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美国海军F7U“弯刀”舰载机

归档日期:07-16       文本归类:格鲁门公司      文章编辑:爱尚语录

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  美国海军F7U“弯刀”舰载机是美国海军舰载机史上最极端的一种战斗机设计了。在它诞生的揭幕式上,自认为有一定心里准备的新闻界记者们见到它的“芳容”后大吃一惊,他们立刻给它起了“蝙蝠侠”、“大标枪”之类的绰号。这种外形不那么美的战斗机却在美国创造了四个第一:第一种投产的无平尾后掠翼战斗机;第一种实现超音速飞行的海军飞机;第一种可在高亚音速状态时投弹,载弹量超过2.2吨的飞机;第一种同时采用带加力燃烧室的发动机,动力自动控制系统,飞机自动稳定系统等新技术的喷气战机。

  The U.S. navy F7U machete aircraft

  “弯刀”于。当时,美军的P-47F4U在速度达到M数0.75左右时经常进入一种不稳定状态,有时出现空气压缩现象。科研人员认为高速飞行时作用于平尾上的负升力会使飞机进入不平衡状态,此时作用于操纵杆上的力会变得很大,飞行员往往难以控制。与此同时,前往欧洲搜罗德国军事技术的美国科研代表团归国,带回了一种大胆的设计思想——取消飞机的水平尾翼。著名的德国无尾机设计师利比施随后也投奔了美国。一些航空史研究者据此认为F7U的无平尾布局直接借鉴了德国阿拉多P.NJ-1(该机仅停留在图纸阶段)。但沃特公司实际上并没有接收过德国工程师,该公司的人也从没有涉足过德国三角翼及

  无尾布局技术的研究。P.NJ-1与F7U的相似不过是一种巧合,这体现了它们的设计者追求超音速飞行的共同目标。

  1945年美国海军招标研制一种升限12200米、最大平飞速度965千米/小时的战斗机。美国各大飞机制造公司纷纷踊跃参加投标。到1946年4月招标结束时,共有6家公司的12种方案应征。设计过二战中最优秀舰载战机F4U“海盗”的沃特公司击败了麦克唐纳、北美、马丁、寇蒂斯4家公司,以它的V-346A、B、C三种方案同道格拉斯的565方案一同杀进了复选,两家公司都采用了无平尾设计。1946年6月25日,实难取舍的美国海军宣布两个公司的飞机他们都要。此时,美国军机的生产随二战的结束而减慢,新战机的发展也不那么争分夺秒了,各飞机制造公司大胆在新机上应用先进但不成熟的技术,期望借此确立喷气时代的优势地位。随后,565被命名为XF4D-1“天光”,V-346A被命名为XF7U-1“弯刀”。沃特公司获准生产三架用于试飞的F7U-1原型机。

  XF7U-1计划装2台24C(XJ34)型涡喷发动机,一个增压座舱,一副35°的小展弦比主翼。1947年12月10日,沃特公司完成了最终设计。1948年9月29日,首架XF7U-l在马里兰州的海军试验中心(NATC)冲上蓝天。这架“弯刀”实际装了2台J34-WE-32发动机。这次和随后一次试飞的成功,加上朝鲜战争的需求,使美国海军迅速征订了首批14架F7U-1生产型并着手进行飞行员的训练。当时,仅有的3架试验机(122472,122473,122474号)曾计划被驳船拉到沃特的工厂加装发动机加力燃烧室。

  然而,在计划实现前的1949年2月18日,死神开始向“弯刀”招手。之前,试飞员威廉·米勒驾驶122473号完成试验任务返航时,发现起落架被卡死于半收放状态,主起落架轮仅露出舱门15厘米。“弯刀”是世界上少有的几种将主起落架收起于垂尾结构中的飞机,起落架舱是垂尾的延伸,能起腹鳍安定面的作用。米勒实施了机腹迫降,机首部分受损。经过13天的紧张修复,473号重上蓝天。就在这阳光明媚的周日早上,壮士一去不复返。473号带着米勒诡异地消失在试验区上空2100米高度的云层中,人们到今天始终没能找到473号的残骸和米勒的尸体,这次事故成为美国海军航空兵史上永远的谜。

  1949年末,472和474号“弯刀”原型机装上了发动机加力燃烧室,在德州卡斯韦尔战略空军基地进行了8个月的试车,随后进行飞行试验。在那里,科研人员针对发现的问题提出了十几项改进意见,其中包括燃料系统方面的改进。改进后的472和474号机内有8个油箱,机翼下还可挂两个可抛弃的1137升副油箱。正当沃特公司的试飞员塞勒准备试飞改进后的472号时,意外但可笑的事故发生了。科研人员用两个实体模型代替外挂油箱,可试飞时竟然只装了一个!472号起飞不久即在低空发生横滚,近乎“四脚朝天”拍回了跑道。神奇的是塞勒并没有受重伤,他接受了简单的包扎后自己向塔台走去。

  XF7U-1三兄弟至此只剩下474号了,塞勒雄心壮志的再一次驾驶它升空并在1950年7月7日赶回NATC参加一场飞行表演。474号机针对普遍存在的几个缺点作了改进,安装了号称更可靠的发动机。但当474号得意洋洋地以1110千米/小时的速度低空通场,顺利完成S形机动,进入一个垂直滚翻的时候,一台发动机中的涡轮导流管阀门脱落,导致发动机起火爆炸。塞勒拼命想使飞机回到正常位置,但所有努力都未奏效。在地面塔台的多次要求下,塞勒在低高度冒险弹射并取得了成功。

  “弯刀”的原型机至此全部“殉职”。它们的生命是这样的短暂,甚至没能踏上本应属于它们的天地——航母。

  随后,14架生产型中的首批第架——124415号F7U-1终于在1950年6月24日—1951年8月14日间进行了上舰试验,于1951年7月在“中途岛”号航母上顺利弹射升空。试验过程中证实了F7U-1的能力:净重8.67吨的它加速至220千米/小时即可升空,最大起飞重量时可在甲板风速为13.33米/秒的情况下起飞。

  像所有50年代的早期海军喷气飞机一样,F7U-1动力系统存在很大问题。西屋电气公司生产的几款喷气发动机动力不足,可靠性差,害苦了当时不少美国海军飞机,相当长时间内直接影响了美国海军舰载喷气战斗机的战斗力。海军在下大力气发展新式喷气发动机的同时,重新重用了本该退役的几款二战末期优秀的螺旋桨战斗机(包括F4U)。

  F7U-1为了克服这个先天的缺点,大胆采用了一种新颖的起飞方式:机首起落架装上强有力的液压作动筒,能在飞机即将离舰升空的瞬间伸长,从而让飞机的仰角骤升,较大程度上改善了起飞性能。鉴于F7U-1在海试中暴露了许多问题,海军放弃了让这14架F7U-1上舰服役的念头。1950年7月6日,124416号(第2架生产型)因机械故障坠毁,沃特公司试飞员史密斯殉职。9月28日,124417号(第3架生产型)因发动机缺氧导致停车,坠毁于试验基地附近一高山湖泊中。124426和124427号于1952年被著名的美国海军“蓝天使”飞行表演队采用,剩下的“弯刀”过着“凄惨”的生活,没日没夜地被用来进行飞行试验,直至其机件老化。它们不能上天后,还要被送回海军航空技术训练中心,担任学员发动机维护保养训练的教材。

  沃特公司针对F7U-1的不足之处,于1948年11月1日向略有失望的海军部门分别提交了F7U-2和F7U-3两种改进型方案。海军先是看上了F7U-2,于1949年9月23日签发了88架的订单,赋予125322~125411的生产编号。但海军不久便将目光投向了尺寸更大、速度更快、用途更广的F7U-3,F7U-2方案随即胎死腹中。1950年8月21日,美国海军签发了生产合同。1951年12月12日,F7U-3在达拉斯试飞成功。

  F7U-1着陆进场时机首仰角过大,飞行员极难看清跑道。这是因为飞机没有水平尾翼且主翼偏后,从而导致全机重心靠后。飞行员为了使作用于主翼后端升降副翼上的空气压力(升力)大到足够进行调姿,只好尽量让飞机的仰角加大。“协和”客机和苏联图-144也存在类似问题,但它们的机体都很庞大,可以通过折动机首来改善飞行员视野。针对该问题,工程师们在首批16架F7U-3上首次采用了水滴型座舱盖,加高了弹射座椅,在后来的几批生产型上又进一步加高了座椅,采用了更小巧的雷达整流罩。新鲜出炉的“弯刀”外形更怪异,远看活像一只长着金鱼眼睛的蝙蝠。

  F7U-3在服役前也进行了两次上舰评估试验。第一次始于1952年7月3日,128454号F7U-3于8月11~15日登上了“中途岛”号航母。10月44日,改进后的128454号在“珊湖海”号航母上进行了海试,11月8日得胜而返。这期间F7U-3的出色表现让人刮目相看。

  第二次试验于1953年10月1日正式展开,128475号担负起了这最终的定型试验任务。它先后在1953年10月、1954年2月、1954年6月进行了试验。1954年10月12日试验结束正式服役。试验期间人们发现了一些问题,如机体太重,舰上配备的CN44牵引车根本拖不动它,另外油门杆太短,胳膊短的飞行员不容易把它推到最大位置。服役前,F7U-3共进行了70次舰上弹射起飞,94次陆地模拟舰上起飞,66次8种不同型号阻拦索的着舰试验,94次陆地降落试验,包括对阻拦网的试验。

  该机在速度、可操纵性、飞行品质、火控系统性能、最大航程等方面要比前辈技高一筹。F7U-1机体强度不足,F7U-3加强了机体,几乎像M4“谢尔曼”坦克一样结实,原本位于机尾两台喷气发动机喷气口之间的单条的阻拦钩支架被换成了三角形双肋,并牢牢固定在机身下部。设计师别出心裁地将机身内几乎所有的电线布置在机身内右侧,将绝大多数液压管线置于机身内部的左侧。为了方便检修,机身上开了一百多个检修口盖或舱门。

  第2批生产型F7U-3改用了新式的配有更长液压作动筒的双轮前起落架。这种起落架伸长时高度竟然超过人,可使飞机与地面夹角骤然升至20°,“弯刀”因此被飞行员戏称为“起跳的蚌蜢”。但与此同时,前起落架的负担更大了,不堪重负的起落架有时会在飞机降落后被生生地压回舱中造成事故。由于当时发动机的发展受阻,第2批生产型装的是不带加力的J35-A-29而是J46-WE-8。不同于道格拉斯公司的设计师海涅曼(F4D-1的设计者),缺乏长远眼光的沃特公司科研人员当初按24C发动机设计了F7U-1机体的后半部分,在F7U不断换装发动机的日子里,他们只得一遍遍修改机身尺寸,直至1954年10月12日试验圆满结束后改装J46-WE-8发动机时,机体仍需改动。

  J46涡喷发动机计划单台净推力31.12千牛,加力推力44.45千牛,而飞机空重约8.6吨,最大推重比超过了1。但当F7U-3装上J46时,其最大推力仅为27千牛,加力推力40千牛,实际工作时两台的总推力勉强达到当初一台所预计的。另外,J46寿命短,维护困难,这也是F7U-3总体性能不佳的重要原因。当时美国喷气式舰载机中,F7U和XF2Y-1用J46发动机,F3H、F4D-1、F3D用J40。重新设计发动机后,F4D-1和F3D有了J57,F3H用上了J71,XF2Y-1遭下马,可怜的“弯刀”因为没有一种新发动机能适应它的内部布局及所需推力,所以只能继续使用J46。

  F7U-3在机内油料供给方面也存在不足,燃油输送控制系统非常复杂,这往往意味着故障率高。此系统负责从机身内的7个油箱(侦察型F7UJ-3P9个)向发动机供油。飞行员升空后要立即关掉加力,因为如果开加力时间长了,机身内燃油可能很快耗尽,辅助油箱中的油却又来不及迅速补充……

  “弯刀”的飞行员要想过把超音速飞行的瘾也不容易。首先需经过一段冗长乏味的转圈,因为动力不足导致它无法垂直爬升。升至10668米以上的高空后,飞行员就可以推杆到底同时打开加力俯冲而下了。据说有个勇敢者曾驾机飞到了M1.1并活着回到了地面。

  飞行员们常说:当飞机上的自动稳定器、液压系统和自动燃料供给系统全正常工作时,驾驶“弯刀”就像梦一样惬意。可惜,这些不成熟的新技术常常将这一美梦变成一场难以收场的噩梦。

  在武器系统方面,F7U-1机首下端的4门20毫米Mk.12航炮被挪到了喷气发动机进气口的上唇内,共备弹720发。最初,这些火炮射击时产生的硝烟极易被发动机吸入并迅速导致停车,研究人员用不锈钢制炮口硝烟导流装置解决了问题。

  F7U-3担负着海军极其重要的截击任务。在苏联成功进行了核武器试验后,惶惶不可终日的美国人近乎疯狂地发展能截击苏联洲际轰炸机的截击机。在那个还没有“超视距截击”技术的时代,美国人几乎想尽一切办法研制机载大威力拦截武器,后来出现的那种能装核弹头的空空导弹就是这种愿望的一种极端表现。F7U-3配备了当时威力最大的截击武器——71毫米口径的“巨鼠”火箭,它在机腹下配备一个特殊的“巨鼠”火箭发射巢(翼下还可以挂两个普通的发射巢)。两组共32枚“巨鼠”火箭弹竟然前后两列排列。也就是说后排的16枚发射时必须穿过前排16枚的空管!当第一排火箭弹有的因故障未发射成功时,后面的火箭弹将担负起把它顶出去的任务。这也让航母上的工作人员偶尔能见到因火箭弹起火而拖着火焰,狼狈不堪紧急降落的“弯刀”。

  且不说那群让人头疼的“耗子”(火箭弹),后来携带的AIM-7A空空导弹有时也会出现单打连的情况。这种早期导弹的发动机喷出的浓烟作用于飞机后只有一种结果——发动机停车。

  此外,无平尾式飞机最常见的一个缺点是重心不好控制,“弯刀”也不例外,美国战机的另一个传统缺点是过于复杂和笨重,在一些重要性能如爬升率、盘旋半径等在指标上往往落后于同时期别国的轻型战斗机。“弯刀”上的着陆灯设计最失败,远处根本看不见,急中生智的飞行员往往在夜降时打几下航炮以提示地面,当然落地后免不了被训。

  1954年,颇有远见的美国军方曾派海军第三舰载机试验中队(VX-3)进行F7U-3的空中受油试验。9月13日上午,F7U-3的首次空中加油作业取得了成功,但受油探头无法从锥套中拔出来。飞行员采取措施后锥体是脱离了但加油软管被拉断,管中的剩油糊满了前风挡玻璃,断裂的软管险些缠在飞机身上。在返航时,心有余悸的飞行员在3048米高的空中就放下了起落架,飞机因阻力剧增突然间失控并在空中翻滚着前进。在转了5圈后,飞行员终于收起了起落架使飞机平稳了下来,但在临降落前,起落架却放不下来了。最终,在地面指挥下,飞行员启动一个紧急按键放下了起落架,从而侥幸逃生,在F7U的发展史上又留不了惊怵的一幕。

  1946年6月,海军订购了三架XF7U-1原型机。原型机由两台西屋电气J34发动机驱动,首架于1948年9月29日飞上了天空,随后,1950年~1951年,一共生产了14架F7U-1。由于严重的问题,J34发动机被停用,而“弯刀”差劲的操纵性也使它的设计完全重来了一遍,直到1951年年底,F7U-3才得以生产。

  F7U-3安装了新设计的机头和鳍,并且换装了西屋电气的J46发动机。大约生产了180架,装备了4个舰上中队。最后生产的变种机型是装备了导弹的F7U-3M,到1955年10月,完成了98架。

  由于很不好驾驶且维护起来极其困难,1959年,所有现存的“弯刀”均被F-8取代。

  F7U-3还有三种衍生型号:V-389方案、F7U-3P侦察照相型和F7U-3M全导弹截击型。

  V-389方案正式名称是A2U-1,计划外挂达3175千克,采用新式火控系统,减掉了两门炮,外形上同F7U的最大差别在于采用独特的三角翼尖副翼。A2U-2和A2UJ两个方案在不久也相继诞生,海军认为新意不大,于1954年11月18日正式取消了A21U的代号。

  1951年2月,海军不满足于现有的老式侦察机,向沃特公司提出了高速舰载照相侦察机的需求,早有准备的沃特公司痛快地拿出了F7U-3P。它于1954年7月1日首飞成功,海军迫不及待地订了12架试用。F7U-3P撤去了武器,机首加长63.5厘米后配备了40多个与照相有关的设备。美国海军自己都承认F7U-3P确实不错,但F7U-1当年飞行表演时的两次失手刺痛了海军的心,最终忍痛将其放弃。他们实在怀疑F7U-3P在实战的关键时刻会不会“掉链子”。

  在那个“导弹制胜论”盛行的时代,F7U-3M全导弹截击机闪亮登场。它的原型机直接由129589和129590号F7U-3改装而来,1954年7月12日首飞成功。98架挂载四枚AAM-N-2“麻雀”I (后来被命名AIM-7A“麻雀”)的F7U-3M将许多F7U-3挤出了海军舰载战斗机中队,这些中队从此改名为舰载攻击机中队,因为F7U-3M能携带2450千克的外挂。据说改进后的它还能携带908千克级核弹。鉴于“弯刀”家族可靠性不佳,性能更佳的F-8“十字军战士”已首飞成功,道格拉斯公司替代F4D-1的A-4“天鹰”攻击机也在1954年10月开始装备部队,海军在接收完合同上的98架后,于1955年8月12日年停止了F7U-3M的生产。

  众多的先天不足让“弯刀”的事故率居高不下,本该挥向敌人的刀却频频伤到自己,至此海军已到了对F7U-3忍耐的极限。当又一次在作战部队发生“弯刀”因进入尾旋而坠毁的事故后,海军痛下决心,于1957年底迅速撤装了所有“弯刀”。而那些飞行员们才刚冒着生命危险掌握了它的驾驶技巧,就不得不转而接触它的陌生接班人——A-4攻击机。

  F7U-3一生曾先后隶属于13个舰载机战斗中队,6个海军试验飞行中队,在7艘航母上服过役。如同不能用286和现在的“奔腾”4计算机相比一样,F7U尽管不完美,但作为喷气时代的先驱,它为后来喷气飞机的设计提供了有益的经验教训,人们会永远记住这种飞机,以及为它而献出生命的飞行员。

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