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从“勇士”到“胜利者”,一文了解英国“3V”轰炸机

 q1338 2020-02-14

轰炸机作为一种重要装备,其技术难度非常大,即便是现在,也只有少数几个国家能够研发和制造轰炸机。英国空军目前并没有装备任何大型轰炸机,但是在几十年前,英国曾同时研制和装备了三种大型轰炸机,分别是“勇士”、“火神”和“胜利者”。由于这三款轰炸机的英文首字母都是“V”,所以把它们统称为“3V”轰炸机

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“3V”轰炸机

“3V”轰炸机的诞生时间十分接近,都是在1950年前后开始研制的,它们的基本性能也有相似之处,最大航程均超过了7000千米。但是“3V”轰炸机之间仍存在许多不同之处,比如机身结构、动力装置等都不一样。英国空军曾同时装备了“3V”轰炸机,但赋予它们的任务各不相同。虽然“3V”轰炸机已经全部退役,但仍有一定的思考价值。今天就为大家介绍一下英国“3V”轰炸机的研制历程,解读一下它们的基本性能和特点。

一、英国“3V”轰炸机的研制历程

“3V”轰炸机起源于英国在1947年提出的新型轰炸机计划,该计划旨在研制一种可以携带“新武器”(即核武器)的中远程轰炸机。当时英国空军的轰炸机正处于从活塞发动机向喷气式发动机转换的过程,而且刚问世不久的核武器也需要大型的轰炸机作为载体。1947年初,英国发布了B.35/46号性能指标设计说明书,对新型轰炸机的具体要求是:搭载4台涡喷发动机,速度925千米/小时,航程约5632千米,升限约15240米,可以携带4.5吨重的核弹或者9072千克的常规炸弹,具有高空高速突防能力和纵深打击目标的能力。之后还提出了其他设计需求,要能够搭载5名机组人员,具备全天候作战能力等。

英国6家飞机制造公司参与了新型轰炸机的招标,最终入选的是维克斯-阿姆斯特朗公司的“勇士”轰炸机方案(最初代号为660型)、阿芙罗公司提交的“火神”轰炸机方案(编号698型)和汉德利·佩奇公司提交的“胜利者”轰炸机方案(最初编号为HP.75,后来改进为HP.80)。其实最开始获选的只有汉德利·佩奇公司和阿芙罗公司提交的方案,维克斯公司提交的方案并没有通过。但是维克斯的首席设计师乔治·爱德华兹认为,660型方案具有可行性,而且结构相对简单,进度能够比其他方案更快,因此英国空军同意了他的请求,将660型方案也纳入了新型轰炸机计划。

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“勇士”轰炸机结构图

1948年4月,维克斯公司收到了英国空军的合作意向书和B.9/48号设计说明书。1949年2月,正式签署了两架原型机的建造合同。1950年,第一架660型原型机WB210号定型,采用罗罗公司的RA.3“埃汶”Mk.101发动机,于1951年5月18日首飞。同年6月,该型轰炸机被命名为“勇士”。不过在1952年1月12日,首架原型机在发动机停车试验中起火,随即坠毁。第二架原型机WB215号搭载了RA.7“埃汶”Mk.114发动机,改变了进气口形状,称为667型,于1952年4月11日首飞。1951年4月,“勇士”轰炸机赢得了第一批25架订单。1953年12月,第一架生产型“勇士”轰炸机出厂。

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阿芙罗公司提交的三角翼方案

阿芙罗公司拥有丰富的飞机设计经验,曾研制过“兰开斯特”轰炸机。阿芙罗提交的698型轰炸机方案原计划采用后掠翼设计,后来借鉴了707型测试飞机的设计,改成无尾三角翼布局,采用单垂尾的三角形飞翼。698型轰炸机的第一架原型机于1952年8月30日首飞,采用4台RA.3“埃汶”发动机,单台最大推力28.15千牛。1953年9月,第二架“火神”原型机首飞,换装了4台“奥林巴斯”涡喷发动机,单台推力43.31千牛。首架生产型B.1型“火神”轰炸机于1955年2月试飞,由于1956年的坠机事故,“火神”轰炸机推迟到1957年才开始服役。

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“胜利者”轰炸机设计图

汉德利·佩奇公司早在1940年代初期就开始研制186号试验机,于1943年6月25日首飞,1945年将其命名为HP.75型,次年将其改进型命名为HP.80。经过风洞试验后,HP.80方案顺利入选英国先进轰炸机计划,于1949年3月获得了两架原型机合同。1951年,编号WB771和WB775的原型机开始研制,次年12月定名为“胜利者”轰炸机。1952年12月24日,第一架原型机成功首飞,襟翼和起落架在试飞中没有收起。在首飞之前,“胜利者”轰炸机已获得第一批25架的生产订单。1955年5月,英国空军又采购了33架。1956年初,首架生产型“胜利者”轰炸机出厂,1957年11月交付使用。

二、英国“3V”轰炸机的基本参数

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“勇士”轰炸机

“勇士”轰炸机的机长为32.99米,翼展34.85米,机高9.8米,机翼面积219.43平方米。它的最大飞行速度为912千米/小时,空重34.5吨,最大起飞重量63.6吨,升限16460米,最大航程7242千米。“勇士”轰炸机共搭载5名乘员,包括2名飞行员、2名领航员和1名无线电操作员。2名飞行员位于驾驶舱的前排,配备有弹射座椅,其余3名乘员并列坐在后排,没有弹射座椅。

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“火神”轰炸机

“火神”轰炸机的机长为29.59/32.28米,翼展30.18/33.83米,机高8.08/8.28米,载弹量9.45吨,最大起飞重量93吨,高空飞行速度可达1038千米/小时,实用升限17000米,转场航程7650千米,作战半径2750~3700千米。“火神”轰炸机的座舱内搭载5名乘员,包括正副驾驶员、电子设备操作员、雷达操作员和领航员。两名飞行员配备了Martin-Baker 3K/3KS弹射座椅,位于压力舱的上层,其余三名乘员位于下层,没有配备弹射座椅。

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“胜利者”轰炸机

“胜利者”轰炸机的机长为35米,翼展33.5/36.6米,机高8.6米/9.18米,主翼面积223.5/241.3平方米。它的空重约40吨,最大起飞重量85/93吨,最大速度1014千米/小时,实用升限17000米,最大航程8000~9660千米,作战半径3200~3990千米。“胜利者”轰炸机同样搭载5名乘员,包括正副飞行员、领航员、雷达和电子操作员等。和“火神”轰炸机不同的是,“胜利者”轰炸机的5名机组人员的座椅处于同一水平,不过仍然只有正副驾驶员才配备了弹射座椅。

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三、英国“3V”轰炸机的结构特点

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“勇士”轰炸机采用悬臂上单翼结构设计,机翼前缘后掠角沿着展弦从翼根的42度逐渐过渡到外翼的20度,后掠角的变化与机翼的厚度成一定比例,有助于延迟高亚音速气流引起的高速阻力的到来。机翼后缘采用平直设计,略微后掠,大翼弦机翼的根部各安装了两台发动机,发动机的喷射气流通过位于机翼后缘的长喷管喷出。水平尾翼位于垂直尾翼的中部,可以避开发动机尾流。机翼的上表面和水平尾翼的上下表面均安装了涡流发生器,机翼的下表面沿着起落架后缘安装了空气动力减速板,飞机的尾翼还加装了防冰系统,主要是利用发动机产生的高温气流进行加热。“勇士”轰炸机还使用了玻璃纤维等新材料,还使用了大量电动装置。

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“火神”轰炸机采用了独特的无尾三角翼气动布局,是当时全球唯一投入实用的大型三角翼轰炸机。这款轰炸机拥有一副面积很大的悬臂三角形中单翼,基本前缘后掠角为30度,随展向不同位置,后掠角会有一定程度的变化。在中央翼的翼根安装了4台发动机,进气口设置在翼根前缘,形成较大圆形管道。垂直翼尖面积较小,机翼外侧设置了两个弹舱。“火神”轰炸机采用前三点式起落架,主起落架向前收起,机鼻起落架向后收起。为了减轻起飞重量,“火神”轰炸机的机身使用了高强度轻质铝合金材料。

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“胜利者”轰炸机前视图

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“胜利者”轰炸机的尾翼

“胜利者”轰炸机采用新月机翼设计,机身较长,机身后部安装了面积较小的垂直尾翼,在每侧机翼的翼尖安装了面积较大的后掠式垂直安定面和方向舵组合装置。机翼中间内置了4台发动机,机身两侧前缘各安装了一个槽形进气口。四分之一弦长的后掠角为53°,厚弦比为16%。机翼后掠角在三分之一翼展处调整为35°,厚弦比也降至9%。在三分之二翼展处的后掠角仍调整为35°,而在垂直安定面/方向舵交叉处的厚弦比降至6%。“胜利者”轰炸机采用前三点式起落架,主起落架为八轮小车设计,向前收入翼根,前起落架为并列双轮设计,向后收入机身。

四、英国“3V”轰炸机的动力装置

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“勇士”轰炸机的第一架660型原型机搭载4台RA.3“埃汶”Mk.101发动机,第二架原型机最初计划搭载4台“蓝宝石”轰炸机,实际搭载的是RA.7“埃汶”Mk.114发动机。预生产型“勇士”轰炸机搭载的是4台“埃汶”Mk.201型发动机,生产型搭载了4台RA.28“埃汶”Mk. 204/205型发动机,单台最大推力44.7千牛,净推力4540千克。“勇士”轰炸机的载油量为30376升,部分机型可根据需要加装2个副油箱,每个可携带7478升燃油。

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“火神”轰炸机的首架698型原型机搭载了4台RA.3“埃汶”发动机,单台最大推力2950千克,后来还测试了“蓝宝石”和“康威”(Conway)发动机。第二架原型机搭载的是“奥林巴斯”100发动机,最大推力4420千克,后来换装为“奥林巴斯”101发动机。“火神”轰炸机B.1型先后采用“奥林巴斯”101发动机(推力4989千克)、“奥林巴斯”102发动机(推力5450千克)和“奥林巴斯”104发动机(推力5900千克)。“火神”轰炸机B.2型最初搭载了4台“奥林巴斯”201发动机(推力7700千克),后期搭载的是“奥林巴斯”301发动机(推力9072千克)。“火神”轰炸机共携带12/14个油箱,两侧机翼内各安装了5个软油箱,机身还有2/4个常规油箱。B.2型可在弹舱内安装一到两个副油箱。

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“胜利者”轰炸机HP.80原型机搭载了4台“蓝宝石”100发动机,单台推力3600千克。B.1型搭载的是“蓝宝石”ASSa.7涡轮喷气发动机,单台推力4990千克。B.2型采用“康威”Mk201.11发动机,单台推力7825千克。B.2RS型和K.2型空中加油机,搭载了“康威”Mk201.17发动机,单台最大推力增加到9344千克。“胜利者”轰炸机B.2型还在右翼根部安装了一个空中辅助动力装置(AAPU),能够提供高压空气以启动主发动机,并且还可以在地面上或在空中提供电力作为主发动机故障时的紧急备用。“胜利者”轰炸机的机身和机翼内安装了软油箱,载油量30~32吨,可根据需要加装2个副油箱。

五、英国“3V”轰炸机的武器配置

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“勇士”轰炸机的弹舱位于驾驶舱的后面,可挂载一枚4.5吨重的核弹,或者21枚450千克重的常规炸弹。1956年10月11日,一架编号为WZ366的B Mk.1型“勇士”轰炸机空投了一枚3000吨当量的“蓝色多瑙河”核弹,完成了英国第一次空投核弹试验。1957年5月15日,编号为XD818的“勇士”轰炸机空投了一枚“小绿色花岗岩”核弹,这是英国第一枚空投氢弹。该轰炸机还参与了“蓝钢”导弹的研制工作,搭载“蓝钢”导弹的全尺寸模型进行了一些列飞行试验。“勇士”轰炸机虽然服役时间不长,但是在英国核武器试验中发挥了重要作用。

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“勇士”轰炸机的弹舱

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载弹起飞的“火神”轰炸机

“火神”轰炸机可携带9.45吨弹药,它的弹舱宽3.2米,长8.84米,可容纳一枚核弹,或者挂载21枚重约半吨的常规炸弹。“火神”轰炸机先后携带过“蓝色多瑙河”核弹、“黄日”(Yellow Sun)氢弹、“红胡子”战术核弹。B.2型还曾挂载过“蓝钢”导弹,该导弹搭载了一枚110万吨当量的“红雪”核弹头,最大射程185千米。“火神”轰炸机还装备过AGM-45(Shrike)反雷达导弹,并用于实战。该轰炸机的弹舱内设置了3个滚筒式挂架,投弹时采用交替投放的方式,可以保持飞机的平衡。

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“胜利者”轰炸机的弹舱

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“胜利者”轰炸机投弹

“胜利者”轰炸机的弹舱更大,长9.75米,最多可携带35枚454千克重的航空炸弹,平时的标准配置仍是21枚。这款轰炸机的机身外部挂架还可携带5枚1000磅的炸弹。“胜利者”轰炸机同样可以挂载一枚核弹,包括“蓝钢”战略核导弹和Mark 5核弹。但是由于“蓝钢”导弹的可靠性不高,只有40%的导弹适合发射,这些可发射导弹击中目标的概率只有75%左右,所以在1968~1970年陆续退役了。后来“胜利者”轰炸机主要用来执行空中加油任务,其K.2型加油机可携带41吨燃料。

六、英国“3V”轰炸机的航电系统

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“勇士”轰炸机的座舱

“勇士”轰炸机的控制系统包括驾驶杆、摇臂、钢索、电动液压助力器、模拟杆力机构等,可以完全由人工操纵。这款轰炸机具有自动驾驶仪和仪表着陆系统(ILS),还有多种导航设备,包括“绿锻”多普勒导航雷达、Gee无线电导航仪、自动测向仪(ADF)、VOR测距仪(DME)、雷达高度计和侧视雷达等。主雷达位于机头的雷达罩内,导航雷达安装在座舱的右侧,信息显示在一个圆形雷达显示屏上。“勇士”轰炸机B(PR)Mk.1型安装了8部F96型照相机和4部F49型照相机,配备了APT-16A和ALT-7干扰发射机,以及APR-4、APR-9“嗅探”接收机和箔条投放器。

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“火神”轰炸机的驾驶舱

“火神”轰炸机的正副飞行员均配备了战斗机上使用的操纵杆,安装了操纵动力飞行控制器(PFC),具有电动液压动力飞行控制单元(PFCU),还配备了Mk.10A或Mk.10B自动驾驶仪等设备。“火神”轰炸机的的主要电子设备包括VHF/HF/UHF发射器-接收器、H2S Mk9雷达、Mk1导航轰炸计算机、GEE Mk3和“绿锻”多普勒导航雷达系统、雷达高度计、仪表着陆系统、地面位置指示器(GPI)等。ECM设备包括ARI 18074语音通信干扰器、S波段干扰器、被动警告接收器、尾锥警告雷达等。B.2型还安装了双陀螺自由运行陀螺仪和Loran C导航系统,换装了ARI 18146 X波段干扰器等。

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“胜利者”轰炸机的座舱

“胜利者”轰炸机的航电系统比较完善,不仅使用了导航和轰炸系统(NBS),还安装了光学瞄准具。它的雷达系统也很丰富,包括H2S雷达、空中地面扫描雷达、“绿锻”多普勒雷达等,雷达信息被输入到机载机电模拟炸弹瞄准装置中。这款轰炸机还安装了一套雷达警告接收器和电子对抗(ECM)套件,包括雷达干扰器和通信干扰设备等,机翼后缘的流线型整流罩内还可容纳大量防御性箔条。B(PR).2型在弹舱处安装了雷达测绘系统,翼顶安装了嗅探器,最多可搭载4台F49测量摄像机和多达8台F96摄像机,可以安装垂直或倾斜日光摄影,夜间摄影需要安装F89相机。

七、英国“3V”轰炸机的衍生型号

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“勇士”轰炸机B.2型

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“勇士”轰炸机的加油型

“勇士”轰炸机的主要型号有B.1型、B(PR).1型、B(PR)K.1型、B(K).1型。B.1型总计生产了39架,包括5架674型和34架706型。B(PR).1型也称710型,共8架,属于照相侦察机,装有特殊的弹舱门和用于垂直照相的活动窗口,在机尾安装了倾斜照相机。B(PR)K.1型也称733型,共生产了13架,具有摄影侦察和空中加油功能。B(K).1型也称758型,生产了44架,属于空中加油机,在弹舱内安装了一套可拆卸的软管式空中加油装置,于1958年2月完成试飞,1959年交付。“勇士”轰炸机还推出了一个B.2型,和B.1型在外观上的主要区别是将主起落架改成了四轮小车式,机翼增加了两个整流罩。B.2型只生产了一架原型机,在1953年9月进行了试飞。但是B.2型在1955年取消了研制,原计划的17架订单也一并取消了。

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“火神”加油机

“火神”轰炸机共有两个主要型号,分别是B.1型和B.2型。B.1型还衍生出一个B.1A型,加装了ECM系统。B.2型延长了主翼展,加大了外翼段弦长,扩大了翼面积,安装了ECM装置,还换装了发动机。第一架B.2型编号XH533,于1958年9月首飞,搭载“奥林巴斯”200发动机。第二架B.2型换装“奥林巴斯”201发动机,推力76千牛。在1960年代中期,B.2型在机鼻天线罩内加装了地形跟随雷达,后来还在尾翼上换装了新型雷达警告接收器。9架B.2改装为海上雷达侦察机,称为B.2(MRR)型。6架B.2改装为空中加油机,安装了空中授油装置。“火神”轰炸机还计划推出B.3型,可以连续飞行12小时,搭载6枚AGM-48导弹,不过最终放弃了研发。

从“勇士”到“胜利者”,一文了解英国“3V”轰炸机
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“胜利者”轰炸机也拥有几个不同型号。B.1型是第一种生产型,B.1A型加装了尾部警告雷达和ECM套件,B.1A(K.2P)型是在B.1型上改装的空中加油机,同时保留了轰炸能力。BK.1型和BK.1A型都是空中加油机,拆除轰炸套件后更名为K.1型。B.2型是“胜利者”轰炸机的第二个主要型号,升级了航电设备,换装了“康威”发动机。首架B.2原型机于1959年2月20日首飞,到1964年共生产了34架。B.2RS型可搭载“蓝钢”导弹,配备“康威”Mk201.17发动机。B(SR).2型是照相侦察机,K.2型是空中加油机。HP.80及“胜利者”轰炸机还拥有多个后续设计,但都没有付诸实施。

八、英国“3V”轰炸机的服役状况

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展出的“勇士”轰炸机

1951年英国空军采购了第一批25架“勇士”轰炸机,其中的前6架用于试飞和改装。1955年2月,英国空军接收了第一架“勇士”轰炸机。到1957年8月停产时,包括原型机在内,“勇士”轰炸机一共生产了107架。(如果加上唯一的一架B.2原型机的话,总共是108架。)1964年8月6日,一架“勇士”轰炸机在飞行中出现了机翼断裂事故,之后经过检查发现大部分“勇士”都存在问题,甚至前翼梁也出现了裂缝。该年12月,“勇士”轰炸机全部停飞,次年初全部退役,此时它们的机体寿命刚刚过半。英国空军保留了5架“勇士”轰炸机用于测试,但目前仅剩一架编号为XD818的飞机是完整的,存放在博物馆内用于展出。

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再次飞行的“火神”轰炸机

“火神”轰炸机B.1型于1959年4月停产,总计生产了45架。首架B.1型轰炸机于1956年9月交付英国空军,编号XA897,不过在次月就坠毁了。第一架B.2型于1960年7月交付,到1964年底停产时共生产了89架。1982年,“火神”轰炸机经过多次空中加油,连续飞行十余个小时,往返一万多千米,创造了当时世界上最长距离的轰炸记录。“火神”轰炸机在1983年全部退役,保留了3架供VDF使用,还有多架幸存但不能起飞。2007年一架编号为XH558的“火神”轰炸机恢复到适航状态,于当年10月进行了短暂飞行。2015年10月,这架“火神”轰炸机进行了最后一次飞行表演。

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“胜利者”轰炸机从1957年11月开始交付英国空军,B.1型共生产了50架,B.2型生产了34架,包括2架原型机在内,总计制造了86架。1993年10月15日,“胜利者”轰炸机全部从英国空军退役。截至到2013年,共有5架“胜利者”轰炸机用于展出,但都不具备适航性。其中2架处于可滑行状态,编号分别是XL231和XM715,均属于BK.2型加油机。2009年,XM715号进行了一次高速滑行表演,意外的离地飞行了几秒钟,这可能是“胜利者”轰炸机的最后一次“飞行”。

“3V”轰炸机的研制和服役,使英国空军拥有了仅次于美苏的轰炸机队伍,极大的提升了其远程打击能力和核威慑力量。在“3V”轰炸机的协助下,英国顺利完成了核武器的研制和升级工作。“3V”轰炸机全部退役之后,英国没有再研制新型远程轰炸机。

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