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Y1B…17A/B…17A
除了 13 架 Y1B…17 服役测试机外，USAAC 还订购了一架 Y1B…17 的机体（没有赋予军用机序列号）作为静态测试之用。这架飞机在交付时没有安装任何军用设备，仅用于结构破坏性试验。
Y1B…17 36…157 在那次尾旋事故中的幸存使 USAAC 认识到飞行堡垒的机体设计强度已经足够，结构破坏性试验没有必要再进行。1937 年 5 月 12 日，USAAC 将 Y1B…17 机体装配完成一架飞行测试机，型号为 Y1B…17A。这架飞机的赖特 GR…1820…51（G5）“旋风”发动机配备有 Moss（莫斯）/通用电气（General Electric）公司的涡轮增压器。涡轮增压器可以显著提高发动机高空性能，基本原理就是使用废气驱动涡轮装置，带动压气机输送更多的空气进入燃烧室，另外再提高燃油供应量，可以使发动机在尺寸不变的条件下而产生更多的功率，或者在高空空气稀薄的环境下减小功率损失。
Y1B…17A 的公司型号是 Model299F，USAAC 序列号 37…369。涡轮增压器的所有组件都安置在发动机舱内，所有汽缸排出的废气都汇集到总废气排放管来驱动废气涡轮，压气机从机翼前缘的一组进气口抽取空气，由于空气经过压气机压缩且与管道摩擦后温度升高，所以先必须经过中冷器冷却后再送入气缸，防止在压缩比加大的情况下产生爆燃。
1938 年 4 月 29 日 Y1B…17A 首飞，最初的涡轮增压器安装在发动机舱顶部，试飞过程中无法正常运作，后改为安装在发动机舱底部。改装后的飞机于 1938 年 11 月 20 日再一次试飞，这次涡轮增压器工作良好。经过增压的发动机在 7，620 米高度能产生 800 马力，而 Y1B…17 的 R…1820…39 发动机在 4，267 米高度只能产生 775 马力。高空动力的增加使飞机的实用升限增加到 9，144 米以上，最高时速增加到 500 公里（Y1B…17 是 412 公里）。从此以后，飞行堡垒将涡轮增压器作为标准配备。
Y1B…17A 在 1939 年 1 月 31 日交付 USAAC，在渡过了服役测试阶段后，型号改为 B…17A。
Y1B…17A 性能规格表
发动机：4 具赖特增压 R…1820…51 星型发动机，起飞功率 1，000 马力，800 马力（7，620 米）。
性能：最大时速 436 公里（海平面）/475 公里（7，620 米），巡航时速 370 公里。实用升限 11，582 米。最大航程 3，862 公里（载弹 1，814 千克）/5，792 公里（空载）。
重量：空重 12，029 千克，正常起飞重量 16，783 千克，最大起飞重量 20，707 千克。
尺寸：翼展 31。63 米，全长 20。96 米，全高 4。57 米，翼面积 131。92 平方米。
军械：5 挺 7。62 毫米机枪，机鼻、机背、机腹和腰部两侧机枪支架各装一挺。内部弹舱最多可挂载 8 枚 272 千克炸弹。
B…17B
B…17B（Model299M）是飞行堡垒家族第一个批量生产的成员。波音公司原先准备把 B…17B 称为 Model299E，但是根据 USAAC 规格而作的改进足够获得一个比 B…17A 更新的公司型号。
B…17B 与 Y1B…17 外观上的不同在于采用了面积较大的方向舵和副翼。去掉了透明的机鼻上方形似玻璃暖房的机枪转塔和机鼻下方的投弹瞄准窗口，透明的机鼻经过重新设计，由耐热有机玻璃和框架构成，使飞机全长减少 28 厘米。机枪转塔被机鼻右侧的一个简单的 7。62 毫米球形万向机枪座所取代，透明机鼻上下方的一块平板玻璃充当投弹瞄准窗口。驾驶舱顶部增加了气泡观察窗。B…17B 装备了更强有力的 R…1820…51 发动机，最大起飞功率 1，200 马力，在 7，620 米高度时最大功率 900 马力。除此之外内部的许多系统被改变，重新安排了乘员位置，气动刹车改为液压式。
机鼻投弹舱内安装了著名的诺顿投弹描准具。诺顿投弹描准器是一种陀螺稳定的瞄准具，由卡尔。L。诺顿（Carl L。 Norden）和弗雷德里克。I。恩特威斯尔（Frederick I。 Entwistle）上尉联合研制。诺顿投弹描准具能够快速计算出飞机的前进速度和偏航率并为投弹作出修正。在后期型号中，诺顿投弹描准具与自动驾驶仪相联，在飞向目标的最后阶段接管飞机控制，避免出现人为误差。在那时的新闻中，诺顿投弹描准具被描述成具有很高的精度以至于可以“把炸弹投入一个泡菜桶中”，所以精确轰炸也被称之为“泡菜桶轰炸——Pickle barrel bombing”。诺顿投弹描准器被军方视为最高机密，规定只能在起飞前安装在飞机上，并且必须要被帆布包覆，着陆后必须立即拆除，这些拆装过程必须要在武装卫兵的监督之下进行，轰炸机的机组人员必须宣誓以生命来守护瞄准器的机密，在飞机迫降被俘前先破坏诺顿瞄准具。
第一架 B…17B（38…211）1939 年 6 月 27 日在西雅图进行了首飞，波音一批此制造了 39 架 B…17B，但 USAAC 分配给 B…17B 的序列号却分成了几个部分，显示了当时资金的困难程度。
所有的 39 架 B…17B 在 1939 年 7 月 29 日到 1940 年 3 月 30 日间交付给 USAAC，装备了第 2、第 7 和第 19 轰炸机大队，交付的第一架飞机留在了莱特机场进行测试。
1939 年 11 月，七架 B…17B 从兰利机场起飞前往巴西里约热内卢进行友好访问，所有飞机都安全返回，再一次显示了 B…17 设计的安全性和可靠性。
1940…1941 年间许多 B…17B 进行了现代化改装，外观上的改变就是采用了 B…17C 上引入的机身两侧扁平式 12。7 毫米机枪窗口。
第 2 轰炸机大队有一架 B…17B 随第 41 侦察中队在纽芬兰（Newfoundland）服役，1941 年 10 月 27 日这架飞机轰炸了一艘 U 艇，虽然 U 艇在攻击中未受损伤，但这是 USAAC 第一次与德军的交火。由于美国还没有向德国宣战，新闻中没有报道这次事件。
B…17B 性能规格表
发动机：4 具赖特 R…1820…51 星型发动机，起飞功率 1，200 马力，高度 7，620 米时 1，000 马力。
性能：最大时速 470 公里（7，620 米）。实用升限 7，504 米。最大航程 4，990 公里（空载）。
重量：空重 12，543 千克，正常起飞重量 17，235 千克，最大起飞重量 20，946 千克。
尺寸：翼展 31。63 米，全长 20。68 米，全高 4。57 米，翼面积 131。92 平方米。
军械：5 挺 7。62 毫米机枪，机背、机腹和腰部两侧机枪支架各装一挺，机鼻球形机枪座安装一挺。内部弹舱最多可挂载 8 枚 272 千克（600 磅）炸弹。
B…17C
USAAC 在 1939 年进一步订购了 38 架飞行堡垒，这次订购的是改进型 Model299H，军方指定型号 B…17C。
与早期 B…17 不同的是，B…17C 后机身两侧的气泡状机枪窗口改为扁平式椭圆形窗口，减小了阻力。每个椭圆形窗口后方的旋转支架上可以安装一挺 12。7 毫米机枪。机腹的气泡状机枪窗口改为较大的金属“浴缸”，后方开口处安装一挺 12。7 毫米机枪。机背气泡状机枪窗口也被有机玻璃的平板窗口所取代，内有一个 12。7 毫米机抢座，射击时需要无线电报员打开顶部窗口。机身前部的 7。62 毫米球形机枪座增加到 5 个，其中机鼻上方左右两个、下方右侧一个，前机身两侧舷窗各一个（B…17 从机鼻到驾驶舱之间的前机身共有 3 个舷窗，球形机枪座安装在中间的舷窗上）。除了武器的改变外，还增加了自封油箱和乘员防护装甲，安装 4 具 1，200 马力的的赖特 GR…1820…65（G…205A）“旋风”涡轮增压发动机，最大起飞重量增加到 22，521 千克。
首架 B…17C 于 1940 年 7 月 21 日首飞，后被波音公司保留用于测试。11 月 29 日首架 B…17C 交付 USAAC，这 37 架 B…17C 被赋予序列号从 40…2042 到 40…2079。
根据租借法案，从生产线上抽调了 20 架 B…17C 援助英国，改称堡垒 I。USAAC 剩余的 B…17C 在 1941 年 1 月返回波音工厂升级成 B…17D。
B…17C 性能规格表
发动机：4 具赖特 GR…1820…65（G…205A）“旋风”星型发动机，起飞功率 1，200 马力。
性能：最大时速 520 公里（7，620 米），巡航时速 402 公里，着陆时速 135 公里。实用升限 11，278 米。爬升至 3，048 米高度耗时 7 分 30 秒。最大航程 3，862 公里（载弹 1，814 千克）/5，471 公里（空载）。
重量：空重 13，164 千克，正常起飞重量 17，836 千克，最大起飞重量 22，521 千克。
尺寸：翼展 31。63 米，全长 20。69 米，全高 4。57 米，翼面积 131。92 平方米。
军械：4 挺 12。7 毫米机枪，机背、机腹和腰部两侧机枪支架各装一挺；一挺 7。62 毫米机枪，可安装于机身前部任一球形机枪座。内部弹舱最多可挂载 2，177 千克炸弹。
皇家空军的堡垒 I
根据 1941 年 3 月 11 日通过的租借法案，国防部被授权可以出售、借予或出租战争物资到“总统认为对美国防务至关重要的任何国家的政府”。
法案通过后不久，英国皇家空军就请求获得一批 B…17。尽管 USAAC 对 B…17 的需求一直无法得到满足，他们还是很不情愿地同意从新订购的 38 架 B…17C 中分出二十架援助英国。这些飞机基本上与 USAAC 的一样，除了机鼻 7。62 毫米机枪未变外，其余机枪都替换成了 12。7 毫米的白朗宁（Browning）机枪。在飞往英国之前，所有飞机在莱特机场进行自封油箱的改装。这批飞机的公司型号是 Model299T，英国空军型号是堡垒 I，英国空军序列号从 AN…518 至 AN…537，但是美国人�