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  B-25最初设计代号是NA-40-1,是北美飞机公司自主研发的三人座双引擎轻轰炸机,选用的引擎是普惠R-1830-S6C3-G气冷引擎(输出功率1,100匹马力);NA-40的设计源自于NA-39(XB-21),为北美公司在1936年接受陆军航空队委托与B-18轰炸机等一同竞标,最后未能获得采用的中型轰炸机。NA-40自NA-39的设计精进,而本机型研发之际,1938年3月美国陆军航空队提出需求通告(编号38-385),要求下一代轰炸机:航程1,200英里(1,900公里)、极速每小时200节以上(320公里)、酬载1200磅(540公斤)。北美公司随即提出NA-40方案投标,并在1939年1月进行测试。  1939年1月29日,NA-40首飞,但是该次试飞便发现有一些问题亟待解决,最主要的问题是动力不足;随即NA-40换用莱特GR-2600-A71发动机(输出动力1,300匹马力)解决原始技术限制,并更改代号为NA-40-2(NA-40B)。NA-40B在1939年3月投入美军竞标,竞争者包括道格拉斯7B(DB-7B)、斯梯曼X-100、马丁167F;但是这次竞标NA-40BB仍旧并未得标,且飞机在1939年4月11日的第二次试飞时便因意外毁损。由于无法继续进行测评,最终该次竞标案由道厂胜出,随后DB-7B更名为A-20浩劫攻击机。陆军虽然没有采购北美制品,但表示北美厂试验机型的数据成果让他们颇感兴趣,而这也成为后续NA-40持续进化的伏笔。  北美虽在1938年竞标案折戟,但战火逐渐升温前夕,美军已逐渐开始扩张机队规模;1939年3月,美国陆军航空队发出中型轰炸机需求通告:2,400磅(1,100公斤)酬载下极速超过300节(480公里),航程1,200英里(1,900公里)以上。北美以NA-40B设计再度改良,以代号NA-62的机型竞标此案。在NA-62尚未变更代号前,1939年9月德国向波兰宣战后美军决定尽快让轰炸机量产,随即NA-62改变代号为B-25,并签下184架订单。当时美军需求战力孔急的程度连尚在绘图板的马丁B-26轰炸机都业已下订(也因此导致配备初期若干复杂的技术问题与意外事故)。为了纪念早年的航空战略家威廉·米切尔,这种飞机就以他的名字来命名。  第一架量产的B-25于1940年8月19日进行首次试飞,此时采用的引擎为R-2600-9,每具引擎出力1700匹马力。在B-25初期量产阶段,北美公司为了增强飞机稳定性对外型持续修改;包括增加机身的宽度以提高载弹量,原先的肩翼改为中置机翼,修改座舱的外型,增加乘员的数目与自卫的火力。实际拨交部队的飞机为1941年春天的B-25A(NA-62A),B-25A由于获得更多来自欧洲战场的战斗经验教训,便积极强化飞机结构与乘组员的防御,但这个调整被认为仍然不足,在1942年初生产主力便更换为防御火力更加完整的B-25B;1942年底,北美公司在加开产线之际完成了性能升级,称为B-25C/D,同年北美公司的厂务代表开始外派到各战场听取飞官需求,并向原厂提出研究让B-25搭载榴弹砲的重火力型号(B-25G)。  除了量产型号,北美在1942年曾使用B-25机体基础开发以高空飞行适性为导向的中型轰炸机-XB-28,原型机性能不俗,然而在定位不明的问题下最终未进入量产。  B-25的修改版本,使飞机更适合实战运用,增加了自封油箱、防御装甲、改良的尾部机炮炮座,总共生产40架。在1942年重新编号为RB-25A,无配发给实战部队使用。  在1942年初量产型号,总生产数120架。

  B型取消了机尾防御机枪,而在机背及机腹增装1座配备2挺12.7毫米重机枪的电力驱动可遥控伸缩式砲塔,有相当数量的B-25B配发到澳大利亚,但空袭东京的B-25全为B型机。其中有23架援助英国皇家空军,称为米契尔I。  由B型机改良的次型号,发动机由R-2600-9更换成R-2600-13,飞机除冰装备改良;机鼻防御火器增强为双连装12.7毫米重机枪,酬载量提高为2359公斤,且可搭载空射鱼雷,有些改良型已经将机首机枪增加到4挺。  B-25C与B-25D是以生产工厂所在地区分的,就技术规格来说D型等同C型批次20之后的标准。C型生产地在加州英格坞(生产1,625架)、D型则在堪萨斯州的堪萨斯城(生产2,290架)。主要生产时间从1942至1943年,C/D型机同样大量援助同盟国部队,荷兰皇家空军被分配到162架军援额度,但因最后没有足够资源接收,该批额度被分给苏联空军与中华民国空军,加拿大、英国也有得到援助,英军称其米契尔II。  除了陆军航空队,美国海军航空队也开始接收B-25作为海上巡逻机运用,海军接收了50架B-25C、25架B-25D,并重新更名为PBJ-1C与PBJ-1D。  B-25D战术侦察机型称为F-10,共改装45架,F-10拆除了所有防御设备、武装,炸弹舱改造为油箱增加续航力,将机鼻轰炸瞄准仪观测窗等空间改装3台K.17照相机使用,由于缺乏防御,F-10主要用于地形测绘居多。  原型机由B-25C改装,机鼻变更成装备2挺12.7毫米重机枪、一门75毫米M4榴弹炮(备弹21发),1942年10月首飞。75毫米炮用来攻击水面以上的目标,主要设计的目的为猎杀日本帝国军舰。  从1943年,英格坞开始生产生产400架B-25G,堪萨斯城工厂则将至少63架B-25C改良成G型规格。  B-25G的改良型,全系列中火力最强的一个型号,H型生产了1000架,全于北美航空的英格坞工厂产制。  虽然设计大致与G型雷同,但撤除了机腹防御机枪,机首75毫米榴弹砲换用重量较轻的T13E1型,机首两侧各加挂1挺12.7毫米重机枪,使正面火力增加成4挺,如果增挂夹舱则可达到正面火力8挺12.7毫米重机枪的密度;另外机体两侧的防御机枪从单装改为双连装,载弹量则有载弹量1361公斤。 B-25J是全系列当中最后一个大量生产的次型。共生产了4,318架B-25J(所有飞机都是1943年12月到1945年8月间,在堪萨斯生产),B-25生产数量最多的一种型号。不装机炮,但是拥有18挺机枪(大部分“J”型),使之成为一种令人畏惧的攻击机。1944年年中,位于地中海和太平洋的轰炸大队首先得到了B-25J。

  1942 年中期,海军和陆航签署协议,为了给 B-29 轰炸机腾出产能(主要是发动机,使用同种发动机的波音 XPBB 海上骑士项目被取消)而交换波音的 Renton 工厂和堪萨斯工厂,海军得到了 B-25 的生产权后按照当时的命名系统将该型飞机编号为 PBJ-1,即北美航空(J)生产的第一种(-1)巡逻(P)轰炸(B)机。机型包括 C、D 及后来的 H(PBJ-1H)和 J(PBJ-1J)。这也使得 B-25 成为少数在美军跨军种服役的飞机之一。

  B-25及各种改型一共生产了9800多架。截至2003年,9800多架B-25中,在美国联邦航空局注册的仅有75架。 2001年5月12日,来自美国各地的12架B-25进行了一次编队飞行。几位当年空袭东京行动的幸存者就在飞机上。知情人士表示,这次编队飞行是1942年16架B-25飞机编队飞行以来规模最大的一次。

  经由租借法案,英国在1942年5月至6月间得到首批23架的B-25B(米契尔I),这批飞机送往巴哈马群岛的拿骚,为英军飞行员进行转换教育训练。1942年下半年,英军开始接收B-25C,B-25B则返回英伦三岛开始战备。1943年1月22日,英国皇家空军第98、第122中队的米契尔空袭根特,试图摧毁当地储油;相对执行战略轰炸的轰炸机单位,欧洲战场的米契尔主要都是执行战术支援,尤其在1944年6月反攻法国后,米契尔的任务更加吃重,部队也从英国移驻法国与比利时;同时在皇家空军协助下,包括自由法国、荷兰、波兰等国的飞官都纳编至皇家空军,组成了属于该国军人的B-25轰炸机中队。  在苏联战场,苏联获得的B-25军援量略等同英国得到的规模,由于苏联空军担负战术轰炸任务的机种较为充足,因此苏联的B-25主要任务是远程战略轰炸。至1945年1月,苏联空军有18个中队、操作291架B-25;到1946年6月12日统计时还有252架B-25服役中。  在欧洲西线战场的米契尔最后一次战斗任务是1945年5月2日,47架B-25空袭波兹坦的军需仓库。

  

  二战中被应用于吉米·杜立特(Jimmy Doolittle)策划的对日本本土的轰炸。任务名称为空袭东京,原本计划由24架B-25飞机编队进行,但由于“大黄蜂”号航空母舰无法装下那么多B-25,最后确定为由16架B-25完成任务。1942年4月1日,飞机及机组人员登上航空母舰。次日由加利福尼亚出发。但是4月18日在距离日本约1300公里海域处,被日本巡逻艇发现,航空母舰不能继续前行,杜立特决定提前起飞。8时18分,杜立特第一个起飞并成功,跑道还剩下约30米没用上。剩下15架B-25也在9时21分前陆续成功起飞。他们采取单机跟进的纵队,于12时30分飞临日本上空并投掷炸弹,之后飞向中国,但因提早起飞,有一些B-25燃料耗尽没能到达中国的机场,迫降在中国南昌(已被日军占领的区域)。多名轰炸机人员被日本军俘获,但在中国士兵(即国民政府部队士兵)帮助下轰炸机人员成功回国。

  中华民国空军以租借法案方式获得B-25,1943年起8月起开始加入中国战场,接替日趋老化的SB-2,成为中国战场的战术打击任务主力;换装此型机的部队为中美混合团第一大队与中华民国空军第二大队,早期使用的机种为B-25C/D型,抗战后期才陆续补充B-25J型。B-25因为具有足够的载弹量与对地扫射火力,主要用来打击日军在中国战场的交通线与补给线,包括在长江甚至是香港或海南岛的日军船队;在重大会战时会支援前线支援任务,如常德会战期间B-25多次与战斗机部队偕同攻击日军集结部队施以压力。偶尔也会实施战略轰炸,如1943年11月25日中美空军轰炸台湾新竹机场也有B-25参与。
B-25米切尔型轰炸机(英语:North American B-25 Mitchell)是北美航空公司于1938年设计的一种上单翼、双垂尾、双发中型轰炸机。