越战中的F-100超佩刀

F-100 Super Sabre Units of the Vietnam War

本站的前言

本文是好友双垂尾骑士的翻译作品,翻译自Osprey出版社的Combat Aircraft系列第89本:《F-100 Super Sabre Units of the Vietnam War》,原作者为Peter E Davies和David W Menard。经过译者授权首发到本站和大家分享。文中各种观点、数据等只代表作者本人的观点,仅供参考。本文谢绝转载!

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第一章 发展

北美航空F-100超佩刀的前身XP/F-86佩刀在1945年被军方订购,而这家公司最著名的P-51野马至今仍是二战的标志之一。战后的航空工业大幅缩水,该公司通过设计最初的直翼喷气动力XP-86原型机而幸存下来,它在1947年10月10日的首飞中达到了618英里/小时的速度,很快就成为了美国空军的标配战斗机。1948年4月26日,它在平缓的俯冲中超过了音速,成为了西方第一架突破音障的飞机。总产量达到8117架,F-86在26支空军里服役,朝鲜战争期间,它和与其相当、在一些方面甚至更加优秀的米格-15之间的空战K/D比达到了8:1。

1950年末,F-86和米格-15在天上开始厮杀一年前,北美的总工程师雷.莱斯(Ray Rice)和设计部的一把手爱德华.舒默德(Edward Schmued)已经着手去设计它的后继机了。最初的目标是能够在水平飞行时超过音速,但这需要两个创新----一台带加力燃烧室的发动机和一个角度更大的后掠翼。基于被缴获的德国后掠翼设计,公司的空气动力学一把手爱德华.霍基(Edward Horkey)设想给F-86装上35°角的后掠翼。这个角度在新的设计中被增加到了45°,这就是NA-180“佩刀45”。

F-86的性能主要被它的通用J47发动机限制住了,它的结构需要一个相对肥胖的机身,而且推力被限制在了5910磅。对于NA-180来说,选择的是更长的、42英尺宽的普.惠J57双转子涡轮喷气发动机。这种革命性的动力系统起初于1948年设计,由政府出资作为波音XB-52同温层堡垒的JT3动力系统,很快,它就成为了第一种推力超过10000磅的涡喷发动机。这种发动机创新般地采用了一个双转子16级轴流式压缩机,压缩的效果更加强劲,而且节省更多的油料。在超音速飞行时,加力燃烧室可以在突然间把推力增加至16000磅,“开或者关”这样的动力系统不会出现在后来那种像F-4鬼怪II的J79发动机上。超过21000台J57发动机被制造了出来,它还被使用在麦道的F-101巫毒、康维尔F-102三角剑和波音707上。

本书封绘:尽管F-100在越战中的主要任务是对地攻击,但是在1964至1965年间很短的一段时期里是美国空军在北越上空的主要护航机种,直到后来F-4鬼怪II的到来。1965年4月4日,在滚雷行动第二次轰炸距离河内75英里的清化大桥期间,416TFS中队的任务是为攻击编队提供空战战斗空中巡逻保护,并掩护任何可能发起的救援被击落机组的行动。他的的工作就是拦截任何向这48架F-105D发起攻击的米格-17

唐.柯古斯上尉是“Green”小队的2号机,他的座机挂载了火箭弹并填满了20mm炮弹,用于救援战斗空中巡逻。他的编队正在海上徘徊时,2架北越米格-17朝他们飞来,绕到美机后方准备开打。

柯古斯咬住其中一架米格机,笔直地从20000英尺高度俯冲下来。他打了几个短点射,看见目标的右后方冒出火焰,碎片四处飞溅。在大约7000英尺高度处,这架米格机掉进了东京湾上的云雾里,柯古斯努力将这架几乎是垂直俯冲的F-100D 55-2894“Kay Lynne”从海面上拉起来。“Green”编队的其它飞行员认为这架米格机一定是被击落了,后来北越空军放出的资料证明921团在这一天损失了3架飞机,其中2架被清化附近的己方高射炮击落,唯一幸存下来的米格机飞行员陈翰认为是美国空军的F-100和F-105击落了这3架飞机。

柯古斯获得了一个“可能击落”的战果,因为林登.约翰逊总统在此时战争的初级阶段因为政治敏感性而否决了这个战果。

本书封绘

J57需要一个长长的进气道来控制发动机的进气气流,这些加上20英尺长的加力燃烧室和其它的油箱及设备,结果使得飞机比F-86A长了近10英尺,重量增加了15000磅。F-100A的翼展比F-86A短了20英寸,但机翼面积大了100英尺²。

航炮被保留了下来,4门手动装弹的20mm M39航炮取代了佩刀上的勃朗宁12.7mm机枪,让这种新战机的火力更加强大。在1953年由通用电气的庞蒂亚克分部制造,M39以供弹带的方式使用M50系列炮弹。F-100上有限的空间使得每门炮只能备弹200发,连续开火的时间加起来只有8秒。4个弹夹被安装在靠近座舱的地方,弹壳从机身下方抛出,弹带在内部收集起来,自动抛壳口只有在开炮的时候才打开,防止在弹舱里留下带有爆炸性的气体。

20mm M-39航炮是F-100最基本的武装,而且在很多情况下也是最有效的对地攻击武器,航炮的供弹系统来自于二战德国毛瑟MG213C航炮的设计,由四个弹药箱供应,每个弹药箱里有200发炮弹,M-39航炮的射速是1500发/分钟,能够连续射击8秒钟。但这种武器极不可靠,如果排气舱门不打开,废气就会倒灌入炮舱里,使得航炮无法使用,有的时候供弹链被卡主,导致四门航炮都无法使用。

受到米格-15在朝鲜战争中能力极强的表现以及苏联下一代战斗机即将诞生的影响,美国空军鼓励北美在研发“佩刀45”上尽可能快地超越传统技术。结果就是在1951年12月7日,2架YF-100A原型机的出厂时同样也采用了很多设计和制造方面的创新。

飞机在铣削和锻压上投资巨大,使用了诸如钛等新金属,使得从根本上搭建了一个新的骨架。主机身由2个空心结构组成,每一边都由一块完整的金属打造而成。主翼的蒙皮从下向上逐渐变细并且第一次在里面铣出不可缺少的加强筋,而不是用翼粱和翼肋打造出来。这一切都意味着更简单、更轻的结构,零件和紧固件更少。F-100(在1951年12月被正式命名为超佩刀)同样也比后来的百系列飞机便宜,然而这是第一种造价超过一百万美元的战斗机。

早期F-100的主翼没有襟翼,里面没有油箱,也没有带驱动的内侧副翼来抵消“控制反转”的现象,这种现象就是高速飞行时外侧的副翼在空气动力过载的影响下被扭曲。对超音速飞行的探索造就了厚度/弦长比只有7%的主翼,克鲁格的自动前缘缝翼被安装在主翼的前缘,来改进飞机在低速条件下和起飞时的操纵能力,这些前缘缝翼的放下和收缩取决于主翼上受到的空气动力过载,以此来降低失速的速度。查看它们的运作状态很快就成为了飞行员起飞前检查所必须的一项工作。就像迪克.加勒特(Dick Garrett)少校回忆道的:

“这些空气动力可收放的前缘缝翼有一个坏毛病,它们会制造出粘性的卷曲气流,使得一边主翼的缝翼是放下的,而另一边是收起的。这样的情况通常在低速飞行时发生,在做大过载机动或者以高攻角飞行时,这架飞机很快就会向缝翼收起来的一侧滚转。”

有意识地知道后掠翼喷气机在做大攻角机动时平尾有被卡死的倾向,F-100的设计者创新式地将其设计为一体,带驱动的实心平尾尽可能低的靠在后机身,不会受到主翼后方乱流的干扰。

机身内部5个不同的油箱总共可以容纳750加仑的油料,为了减少400磅的重量,这些油箱不是自密封的。一个巨大的液压“谷仓门”减速板可以在速度小于500节时从机身下方被打开,以此在战斗中降低飞行速度并提高转向能力。

作为一款昼间,晴朗天气下使用的战斗机,F-100不需要雷达,只要一个简单的航炮瞄准具就够了,使其成为最后一款机头进气的战斗机之一。进气道薄薄的外缘是北美新的大型风洞测试后的结果,该风洞在1949年完成建造。这样的测试同样也让机身被加长了9英寸,还把垂尾和平尾的厚度/弦长比减少了3.5%。

普惠的J57发动机。Pratt & Whitney J57 turbojet,photo by Ariadacapo via en.wikipedia.org。

普惠的J57发动机

J57和它的加力燃烧室在机身内部占据了24英尺的长度,机身内部同样还容纳了一个比较宽敞的座舱以及3个液压管线控制的起落架系统。前起落架可以转向(作用时由减摆器加倍),而两个小轮可以被放置在进气道的下方。增加速度的主要方法还是节省和减少重量,即便是一个60磅重固定的尾部保险杠也被一个更轻的、可收放的装置所取代。起初的测试飞行中发现这样的做法让垂直安定面减少的重量实在太多,这和设计师舒默德的建议恰恰相反。它的高度又被降低了2英尺,这样就干扰了F-100基本控制的“新陈代谢”。在飞行员‘Moose’莫塞利(Moseley)的眼里,“匈奴人(Hun,F-100的绰号)”是带尾舵的,飞得越慢就越需要踩尾舵,你不会使用副翼,因为它们经常带来麻烦。你不会慢下来,而且很小心地防止飞机滚转。“

由于迫切需要不断超越苏联战斗机的设计,美国空军把通过验证的设计直接投入生产,跳过了试飞阶段,以此来加快他们的采购流程,而不是像传统一样等待一系列的原型机完善和发展至生产型的标准。众所周知的就是库克.克雷吉(Cook Craigie)政策,它假定高级设计和风洞测试将会让飞机“飞离绘图板”,之后的试飞将证明设计的好坏,而且任何随后的微小改进都将在生产期间进行,对生产夹具和图纸来说没有很大的变化。这适用于同期的F-102三角剑,该方法使得一架战斗机无法在经过主要的机体重新设计之前达到起初要求的超音速性能,因为生产已经在测试飞行前开始。