氧气瓶;12.线缆防护罩;13.增压舱紧急卸压阀门;14.密隔舱盖板(834号安装位) ;15.座舱真空阀门;16.照相机控制面板;17.内部通话器箱盒;18.附属氧气设备面板;19.机组乘员卧铺;20.电热服插座;21.厕所;22.左侧机枪手氧气面板;23.通信连接设备;24.便携氧气瓶;25.左侧机枪手瞄准镜;26.左侧机枪手座椅;27.计算机电压调节器;28.热空气导管;29.顶部机枪手座椅支撑;30.右侧机枪手座椅。

尾枪手增压舱处在后机身非增压舱之后,从1076号安装位一直延伸到飞机尾部,主要用于安置尾枪手以及机尾自卫火力的空间。尾枪手增压舱有两个增压舱门,分别位于1110和1144号安装位。其中,1110号安装位上的舱门是尾枪手进出尾枪手增压舱的途径。在飞行任务中,尾枪手必须保持在个人岗位上,无法任意移动。紧急条件下,尾枪手可以通过其正面方向右侧(机尾左后方)的观察窗逃离尾枪手增压舱。

在内部结构之外,机身的气动外形也是B-29研发的重点。从气动力学的角度,B-29毫无疑问是二战中外表最为流线光洁的大型飞行器,与之水准最接近的亚军得主是二战前英国德哈维兰公司制造的DH-91“信天翁”型。在B-29机体表面,波音公司工程师摈除了大量传统飞机上的突出设备以减小阻力。对于相邻的金属构件,采用了对接工艺,而非通常的桥接。以稍微影响驾驶员的视线为代价,B-29的机头造型设计为光滑平顺的曲线,从机头最前端到驾驶舱风挡浑然一体,与德国的He-111快速轰炸机的思路类似。

(上图)后机身剖视图。1.发动机手动启动柄;2.氧气瓶连索;3.后舱门;4.控制索;5.A-2型手持灭火器; 6.K-20型手持照相机;7.折叠灯;8.K-17照相机;9.K-19照相机;10.热空气导管;11.点50口径机枪子弹舱;12.G-1型氧气瓶;13.机枪瞄准镜;14.机枪塔支座;15.防弹玻璃;16.20毫米加农炮;17.点50口径机枪;18.机枪塔;19.机枪塔摇篮;20.装甲板;21.伺服放大器;22.尾枪手座椅;23.脚垫;24.电机放大机;25.弹链;26.气密隔舱门;27.升降舵伺服马达;28.992号安装位;29.滑橇护套;30.回气管道;31.辅助动力系统燃油箱;32.电压调节器挡板;33.后下方遥控机枪塔;34.辅助动力系统;35.辅助动力系统导管;36.K-17照相机;37.电池挡板;38.照相机舱门;39.电池;40.834号安装位;41.点50口径机枪子弹舱;42.子弹带;43.滑橇收放盖板;44.告警器;45.灭火器控制盒;46.A-4型便携氧气瓶;47.加紧弹簧;48.安全带。

精心设计的中单翼的布局使阻力降至最低,并减少了复杂的嵌条结构的使用。相对当时所有的气冷发动机,B-29上R-3350发动机引擎罩具备最为优秀的流线造型。不过,由于引擎罩内空间狭小,在实际运用过程中较易引发过热故障,波音公司耗费较长时间方将该问题攻克。所有的减阻设计最终造就了只能用奇迹来形容的B-29:这架史无前例的巨型轰炸机总重和发动机均是B-17的两倍,而气动阻力却与之相当!当起落架放下之后,B-29的阻力可增大一倍。

飞机所采用的117翼型源自于先前的115翼型,融人了联合公司戴维斯翼型的技术,

其主要特点包括:

1.阻力小,气动效率高。

2.可提供更好的失速警告,更稳定的失速操控性。

3.结构强壮、空间宽裕,能够承载更多重量,容纳更大体积油箱。

B-29的机翼修长,展弦比达11.5:1,同时具备4.5度的上反角,机翼前沿的后掠角为7度。为达到与B-17相当的起飞/着陆速度,飞机配备有大型富勒襟翼,在起飞/降落时,可放下以增大19%机翼面积,提高升力。

在内部,117翼型由五个部分构成,包括:一副完整连续的大型内翼段、左右两副外翼段、左右两副翼尖。大型内翼段为整副机翼的主体,而翼尖可由地勤人员拆卸下来进行维护。由自封闭舱壁构成的机翼油箱安装在内翼段的内侧空间中。

在生产线上,大型内翼段构件分为左翼和右翼两个部分,它们拼接为一个整体后,再安插入机身中段的位置之中。在波音公司兰顿工厂生产的B-29A之上,机翼中段结构作为机身的一部分随着机身一起制造完成,随后再向外安装机翼的外翼段,这是相对而言较为传统的一种构型。因而,B-29A的翼展比B-29长一英尺(30.5厘米)左右。

B-29的原始设计起飞重量为120000磅(54480公斤),机翼面积为1739平方英尺(162平方米),翼载荷高达69磅/平方英尺(336公斤!平方米),是B-17翼载荷(34磅/平方英尺)的两倍之多。因而,美国陆航的官员在项目开始强烈要求波音公司加大B-29的机翼面积以减轻翼载荷。波音公司工程师向军方解释了B-29层流翼以及高展弦比的效率、襟翼的作用,方才打消了军方的疑虑。该襟翼不仅仅在起飞时增加升力、在降落时增加阻力,而且能有效地增加机翼面积。

B-29机翼的整体安装方式(B-29A除外)。

在轰炸机上,襟翼和副翼占据了B-29机翼后缘的几乎全部空间。B-29的副翼配备有配平调正片,安装位置处在机翼外侧后方;富勒襟翼为电驱动,安装位置处在机翼内侧后方,从翼身结合部一直延伸至副翼。机翼前沿的部分可以拆下、供地勤人员维护机翼内安设的电缆、管道、配线等设备。

机翼内侧的发动机整流罩需要容纳主起落架轮,因而容积较大,整流罩向后延伸到襟翼的位置。为不干扰襟翼工作,整流罩的尾端便被独立拆分而出,与襟翼作为一个整体拼接,随同襟翼收放。

以为了获得更好的结构强度和气动性能,机翼在内侧发动机舱和机身之间的后缘部分稍稍向后延伸一段距离,因而,B-29的机翼后缘并非一条平直的线条。为了计算方便,这块延伸而出的机翼没有算人飞机的机翼总面积中,因而,波音公司的工程师以“Yahoodi”来称呼它,这个术语源于当时的一首流行歌曲,含义为“那个失踪的小个子”。当收起后,襟翼平顺地构成机翼的后缘部分。

B-29的大型内翼段中一共安装有22个独立的自封闭油箱,其中每侧机翼外端的7个油箱专门供给1号和4号发动机使用,总容量1367.5加仑(5176升),每侧机翼内侧的4个油箱专门供给2号和3号发动机使用,总容量1436.5加仑(5437升)。每台发动机均有各自对应的油箱,燃油供应相互独立。如果一台发动机发生故障,其对应的油箱之内,剩余的燃油可以通过输油泵注人其他发动机的油箱,该过程通过飞行机械师控制。在引擎罩的防火墙之后,安装有一副80加仑(303升)的滑油箱,独立供给各台发动机使用,因而滑油无法在各台发动机之间转换。

B-29弹舱内部的大型辅助油箱挂载示意图(上);尺寸惊人的大型辅助油箱(下)。

如果需要执行远距离转场任务,两个炸弹舱内共可挂载4副固特异公司生产的640加仑(2422升)大型辅助油箱,总容量达到2560加仑(9690升)之多。理论上,直径最大的球形或者圆柱形油箱重量最轻、材料最省,但由于B-29起落架高度的限制、炸弹舱内无法一次性装下与炸弹舱等高度的球形或者圆柱形辅助油箱。所以,在炸弹舱内挂载的辅助油箱采用椭圆形的横截面,呈一上一下的布局先后挂载至炸弹舱中,最大程度地利用了起落架高度。

为保证安全,辅助油箱下方的两副500磅炸弹挂架之间必须挂上特制的固定索。在飞行中,辅助油箱之内的燃油无法直接使用,需要通过燃油泵输入机翼的油箱后,方能供给发动机。

来源:明潭暗水

相关推荐