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  B-47的設計源自於波音針對美國陸軍航空軍於1943年所提出的一項轟炸、偵查兩用噴射機的需求草案。一開始,波音公司提出了一型基本上是B-29縮小版再加上四顆噴射發動機的設計(Model 424)。1944年,美國政府對這型飛機的需求逐漸具體化,要求新設計的轟炸機要能夠達到最大飛行速度800 km/h,巡航速度725 km/h;並且同時要擁有3,500哩作戰半徑,及45,000呎的作戰飛行高度。  針對這項新的要求,1944年12月北美航空,康維爾,波音與格倫馬丁相繼送出了新型長程轟炸機的計劃案。由於風洞測試結果顯示波音原本的設計(Model 424)發動機安置方式將帶來過大的阻力,波音為此而重新修改設計,將四具發動機埋入前機身之中(Model 432)。經過計劃審查,美國陸軍航空軍決定通過了全部四家公司的計劃,並要求北美公司與康維爾公司專注於四發動機的設計(日後成為B-45與XB-46),波音與馬丁公司則研究六發動機的設計(B-47與XB-48)。於此同時,新型轟炸機所使用的發動機亦決定為通用公司所發展的TG-180噴射發動機。

  1945年德國投降之後,美國陸軍航空軍組成科學委員會對德國的航空實驗室做了近兩個月的調查,以瞭解其中哪些科技將可為美國人所用。其中一位波音公司的工程師,George S. Schairer在翻閱德國人對後掠翼接近音速時所做的研究時,頓時瞭解到該項研究對該公司新型轟炸機設計所存在的潛在巨大意義。於此之故,他立刻通知在美國本土的波音公司,建議立刻停止發展平直翼型的轟炸機,轉而發展後掠翼型的機種。在波音工程師Vic Ganzer的分析之後,他認為最佳的後掠角應該是35度左右。因此波音的航空工程部門立刻修改了原本的Model 432設計,在1945年9月向美國陸軍航空軍遞交採用大角度後掠主翼與尾翼的Model 448設計。然而,Model 448型的發動機配置方式並不為美國陸軍航空軍所青睞,因此,波音再度修改了機身的設計,將原本半埋在機身前後段的發動機改以吊艙的方式懸掛於主翼之下,成為接近最後B-47造型的Model 450型設計。此設計終為美國陸航所接受,因此波音便基於此型設計繼續發展此型轟炸機。由於轟炸機的機翼過薄,沒有空間收納機輪,因此最後波音採用了腳踏車式的起降機輪配置。同時由於這種機輪的配置使飛機在地面時無法前後傾仰,因此機輪特別經過設計,以讓B-47起飛時不必經過傾仰即可位於適當的起飛角度。.

  第一架波音B-47原型機所裝置的發動機為GE-J35噴射發動機,TG-180的量產版本。每具J-35可以提供3,970 lb(17.7 kN)的推力;然而,在低速環境下J-35並無法提供良好的推力,因此XB-47原型機另外安裝了18具固態助推(RATO)火箭,以提供起飛時所需要的額外推力。  Model 450原本所設想的高速飛行速度幾乎與當時的戰鬥機不分軒輊,所以機上唯一安裝的防衛性武裝僅有機尾一具透過自動火控系統操作的雙連裝.50機砲砲塔。為了達成預想的航程,B-47的燃料容量極為驚人。滿載時可攜帶17,000加侖的燃油,是B-29轟炸機(5000加侖)的三倍以上。最早的B-47同時也可攜帶將近10,000 lb(4.5噸)的籌載,同時,量產機也配備有當時最先進的導航、轟炸、反偵測與火控電子裝備。

  最初投入批量生產的約400架B-47B未配備彈射座椅,加上飛機本身事故率較高,造成大量飛行員傷亡。後空軍大幅更改設計,在新造和由B-47B升級而來的B-47E上,為每一位飛行員配備了彈射座椅。機首領航員向下彈射,後方依次駕駛員、武器操作員,向上彈射。  B-47A為首批10架做為飛行評估用的B-47型機。構型類似原本的XB-47,但裝置J47-GE-11噴射發動機,可提供與J47-GE-3早期型相同的5,200lb推力。同時這批飛機也安裝了RATO助推火箭的位置。  B-47B為第一型可投入作戰使用的B-47轟炸機。第一架B-47B於1951年四月首次試飛,最終一共生產了399架,其中包括8架由洛克希德公司,10架由道格拉斯公司組裝的B-47B。第一批87架B-47B使用與B-47A相同的J47-GE-11發動機,但後續生產批次則改用更強力的J-47-GE-23型發動機(每具5,800 lb推力)。所有早期的B-47B後來也都更換為此型發動機。

  B-47B也如同B-47A一般,裝置了RATO助推系統;同時籌載增加為18,000 lb。  由於B-47B的航程仍無法達到美國空軍原本的期望,因此B-47B後來亦加裝了空中加油系統及外掛式副油箱以延長航程。1956年,所有仍在飛行狀態的B-47B皆修改為B-47E構型,這些B-47有時也被稱做為B-47-II。
波音B-47同溫層噴射轟炸機是一型擁有六具噴射發動機的長程中型轟炸機。它的設計目的是以高亞音速的速度自高空穿透蘇聯的防線,以核彈攻擊蘇聯本土地區。B-47可以說是自二次世界大戰以來一個極為重要的跨時代設計。在現代大型噴射客機上所見到幾個重要特徵,包括大型後掠翼跟安置於機翼下的發動機夾艙設計,此時都已經出現在B-47之上。