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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对日作战的 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 解放者。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。
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。
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、外部炸弹挂架、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。
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