二战中后期,美、英、苏等国组成的盟军,向法西斯德国发起了战略反攻。在太平洋战场、欧洲战场的一系列反攻作战中,美国的战略轰炸机发挥了不可替代的作用。从1941年12月至1945年8月,盟军轰炸机部队对敌共投弹210万吨,其中对日投弹51万吨,对德、意投弹59万吨,大规模的战略轰炸,沉重地打击了法西斯的嚣张气焰。
在战略轰炸中,以美军的B—17、B—24、B—25、B—29轰炸机、英国的“惠灵顿”式、“兰彻斯特”式和苏联的伊尔—4式轰炸机最为有名。
B—17轰炸机是美国第一种成功的战略轰炸机的型号,它可以在高空进行雷达瞄准、实施精确轰炸。1934年8月8日,B—17轰炸机在波音公司开始研制,5年后投入批量生产。B—17是一种大型全金属结构、4发动机、高空远程战略轰炸机,可挂载5--8吨炸弹。B—17轰炸机有A、B、C、D、E、F、G等多种型号的改进型,共生产了12731架,其中174架由英国空军使用。

B—17轰炸机装有新式的导航设备和比较完善的通信设备,还首次在机上装备了雷达,能在夜间和云上进行轰炸,并能自主地进行远距离飞行。在二战期间,B—17飞机曾不作空中加油直接从北非飞到苏联西部,因而获得了“空中堡垒”的美誉。
二战中,B—17轰炸机主要用于欧洲战场。从1942年夏季开始,逐步成为盟军空军对德实施战略空袭的主力轰炸机。B—17轰炸机主要的作战任务是:轰炸德国境内的坦克工厂、轴承制造厂、飞机制造厂、石油加工厂和交通枢纽等战略目标。
在B—17之后,美国又研制出B—24和B—25两种优秀的轰炸机。B—24轰炸机生产了18181架,主要用于欧洲战场。B—25共生产了11000架,主要用于太平洋战场,任务是对日本本土和中国沿海的日占区进行轰炸。
1942年4月18日,美国飞行员杜立德中校率领16架新型B—25轰炸机,从位于东京以东400海里的“大黄蜂”号航空母舰上起飞,轰炸了东京等重要城市。但是,由于这次轰炸飞行的距离超过了飞机的最大航程,最后15架飞机只能迫降在中国大陆内地和沿海地区日占区。这次行动中,美国飞行员有5人阵亡、8人被俘、70余人经过中国军民的奋力营救生还。
B—29轰炸机是二战中又一著名的轰炸机,其美称是“超级空中堡垒”。1943年9月,第一架B—29飞机出厂,后又生产了2774架。该机最大航程6000公里,可载弹10吨,使用升限12000米。B—29轰炸机主要用于亚洲战场,对日本本土实施战略轰炸。B—29轰炸机编为美军第20航空队。

从1944年开始,第20航空队的B—29轰炸机从印度和中国内地的基地起飞,对侵略亚洲的日军基地和日本国内的目标进行轰炸。第20航空队的实力从1944年11月的119架飞机,增加到1945年8月的986架(除去战损飞机)。
1945年8月6日和9日,B—29轰炸机分别向日本广岛和长崎投掷了一颗原子弹。导致广岛7万多人死亡和7万多人受伤、长崎3万6千人死亡和4万多人受伤。这一次轰炸,加速了日本军国主义的投降。最为有意思的是,8月14日,日本正式投降的当天,美军出动了833架B—29等各型轰炸机对日本进行了规模最大的一次轰炸,彻底击溃了日本法西斯的战争狂想。
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