U.S.AIR F-86

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导读:北美公司(North American)的 F-86 佩刀毫无疑问是最伟大的战斗机之一,堪与福克(Fokker)D.VII、索普威思骆驼(Sopwith Camel)、超马林喷火(Supermarine Spitfire)、梅赛施密特(Messerschmitt)Bf 109、福克.乌尔夫(Focke Wulf)Fw 190、三菱零战、以及北美 P-51 野马比肩。1949 年佩刀进入美国陆军航空队(USAAF)服役,并在朝鲜战争中获得了相当的空中优势。朝鲜战争结束后,佩刀进入盟国空军服役,成许多西方国家的

北美公司(North American)的 F-86 佩刀毫无疑问是最伟大的战斗机之一,堪与福克(Fokker)D.VII、索普威思骆驼(Sopwith Camel)、超马林喷火(Supermarine Spitfire)、梅赛施密特(Messerschmitt)Bf 109、福克.乌尔夫(Focke Wulf)Fw 190、三菱零战、以及北美 P-51 野马比肩。1949 年佩刀进入美国陆军航空队(USAAF)服役,并在朝鲜战争中获得了相当的空中优势。朝鲜战争结束后,佩刀进入盟国空军服役,成许多西方国家的主要战斗机,并且在加拿大、日本、意大利和澳大利亚按许可证生产。佩刀同时也是一个长寿机种,最后一架服役中的 F-86 直到 1993 才退役(玻利维亚空军),可能创造了作战飞机的服役时间纪录。


F-86 佩刀的历史要追溯到北美为美国海军进行的 NA-134 项目。此时太平洋战争渐进高潮,美国海军正计划获得舰载喷气式飞机,并希望能在奥林匹克王冠行动(Operation Olympic-Coronet),即 1946 年 5 月登陆日本之前进入现役。海军已经计划发展 4 种战斗机:沃特(Vought)XF6U-1 海盗(Pirate)、麦克唐纳(McDonnell)XFD-1 鬼怪(Phantom),麦克唐纳 XF2D-1 女妖(Banshee)和北美 XFJ-1暴怒(Fury)。


NA-134 项目在 1944 年深秋开始。NA-134 采用机头进气的桶状机身,下置平直薄机翼和平直平尾布局。并承袭了 P-51D 的层流翼型。发动机是一具通用电气(General Electric)TG-180 涡轮喷气机,这实际上是按许可证生产的德.哈维兰(de Havilland)顽皮鬼(Goblin)发动机。TG-180 军用型号是 J35,是 11 级轴流涡喷发动机,海平面推力 1,815 千克。海军在 1945 年 1 月 1 日订购了 3 架 NA-134 原型机,军用型号 XFJ-1。1945 年 5 月 28 日,海军核准了 100 生产型 FJ-1(NA-141)的合同。


就在北美着手设计海军 XFJ-1 的同时,USAAF 颁布了一个中等航程的昼间战斗机规格需求,规格要求该机还能作为护航战斗机和俯冲轰炸机使用,速度不低于 965 公里/小时,因为当时正在研制中的共和(Republic)XP-84 雷电喷气(Thunderjet)已承诺达到 944 公里的时速。1944 年 11 月 22 日,北美向航空队提交了由 XFJ-1 派生的 NA-140,结果给 USAAF 留下了好印象。1945 年 5 月 18 日航空队签定合约购买 3 架 NA-140 原型机,军用型号 XP-86。


海军的 XFJ-1 在设计上必须做出一些妥协以满足低速舰载操作的需要,但陆基的 XP-86 不需要如此勉强,除了保留 XFJ-1 的尾翼面外,XP-86 具有更薄的机翼和更“瘦”的高细长比的机身。


XP-86 引入了一些原先从未应用在战斗机设计中的技术,包括全增压座舱和液压动作的副翼和升降舵。军械是当时 USAAF 的标准配备——6 挺 12.7 毫米勃朗宁 M3 机枪,射速 1,000 发/分,每枪携弹 267 发。座舱内安装斯佩里(Sperry)机枪/炸弹/火箭瞄准具,由 AN/APG-5 测距雷达提供数据。XP-86 机翼下可安装火箭发射架,发射 8.5 英寸高速航空火箭(HVAR)。为了提高生态存能力,XP-86 还配备自封油箱,并在座舱周围辅以装甲板。


XP-86 采用了相对厚度 10% 的机翼,使临界马赫数扩展到 0.9。翼展 38 英尺 2 1/2 英寸,全长 11.65 米,高度 4.03 米。机翼上下表面设置 4 片减速板。飞机全重 5,216 千克,预计海平面最大速度 924 公里/小时,3,048 米高度时 935 公里/小时,低于 USAAF 要求。初始爬升率 1,783 米/分,实用升限 14,020 米。机内 1,552 升燃油时作战半径 478 公里,加装翼尖两具 643 升副油箱后可增加到 1,207 公里。但是当原型机生产出来后,这些数字显得非常夸大。


1945 年 6 月 20 日,XP-86 实物模型通过审核。但是最初的风洞测试表明 XP-86 的机身无法达到 965 公里的期望速度,如果不进行重大改动,XP-86 恐怕要被取消。


1945 年 5 月德国投降后,美国急切渴望获得关于最新的德国喷气式战斗机的信息,以及其他德国秘密战时研究诸如喷气推进,火箭发动机和弹道导弹上的成果。军方从工业界和研究机构中挑选人员组成“寻宝队”前往被占德国领土研究缴获的资料,并制成微缩照片运回美国。


到 1945 年夏,“寻宝队”已采集到很多德国资料,其中许多还未翻译成英语。在翻译工作完成后,美国人发现德国航空工程师已用风洞测试过了人类所能设想的所有气动外形,甚至包括一些奇形怪状的布局。一份 1940 年的德国报纸引起了研究人员的注意,上面一篇报道披露了德国人发现后掠翼在马赫 0.9 时有极大的优势。平直翼飞机在近音速时会受到压缩效应的强烈冲击,后掠翼延迟了激波的产生,并且在超音速时产生的激波强度比平直翼小得多,使得高速操控性较好,但德国人也指出后掠翼会导致令人不快的翼尖失速,且低速稳定性不好。这与美国在后掠翼的寇蒂斯(Curtiss)XP-55 升腾(Ascender)上遇到的问题一致,XP-55 稳定性欠佳,容易失速,在损失两架原型机后再未重返天空。


但在 1940 年时,这些德国研究仅仅停留在理论上,当时没有可以达到近音速的飞机。但是这些研究成果还是引起了绞尽脑汁想提高 XP-86 性能的北美工程师的注意。


为了弥补后掠翼的低速缺陷,北美工程师在机翼前缘安装了自动缝翼。缝翼完全自动控制,根据所受的气动力打开或者关闭。当缝翼向前滑动打开时,可以加速流经机翼上表面的气流速度,得以增加升力并减小失速速度,在高速时,缝翼自动关闭将阻力减到最小。


1945 年 8 月, 项目的空气动力学家格林(L. P. Greene)向雷蒙德.赖斯(Raymond Rice,北美资深工程师,曾参与 P-51 的设计)提议 P-86 改用后掠翼布局。1945 年 9 月的风洞测试证实了这种布局在高亚音速时能降低阻力,以及缝翼在低速时的积极作用,极限马赫数提高到 0.875。


基于这些风洞研究,1945 年秋北美将 XP-86 的后掠翼构型提交给 USAAF。USAAF 对此很欣赏,并在 1945 年 11 月 1 日欣然核准了该提议。这可以说的上是 USAAF 所作最重要的决定之一,如果他们没有同意这种改变,后 50 年的天空将会变得不同。


北美下一步要做的是确定后掠翼的展弦比。较大的展弦比航程更大,较小的展弦比高速性能更好且稳定性更好,正确的选择明显必须是两者的折衷。进一步的测试在 10 月下旬到 11 月中旬间展开,得出展弦比为 6 较合适的结论,但是在 1946 初进行的追加风洞测试显示展弦比为 6 的机翼会出现安定性问题,于是展弦比最终定为 4.79,机翼 35 度后掠,翼根相对厚度 11%,翼尖相对厚度 10%。


经过这几番的折腾,XP-86 的研制进度落后于海军的 XFJ-1。XFJ-1 在 1946 年 11 月 27 日首飞,而 XP-86 还要再过 1 年多。


1946 年 2 月 28 日,后掠翼的 XP-86 模型通过了审核。1946 年 8 月北美生产车间收到了基本工程图纸,并切割了第一片金属。USAAF 对 XP-86 的性能寄予厚望,1946 年 12 月 20 日签下 33 架生产型 P-86A 的合同,直接跳过服役测试阶段。3 架 XP-86 原型机安装推力 1,814 千克的 J35 发动机,生产型 P-86A 将使用通用电气 TG-190(J47)涡轮喷气发动机,产生 2,268 千克推力。


P-86 的机翼是双层蒙皮结构,在机翼油箱外板与机翼蒙皮间填充了沿翼展方向的金属瓦楞结构。此结构代替了传统翼内油箱的翼肋和桁条结构,为机翼提供了足够强度的同时又不占用翼内油箱的容积。


XP-86 准备安装在机翼上的减速板并不适合使用在后掠翼上,于是改用后机身两侧以及机腹下的三片门式液压减速板。这些减速板在任何速度和高度下都可以向前开启,包括速度大于 1 马赫时。


三架原型机中的第一架 45-59507 于 1947 年 8 月 8 日在英格伍德(Inglewood)工厂下线。安装额定静态推力 1,814 千克的 J35-C-3 涡轮喷气发动机。飞机没有安装武器。在几次地面滑行与制动测试后,飞机被拆卸后使用卡车运送到木洛克(Muroc)干湖陆军航空基地,并重新组装。


试飞员乔治.韦尔奇(George "Wheaties" Welch)在 1947 年 10 月 1 日驾驶 XP-86 进行了首飞。在飞机准备进场着陆放下起落架前,飞行一切顺利。韦尔奇发现前起落架无法放下,惊出一身冷汗。韦尔奇摇晃飞机,试图能使前起落架放下,但 40 分钟仍无结果。韦尔奇准备实施双轮降落。幸运的是受到主轮震动的冲击,前起落架终于放下,飞机安全着陆。后掠翼 XP-86 在有惊无险中完成了首飞。


1947 年 10 月 4 日,乔治.韦尔奇驾驶 XP-86 飞离干湖床跑道。在完成测试项目后,乔治爬升到 11,277 米进行了俯冲,有可能突破了音速


XP-86 的最大速度是超过 1,046 公里/小时,比当时服役中最快的战斗机快了 120 公里/小时。气泡座舱盖使飞行员视野优良。噪音和震动水平与其他喷气式飞机相比相当低。但 J35 发动机推力不足,XP-86 爬升率只有 1,219 米/分。既然生产型 P-86A 要安装 1,029 千克静态推力的通用电气 J47,没有人太担心。


1947 年 10 月 16 日,USAF 最后正式批准 33 架 P-86A 固定价格合同,以及 190 架 P-86B 的意向合同。P-86B 是 P-86A 的结构强化型,适合野战机场起降。


实际上有可能是 XP-86 而非贝尔 XS-1 成为第一架超音速飞行的飞机。在 XP-86 的一些初期测试中,乔治.韦尔奇报告在高速俯冲时,遇到空速表和高度表指针异常跳动的情况,这可能意味着当时他已经达到音速。但是当时北美没有办法在跨音速范围内校准空速表,因此他们无法知道韦尔奇到底飞多快。1947 年 10 月 14 日,查克.耶格尔(Chuck Yeager)在 XS-1 上飞行速度超过马赫 1。虽然此事对公众保秘,但北美测试小组还是通过小道消息得知这一个壮举,于是说服 NACA 使用先进仪器追踪高速俯冲的 XP-86,看看 XP-86 到底能不能达到音速。这一测试在耶格尔飞行 5 天后进行,即 10 月 19 日,仪器显示乔治.韦尔奇达到了 1.02 马赫。10 月 21 日再一次测试,结果相同。既然韦尔奇在 10 月 14 日耶格尔超音速飞行之前已经进行了类似的试飞,有可能是他而不是耶格尔,是世界上超音速飞行第一人。


无论如何,这次 XP-86 的超音速飞行立即得到认可,速度纪录还保持了好几个月。1948 年 5 月,军方公布了乔治.韦尔奇驾驶 XP-86 达到超音速,这是第一架超音速“飞机”(此处定义为完全依靠自身动力起降的飞行器),日期是 1948 年 4 月 26 日。实际上军方并无意公布 XP-86 具备超音速能力,而且当日飞行的不是乔治.韦尔奇,而是一名前来评估的英国飞行员,他在达到音速后十分兴奋以至于将无线电通话在公开频率广播了出去。1948 年 6 月 14 日出版的《航空周刊》登出了 XP-86 已经突破音速的新闻,在当时轰动一时。


XP-86 仅在俯冲时能超过音速,同时伴有中等的易处理的抬头趋势,但是在 7,620 米高度以下进行此类尝试会产生滚转倾向,因此长时间超音速飞行是不明智的。生产型佩刀出于安全考虑,在 7,620 米以下速度被限制在 0.95 马赫内。


1948 年 11 月 30 日,XP-86 45-59597 正式交付 USAF。当时型号已经改为 XF-86。


1947 年 12 月初开始了第 2 阶段试飞(由 USAF 飞行员试飞)。发动机换装了额定静态推力 1,814 千克的艾利森生产的 J35-A-5。第 2 和第 3 架 XP-86 原型机(45-59598 和 45-59599)在 1948 年初加入了测试。这三架原型机并非一模一样。第一架与第二架有以下不同之处:燃料标尺,集成在操纵杆上的失速警告系统,紧急液压系统旁路,液压动作的前缘缝翼锁定系统等。第三架原型机是三架飞机中唯一具有全自动前缘缝翼的飞机,速度低于 217公里/小时自动展开。第 2 和第 3 架还装备了 SCR-695-B 敌我识别器信标发射机和 AN/ARN-6 无线电方位测定仪。


在第 2 和第 3 架原型机上,取消了腹部减速板,后机身两侧减速板改为向后打开。这些减速板改动为生产型飞机所采用。


3 号原型机是唯一安装武器的。在座舱两侧的空间内安装了 6 挺 12.7 毫米 M3 机枪,每侧 3 挺。弹药舱安置在机枪舱之下的机身底部,每枪备弹 300 发。机枪通过 Mk18 陀螺瞄准具瞄准,手动测距。


1948 年 6 月,新成立的美国空军将所有驱逐机改称战斗机,从此代号 P 改为 F。XP-86 变为 XF-86。三架原型机一直被用于各种测试和评估直到 1950 年代,仍被非正式地称为 YP-86。第 1 号原型机在 1952 年 9 月坠毁,共飞行了 241 小时,2 号和 3 号机 1953 年 4 月退役。



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