波音（Boeing）B-17 飞行堡垒也许是二战中美国制.造的最著名的重型轰炸机，她的声望远超过了生产数量更多的同袍：联合公司的 B-24 ＪＦ者。美国一共生产了 12,677 架 B-17，到 1944 年 8 月，美国陆军航空军（USAAF）至少已有 33 个 B-17 轰炸机大队部署在海外作战。
1943、44、45 年间在 USAAF 在德国上空进行的规模庞大的白天精密轰炸作战中，B-17 由于优异顽强的表现而声名大振。飞行堡垒具有优良的高空性能与出色的抗打击能力，往往在遭受到巨大的战斗创伤后仍能继续飞行，在后期的型号中，更是装备了强大的防御武器，所有这些使它赢得了机组的信赖与喜爱，他们相信 B-17 能在德军战斗机和高射炮的火网中生存下来，带领他们安全返回基地。
Model299
飞行堡垒的起源一直可以追溯到 1934 年，当年 2 月美国陆军航空队（USAAC）提出了一种能装载 2,000 千克炸彈以 322 公里的时速飞行 8,045 公里的轰炸机的设计招标，这是一个雄心勃勃的计划，新的轰炸机将可以横越美国东西两个大洋。这项招标被称为“A 计划”，偏重于可行性研究，但是如果设计被证明是成功的话，军方会订购生产型样机。马丁（Martin）飞机公司和波音提交了初步设计。马丁的设计在进入实质阶段前出局，波音的设计（Model294）赢得了制.造一架样机的合同，军方指定型号 XBLR-1（Experimental Bomber - Long Range 之缩写），后改为 XB-15，在设计过程中，波音获得了制.造四发飞机的丰富经验。
XB-15 作为轰炸机来说动力不足，后改为 XC-105 运输机
图中可以看到 XB-15 巨大的机翼
通过 XB-15，USAAC 认识到“A 计划”性能指标脱离实际，于是降低了要求。在 1934 年 5 月，USAAC 开始了第二次招标，这次要求是：能够装载 907 千克炸彈以 322 公里的时速飞行 3,218 公里的多发轰炸机。与“A计划”计划不同的是，这次的获胜者可以获得多达 220 架的订单。包括波音在内的几大飞机制.造公司被邀竞标，所有原型机都将在莱特机场进行对比试飞以选出最后的胜利者。1934 年 6 月 18 日波音开始了初步设计。新设计基本上是 Model294 的缩小版本，与 Model294 一样是四发布局，这在当时还是新颖设计，大多数同时代轰炸机只装两台发动机。1934 年 8 月 16 日波音开始制.造原型机，公司型号 Model299
Model299，机鼻下方的一个缺口是轰炸窗口的位置
Model299 在设计上借鉴了波音公司 Model247 全金属商用客机的许多经验，基本上将 Model247 的空气动力与结构特征和 Model294 的四发布局相结合。飞机装备四具 750 马力的普惠（Pratt & Whitney）R-1690-E“大黄蜂”九缸气冷星型发动机，驱动 3 叶螺旋桨。巨大厚重的主翼安装在圆形剖面的机身下方。主起落架向前收起在内侧发动机舱，主轮没有完全收入，边缘还暴露在气流中。
线条优美的波音 247，依稀可以看到 B-17 的身影
由于 Model299 原型机属于波音公司所有，所以漆上了民用注册号 X-13372。机组编制 8 人，包括正副飞行员、投弹手、领航/无线电报员和四个炮手。机身上设置了四个流线形机枪炮塔，一个在机背靠近机翼后缘的位置，第二个在机腹机翼后缘之后的位置，后机身腰部两侧安装了各一个，机枪通过内部的支架自由转动，另外在透明的机鼻后还有一个附加机槍支架，每个支架可以安装一挺 7.62 毫米或 12.7 毫米机枪，所有机枪都是手动操作。Model299 的内部弹舱可以容纳八枚 272 千克炸彈，最大载弹量 2,176 千克。
Model299 透明机鼻上的机枪配置
腰部流线形机枪炮塔
由于尾轮位置很低，升降舵放下时可以接触到地面。为了避免飞机停放在地面时升降舵遭受风吹拍打地面造成损坏，升降舵被锁在中间位置。在起飞之前，飞行员必须先解除锁定。
1935 年 7 月 28 日，Model299 在西雅图首飞，试飞员是波音的莱斯利.R.陶尔（Leslie R. Tower）。相传一个见过 Model299 试飞的记者在评论中使用了“飞行堡垒”这个词来描述这架外形庞大的家伙，于是“飞行堡垒”就流传了下来并成为 B-17 响当当的正式绰号。
在短暂的工厂测试之后，Model299 于 8 月 20 日抵达莱特机场为 USAAC 的评估作了演示飞行，机组是莱斯.陶尔和其他三名乘员。在这次飞行中，Model299 以 373.3 公里的平均时速不着陆飞了 3,379 公里，打破了以前所有的飞行距离纪录。
原型机最初以 X-299 的型号交付给了 USAAC，但军方认为这个型号实验味道太浓，所以正式改为 B-299。B-299 的竞争者是马丁 146 和道格拉斯（Douglas）DB-1，两者都是双发设计。在于它们的竞争中，Model299 显然具有绝对优势，超越了 USAAC 对速度、爬升率、航程和载弹量等所有方面的要求。陆军决定购买 65 架服役测试机，型号 YB-17。
DB-1 的生产型 B-18，主翼/发动机，尾翼部分借鉴自著名的 DC-2
天有不测风云，1935 年 10 月 30 日，Model299 在莱特机场起飞时坠毁并起火燃烧。机组人员中有三名设法爬出熊熊燃烧着的残骸，只受轻伤，但是飞行员普罗伊.P.希尔（Ployer.P. Hill，莱特机场首席试飞员）和波音试飞员莱斯利.陶尔（这次作为观察员）在被人从燃烧的飞机中救出后死亡。在后来的事故调查中，人们发现飞行员忘记了将升降舵解锁，致使飞机离地后就失去了控制。
虽然飞机本身在这次事故中是无可指责的，但是 USAAC 对 YB-17 的热情遭受了打击，再加上资金的缺口，1936 年 1 月 17 日他们将 YB-17 的订购数量削减到 13 架。1936 年 11 月 20 日又将型号改为 Y1B-17，“Y1”指使用备用资金购买了这些飞机，而不是正常拨款。
Y1B-17，可以看到在机场草地上，升降舵距地面很接近，这也是为什么加锁的原因
为以防万一再加上资金不足，USAAC 同时决定订购 133 架格拉斯 DB-1，军用型号 B-18。B-18 比飞行堡垒慢许多，且航程短、载弹量少，防御武器贫弱，唯一的优点就是造价只有飞行堡垒的一半。因为其基本设计源于 DC-2 客机，设计风险看起来也小得多。
B-299 的残骸没有被废弃，后段机身被莱特机场用于进行新型机枪架的测试评估。Model299 由于是波音公司财产，从没被赋予 USAAC 的序列号。
Model299 性能规格表 ：
发动机：4 具普惠 R-1690E S1EG“大黄蜂”星型发动机，高度 2,134 米每分钟 2,250 转时最大功率 750 马力。
性能：最大时速 380 公里（3,048 米），巡航时速 328 公里。实用升限 7,504 米。最大航程 3,282 公里（载弹 1,167 千克）/4,990 公里（空载）。
重量：空重 9,824 千克，正常起飞重量 14,711 千克，最大起飞重量 17,261 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、机腹和腰部两侧机槍支架各装一挺。内部弹舱最多可挂载 8 枚 272 千克（600 磅）炸彈。
Y1B-17 服役测试机
Y1B-17 是 B-17 服役测试型号，1936 年 1 月 17 日订购了 13 架，公司型号 Model299B。由于 USAAC 的购买资金的改变，将最初型号 YB-17改为 Y1B-17，这一改变令许多人感到困惑，那时的文献中同时出现了 YB-17 和 Y1B-17 两种型号，给人的感觉就是波音制.造过两种服役测试机，而实际上它们是同一型号。
Y1B-17 基本上与 Model299 相同，最大的改变是将 Model299 的“大黄蜂”发动机更换为赖特（Wright）GR-1830-39（G2）“旋风”星型发动机，“旋风”发动机从此以后成为了飞行堡垒的标准动力装置。Y1B-17 的机组编制减少到六名，另外在军械配备和起落架方面有了些许改动。外观上最显著的改变也许就在主起落架上面，原先的两个主起落架支柱现在改为一个，另外发动机舱上方设置了长长的汽化器进气道。
第 25 轰炸机中队的 Y1B-17，注意发动机舱上方的进气管
首架 Y1B-17（序列号 36-149）于 1936 年 12 月 2 日首飞。五天之后，这架飞机在一次着陆中由于制动器过热造成制动失效，飞机翻身。虽然飞机的损伤并不严重，但是这次事故令 USAAC 十分难堪并被迫接受国会的质询，愤怒的国会议员叫嚷着要中止整个项目。当然威胁并没有生效，但是如果飞行堡垒再发生一次事故的话，USAAC 的整个重型轰炸机计划就要泡汤了。
所有 13 架 Y1B-17 在 1937 年 1 月 11 日到 8 月 4 日间陆续交付，USAAC 赋予序列号从 36-149 到 36-161。其中有 12 架 Y1B-17 调拨给了弗吉尼亚州兰利（Langley）机场的第 2 轰炸机大队进行评估。最后一架 Y1B-17 被送到莱特机场进行测试。此时第 2 轰炸机大队所有的 12 架 Y1B-17 就是美国全部的重型轰炸机兵力了。
1939 年期间第 2 轰炸机大队第 20 轰炸机中队测试的迷彩伪装色
第 2 轰炸机大队花费了大量的时间来寻找 B-17 的缺陷。他们在最早提出的建议之一就是正副飞行员在起飞前先按照核对表进行一一检查，可以有效避免 Model299 那样的人为损失。
1938 年初，第 2 轰炸机大队的指挥官罗伯特.C.奥尔兹（Robert C. Olds）上校驾驶 Y1B-17 创造以 12 小时 50 分从美国东海岸飞到西海岸的纪录，他立刻掉头飞行又创造了 10 小时 46 分从西海岸飞到东海岸的纪录，平均时速 394 公里。
第 2 轰炸机大队的 6 架 Y1B-17 参加从兰利到阿根廷布宜诺斯艾利斯市的友好飞行，他们在 1938 年 2 月 15 日起飞，2 月 27 日返回，总共飞行了 19,308 公里，没有发生大的故障。
1938 年 5 月，第 2 轰炸大队进行了一次作战演练，在这次飞行中，他们模拟拦截了距海岸线 1,126 公里的意大利客轮“君王”（Rex）号。这次演练不仅示范了 Y1B-17 出众的航程和优秀的导航能力，而且也意味着 USAAC 有能力在敌人靠近海岸线之前予以打击。但是海军对这次演练感到很恼火，认为陆军闯入海军的专属任务范围，为了平息海军的不满，不久之后，陆军部命令 USAAC 只能在美国海岸线 161 公里范围以内活动。
第 2 轰炸机大队下辖第 20、49、96 3 个中队，是当时美国仅有的重型轰炸机兵力
1938 年夏，Y1B-17 36-157 号在一次暴风雨中飞行误入雷暴云，雷暴云中狂乱的气流拍打 Y1B-17 背部，使飞机陷入尾旋。飞机脱离云层后，飞行员努力控制住了飞机，着陆后，人们发现主翼已经弯曲并且一些铆钉已经脱落，但结构方面完好无损，证明了机体设计的非常结实。
Y1B-17 在平安飞行了三年之后，在 1940 年 10 月移交给了马赤（March）机场的第 19 轰炸机大队，顺利结束了服役测试阶段。
Y1B-17 性能规格表
发动机：4 具赖特 R-1820-39“旋风”星型发动机，起飞功率 930 马力，850 马力（1,524 米）/775 马力（4,267 米）。
性能：最大时速 412 公里（4,267 米），着陆时度 112.6 公里，巡航时速 349 公里（70% 功率）。实用升限 9,327 米。爬升至 3,048 米耗时 6 分 30 秒。最大航程 3,862 公里（载弹 1,814 千克）/5,342 公里（空载）。
重量：空重 11,097 千克，正常起飞重量 15,822 千克，最大起飞重量 19,323 千克。
尺寸：翼展 31.63 米，全长 20.83 米，全高 5.59 米，翼面积 131.92 平方米。
军械：5 挺 7.62 毫米机枪，每挺携弹 1,000 发，机鼻、机背、机腹和腰部两侧机槍支架各装一挺。内部弹舱最多可挂载 3,629 千克炸彈。
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。
B-17 发动机增压器结构图
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。
带增压器的 Y1B-17A，注意发动机舱旁机翼前缘的进气口，较大的是中冷器冷却空气进气口，较小的是增压器进气口
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。
B-17 发动机舱底部增压涡轮
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、机腹和腰部两侧机槍支架各装一挺。内部弹舱最多可挂载 8 枚 272 千克炸彈。
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。
B-17B，这是美国首次在生产型军用飞机上采用涡轮增压器，与先前的型号相比。机鼻外形明显不同
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“把炸彈投入一个泡菜桶中”，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。
能进行“泡菜桶轰炸”的诺顿瞄准具
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、机腹和腰部两侧机槍支架各装一挺，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）炸彈。
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。
从 B-17C 起，飞行堡垒家族开始广泛使用球形机枪座，图中为 B-17F
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。
与上面的 B-17B 比较，B-17C 取消了机身两侧的“鼓包”，机腹的“鼓包”却更加突出了
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、机腹和腰部两侧机槍支架各装一挺；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 千克炸彈。
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Ｆ”。
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，但是美国人进行涂装时粗心大意将“AN”错写成了“AM”。
已经涂上皇家空军标记，准备运出的堡垒 I
以美国人的标准，B-17C 并不是真正用于作战的型号，USAAC 此时正在采购根据欧洲空战经验进行改进的 B-17E，但英国皇家空军已经顾不了这么多了，迫不及待地将 B-17C 投入一线战斗。
所有堡垒 I 都装备驻扎在西莱茵汉姆（West Raynham）的第 90 中队。但是堡垒 I 在英国有一个不祥的开端，交付那天，首架堡垒 I 在西莱茵汉姆降落时冲出跑道，折断了起落架，这架飞机从此以后就再也没有飞起来，被遗弃在跑道边，成为其他飞机的“器官捐献者”。
英国空军计划将堡垒 I 使用在对欧洲大陆目标进行的白天无护航轰炸中，期望堡垒 I 强大的防御武器能抵挡德国战斗机的攻击。1941 年 7 月 8 日，堡垒 I 从博布鲁克（Polebrook）起飞进行第一次出击，目标是威廉港（Wilhelmshaven）。这次行动共有三架堡垒 I 参与，但由于其中一架发生发动机故障，被迫转向次要目标。剩余的两架在 9,144 米高空对威廉港的海军兵营进行了轰炸，但是在如此高度，投下的炸彈没有击中任何目标。除此之外，炮手发现在近万米高空的零下气温中，机抢都被冻住无法射击，所幸的是没有遭遇敌机，所有飞机都安全返回基地。
7 月 24 日，堡垒 I 编队轰炸了布雷斯特港（Brest）的法国海军设施，依旧没有命中。编队中的轰炸机装备了斯佩里（Sperry）投弹瞄准具而不是精密的诺顿，所以以 9,144 米高度从目标上空通过时，炸彈完全错过了目标。德国战斗机拦截了轰炸机编队，将一架堡垒 I 打成重伤，在着陆时解体，其余飞机都安全着陆。
英国空军的堡垒 I 数量不断减少，第三架损失的堡垒 I 是在一起火灾中烧毁，接下来三架堡垒 I 在轰炸挪威奥斯陆（Oslo）时全部被德国战斗机击落。德国获得了其中较完整的一架，可能使德国人有机会第一次看到诺顿投弹瞄准具。第七架损失的堡垒 I 在一次高空试飞时坠毁。第八堡垒 I 是从云层中飞出之后就一头栽向地面，未能查出事故原因。
堡垒 I 后来进行了重新涂装，上表面深灰/绿色迷彩，下表面浅蓝色，同时纠正了序列号错误
到 1941 年 9 月，英国空军的堡垒 I 已经执行过 22 次轰炸任务，目标有不来梅（Bremen）、布雷斯特港、爱登（Emden——德国重要的海军基地）、基尔（Kiel）、奥斯陆、鹿特丹（Rotterdam）等。堡垒 I 共出动 39 架次，其中十八架次因为机械故障而放弃任务，两架次转向次要目标。共有八架堡垒 I 在战斗和事故中损失，经受了这些挫折后，英国空军决定放弃在欧洲大陆进行的白天轰炸任务。
随后，有 4 架堡垒 I 部署到中东支援北非作战一直到 1942 年 5 月，它们担负起对利比亚班加西（Benghazi）和托布鲁克（Tobruk）轴心国目标的夜间轰炸任务。1941 年 10 月，英国剩余的堡垒 I 也移交给皇家空军空军海防总队（RAF Coastal Command）执行海上巡逻任务，由第 206 和第 220 中队操作。1942 年 7 月一架堡垒 I 部署到印度战区，后被 USAAC 接管。堡垒I就这样结束了在英国空军的服役生涯。
实事求是地讲，堡垒 I 的初次作战是失败的，它们在飞行中频繁发生机械故障，高空飞行时机枪会被讨厌地冻住，完全不能指望来对付德国战斗机，除此之外，高空轰炸也不要期望能击中任何目标。英国空军根据使用堡垒I的经验，在行动中尽可能多地出动轰炸机并排列成紧密队形，以充分发挥自卫火力并互相支援，为此也加强了机组的训练。不管怎样，英国飞行员对这个大家伙还是有些好感的，称赞堡垒 I 易于驾驶，操纵灵活，投弹时相当稳定。
B-17D
1940 年 4 月 17 日 USAAC 又订购了更多的 42 架 B-17C，由于这批飞机与上一批次的 B-17C 相比进行了少许改进，所以 USAAC 在 1940 年 9 月 6 日将这批飞机的型号改为 B-17D。事实上，B-17D 和 B-17C 的公司型号相同，都是 Model299H，仅在一些细节上有区别，外观上，B-17D 的发动机舱上增加了一组鳃门以改善发动机冷却，腹背的防御武器增加到两挺机枪，内部采用修订过的电气系统，并增加了第十名机组乘员。
首架 B-17D 在 1941 年 2 月 3 日首飞。B-17D 在 1941 年 2 月到 4 月间交付给 USAAC，序列号从 40-4059 到 40-3100。派驻海外的单位优先获得了这些新装备，大多数 B-17D 都部署在夏威夷和菲律宾。先前的 B-17C 稍后都升级成 B-17D 标准并且型号也改为 B-17D。
1941 年夏部署在夏威夷的 B-17D，上表面橄榄绿，下表面浅灰，早期型 B-17 的小垂尾使飞机显得不匀称
从 1941 年 3 月开始，B-17 漆上橄榄绿和灰色的伪装色，到珍珠港事件爆发前，所有的 B-17C 和 D 型都披上了战时涂装。
珍珠港事件中的 B-17D
B-17D 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，高度 7,620 米时 1,000 马力。
性能：最大时速 512 公里（7,620 米）。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 14,045 千克，正常起飞重量 17,835 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：6 挺 12.7 毫米机枪，机背、机腹机槍支架各两挺，腰部两侧机槍支架各装一挺；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 千克炸彈。
B-17E
B-17E 是飞行堡垒家族中第一个开始大量生产的型号。B-17E 是根据早期欧洲空战的经验教训进行改进的产物，从 B-17E 开始，飞行堡垒开始真正成长为令人生畏的轰炸机。
在许多文献中提及 B-17E 的产生，就会说是根据汲取了 1942 年的太平洋战场使用 B-17C/D 對日作战或者英国空军在 1941 年夏使用堡垒I（B-17C）的经验，但这两种观点都是错误的，USAAC 早在 1940 年 8 月 30 日就开始订购B-17E，并且第一架原型机在 1941 年 9 月 5 日进行了首飞。
身着橄榄绿涂装的 B-17E，从 E 型开始，B-17 拥有了标志性的巨大垂尾
早期飞行堡垒的（主要是 B-17C/D）乘员都知道在飞机的正后方存在严重的火力盲区，如果敌机从正后方进入攻击，B-17 将不可能做出反击。USAAC 的飞行员被教导在发生此情况时立即作来蛇形机动，使左右腰部炮手可以向敌机射击。但是在 1943-1944 年间对德轰炸所必需采取的密集编队中，显然无法作这样的机动。
为了寻求一个更好的解决方案，波音重新设计了 B-17E 的后机身，引入了尾炮塔，内置两挺 12.7 毫米机枪。为了容纳尾炮塔，B-17E 的机身比 D 型长了 1.8 米。
驾驶舱风挡后顶部增加了两片天窗，且后面的气泡观察窗被一个本迪克斯（Bendix）电动炮塔所取代，内置两挺 12.7 毫米机枪，这个炮塔通常由机械师操纵。腰部的椭圆形机枪窗口被一个矩形移动舷窗所取代，射击时需要移开舷窗玻璃。
B-17 机背的本迪克斯电动炮塔，图中为 B-17G 型
另一个遥控动力炮塔取代了 B-17D 腹部的金属“浴缸”，通过后机身下方气泡观察窗内的周视瞄准镜进行遥控。
行中的 B-17E，从机腹炮塔扁平的轮廓来看，还是较早期的本迪克斯遥控炮塔
编队飞行的陆航训练单位的 B-17E，注意机腹炮塔是斯佩里球形炮塔，由于增加了尾炮，B-17E 延长了机尾
为了在投弹时获得更好的稳定性，增高了垂尾，并在前面还设置了长长的背鳍，另外还大幅增加垂尾的面积。在摈弃了早期的“鲨鱼鳍”垂尾后，飞行堡垒典型的垂尾式样从此出现，外观上看也不再“头重脚轻”了。
首架 B-17E 在 1941 年 9 月 5 日首飞后，波音的生产线立即转产 B-17E，以尽快交付作战单位。
此时美国正在急速扩充军力备战，USAAC 扩编成了陆军航空军（USAAF），波音一家公司 B-17 的产能将远远满足不了需求，于是 USAAF 鼓励其他飞机制.造企业如洛克希德威加分部（Vega division of Lockheed）、道格拉斯参与 B-17 的生产。取波音、洛克希德威加分部和道格拉斯的前三个字母，这个规模庞大的生产联盟被人们调侃为“B.V.D.”，正好与一个美国家喻户晓的内衣品牌相同。波音除了在西雅图的主工厂生产 B-17E 外，在堪萨斯州的威奇塔（Wichita）工厂也开始生产；道格拉斯为了生产 B-17E 在加州长滩（Long Beach）新建了一个工厂，但等到工厂建成，B-17 已经进化到 F 型了。在经历了诸多准备工作后，洛克希德和道格拉斯实际上没有生产过 B-17E，B-17F 才是三个公司共同生产的第一个型号。
波音西雅图工厂全速生产 B-17E，1942
1941 年 11 月 B-17E 首先装备了第7轰炸机大队，到 1941 年 11 月 30 日，波音已经交付了 42 架 B-17E。在珍珠港被袭时，刚好有 12 架从西海岸飞往菲律宾的 B-17E 转场珍珠港。
因为由于重量的增加和凸出炮塔所增加的阻力导致 B-17E 的飞行速度比 B-17D 略慢，但是防御能力大大增强。
由于机腹下方遥控炮塔的实用性不佳，所以从第 113 架 B-17E 开始，本迪克斯的遥控炮塔被斯佩里的球形炮塔所取代。球形炮塔内部可供一个炮手蜷缩而坐，炮手通过左眼前方的瞄准具瞄准目标，使用操纵杆和脚踏板来控制炮塔的旋转俯仰。由于炮塔内部的空间非常狭小，规定腹部炮塔的炮手必须是小个子。
B-17 机腹下的斯佩里球形炮塔
炮手通过炮塔背后的舱门出入，这也是发生故障时的紧急逃生口。炮塔转到面朝下的位置，舱门可以从飞机内部打开时，炮手可以从飞机内进入炮塔；炮塔转成水平位置，舱门完全露出机身外手，炮手也可以从地面进入炮塔。但是炮手只要从地面进入炮塔后，这就意味着在起飞过程中他只能呆在里面，飞机在地面时炮塔的离地间隙只有 38.1 厘米，是不可能将炮塔转成朝下位置的。在离地仅 38.1 厘米的地方体验起飞或降落的感觉绝对不美妙的，并且一旦起落架出故障后果不堪设想，所以大多数的炮手都选择在飞机升空后从机身内部进入炮塔。
机舱内部的斯佩里炮塔旋转支撑机构
通常情况下 B-17E 的机组编制为 10 名：正副飞行员、投弹手、导航员、机械师、无线电报员、尾炮手、机腹炮手、两个腰部炮手。机鼻位置的机枪可由投弹手或者导航员操作，当然是要在他们空的时候，背部的炮塔由机械师负责。
由于机身两侧的机枪窗口大多数时间是敞开的，所以高空飞行时这个区域会变得非常寒冷，尤其是在冬天，所以给后部炮手都配备电热飞行服。也许全机最冷的地方是尾炮手的位置，螺旋桨的旋转气流在此处交汇。
部署在巴拿马运河的这架 B-17E 采用了不寻常的迷彩涂装，上表面橄榄绿，下表面乳白色，机身两侧缀以橄榄绿斑点，这是美国陆军航空军当时的标准反潜迷彩。注意机身两侧的机枪窗口敞开着
乘员可以从三个入口进入 B-17E——一个位于驾驶舱左下方，垂尾右前方机身处是第二个，这是最主要的舱门，位置低容易接近，右升降舵下方是尾炮手的紧急逃生舱门。在许多电影中乘员是通过驾驶舱下方的舱门翻进飞机的，但这只是好莱坞式的表演，由于乘员穿着沉重的飞行服和降落伞，他们通常选择体面地从后机身的主舱门进入。
最后一架 B-17E 于 1942 年 5 月 28 日离开了波音生产线，在生产了 512 架 B-17E 后，波音转产 B-17F。
今天只有几架 B-17E 幸存下来，其中之一是 41-2595。这架飞机在 1944 年被改成运输机，型号改为 XC-108A。战后这架飞机被拖到缅因州道尔（Dow）机场废物堆积场拆解遗弃多年。1985 年，一个古董飞机迷发现了 41-2595 的部件和残片并运到伊利诺伊州高尔特（Galt）航空站准备进行组装和修复。
41-2595 XC-108A 状态
另一架 B-17E 是 41-2446“沼泽幽灵”，这架飞机在 1942 年 2 月迫降在沼泽之中而被遗弃于巴布亚新几内亚（Papua New Guinea）。实际上损坏不严重，一些美国机构已经试图将其捞出修复。
41-2446 的结构保存还相当完整
B-17E 41-9101 和 41-9105 在 1942 年 7 月由 6 架 P-38F 护送从格陵兰跨越大西洋飞向英国时遇到恶劣的气候，所有飞机都不得不在格陵兰偏远冰盖上迫降。机组人员全部被援救，但飞机必须被抛弃。1987 年查明这些飞机埋在雪层下 79 米，人们后来挖出一架 P-38F 修复后重返蓝天。
B-17E 41-9210 在战争期间被当作测试机使用，战后被作为剩余物资流入民间市场。经过在美国和加拿大几次转手，最后进入玻利维亚航空公司作为货机。1976 年这架飞机在一次起飞事故中损坏，就作为“器官捐献者”维持航空公司其余 B-17 的飞行。这架飞机被遗弃在拉巴斯（La Paz），1990 年被发现后运回美国进行修复，现成为唯一能飞的 B-17E。
41-9210 当作货机时期
修复后的 41-9210
B-17E 性能规格表 ：
发动机：4 具赖特 R-1820-65“旋风”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 512 公里（7,620 米），巡航时速 314-375 公里，着陆时速 113 公里。实用升限 11,156 米。初始爬升率 436 米/分，爬升至 1,424 米耗时 7 分。最大航程 3,218 公里（载弹 1,814 千克）/5,471 公里（空载）。
重量：空重 14,674 千克，正常起飞重量 18,262 千克，最大起飞重量 24,041 千克。
燃料：正常燃料容量 9,425 升，携带了额外油箱后总燃料容量 13,671 升。
尺寸：翼展 31.63 米，全长 22.49 米，全高 5.84 米，翼面积 131.92 平方米。
军械：一挺 7.62 毫米机枪，可安装于机身前部任一球形机枪座。机背一座斯佩里 Model 645473E 动力炮塔，内置两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。机腹一座斯佩里 Model 654849-J 动力炮塔，内置两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。腰部两侧 12.7 毫米白朗宁机枪各一挺，每挺带弹 400 发。尾部两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。内部弹舱最多可挂载 26 枚 45 千克（100 磅）炸彈，或 16 枚 136 千克（300 磅）炸彈，或 12 枚 227 千克（500 磅）炸彈，或 8 枚4 54 千克（1,000 磅）炸彈，或 4 枚 907 千克（2,000 磅）炸彈。
太平洋战场的 B-17
1941 年 12 月初珍珠港事件之前，USAAC 拥有 13 个重型轰炸机大队，但其中大部分轰炸机数量低于标准编制 32 架，并且许多大队还装备设计过时的道格拉斯 B-18。USAAC 手头的 B-17 只有 150 架，大部分是小垂尾的 B-17C/D，仅有很少的 B-17E。
由于战争阴云密布，大多数飞行堡垒都派驻海外。驻扎在巴拿马运河区（Canal Zone）的第 6 轰炸机大队已有 8 架 B-17B，在 1941 年 12 月初接收了 8 架崭新的 B-17E。驻扎在纽芬兰的第 42 侦察中队装备了 6 架 B-17B，驻扎在犹他州盐湖城（Salt Lake City）的第 7 轰炸机大队拥有满编制的 35 架新型 B-17E。部署在菲律宾的第 19 轰炸机大队有 6 架 B-17C 和 29 架 B-17D，第 19 大队的第 14 中队在 1941 年 9 月横跨太平洋飞抵菲律宾克拉克（Clark）机场，该大队的另外两个中队在 10 月飞抵菲律宾。部署在夏威夷希凯姆（Hickam）机场的第 5 轰炸机大队有 12 架 B-17D。USAAC 其余的重型轰炸机大队总共装备 12 架 YB-17、22 架 B-17B 和 5 架 B-17C。
USAAC 的 B-17 在不经意中卷入实战。12 月 7 日，第 38 侦察中队的 4 架 B-17C 和两架新型 B-17E 从加州汉密尔顿（Hamilton）机场起飞前往菲律宾，中途停靠在珍珠港，这些飞机没有武装。由于这次转场，使珍珠港的雷达员将日本进攻机群误认为 B-17，而没有报警。B-17 编队在第一攻击波结束时飞抵珍珠港，在混乱中一些飞机设法在哈雷瓦（Haleiwa）机场较短的战斗机跑道上强行着陆，一架迫降在高尔夫球场，其余的飞机冒着零式战斗机的扫射在希凯姆降落。第 5 轰炸机大队的 12 架 B-17D 露天停放在希凯姆机场，结果 5 架被击毁，8 架被击伤。
希凯姆机场被击毁的 B-17D
驻扎在盐湖城的第 7 轰炸机大队于 12 月 5 日奉命离开犹他州前往远东，先行的 6 架 B-17 在珍珠港刚刚被袭后抵达夏威夷，由于担心日本舰队随时可能出现在圣巴巴拉（Santa Barbara）附近海面，第 7 轰炸机大队其余的飞机被留在美国以防日本对加州的威胁。
混乱中在哈雷瓦机场着陆的 B-17C
珍珠港被袭的消息在 12 月 8 日大约早上 3 点传到了菲律宾。依照先前制定的方案，如果敌对行动爆发，第 19 轰炸机大队的飞行堡垒要即刻对在Ｔ灣的日本基地发动攻击。12 月 8 日，在菲律宾共有 35 架 B-17，其中吕宋岛（Luzon）的克拉克机场部署有两个中队共 19 架飞机，800 公里之外棉兰老岛（Mindanao）的德尔蒙特（Del Monte）机场部署着另外两个中队 16 架 B-17。
第 19 轰炸机大队的 B-17D
由于考虑到没有合适的战斗机为 B-17 护航，袭击Ｔ灣的计划被延迟了。为了避免重蹈珍珠港的覆辙，被日本先发制人的空袭从地面上消灭，克拉克机场所有可飞的 B-17 被命令升空在吕宋岛周围水域盘旋。此时，麦克阿瑟的航空兵司令路易斯.H.布里尔顿（Lewis H. Brereton）将军终于获得了对Ｔ灣空袭的许可，于是命令盘旋的 B-17 返回克拉克。其中三架安装了照相机准备执行侦察任务，其余飞机则挂载了 45 千克（100磅）和 136 千克（300 磅）炸彈。
被炸后的克拉克机场
正当三架 B-17 侦察机在跑道上滑行时，200 架日机突然出现在克拉克机场上空。而此时所有 P-40 战斗机都停放在地面，攻击是毁灭性的，克拉克机场的 B-17 除一架幸存外，其余的都被击毁击伤在地面。在德尔蒙特的飞行堡垒由于超出了日机航程而幸免。
在克拉克机场，有 3 到 4 架被击伤的 B-17 被修复，并得到来自德尔蒙特的 B-17 的补充。12 月 9 日，第 19 轰炸机大队开始执行搜寻日本舰队的侦察任务。12 月 10 日，一支日本运输舰队被发现，5 架 B-17 出击，这是二战中 USAAC 的首次轰炸任务，没有遭遇战斗机拦截，据机组报告有几枚炸彈命中。
在这天的出击中，凯利上尉的故事颇具传奇性。柯林.P.凯利（Colin P. Kelly）的中队在 12 月 10 日向北飞回克拉克机场，并加油挂弹以攻击日本舰队。凯利原本的 B-17D 由于故障无法出动，只能驾驶一架 B-17C 升空。凯利在吕宋岛的最北端投弹击中一艘日本军舰，并爆发出巨大的火光。当 B-17 返回克拉克机场时被零式战斗机咬住，其中之一由坂井三郎驾驶，炮弹引燃了装满燃油的机翼，他的 B-17 燃起了大火。凯利命令机组人员跳伞，他一直待在飞机上，和飞机一起栽进了海中。坂井三郎击落了他战绩中的第一架 B-17 轰炸机，坂井后来在回忆录中提到 B-17 机体坚固，极难击落，并且速度快，零战要加足马力才赶得上。生还的机组报告他们可能击沉了一艘日本战列舰，当时在一片失败声中，美国人渴望能自前线传回令人振奋的好消息。于是凯利的事迹传回国内便被夸大——击沉了日本战列舰榛名号，凯利上尉因为英勇无畏的表现被罗斯福总统追授卓越服役十字勋章。根据战后几年获得的敌方资料，显示当时榛名并不在此海域，这艘军舰很可能是一艘巡洋舰，而且只受了轻伤。
科林.凯利上尉画像
航空画家詹姆斯.迪兹所作《科林.凯利的最后一次飞行》。这架 B-17C 正在遭受 3 架零式的追击
航空画家罗伯特.泰勒所作《科林.凯利传奇》。科林.凯利正奋力操纵这燃烧的 B-17，为机组的跳伞争取时间
到 12 月 14 日，菲律宾的 B-17 只剩 14 架，它们全都呆在德尔蒙特日机航程之外。12 月 17 日开始，幸存的 B-17 撤退到澳大利亚达尔文（Darwin）附近的巴契乐（Batchelor）机场。
12 月 22 日，9 架 B-17 从澳大利亚起飞执行第一次任务，目标是菲律宾达沃（Davao）附近的日本运输船，完成攻击后降落在仍在美国控制中的德尔蒙特机场。
同一天，日本军队在吕宋岛登陆，并迅速推进到马尼拉（Manila），将麦克阿瑟的军队驱赶到巴丹半岛（Bataan），后又退到柯雷吉多尔岛（Corregidor）。
为了遏制日军的迅速推进，第 19 轰炸机大队从澳大利亚前进到爪哇（Java）。1 月份他们受到第 7 轰炸机大队的 B-17E 和 LB-30 的补充。但是这支小规模的 B-17 机队无法削弱日本的军事优势，虽然进行了勇敢的攻击，但没有击沉几艘日本船。第 7 轰炸机大队在 1942 年 3 月撤到印度，第 19 大队成为了太平洋南部唯一装备飞行堡垒的单位。
日本人将 B-17 视为顽强的具有精良武装的对手，难于击落，并且在遭受了难以置信的损伤后仍然能够继续飞行，是太平洋战争初期日本人最敬畏的美军飞机。但是早期的 B-17 缺乏正后方的防御武器，日本人很快就学会了利用这个缺陷。飞行堡垒的飞行员在被咬尾时只能通过蛇形机动稍微弥补，希望左右腰部炮手能吓退敌机。
具有大垂尾的新型 B-17E 开始补充消耗殆尽的早期型 B-17 机队，B-17E 的尾部机枪让已经习惯从背后进入攻击的日本飞行员大吃一惊。于是那些“不幸”驾驶早期型 B-17 的机组也在自己的飞机尾部插上两根棍子，希望日本人认为这是两挺机枪。在实战中很快发现，B-17E 的腹部遥控炮塔不能很好的工作，复杂的周视镜瞄准系统常常混淆炮手的视线以至于不能瞄准任何目标，这个缺陷反映到波音后，遥控炮塔迅速被著名的球形炮塔所取代。
1942 年 3 月，一架 B-17E 从菲律宾德尔蒙特机场起飞将麦克阿瑟送往澳大利亚，菲律宾不久后陷落。
在夏威夷，装备 B-17E 的第 5 和第 11 轰炸机大队在中途岛战役中执行了轰炸日本水面舰队的任务。但是从高空轰炸正在做规避动作的日本军舰的战术完全失败了，B-17 进行了几次任务中没有命中一艘日本舰船。攻击水面舰船最有效的办法还是使用低空中型轰炸机和俯冲轰炸机。
1942 年 8 月，部署在澳大利亚的第 43 轰炸机大队成为第五个参与對日作战的 B-17E 大队，支援盟军在所罗门群岛（Solomons）的攻势。在这之前第 5 轰炸机大队以夏威夷为基地执行空中搜索任务。
到了 1943 年中期，大多数飞行堡垒都从太平洋战区撤出，让位于航程更远的 B-24 ＪＦ者。B-24 更适用于太平洋地区，具有较高的速度和较大的中高空载弹量。除此之外，在欧洲战场损失了数量巨大的 B-17，以致所有的生产出的 B-17 都要用来满足欧洲战场的补充和训练需要。在俾斯麦海（Bismarck Sea）之战后不久，再也没有 B-17 被派往太平洋。B-17 是欧洲战场的主力，在这里它以巨大的牺牲赢得声名。实际上，B-17 担负了欧洲作战行动的 98%。
克拉克机场唯一幸存到战后的 B-17 是“天鹅鹅”（The Swoose）号（40-3097）。它基本上是一架 B-17D，之所以这样说是应为这架飞机由几架 B-17 的部件拼凑而成，这也是它绰号的由来。当更新型的 B-17E 到达后，40-3097 成为了澳大利亚盟军代司令布雷特（Brett）中将的座机并运送过许多要员。“天鹅鹅”号现在国家航空航天博物馆存放等待修复。
国家航空航天博物馆中的“天鹅鹅”号
威加 XB-38
作为联合生产飞行堡垒的 B.V.D.的伙伴之一，洛克希德的威加分部被 USAAF 请求研究 B-17E 安装 1,425 马力的艾利逊（Allison）V-1710-89 液冷 V-12 发动机的可行性。
威加在 1942 年 3 月开始着手设计，公司型号是 V-134-1。7 月 10 日，USAAF 与威加签订了合约，由于这个项目相对 B-17E 有很大的改动，所以 USAAF 指定了一个新的型号——XB-38。第九架生产型的 B-17E（序列号 41-2401）在 B.V.D.形成之前就转交给威加，这架飞机被选中进行首架 XB-38 的改装。
XB-38 沿用了 B-17E 的机体，为了适应液冷发动机进行了必要的修改，例如 B-17E 的滑油散热器安装在机翼的前缘，XB-38 则移到了发动机舱前下方，艾利逊的液冷散热器安装两个发动机之间的机翼前缘内。
XB-38 在 1943 年 5 月 19 日首飞，由于艾利逊发动机增加的动力，XB-38 比使用星型发动机的 B-17E 飞得快些。但是，XB-38 原型机在 1943 年 6 月 16 日由于发动机起火被烧毁，无法与使用赖特发动机的 B-17E 进行全面的比较。但是无论如何，XB-38 增加的性能有限，并且 P-38 闪电和 P-40 战鹰两种战斗机对艾利逊发动机发动机需求量很大，XB-38 投产的话势必影响战斗机的生产。所以 USAAF 决定停止 XB-38 的进一步研究工作，并取消了另外两架 XB-38 的改装计划。
飞行中的 XB-38
XB-38 性能规格表 ：
发动机：4 具艾利逊 V-1710-89 液冷 V-12 发动机，高度 7,620 米时 1,425 马力。
性能：最大时速 526 公里（7,620 米），巡航时速 364 公里。实用升限 9,053 米。最大航程 3,862 公里（载弹 1,361 千克）/3,057 公里（载弹 2,722 千克）/5,792 公里（空载）。
重量：空重 15,762 千克，正常起飞重量 25,402 千克，最大起飞重量 29,030 千克。
尺寸：翼展 31.63 米，全长 22.56 米，全高 5.84 米，翼面积 131.92 平方米。
军械：一挺 7.62 毫米机枪，可安装于机身前部任一球形机枪座。机背一座斯佩里 Model 645473E 动力炮塔，内置两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。机腹一座斯佩里 Model 654849-J 动力炮塔，内置两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。腰部两侧 12.7 毫米白朗宁机枪各一挺，每挺带弹 400 发。尾部两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。
皇家空军的堡垒 IIA
1942 年中期，有 45 架 B-17E 援助英国空军，英国空军序列号从 FK 184-FK 213、FG 449-FG 460、FG 462-FG 464。由于这批 B-17E 交付给英国空军的时间比 B-17F 稍晚，既然 B-17F 已经称为堡垒 II，所以 B-17E 只能称为堡垒 IIA 了。
也许是因为使用堡垒I的不愉快的经验，英国空军不再将堡垒 IIA 投入一线，而是交给空军海防总队用于执行大西洋的反潜巡逻任务。1942 年 8 月，堡垒 IIA 进入基地位于托尼岛（Thorney Island）岛的第 59 中队服役。
一架空军海防总队的堡垒 IIA（FK 185）在机鼻安装了一个实验性的布里斯托（Bristol）B.16 机鼻炮塔。这个炮塔内置一门 40mm 维克斯“S”炮，炮手在炮塔下方突出的舱室中进行遥控操纵，炮塔横向转动角度 30 度，俯仰角 40 度。这门威力巨大的炮专用于反潜。
B-17F
作为飞行堡垒家族中的新成员，B-17F（Model299P）接替了 B-17E 的生产。F 型是根据早期太平洋战场上使用 B-17C/D 的经验于 1942 初开始进行改进设计的结果。
在外观上你可能无法区分 B-17F 与 B-17E，它们之间的区别仅能通过机鼻透明整流罩有无边框来区分，因为材料工艺的进步，F 型使用了单块的整体吹制成型的有机玻璃整流罩，除了平板的投弹窗口外，整个透明机鼻没有边框。但是 B-17F 内部有超过 400 项的改进，另外还配备了新型号的球形炮塔、外部炸彈挂架、宽弦螺旋桨、改进型氧气系统、化油器进气口滤尘器、双重制动系统、自动驾驶仪，并且在机鼻加装了球形机枪座。B-17F 的发动机是较新型的赖特 R-1820-97“旋风”，短时间内最大紧急功率 1,380 马力。为了配合较宽的螺旋桨叶片进行顺桨，修改了发动机整流罩的设计。起落架经过加强，允许最大起飞重量增加到 29,484 千克，后期则增加到 32,659 千克。
1943 年 3 月，第 91 轰炸机大队的 B-17F 在德国上空，此时在 B-17 上表面的橄榄绿中加入了中绿色的斑点，美女号也是此涂装
首架 B-17F（41-24340）于 1942 年 5 月 30 日首飞。由于 B-17F 边生产边改进，每一批次出厂的飞机细微之处都有不同，所以引入了生产批次号的概念，批次号以“-”加在型号之后。另外 B-17F 开始由 B.V.D.联合生产，不同厂家之间的批次号可能会重叠，所以又引入了工厂代码的概念，同样以“-”加在批次号之后。波音的西雅图工厂是“BO”，之所以不使用“BS-Boeing Seattle”是因为“BS”有 Bullshit 之嫌；道格拉斯的长滩工厂是“DL”；洛克希德的威加分部“VE”。B-17 会在机身上标出完整的型号、批次号、工厂代号，以便维护人员能够对应相应的维护文档方便维护。首批 50 架 B-17F 是波音生产的 B-17F-1-BO，波音的第二批 50 架是批次号“5”，第三批 50 架批次号是“10”，但批次号之间并不一定是按照这个间隔。B-17F 的生产总数为 3,405 架，波音制.造了其中的 2,300 架，最后的批次号达到“130”。
在收到波音的一架 B-17E 样机和所有的必须的蓝图后，洛克希德的威加分部在加州伯班克（Burbank）洛克希德航空港边缘新建的 A-1 工厂开始生产 B-17F。
威加生产的第一架 B-17F-1-VE（42-5705）在 1942 年 5 月 4 日首飞，伯班克工厂在转产 B-17G 前共生产了 500 架 B-17F（最终批次号达到 50）。
道格拉斯在加州长滩的工厂也开始生产 B-17F，道格拉斯共生产 605 架 B-17F（B-17F-1-DL 到 -85-DL）。在所有 B-17F 中，只有道格拉斯生产的头三架和威加生产的头五架批次号是 1。
部署在欧洲的第 8 航空军的 B-17F 首先参战，于 1943 年 1 月 27 日轰炸了威廉港，这是美军首次轰炸德国本土。在欧洲的作战很快就显示了 B-17F 在遭遇敌机从前方进攻时的脆弱性，敌机从 12 点方向射击出的弹丸，穿透了透明的机鼻和驾驶舱风挡之后，避开了机身的重型装甲板和高炮护板直接杀伤无防护的乘员。为此 USAAF 在机场匆忙进行了装甲改装，但效果不彰，除此之外只能采取增加前方防御火力的办法，所有前机身空余的球形机枪座都装上了机枪。著名的“孟斐斯美女”号（Memphis Belle），第 91 轰炸机大队第 324 轰炸机中队的 B-17F-10-BO（41-24485）前机身就安装了 4 挺机枪，两挺在透明机鼻的左右两侧，另外两挺在后方舷窗两侧。
孟斐斯美女号及机组，注意其机鼻的 4 挺机枪
后期型 B-17F 的机翼中可以安装称为“东京油箱”（Tokyo tanks）的附加油箱，燃料容量从 9,463 升增加到 13,671 升。三家公司生产的 B-17F 在内部配置上都有细微差别，特别是在武器配备上，B-17F 标准的武器配置是机鼻一挺 7.62 毫米机枪，带弹 500 发；腰部两挺 12.7 毫米机枪，每挺带弹 300 发；机身内还有两挺 12.7 毫米机枪备用，每挺带弹 400 发；机背炮塔内置两挺 12.7 毫米机枪，每挺带弹 400 发；腹部球形炮塔内置两挺 12.7 毫米机枪，每挺带弹 500 发；尾部两挺 12.7 毫米，每挺带弹 565 发。
早期的 B-17F 最大载弹量 4,355 公斤，但是此时的航程很短，在典型任务中需要挂载 1,814-2,268 千克炸彈飞行 2,253 公里，如果需要超过这个距离，载弹量还要迅速下降。
在飞机飞往前线前，还需要在改装中心进行许多修正，这些改装主要是根据在欧洲的作战经验制定的，大多和装甲、武器、邮箱容量有关。
从 B-17-F-30-BO 开始，为无线电员配备了一挺机枪，他可以从顶部透明舱门内的球形机枪座进行射击。从 B-17F-30-BO、B-17F-20-DL 和 B-17F-20-VE 开始，主起落架内侧的机翼下方安装外部炸彈挂架，可外挂 1,814 千克（4,000 磅）炸彈，使最大载弹量增加到 7,983 千克。在某些极端情况下，B-17F 的内部弹舱挂载 8 枚 726 千克（1,600 磅）炸彈，机翼挂架挂载两枚 1,814 千克炸彈，总载弹量达到了 9,436 千克，但是在这种情况下，B-17F 的航程很短并严重限制了机动能力。由于上述缺点，B-17F 很少外挂炸彈，虽然后来的所有型号都保留了挂架的控制机构和接点，但出厂新机也不装挂架了。在后期型 B-17F 中，驾驶舱风挡前方还安装了称为“星象罗盘”（Astro Compass）气泡观察窗。
B-17F 与护航战斗机 P-51B，自从远程护航战斗机野马出现后，B-17 的损失率大大下降，注意 B-17 风挡前的气泡观察窗
B-17F（序列号 42-3521）被转给美国海军。海军航空署序列号是 34106，后被升级成 B-17G 标准，改装为 PB-1W 预警机。
B-17F（41-24613）被转交给了国家航空咨询委员会（NACA，NASA 的前身）进行广泛的性能测试，型号也改为 XB-17F，容易使人误认为是 B-17F 的原型机。
现存的 B-17F 只有 3 架：
B-17F-10-BO 41-24485
著名的“孟斐斯美女”号，是首架在欧洲上空完成 25 次任务并幸存下来的美国轰炸机。1943 年 5 月 17 日，“孟菲斯美女”号完成了第 25 次任务后，回到美国参加为战争公债宣传举办的巡回展览。宣传结束后，“孟斐斯美女”号转交给佛罗里达州麦克迪尔（McDill）机场的一个训练大队，1945 年型号改为 TB-17F。同年 8 月，这架飞机委托给复兴银行公司处理。就在将要解体时，一位来自孟斐斯的市民碰巧发现这就是著名的“孟斐斯美女”号，于是将其从废物堆救出并运往田纳西州孟斐斯市，在那里被固定在支架上进行户外展示。经过数年风吹雨打与好事者的人为破坏后，“孟斐斯美女”号破旧不堪，公众呼吁尽快修复。最后在 1987 年，修复一新的孟斐斯美女涂上更准确的涂装，在一个圆顶建筑的保护下进行永久展示。
美国国内为美女号举办的盛大的欢迎仪式
露天展示的美女号
修复一新的美女号
B-17F-50-DL 42-3374
“思乡的天使”号（Homesick Angel）现在战略空军博物馆展出，这是一架道格拉斯生产的飞机，从未派驻海外。战后被送到米高梅公司的摄影棚参与电影《天空的足迹》拍摄。但是电影没有拍摄完成，42-3374 在 MGM 在仓库一直呆到 1960 年代，又被转到加州奇诺（Chino）航空站的名机博物馆。1981 年被卖到比尔（Beale）空军基地博物馆，1989 年被运到奥福特（Offut AFB）空军基地当作大门的标志物，涂装成 42-30230 的样子。最后转到战略空军博物馆恢复原涂装。
42-3374 成为奥福特空军基地的站标
B-17F-70-BO 42-29782
这是现存唯一可飞的 B-17F，在训练单位中度过了战争年代。1945 年 11 月作为过剩物资卖掉，1946 年阿肯色州斯图加特市将其买下进行展出。但后来斯图加特市政Ｆ对将其卖给了民间拥有者，民间注册号 N17W，被当作农药喷洒机和灭火机多年。最后被西雅图飞行博物馆买下，并送到波音西雅图工厂修复成可飞状态，绰号“波音蜜蜂”（Boeing Bee）。曾出现在影片《千机大轰炸》、《虎虎虎》中，并于 1989 年参加了《孟斐斯美女》的拍摄，在剧中是“凯思琳”（ Kathleen）号，也是电影中唯一真正的 B-17F。
波音蜜蜂 42-29782
B-17F 性能规格表 ：
发动机：4 具赖特 R-1820-97“旋风”星型发动机，起飞功率 1,200 马力，高度 7,620 米时 1,000 马力，短时间内紧急功率可达 1,380 马力。
性能：最大时速 481 公里（7,620 米）/523 公里（7,620 米，紧急功率），巡航时速 322 公里，着陆时速 145 公里。爬升至 6,096 米高度耗时 25 分 42 秒，实用升限 11,430 米。最大航程 2,092 公里（载弹 2,722 千克）/4,505 公里（空载），在安装了附加油箱后，总燃料容量 13,671 升的情况下，以 1,524 米高度可以飞行 7,112 公里。
重量：空重 15,422 千克，正常起飞重量 18,342 千克，最大起飞重量 25,628 千克。
燃料：正常燃料容量 9,538 升，携带了额外油箱后总燃料容量 13,671 升。
尺寸：翼展 31.63 米，全长 22.78 米，全高 5.82 米，翼面积 131.92 平方米。
军械：一挺 7.62 毫米机枪，带一 5,100 发子弹的弹箱，可安装于机鼻前机身舷窗处 6 个球形机枪座中任意一个内。机背一座斯佩里 Model 645473E动力炮塔，内置两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。机腹一座斯佩里Model 654849-J 动力炮塔，内置两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 500 发。无线电操作员舱内一挺 12.7 毫米白朗宁机枪，通过顶部的球形机枪座射击。腰部两侧 12.7 毫米白朗宁机枪各一挺，每挺带弹 400 发。尾部两挺 12.7 毫米白朗宁机枪，每挺带弹 565 发。后期型（B-17F-70-BO 到 130-BO、B-17F-35-DL 到 65-DL、B-17F-35-VE 到 50-VE）机身两侧各安装了一挺颊部机枪。临时增加的机枪通常都在机场安装在机鼻玻璃和前机身舷窗中的球形机枪座中。
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