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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。
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 千克炸弹飞行 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弹挂架，可外挂 1，814 千克（4，000 磅）炸弹，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）炸弹，机翼挂架挂载两枚 1，814 千克炸弹，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 很少外挂炸弹，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 pass）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。
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。
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府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。
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）在前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。
X/YB…40
X/YB…40 是使用 B…17 改装的护航轰炸机。由于当时还没有远程护航战斗机，B…17 在白天深入德境的轰炸中遭受了骇人的损失，为此 USAAF 设想出“护航轰炸机”概念，就是将轰炸机改装成为成为具有强大防御火力的武器载机，为编队中的其他轰炸机火力支援。
1942 年 11 月洛克希德的威加分部将一架波音生产的标准型 B…17F（序列号 41…24341）改装成了 XB…40 验证机。在机背的无线电员舱上方安装了一座炮塔，内置两挺 12。7 毫米机枪，另外在机鼻下增加了颚部炮塔，内置两挺 12。7 毫米机枪，腰部机枪增加到每侧两挺。保留了驾驶舱顶部、腹部和尾部炮塔，这样全部的自卫武器增加到十四挺 12。7 毫米机枪。此外还增强了乘员防护装甲，炸弹舱被取消，空间被用于存放机枪弹药，通常可携带 11，135 发子弹，如果减少载油量可以增加到 17，265 发。
继 XB…40 之后，有 20 架威加生产的 B…17F 被改装成 YB…40 服役测试机，另外还有 4 架改装成 TB…40 训练机。虽然这些飞机拥有 V…139…3 的威加公司型号，但实际上这些改装都是在道格拉斯的俄克拉何马州塔尔萨（Tulsa）工厂进行的。这些 YB…40 还尝试了多种不同的武器布置，一些安装了具有 4 挺机枪的前炮塔和尾炮塔；一些配备了 40 毫米炮，还有一些 YB…40 大小口径的机枪加起来有 30 挺，简直是飞行刺猬。
YB…40 在 1943 年 5 月 29 日首次参战，被编入轰炸法国圣纳塞尔港（St。Nazaire）的编队中，后来又飞了其它 8 次任务，1943 年 7 月 4 日执行了最后一次任务。在这些任务中，YB…40 的炮手宣称击落 5 架敌机，可能击落另外两架，有一架 YB…40 被击落。
实战中发现，由于附加的炮塔产生的阻力和附加的机枪、装甲和弹药增加的重量降低了 YB…40 的飞行速度，结果 B…17 投完炸弹返航时，YB…40 无法与之保持编队，这样就失去了护航轰炸机的意义。YB…40 项目最后被认定缺乏实用性，幸存的 YB…40 或被改回 B…17F 标准或返回美国用于执行炮手射击训练任务。YB…40 的颚部炮塔保留了下来引入到 B…17G 的设计中。
皇家空军的堡垒 II
有 19 架波音生产的 B…17F 根据租借法案提供给英国皇家空军，英国称之为堡垒 II，序列号从 FA713 到 FA695。大多数的堡垒 II 进入空军海防总队服役，用于在不列颠群岛周围巡逻搜寻德国潜艇。堡垒 II 服役于以下空军海防总队中队：59 中队
86 中队
206 中队
220 中队
251 中队（气象侦察）
517 中队（气象侦察）
519 中队（气象侦察）
521 中队（气象侦察）
也有少数堡垒II在以下皇家�