格鲁曼 XF5F-1/XP-50“天箭”

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导读:  [img]http://www.afwing.com/intro/xf5f/art.jpg[/img]   格鲁曼飞机工程公司(Grumman Aircraft Engineering Corporation,现在已经和诺斯罗普合并)以生产舰载战斗机而闻名遐迩,F4F“野猫”、“地狱猫”、“雄猫”都是它的不朽之作。但格鲁曼也有一些名不见经传、甚至可以称为失败的作品,比如本文所要提高的 XF5F-1 和 XP-50。这两个型号其实是亲兄弟,只是由于效力于不同军种,所以军用编号不同罢了。   [
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格鲁曼飞机工程公司(Grumman Aircraft Engineering Corporation,现在已经和诺斯罗普合并)以生产舰载战斗机而闻名遐迩,F4F“野猫”、“地狱猫”、“雄猫”都是它的不朽之作。但格鲁曼也有一些名不见经传、甚至可以称为失败的作品,比如本文所要提高的 XF5F-1 和 XP-50。这两个型号其实是亲兄弟,只是由于效力于不同军种,所以军用编号不同罢了。


海军型 XF5F-1


XF5F-1 的起源可以追溯到 1935 年,当时美国海军航空局开始筹划研制单座双发舰载战斗机。1937 年初,航空局向各大飞机制造企业发出设计方案征集书,要求研制一种时速超过 483 千米的双发舰载战斗机。格鲁曼、布鲁斯特、寇蒂斯、洛克希德、舍维尔斯基、沃特等公司都应征提交了方案。格鲁曼方案的公司内部编号是“第 25 号设计”,采用了两台涡轮增压的艾利逊 V-1710 直列 V 形 12 缸液冷发动机。但这次竞标后来没有取得任何结果,因为海军对所有方案都不满意,认为它们与正在研制的单发舰载战斗机相比,没有体现出足够的优势。1938 年 2 月 1 日,航空局发出经过修改后的设计方案征集书,重新规定了新战机的设计要求。在动力装置方面,既允许使用一台涡轮增压的艾利逊 V-1710 发动机,也允许使用两台涡轮增压的普-惠 R-1535 星形 14 缸空冷发动机或莱特 R-1820 星形 9 缸空冷发动机;武器配置要求采用两门 20 毫米机炮和两挺 7.62 毫米机枪;对最大速度没有硬性要求,但当然是越快越好。


1938 年 4 月,海军选择格鲁曼的双发方案和沃特的单发方案进入原型机发展阶段。格鲁曼的“第 34 号设计”原型机被命名为 XF5F-1,沃特的原型机则被命名为 XF4U-1(也就是日后鼎鼎大名的“海盗”)。在动力装置上的选择上,格鲁曼原打算使用 750 马力的 R-1535 发动机,但由于普-惠不能提供配备两级涡轮增压机的型号,只能退而求其次,改用尺寸较大的莱特 R-1820 发动机。而沃特就比较大胆,采用了设计方案征集书中没有提及的 1850 马力普-惠 XR-2800-4 星形 18 缸空冷发动机。这样,在 XF5F-1 与 XF4U-1 的竞争中,格鲁曼其实已经输掉了第一着。因为莱特发动机的直径巨大,势必影响飞行员的视野,而对舰载战斗机而言,糟糕的视野将是一个极其严重的缺陷,所以海军对 XF5F-1 的这一变故内心其实颇为不悦。1938 年 11 月 8 日,贝尔也获得了 “空中眼镜蛇”(Airacobra)的海军型 XFL-1 的合同,发动机是一台 1,150 马力的艾利逊 V-1710-6 发动机。


由于格鲁曼当时不得不将 F4F-3“野猫”的研制置于优先地位,XF5F-1 的工作进展得极其缓慢。1940 年愚人节那天,XF5F-1(序列号 1442)由试飞员 B•A•吉勒斯驾驶进行了首次飞行。XF5F-1 的气动布局非常独特:机头极短,甚至没有超出机翼前缘;又大又高的座舱被布置在机翼的后上方。这种布局显然是出于平衡发动机重量的需要,却进一步恶化了飞行员的视野。它的尾翼呈 H 形,两片垂直尾翼被安排在水平尾翼的翼梢位置,有点类似于 B-25“米切尔”轰炸机,只是 XF5F-1 的水平尾翼带有明显的上反角。两台 1,200 马力的莱特 XR-1820-40/-42 发动机安装在机翼短舱内,带动两具以相反方向旋转的三叶螺旋桨。起落架为后三点式,主起落架收入发动机短舱。短舱外侧的机翼可以折叠,以节省舰上停放空间。XF5F-1 在机头预留了 4 门 23 毫米“麦迪森”机炮的位置,但最终也没有安装任何武器。


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外形独特的 XF5F-1,下图为修改过的原型机


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F5F 模型,机头安装 4 门 23 毫米“麦迪森”机炮,火力强大


XF5F-1 的试飞进行得并不顺利,问题层出不穷:发动机冷却不足,气动阻力过大,起落架舱门在关闭时出现故障,等等。而由于被机翼和发动机短舱阻挡,飞行员的视野极为糟糕则早已是不争的事实。此时,竞争对手 XF4U-1 在试飞中的速度已经超过了 644 千米/小时,获得海军的大笔订单已在预料之中。所以在 1941 年 2 月 22 日 XF5F-1 被交付给海军的时候,几乎已经没有人看好它的前景,——格鲁曼在这场竞争中输定了。


但海军此时还没打算彻底放弃 XF5F-1,而是在 1941 年 3 月将它送回格鲁曼做重大修改,以求多少弥补一些缺陷。改进后的 XF5F-1 机头加长,向前伸出机翼前缘;座舱高度有所降低;增加了机翼整流片;发动机短舱加长,并向后延伸;还安装了螺旋桨桨毂整流罩。7 月恢复试飞后发现,这些修改对于降低气动阻力、解决发动机冷却问题并没有产生多大的效果。因此到了 10 月份,XF5F-1 再次被退回工厂做进一步改进。1942 年 1 月试飞恢复后,已经失去服役希望的 XF5F-1 主要被用来为格鲁曼的新型双发战斗机 XF7F-1 做验证飞行。到 1944 年 12 月 11 日因为起落架受损而最终停飞,XF5F-1 总共进行了 211 次飞行,累计飞行时间只有 155.7 小时。


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修改后的原型机


尽管在大多数人看来,XF5F-1 纯属失败之作,但也有人肯定它有不少可取之处。XF5F-1 的最大亮点是它高达 1,219 米/分钟的爬升率,令 XF4U-1 的 811 米/分钟相形见绌。也正因为如此,它得了个“天箭”(Skyrocket,原意是冲天火箭)的非正式绰号。——格鲁曼没有按惯例为它取一个猫科动物系列的正式绰号。试飞员“康尼”•康弗斯后来回忆说:“XF5F-1 的飞行品质总的来说是不错的。反向旋转的螺旋桨基本上消除了发动机扭矩对起飞的不利影响。……所有特技动作都能轻松完成,当然,前视视野也非常理想。”1941 年,海军飞行员对 XF5F-1、“”、“”、、P-39、XFL-1、XF4U、F4F 和 进行过对比试飞。1985 年,当时负责这次试飞的约翰•克罗姆林少校在给格鲁曼总裁乔治•斯库拉的一封信中说:“我记得曾经驾驶 XF5F 与 XF4U 比较爬升至 10,000 英尺(3,048米)高度所需的时间。我很快就把‘海盗’甩在了后面,以致于我还以为它的发动机出了问题。F5F 是一名舰载机飞行员的梦想。反向旋转的螺旋桨抵消了扭矩的影响,你前方也没有一台巨大的发动机影响你看见着陆信号军官。……所有数据的分析结果都对 F5F 有利,它比第二名‘喷火’要领先许多。……由于零配件供应……和其它一些特殊原因,使得生产双发战斗机十分困难,因此‘天箭’被排除在外。航空局最终决定将‘野猫’投入大规模批量生产。”除了研制过程中出现的一些问题外,XF5F-1 之所以被弃用,或许也是因为它过于“前卫”。当时单翼战斗机还没开始上舰服役,要让习惯了双翼战斗机的海军一下子接受一架双发单翼战斗机肯定不是一件容易的事情。


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“天箭”三面图


Armstrong 注:格鲁曼从未给予 XF5F-1 正式的绰号,一位新闻记者在观看了 XF5F-1 的飞行后感叹到“它爬升起来就像一只冲天火箭(Skyrocket,一种鞭炮)!”于是天箭就成为了 XF5F-1 的非正式绰号,而不是格鲁曼传统的猫科动物。



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陆军型 XP-50


在 XF5F-1 首飞之前的 1939 年 3 月,美国陆军航空队器材部发布了第 39-775 号“设计方案通知书”,要求在现有机型基础上,通过安装新型大功率发动机,研制出一种高性能双发截击机。格鲁曼尽管一直以来与陆军无缘,却也不愿意错过这个绝好的机会,就在“第 34 号设计”的基础上改装两台涡轮增压的莱特 R-1820 发动机,形成“第 41 号设计”,参与这次竞标。


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XP-50


尽管竞标的最终赢家是洛克希德在 P-38 基础上改进而来的 XP-49,但陆军对格鲁曼的方案也有兴趣,希望把它作为替补机型备选。在陆军的要求下,格鲁曼对设计方案做了修改,采用了前三点式起落架和更长的机头,并为自封闭油箱和飞行员防护装甲预留了安装位置,改进后的方案被称为“第 45 号设计”。1939 年 11 月 25 日,陆军向格鲁曼订购了一架原型机,并把它命名为 XP-50。XP-50 将装两台带涡轮增压器的 R-1820-67/-69 发动机,武器配置为机头的两门 20 毫米机炮(每门备弹 60 发)和两挺 12.7 毫米机枪(每挺备弹 500 发),此外还可携带两枚 45.4 千克的炸弹。


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试飞中的 XP-50


1941 年 2 月 18 日,格鲁曼的试飞员罗伯特•L•霍尔驾驶 XP-50(序列号 39-2517)进行了首次飞行。最初的试飞结果令人鼓舞:XP-50 的操纵性比 XF5F-1 要好得多,涡轮增压器也使它的中高空性能有了明显改善。但是 1941 年 5 月 14 日,悲剧发生了。那一天,XP-50 正在纽约长岛海峡上空进行第 15 次试飞,右侧发动机的涡轮增压机突然发生爆炸,右侧发动机的输出功率随之迅速下降。驾驶飞机的霍尔赶紧降低高度,准备实施紧急降落,结果却发现由于液压操纵系统已经损坏,前起落架根本无法放下,而已经放下的主起落架又无法收起。一般的飞机只要有足够的升降舵舵力,在这种情况下迫降也能保持机头仰起,但 XP-50 的主起落架位置过于靠后,舵力不可能阻止机头触地。而格鲁曼机场的草坪跑道相对松软,飞机很有可能一头扎进跑道,并随后向前翻转,酿成机毁人亡的惨剧。在与地面控制人员交流后,霍尔决定跳伞。最终,霍尔安全脱险,而仅仅飞行了 20 个小时的 XP-50 却坠入了长岛海峡。


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XP-50 三面图


由于 XP-50 本来就只是替补,格鲁曼当时也忙于为海军生产舰载战斗机,所以在唯一的一架原型机坠毁后,陆军终止了整个 XP-50 项目。格鲁曼再次与陆军擦肩而过。


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XP-49,P-38 基础上更换了更强力的发动机,仅生产一架原型机


性能数据:


XF5F-1 翼展 12.8 米,机长 8.75 米,机高 3.45 米,翼面积 28.2 平方米;空重 3,681 千克,正常载重后总重 4,603 千克;海平面最大速度 616 千米/小时,5,029 米高度最大速度 611 千米/小时,着陆速度 116 千米/小时,实用升限 10,058 米,最大升限 10,424 米,航程 780 英里,最大航程 1,255 千米,载油量 675 升。


XP-50 翼展 12.8 米,机长 9.73 米,机高 3.66 米,翼面积 28.2 平方米;空重 3,771 千克,正常载重后总重 4,807 千克,最大重量 5,929 千克;预期最大速度为 682 千米/小时(高度 7,620 米),但在试飞过程中从未达到这个速度;据估计,XP-50 实用升限 12,192 米,可在 5 分钟内爬升至 6,096 米高度,最大航程 2,011 千米。



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