一生都在事故中度過的無尾超音速艦載機——F7U「彎刀」

2020-12-05 墨風蒜瓣

二戰時期的德國飛機設計和製造技術(單指技術,不論空軍實力)用「領跑」來形容應該不為過吧?特別是在噴氣式飛機領域,除了英國以外,德國幾乎將當時世界所有的強國都遠遠地甩在了身後,人類首款噴氣式戰鬥機就是出自德國人之手。如果不是因為戰敗,估計在它的手裡還將創造出更多讓世界震驚的作品。不僅如此,戰後飛機產業即使被盟國和蘇聯瓜分,二者所獲取的關於噴氣機製造方面的技術和樣品在一定程度上提升了兩個集團的飛機製造能力。雖然兩國表面上表現得不屑一顧,但在背地裡卻在絞盡腦汁地搜集和研究德國人遺留的飛機技術。

德國Me-262噴氣式戰鬥機

蘇聯人拿走了發動機,美國人拿來的則是在飛機設計方面的數據。而這種技術最為直接的體現就是美國海軍曾短暫裝備的F7U「彎刀」,一種另類獨特、設計極度超前的艦載機。其實光看氣動布局就能夠猜出這款飛機的設計靈感來自於哪裡了?除了德國之外,世界上沒有任何一個國家能夠在40年代設計出如此怪異的飛機來,即使是「奇葩百出」的英國也沒有類似的設計。雖然官方聲明中並未說明這架飛機的設計來源,但有心者自明了。

美國海軍首款超音速艦載機——F7U

F7U是由美國錢斯·沃特飛機公司在1945年設計生產的一款無平尾後掠翼艦載機,綽號「彎刀」。這款艦載機是美國海軍擁有的首款可以飛出馬赫數1的飛機,也是第一種配備加力燃燒室發動機的高速艦載機。

研製始末

二戰結束前夕,美國空軍的前身陸軍航空兵開始列裝噴氣式戰鬥機,在性能上完全碾壓了海軍裝備的老式螺旋槳艦載機。為了保持海軍戰機性能方面的優勢,在1945年12月海軍下達了開發一款新型噴氣式艦載機的研製計劃,計劃要求該機的飛行速度必須能夠達到965千米/時,實用升限1.2萬米,航程不小於550千米。

美國空軍裝備的F-8「流星」噴氣式戰鬥

此時戰爭剛剛結束,在各大飛機製造商正在發愁今後飛機訂單將會大幅度減少的時候,海軍的一紙計劃勾起了無數飛機製造公司的「欲望」,它們紛紛拿出自己的看家本領。截至到次年4月招標結束,6家飛機製造商一共給出了12種不同類型的設計方案,人手兩套一用一備的方案,可見對這次計劃的重視程度。

經過海軍縝密的評選,最終錢斯沃特的V-346和道格拉斯的565方案一同入選海軍艦載機計劃。兩家在設計上均採用了無平尾設計,這讓海軍很難取捨,故批准了兩家的方案同時勝出。此次計劃是海軍噴氣式艦載機的首次招標,對於飛機製造商來說一旦成功入圍,那麼就將確立自己在新型飛機方面的「霸主」地位,在此之後V-346被命名為XF7U-1,而道格拉斯的方案被命名為XF4D-1,此後又被改做F-6。

道格拉斯的XF4D-1

F7U的獨特的設計在很大程度上要歸功於從德國Arado公司獲得的無尾飛機的數據。該數據表明,取消水平尾翼可以避免飛機在馬赫數0.75以上速度時的極端俯衝力。1946年6月25日,海軍與沃特公司籤訂了原型機XF7U-1型的生產合同,1948年8月原型機首飛成功,不過在此後XF7U試飛員便開啟了他們「噩夢」一般的試飛旅程。一共生產的三架試驗原型機在試飛過程中全部墜毀或者消失。

「彎刀」剔骨,難迎敵、易傷己

由於這種「前所未有」的設計對於技術人員來說並未完全吃透,剛剛推出的原型機故障不斷,比如起落架強度不足、航母上起降困難、飛行中容易出現失速現象、引擎推力不足,在雨天容易熄火等等。沃特公司在這期間不斷對飛機的設計和結構進行調整,最終在1952年該型飛機終於正式進入美國海軍服役。但它的厄運仍然沒有停止,到1955年12月退役時,該機一共生產了320多架,其中有四分之一在事故中墜毀,造成包括4名試飛員在內共25名飛行員喪生。

以飛行小時計算,該機在海軍共飛行了5.5萬小時,發生事故78起,平均每1萬小時17起,這遠遠高於美國海軍作戰飛機事故率9.81起/萬小時的標準。

不僅如此,該機對於航母上的維護人員來說也同樣是一個「夢魘」,因為該機的機身設有超過100個以上的維修艙口,駕駛員從未在維護保養單上籤過字,因為它的故障實在是太多了。

不過該機一旦升空,超高的機動性能還是廣受讚譽的。空中機動靈活是飛行員對這架飛機的一致評價,超過音速的飛行速度在當時也絕對是「BUFF」般的存在,雖然飛行前期需要做大量的準備工作。

F7U的「超前」設計

這是一款沒有水平尾翼的艦載機,雖然現在也有不少戰機採用這種設計,不過在40年代末期,類似的設計還是首次在噴氣式飛機上嘗試(無平尾飛機設計曾在1916年的AH-7雙翼飛機上被首次應用)。該機擁有一個面積很大的後掠主翼和兩個帶有控制舵的垂直尾翼,液壓驅動的副翼和前緣板條用於控制飛機的姿態。首次採用的水滴式增壓座艙位於機身非常靠前的位置,主要為獲得更好的視野,從側面看,這架飛機猶如一隻「螳螂」。裝備有兩臺噴氣式發動機,半圓式進氣道位於機身兩側。前三點式起落架採用收縮收放的方式布置,前起落架非常的長(這也是它強度不足的主要原因)以提高彈射起飛時的起飛迎角(20°左右)。

動力系統

該機的動力系統採用的是西屋公司生產的J34-VE-32渦輪噴氣式加力發動機,單臺正常推力4600磅,開加力時為6000磅左右,這也是美國海軍首次在艦載機上裝備帶有加力燃燒室的發動機。最高飛行速度可達1122公裡/時,巡航飛行速度為910公裡/時,最大升限1.23萬米,航程1500公裡。內部油箱可攜帶燃油3400升,在機翼下還可掛載容積為1137升的副油箱。不過該機的供油系統十分複雜,油箱的設置也相當的多,機體內共分布了8個大大小小的油箱。

武器系統

F7U的主要攻擊武器為左右進氣道上方對稱安裝的四門M3 20毫米機炮,每門機炮備彈180發。不過這種設計在最初的時候也出現了一些問題,在機炮發射時產生的壓力波與壓縮機容易形成共振造成發動機熄火現象,並由此發生了多起事故。為此設計師將機炮的射擊方式改為交替發射後才解決這一問題。

除了機炮以外,在F7U的機翼上還可攜帶火箭吊艙,比如「巨鼠」火箭彈等。在後期的改進型號當中F7U還引入了AIM-7A空對空飛彈。該機最大載重量可達2.3噸,它也是美海軍首款能夠在超音速狀態下發射飛彈的一種艦載機。

航電系統

F7U裝備有火控雷達、A/APQ-36搜索雷達、A/APQ-51 X波段飛彈制導雷達和慣性導航系統(INS),並為投放核武器專門安裝了機載計算機和ILS顯示器,不過這種設備從未被使用過。

「彎刀」終未出鞘

該機在服役期間從未參與過實戰,大部分時間它都是在測試和修改當中。雖然設計很超前,但帶來的麻煩也相較於普通艦載機多得多。1955年以後該機就被海軍逐漸拋棄,並在1956到1957年之間服役了全部F7U飛退役,取而代之的仍然沃特公司的一款產品,F-8「十字軍戰士」艦載機。

雖然F7U在飛行速度和機動性方面表現不錯,而且創造了多個美國海軍艦載機的第一,但是完好率極低的狀態和高事故率讓海軍不敢輕易使用這款戰機。在短暫的海軍生涯當中並未留下太多的讚譽,不過也不可否認這款戰機的獨到之處。沃特公司的大膽嘗試為後續艦載機型的發展或多或少的積累了一定的經驗,並在F-8上得到了應用。

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