35度後掠角傳奇——北美F-86「佩刀」戰鬥機技術簡史(上)

35度後掠角傳奇——北美F-86「佩刀」戰鬥機技術簡史(上)

來自專欄 RAF第617中隊駐紮地(水壩破壞者限定)113 人贊了文章

一、引言

隨著二戰的結束,經歷了無數戰火的洗禮以後的美國陸航成為了當之無愧的全球第一航空力量。在戰鬥機方面,隨著P-51H「野馬」戰鬥機的投產及服役,此時美軍戰鬥機性能相較於其他國家,尤其是他們未來可能的對手——蘇聯空軍都佔有十分巨大的性能優勢(即使是蘇聯戰鬥機傳統方面最好的中低空都是如此,要知道90英寸進氣壓的P-51H戰鬥機的海平面速度高達672千米/小時,即使是1946年服役的拉-9海平面速度也不過640千米/小時,更不用提拉-7量產型最好批次的612千米/小時了。90英寸進氣壓是在使用115/145號汽油和開啟ADI裝置的情況下取得的,1945年5月便已經進行相關測試並達到使用要求,最終於115/145號汽油正式投產後開始使用。而在1945年5月之後,駐紮在硫磺島機場的P-51D戰鬥機部隊也獲得了115/145號汽油的供應,他們提升後的75英寸進氣壓相比在歐洲戰區使用100/150號汽油的75英寸進氣壓的野馬戰鬥機的性能要強一些)

北美公司出產的第一架P-51H「野馬」戰鬥機,編號44-64160。該機於1945年2月完成首飛,並在9月停產以前共製造555架。即使不計算P-51H,光是使用115/145號汽油的新型75英寸進氣壓的P-51B/C和P-51D戰鬥機相較於同期蘇聯戰鬥機都有很大的優勢,更別提美國海軍於1945年獲得的F8F-1「熊貓」艦載戰鬥機了

如果說戰鬥機方面還僅僅是極大的優勢的話,那麼在轟炸機方面只能說是碾壓性優勢了——作為二戰轟炸機技術先進程度最高的代表的B-29「超級空中堡壘」,其性能是此時所有其他國家的轟炸機都難以企及的(高達9噸的最大載彈量,以及標配的中央火控系統及每個炮塔都配備的彈道計算機,同時在9000米可以視條件達到641-653千米/小時的最大平飛速度,再加上全增壓機艙,可以說技術水平在當時確實無人能及。),更何況美國陸航此時掌握著在當時獨一無二的大殺器——原子彈!試想一架架經過「銀盤」改裝後的B-29轟炸機飛臨蘇聯本土上空投放原子彈的樣子,那可真的是如入無人之境。(在向廣島投放原子彈時B-29的作戰高度為31000英尺,也就是9300米高度,考慮到當時蘇聯戰鬥機的火力、防護及最為關鍵的增壓器水平,完全不具備攔截B-29的能力,甚至攔截B-17之類的目標都有困難)

一架停放在機場的B-29戰略轟炸機,該機的最大載彈量高達9噸(40枚500磅炸彈,也就是對日晝間精確轟炸的主要配置),同時還有中央火控系統、彈道計算機等獨有的設備,技術水平力壓他國同期產品。而隨著換裝R-4360發動機的B-29D(即B-50)的服役,這個優勢將被進一步放大。

在飛行員訓練方面,從1944年6月開始美國陸航的飛行員平均總訓練時間就高達400小時,超過了英國皇家空軍的350小時,榮登各參戰國榜首。而在各型飛機數量方面美國陸航也絲毫不落下風,甚至在高性能飛機方面的數量優勢是其他國家只能望其項背的。但是即使是在這種情況之下,陸航高層並不認為自己可以就此高枕無憂,隨著二戰結束而崛起的還有蘇聯軍隊,他們即將取代納粹德國成為「自由世界」的新一代威脅,儘管此時陸航的實力要遠遠強於蘇聯空軍,但是並不意味著蘇聯航空工業會就此承認這一事實,因此儘管受到戰後軍費急劇驟減的困擾,陸航依然堅持保留了很多新項目的發展,並且對各個軍火企業給予了不少支持。

在日本上空編隊飛行的B-29轟炸機群,對軸心三國的成功轟炸使得美國陸航的地位得到了空前的提升,甚至由此促使戰後美國陸基空中力量直接成為獨立軍種——即1947年美國空軍的誕生。但是隨著蘇聯的崛起,美國陸航勢必要重視這一全新威脅,不然就可能喪失目前的巨大優勢

而隨著蘇聯各大設計局開始不斷投入到噴氣式戰鬥機研發的工作時,美國陸航的新一代噴氣式戰鬥機項目也在有條不紊地進行著。此時美國陸航早已擁有自己的第一代噴氣式戰鬥機,即洛克希德公司的P-80「流星」戰鬥機。該機於1943年開始研發(生產單位就是日後大名鼎鼎的「臭鼬」工廠,日後還將負責生產U-2偵察機、SR-71偵察機、F-117隱身轟炸機等著名產品,甚至今天的F-22和F-35戰鬥機都是該工廠的產品),並於1944年1月8日完成首飛工作(在當時編號還是XP-80,安裝的是英國德哈維蘭公司的「哥布林」引擎,該引擎同樣被用於德哈維蘭公司自己的「吸血鬼」戰鬥機),是美國陸航第一款時速超過800千米/小時的量產型戰鬥機。更值得一提的是,12架預生產型YP-80A於1944年底開始裝備部隊,其中有4架被送至歐洲地區(2架駐紮在英國,2架被送至義大利,其中後兩架編號為44-83028和44-83029,裝備了在義大利戰區的第一戰鬥機大隊),只可惜該戰鬥機在義大利地區僅僅執行了少量飛行任務,其中可能包括截擊Ar-234轟炸機的任務。儘管P-80「流星」戰鬥機在當時的性能還算不錯(根據陸航對編號44-85077的P-80A戰鬥機的測試,在發動機轉速為11500轉/分鐘的情況下,該機可以達到540英里/小時以上的速度,即864千米/小時。注意在測試的時候該機是已經上了塗裝的。),但是陸航此時很顯然需要一款在他們看來性能要優異得多的戰鬥機來保持甚至增大對蘇聯戰鬥機的性能優勢(值得一提的是20世紀70年代ATF項目也是在F-15服役不久以後上馬的,要知道同期蘇聯最好的戰鬥機還是米格-23呢。)。就這樣,美國陸航第一款後掠翼戰鬥機,也就是本文的主角——XP-86項目,登場了。

P-80戰鬥機儘管沒有趕上二戰,但是卻趕上了朝鮮戰爭。在初期P-80戰鬥機佔有絕對的性能優勢,和其他戰鬥機一道將朝鮮空軍掃出了天空,但是很快在面對米格-15戰鬥機時表現出了疲態,因此在之後主要負責執行對地攻擊任務

共和公司的F-84「雷電噴氣」戰鬥機,該機於1946年首飛,並於1947年裝備部隊。由於該機機翼兩端都安裝有副油箱,因此在朝鮮戰爭中被志願軍飛行員稱為「油挑子」。在參與朝鮮戰爭以後該機性能同樣不敵米格-15戰鬥機,因此其主要負責的還是對地攻擊任務

二、一切的開始

時間退回到二戰爆發以前,1939年8月27日,亨克爾公司的He-178完成了首飛工作,該機是世界公認的第一款噴氣式飛機,與此同時,英國工程師懷特爾也將自己設計的第一款噴氣式發動機安裝到了格羅斯特公司的E.28/39飛機上面,並隨後完成了試飛工作。而對於大洋對岸的美國來說,噴氣式發動機還是很新鮮的東西,或者說沒有人會意識到這種以全新的方式工作的發動機會帶來多麼巨大的革命性意義,而隨著歐洲戰事的爆發,以及日後太平洋戰爭的爆發,美國陸航此時急需擴充自己的航空力量,洛克希德公司的P-38項目和共和公司的P-47項目的研發進度被提上了日程,北美公司也在專註於對英國出口的NA-73項目,因此也並無更多精力能夠用於噴氣式發動機的研發工作(當然得益於兩大洋的保護,美國的地理環境可以使得各個企業遠離戰火,從而能夠保障研發和生產的順利進行)。

當時間進入1944年7月後,美國陸航於歐洲上空首次遭遇了德國空軍的第一款量產型噴氣式戰鬥機——Me-262「雨燕」。雖然說陸航飛行員在性能處於劣勢的情況下依然取得了一次次擊落戰果(實際上Me-262戰鬥機的威脅直到1945年3月以前都不算嚴重,甚至1945年3月的「嚴重」威脅也只是相較於殘缺不堪的活塞式戰鬥機部隊而言。而且相比於所謂的對噴氣式戰鬥機的「恐懼」,大部分陸航戰鬥機飛行員看到德國噴氣機反而處於十分興奮的狀態,畢竟擊落噴氣機在當時來看是個無上的榮耀,說不定退役以後還能跟同僚吹吹牛呢。),但是此時美國陸航手裡的噴氣式戰鬥機力量不足也是不爭的事實——貝爾公司的XP-59戰鬥機項目儘管早已於1942年10月公開,但性能甚至不如活塞式戰鬥機;洛克希德公司的XP-80戰鬥機項目於1944年1月完成首飛工作,但是還需要更多時間才能形成戰鬥力;共和公司的XP-84戰鬥機項目儘管宣稱可以獲得比現在的產品都要強大的性能,但是其首飛時間得等到1946年......

貝爾公司的XP-59戰鬥機儘管於1942年10月公開,但是性能甚至不如活塞式戰鬥機,因此不可能成為陸航未來所期待的新一代戰鬥機項目

對於此時的北美公司而言,他們此時的工作壓力絲毫不亞於自己的競爭對手:P-51D「野馬」戰鬥機正在加州英格伍德工廠和德州達拉斯工廠加緊生產中,而其中一部分研發力量還被用於輕量化野馬戰鬥機項目(雖然三個原型機都失敗了,但是部分試驗成功的技術卻被運用到P-51H上面),因此直到1944年11月22日北美公司才開始了自己的第一款噴氣式戰鬥機設計(設計方案編號RD-1265)。

按照項目規劃,這款戰鬥機將運用目前已知的所有技術,其中便包括大量在P-51戰鬥機上面得到驗證甚至十分成熟的技術,比如飛機表面(應該是指表面減阻力度)、機翼(採用最新型的層流翼技術,雖然在P-51上面早已運用該技術,但是在新項目上面的產品顯然要更加出色)和機尾便跟後期型P-51戰鬥機幾乎一樣,機身十分粗短、光滑且呈圓形截面,機頭被設計為開放式以便為TG-180噴氣式發動機(即通用電氣公司特許生產的德哈維蘭「哥布林」引擎,日後編號為J35)的輸出提供足夠的進氣量。該項目的北美代號為NA-134,預定的客戶為美國海軍航空兵(日後的成品就是FJ-1「狂怒」戰鬥機,由於狂怒的書籍還沒有到貨,且價格昂貴,只有一本,所以嘛,等有錢了能買到或者搞到電子版了再介紹吧。),美國陸航隨後也對北美公司的這個項目提起了興趣,接著於1945年春天向北美公司下達了研發請求,將這款為陸航準備的新型噴氣戰鬥機稱為XP-86項目(北美公司編號NA-140)。

FJ-1戰鬥機依然採用落後的平直翼設計,因此在後來的性能對比中完敗於同期的F-86戰鬥機,最終促使北美公司在研發FJ-2戰鬥機時改用了一樣的後掠翼設計

1945年5月18日,北美公司收到了陸航的具體研發要求意見書,該意見書要求新型戰鬥機可以達到超過600英里/小時的最大平飛速度(摺合起來為960公里/小時),除了空優任務以外,該機應當還能勝任為轟炸機提供護航及戰鬥轟炸等任務。

為了達成這一設計目標,北美公司首先修改了XFJ-1的機身形狀,並且去除了大量用於保證低速性能從而有利於航母起降的設計(反正陸航也不用航母打仗不是嘛),機翼形狀沒有多少改變,但是厚度大大減小以減少阻力,同時在機翼的後弦上方和下方增加了一對減速板(沿襲了同樣是北美產品的A-36」阿帕奇「俯衝轟炸機的減速板設計),機身的細度比(按照字面意思是這麼翻譯的)相比XFJ-1大大增加,機頭進氣口也被修改為橢圓形以減小迎風面積,發動機型號同樣是TG-180(採用十一級壓縮機,屬於軸流式噴氣發動機),最大推力為4000磅。

(摺合起來為1814千克,相比之下Me-262採用的Jumo-004發動機推力為2000磅,摺合起來907千克,兩具加起來同樣是4000磅推力;He-162採用的BMW-003發動機推力為1760磅,摺合起來為798千克;流星戰鬥機的W2B引擎單台推力1960磅,摺合起來889千克,兩台3920磅,1778千克,B.37引擎單台推力2160磅,摺合起來979千克,兩台4320磅,1958千克;P-80A戰鬥機採用的J33引擎單台推力3600磅,摺合起來1632千克。)

XP-86項目最初規劃書,此時採用的還是平直翼設計,而它的性能將在採用後掠翼之後得到飛升,成為第一代戰鬥機的佼佼者

XP-86戰鬥機的設想草圖

除此之外,XP-86還將運用增壓座艙,同時在副翼增加了全新的液壓助力系統。為了提升航程,XP-86的機翼翼尖將和P-80、P-84一樣可以加裝兩具副油箱,在必要時可以將其拋棄。火力方面,XP-86雖然採用的也是6挺.50口徑機槍的方案,但是機槍的型號由AN/M2變成了AN/M3,最大特點便是射速由780發/分鐘提升至1150-1250發/分鐘(要知道二戰期間的MG17和勃朗寧.303的射速也才1200發/分鐘),火力投送量由此得到了大大提升,每挺機槍備彈量267發(實際可增加至300發)。XP-86的瞄準具為A-1型,配備AN/APG-5型測距雷達(可以和瞄準具聯動,提供距離等必要參數),翼下有一對掛架,每個可以承受2000磅重量,其中掛架可以攜帶炸彈和副油箱,機翼下方也可以攜帶8枚高速空射火箭彈(HVAR)。

1945年6月20日,第一架XP-86原型機於北美公司駐加州的英格伍德工廠中展出。該機長度為35.5英尺(10.65米),高度為13.2英尺(3.96米),翼展為58.2英尺(17.55米),最大起飛重量14600磅(約6.6噸),測試結果為爬升率5520英尺/分鐘(1656米/分鐘),正常作戰航程1500英里(2400千米),在掛載兩具170加侖翼尖油箱的情況下轉場航程為2240英里(3584千米),升限44900英尺(13470米)。儘管以上的指標都十分好看,但是速度指標卻完全沒有達到陸航的600英里/小時以上的要求——平直翼的XP-86在試飛過程中僅僅於10000英尺(3000米)達到了582英里/小時(931千米/小時)的最大平飛速度。

要想達到進一步的性能提升,從而贏得陸航的招標工作,那麼只有兩條路可以走——增加發動機推力或者減小飛機阻力,而讓整個XP-86項目迎來轉機的不僅僅是美國人自己,還有來自大西洋對岸,那個曾經的敵人的禮物。

AN/M3機槍通過提升射速,相比二戰時期廣泛使用的AN/M2機槍,在火力投送量上得到了極大的提升,儘管如此量產型佩刀依然在朝鮮戰爭中碰到了火力不足的問題,因此進一步加快了20毫米航空機炮上機的進度

F-86A作戰手冊上面的座艙照片,可以看到頂部的A-1瞄準具,該瞄準具可以與測距雷達進行聯動,從而讓AN/M3機槍的遠距離彈道優勢得以充分發揮,進一步提升了佩刀的戰鬥力

三、本質上的蛻變

1945年5月德國投降,大量盟軍技術人員進入德國本土以便獲得德國遺留下來的先進技術,其中便包括後掠翼技術。眾所周知,Me-262戰鬥機便是很典型的一款後掠翼設計,除了繳獲實機以外,盟軍也在梅塞施密特公司繳獲了不少技術圖紙,並且在蘇聯人之前搶先將它們運回國內。儘管機翼前緣只採用了30度後掠角(Me-163為38度後掠角,Ta-183為40度),但是Me-262在兩個發動機吊艙巨大阻力以及Jumo-004發動機推力不如B.37發動機的情況下依然表現出了比流星戰鬥機更優異的性能,這便足以說明後掠翼設計的成功之處。

簡單得來說,後掠翼的特點是將流經機翼的氣體速度分解為兩個部分,分別為展向(垂直於軸線,從機翼前緣到後緣)和法向(平行於軸線,從翼根流向翼尖),其中展向速度不會產生升力,法向才會產生升力,當後掠角越大時,分解給展向的速度就會越大,法向速度便會隨之越來越小,當後掠角接近90度時,法向速度也基本為零了。這個設計概念最早於1935年由德國科學家布斯曼提出,並且隨後運用於Me-262等飛機上面,蘇聯也於20世紀30年代進行過後掠翼的研究,但是由於戰爭影響,直到戰後的拉-160戰鬥機項目才得以實施。

作為人類歷史上第一款參戰的噴氣式戰鬥機,Me-262戰鬥機的設計無疑是十分成功的。在繳獲了不少Me-262戰鬥機之後,盟軍科學家們迅速展開了後掠翼技術的研發工作,目的便是能將這一先進技術早日運用於自己的戰鬥機上面

流星戰鬥機依然採用的是平直翼設計,因此在飛行速度方面相比Me-262並不佔優勢

儘管後掠翼的設計一樣存在缺點(如低速操控性不佳,這一點德國人通過給Me-262戰鬥機安裝前緣襟翼來解決),但是其革命意義依然是不容置疑的。在採用後掠翼之前,平直翼在高速飛行條件下的性能發揮一直是一件令人頭疼的事情,尤其是在接近1馬赫速度時產生的激波阻力更是阻礙了飛機速度的提升。早在1942年,北美公司就將一架野馬戰鬥機改為前掠翼設計以進行高速飛行驗證,最終結果是不了了之。在當時公認的一個方法便是減小機翼厚度以降低激波阻力,從而大大提升飛機速度,但是機翼厚度的減小帶來的結果是翼尖更容易失速以及低速操控性能差等一系列問題,因此也沒有人能夠從根本上克服這個問題。

拉-160是蘇聯第一款採用後掠翼設計的戰鬥機,採用單台RD-10發動機(即繳獲的Jumo-004發動機的仿製品)和35度後掠翼,由於發動機推力不足等原因最終下馬。相比Jumo-004的悲慘命運,BMW-003卻在法國人手裡大放異彩,甚至到了幻影2000的M53發動機都有它的影子

1944年8月24日,一名叫做艾德霍吉的北美公司工程師受命前往蘭利機場研究減小機翼厚度對飛機高速性能的影響。在1945年德國投降以後,關於Me-262的後掠翼設計的相關資料也被帶回了美國本土進行研究,根據資料顯示梅塞施密特曾計劃在Me-262的後續型號上面採用35度後掠角設計(原文如此,也有說法是美國人在貝爾L-39型噴氣驗證機上面得到的35度後掠角為最佳設計的結論),北美公司氣動設計部門主管格林負責徹夜翻譯整套德國設計圖紙並將結果發往萊特機場。最終由格林領導的美國氣動設計師團隊通過消化吸收德國後掠翼設計的技術資料成功掌握了這項劃時代的技術,並於1945年8月得到了金德伯格本人(他是北美公司的總經理)的認可。1945年8月14日,即日本宣布投降的前一天,北美公司收到氣動部門的消息,證實了後掠翼可以大幅提升性能的特點,並且被告知可將其運用於XP-86項目上面。在兩個星期之後,第一架採用35度後掠翼設計的XP-86原型機出產了,接著該機於1945年9月18日進行了測試,最終結果表明全新設計的XP-86戰鬥機完全可以達到北美公司和美國陸航的預期指標。1945年11月1日,陸航正式通過XP-86項目的後掠翼設計,也就是說允許北美公司在未來的量產機中使用這一設計。

(PS:突然想起來一度廣泛流傳的Ta-183是米格-15和F-86的起源的謠言,Ta-183採用40度後掠角,米格-15和F-86是35度後掠角,這基因突變得有點厲害啊,當然Ta-183的設計先進性是毋庸置疑的,至少在一代戰鬥機最佳氣動外形方面,德國人走出了摸索階段的第一步。順帶Me-262倒是確實和F-86有一定關係,由於最初沒有掌握前緣襟翼的設計要領,因此有說法是XP-86原型機最初是直接安裝了Me-262的前緣襟翼進行測試,然後根據測試結果來研發北美公司自己的前緣襟翼)

經過修改以後的XP-86原型機圖紙,此時已經採用了後掠翼設計

1947年12月參與測試的XP-86原型機的存檔照片

Ta-183戰鬥機設想圖,該機事實上和米格-15、F-86沒有任何關係可言

隨著後掠翼設計的採用,XP-86的研發進度也被大大加快了。XP-86戰鬥機首先延續了之前的氣泡座艙蓋,這樣飛行員在空戰中就可以獲得360度無死角的視野。(然後在F-4」鬼怪「II戰鬥機上面美國戰鬥機座艙視野優良的優點消失了,一直到後來的麥道F-15」鷹「戰鬥機上面才得以繼續延續。),原型機採用的是J-35C-3發動機,推力為4000磅,量產型XP-86將換為通用電氣的新產品——TG190發動機(即大名鼎鼎的J47發動機,推力5000磅,摺合起來為2267千克)。

1946年2月28日,陸航通過了後掠翼型XP-86的測試報告,而北美公司的工廠則於8月開始為XP-86的量產做準備。12月20日,陸航下令生產33架量產型P-86A戰鬥機,1947年8月8日,第一架量產型P-86A戰鬥機從英格伍德工廠中推出,編號45-559597,六天以後該機完成了第一次檢查工作。在隨後一個月時間裡北美公司的工程師們於邁爾斯機場(即今天的洛杉磯國際機場)對該機進行了一系列測試,1947年9月11日,這架P-86A被拆解並由卡車運至穆羅克干湖陸軍基地(即如今的愛德華茲空軍基地),在重新組裝完畢以後該機於10月1日由北美公司試飛員威奇駕駛升空完成首飛工作。

XP-86戰鬥機的機頭機槍布置情況,共計6挺M3型12.7毫米機槍,總備彈量1800發(為最高的每挺300發配置,也有每挺267發的配置,即總備彈量1602發)

正在組裝中的佩刀戰鬥機

在首飛過程中,P-86A的各項表現都十分穩定,30分鐘之後威奇駕駛它於基地上空進行了一次巡航並開始著陸。在即將著陸時威奇發現了一個令人窒息的事情:儘管主機輪鎖顯示綠燈,但是機鼻輪卻並沒有顯示處於展開狀態,他立刻向地面塔台彙報了情況,指揮人員命令他拉起飛機並再次通過機場以便地面人員觀察起落架情況,最終結果表明主起落架僅僅展開了45度!威奇和負責聯絡的地面人員嘗試了各種已知的方法,但是全部沒用。地面人員隨後決定讓威奇自行選擇跳傘還是降落,顯然威奇為了保護公司的成果而選擇了後者,最後威奇成功地將這架P-86A降落在了乾涸的河床上面(機鼻著陸狀態),事故調查的結果表明是地勤人員在維護起落架時將不同配件裝錯了位置,飛機本身設計並沒有什麼問題。

第一架量產型P-86A戰鬥機,此時已經完成了試飛工作

威奇的座機最終以這種姿態完成了緊急迫降(當然這是朝鮮戰爭的照片,不是P-86A)

在威奇的試飛報告中,他並沒有對P-86A的飛行特性表現出任何不滿,唯一的缺點是來自J35發動機,它的推力實在太小了(僅僅4000磅推力),爬升率僅僅為4000英尺/分鐘(約為1200米/分鐘,甚至不如平直翼XP-86的指標)。不過對於北美公司來說這根本不算問題,因為本身J35發動機就只是測試應急用的,量產型P-86A將安裝更加強勁的J47發動機(5000磅推力)。1947年10月14日,耶格爾駕駛貝爾X-1飛機完成了人類歷史上第一次超音速飛行,隨後威奇在1947年11月21日參與NACA的一項測試時,曾經駕駛XP-86A原型機於俯衝中達到1.02-1.03馬赫的最大速度(也有說法是只達到過0.94馬赫)。1947年10月16日,空軍向北美公司下達相關命令,要求生產190架P-86B戰鬥機。該型號為P-86A的加長版,為了適應粗糙地面而採用了更加堅固的起落架,同時採用了升級型J47發動機,P-86B的機體被加寬了7英寸以容納更大更厚的主起落架和機輪,最終該項目由於需求量不大而於1947年12月1日被取消,生產訂單也被改為188架P-86A和2架P-86C。

1948年4月26日,P-86A成功迎來了J47發動機的安裝。5月20日一架生產型P-86A(應該是指安裝了J47的版本)完成了首飛,接著美國空軍(1947年9月16日於陸軍中獨立出來,成為一個獨立軍種,簡稱由USAAF變為USAF)於5月28日接收了首批兩架P-86A戰鬥機,隨後向北美公司發出了333架P-86A戰鬥機的生產訂單。1948年6月,空軍發布了全新的編號命名規則,將原有的驅逐機(Pursuit aircraft)編號改為了戰鬥機編號(Fighter),P-86A也由此改名為F-86A,最終訂單為554架。

佩刀,從這一刻,出鞘了。

四架隸屬於第56戰鬥截擊大隊的F-86A戰鬥機於低空編隊通過塞爾弗里奇空軍基地,攝於1950年。此刻它們正在進行防空截擊演習,這在冷戰期間可謂是常態

四、F-86A,型號的開始

量產型F-86A相比之前的P-86A性能更加出色,首先該型號換了通用電氣公司的J47-GE-1發動機,推力為4850磅(摺合起來2199千克),在起飛重量和XP-86相同的情況下F-86A-1可以于海平面達到1086千米/小時的最大平飛速度(相比平直翼的XP-86以及FJ-1簡直是飛躍性提升),升限提升了超過5000英尺(1500米),最大升限現在被提升至46000英尺(13800米),最大爬升率幾乎為原來的兩倍,達到了7800英尺/分鐘(2340米/分鐘)。

按照設計,F-86A-1的掛架可以攜帶兩具206.5加侖轉場副油箱,或者可以攜帶兩枚1000磅炸彈,甚至可以選擇掛載16枚5英寸火箭彈(即HVAR火箭彈,比XP-86的預期設計指標翻了一倍)。F-86A-1的瞄準具為MK18型陀螺瞄準具,無線電通訊設備和敵我識別裝置(IFF)為XP-86的同款型號,並且配備了T-4E-1型彈射座椅,座艙蓋必須在彈射座椅啟動以前由人工打開,從第34架F-86A開始,一種小型的簡易爆炸裝置被加到了座艙蓋周圍,這樣座艙蓋便能在彈射座椅啟動以前自行快速脫離。

F-86A的前緣襟翼設計示意圖,前緣襟翼的採納使得F-86A在擁有超高飛行速度的同時,還能擁有優異的低速操控性能,可謂是一舉兩得。在考慮到副翼上的液壓助力以後,便可謂一舉三得(極大減輕了飛行員在高過載機動時的拉杆所需桿力)

F-86A採用的彈射座椅示意圖,為了適應更高飛行速度下的跳傘環境,彈射座椅取代降落傘是勢在必得且刻不容緩的趨勢

量產型F-86A主要分為三個批次,即F-86A-1(尾部編號為47-605至47-637,共計33架),F-86A-5(原編號F-86B,但最終改為A-5型,尾部編號為48-129至48-316,共計188架),F-86A-5(追加訂單,尾部編號為49-1007至49-1339,共計333架)。主要變化包括彎曲的擋風玻璃被更換為了V型防彈玻璃,該變化首先見於第一架F-86A-5戰鬥機;從第34架量產型F-86A開始增加了機槍加熱裝置,不鏽鋼油箱和供油線路也被加裝進來;第100架量產型開始更換了更有效的冠層密封裝置和除霜器,同時一個更容易激活氣缸的裝置和加強了結構強度的起落架也被運用了上來;第160架量產型開始,鹽及鹽軌道裝置被重新設計並安裝,同時座艙和剎車系統也有一定修改。

從第189架量產型開始,一種120加侖的戰鬥副油箱開始被投入使用,在此之前F-86A主要使用206.5加侖轉場油箱,可以讓最大作戰半徑達到1170英里(1872千米),但是後果便是這款副油箱只能在0.8馬赫速度以下拋棄,考慮到噴氣式戰鬥機空戰時速普遍在0.9馬赫,這就意味著佩刀飛行員必須首先降低速度來拋棄副油箱,從而使得自己處於不利地位。在此情況下,北美公司受命研發新一代副油箱,目的是在滿足高速拋棄要求的同時讓航程不至於下降太多。1948年新型副油箱開始研發,最終120加侖副油箱在測試中可以於0.95馬赫投放,大大超出了之前的206.5加侖副油箱的0.8馬赫投放條件。

F-86A戰鬥機使用的120加侖戰鬥副油箱

1948年5月20日,第一架量產型F-86A-1完成首飛,首批33架將全部用於測試工作。隨著量產工作的逐步進行,J47發動機的改進工作也在持續進行著——1948年秋天,少數J47-GE-3發動機被交付至北美公司以維持生產的進行,因為此時J47-GE-1發動機已經出現一定的可靠性問題,只有等這個問題解決之後F-86的量產工作才能繼續進行,最終的解決措施便是1948年12月交付的J47-GE-7型發動機,最大推力提升至5340磅(2422千克),該型號發動機隨著F-86A-5的量產而投入了使用。1948年9月15日,約翰遜少校駕駛F-86A達到了670英里/小時(1072千米/小時)的最大時速,並成功創造了當時的世界紀錄,而這項記錄將在四年以後被另一架F-86戰鬥機所打破。

1949年2月15日,駐紮在馬奇機場的第一戰鬥機大隊下屬第94戰鬥機中隊成為了第一支裝備F-86A戰鬥機的部隊,他們在當天接收了兩架F-86A-5戰鬥機,而整個第一戰鬥機大隊將裝備83架F-86A-5戰鬥機,主要負責洛杉磯地區的防空任務。第二支換裝部隊為駐紮在華盛頓特區的第四戰鬥機大隊,同時駐紮在新墨西哥州的第81戰鬥機大隊(他們負責保衛該地區的原子彈設施)、駐紮在奧特斯空軍基地的第33戰鬥截擊大隊、駐紮在塞爾弗里奇空軍基地的第56戰鬥截擊大隊和駐紮在普雷斯克基地的第23戰鬥截擊大隊也相繼裝備了F-86A-5戰鬥機。

一架早期生產的F-86A-5戰鬥機,隸屬於第56戰鬥截擊大隊,攝於1951年的塞爾弗里奇空軍基地。該機原屬於第4戰鬥截擊大隊,但是很快隨著後者前往朝鮮戰場而留給了第56戰鬥截擊大隊

駐紮在普雷斯克基地的第23戰鬥截擊大隊是最後一支裝備F-86A戰鬥機的部隊,他們於1951年1月開始換裝工作。這些F-86A屬於後期升級以後的A-7型,特徵為機翼翼尖加裝的皮託管,移除了槍口擋焰板,同時更換了更加先進的AN/APG-30型測距雷達

1949年3月,第一戰鬥機大隊開始為他們的新型戰鬥機徵求名字,儘管在此之前北美公司就已經非正式得將F-86A-5稱為「銀色戰馬」,但是飛行員們顯然不喜歡這麼長的名字,很快他們的方案便得到了空軍的正式認可——「佩刀」。當然受於壓力,空軍很快將正式文件中的名稱改為了「佩刀噴氣」,如同其他當時在美軍中服役的噴氣式戰鬥機一樣(如F9F「黑豹」被稱為黑豹噴氣,F-84被稱為雷電噴氣一樣。)。1950年,F-86A進行了一系列測試,並且在每次測試中都表現優異,而隨著朝鮮戰爭的爆發,尤其是蘇聯空軍飛行員駕駛米格-15戰鬥機出現於朝鮮上空之後,佩刀的參戰必要性便被迅速提上了日程。(畢竟平直翼設計的F-80C和F-84、F9F、F2H在空戰中根本不是米格-15的對手)11月1日,第五航空軍正式要求從本土調遣佩刀戰鬥機部隊參與戰事,最終由二戰著名王牌飛行員梅耶中校(沒錯,就是1945年1月1日率領第352戰鬥機大隊的P-51D戰鬥機於Y-29機場奮勇反擊的那名王牌)率領的第四戰鬥截擊大隊成為了第一支參加朝鮮戰爭的佩刀戰鬥機大隊。(此時距離米格-15戰鬥機出現還只過了一個星期)

最後生產的24架F-86A-5戰鬥機進行了一些升級工作,包括使用A-1CM型瞄準具取代了之前的MK18型陀螺瞄準具,同時為了適應全新的瞄準具,改進後的AN/APG-5C型測距雷達也取代了舊型號,經過以上升級後的型號被稱為F-86A-6戰鬥機,而在之後換裝了更加先進的AN/APG-30型測距雷達以後的型號被稱為F-86A-7戰鬥機,其中值得一提的是有部分F-86A在服役過程中還換用了J47-GE-13型發動機,推力提升至5450磅(2472千克)。

A-1CM瞄準具示意圖

當更新型號的佩刀戰鬥機服役以後,F-86A也逐漸從空軍部隊中除役,其中有部分飛機被交付到了空中國民警備隊的手裡,如俄勒岡州空中國民警備隊的第123戰鬥截擊中隊和威斯康辛州空中國民警備隊的第126戰鬥截擊中隊。(所有後續升級型號都被交付給了空軍的部隊,並沒有留給空中國民警備隊使用)1953年11月,隸屬於蒙大拿州空中國民警備隊的第186戰鬥截擊中隊成為了第一支裝備F-86A戰鬥機的ANG單位。1960年,最後一批F-86A戰鬥機從加利福尼亞州和科羅拉多州空中國民警備隊退役,其中一架編號為49-1069的F-86A-5被用於安裝阿芙羅公司的「奧蘭多」發動機的適應性試驗,並由此作為加拿大空軍的佩刀戰鬥機的原型機使用。

最後值得一提的便是RF-86A偵察機。在朝鮮戰爭初期,美國空軍的偵察任務主要由RF-51D和RF-80執行,但是米格-15戰鬥機的出現意味著老式飛機的偵察任務變得愈加危險。北美公司起初並沒有為F-86A專門開發偵察型號的準備,因此駐紮在金浦機場的第15戰術偵察中隊的費舍爾少校和加里少校主動承擔起了研發工作,接著該中隊的行動軍官戴爾雷上校準許了他們的改裝行動。首先他們移除了一架F-86A戰鬥機的武器和彈藥,接著在機頭剩餘空間內安裝了一台K-25型轟炸照相機,該相機由一架B-26「入侵者」轟炸機上面拆解下來並以45度角進行安裝,通過機頭新增的一個小洞進行照相,最終有兩架正在日本立川飛機修理廠進行修理工作的F-86A戰鬥機完成了這項戰地改裝工程。第四戰鬥截擊大隊還有兩架F-86A戰鬥機在右機身增加了可供K-25照相機使用的窗口,這樣就能在和正常F-86A行動時以假亂真,後來也有部分F-86A戰鬥機在改裝過程中使用兩台K-9照相機取代了原有的單台K-25照相機。

第四戰鬥截擊大隊下屬第335戰鬥截擊中隊的F-86A戰鬥機,注意翼下掛載了兩具165加侖副油箱

在朝鮮戰爭期間,不論是中蘇空軍還是美國空軍在戰爭初期都遭遇過副油箱短缺的問題,圖中這架隸屬於第四戰鬥截擊大隊的F-86A戰鬥機正在進行165加侖副油箱的安裝測試,該副油箱由F-80C上面的翼尖副油箱升級而來

五、F-86E,全動平尾的安裝

北美公司的下一代佩刀戰鬥機便是F-86E,北美公司編號NA-170。第一批生產訂單為60架,編號從50-579到50-638。類似最後生產的24架F-86A-5,F-86E同樣配備了A-1CM型瞄準具和AN/APG-30型測距雷達,同時J47-GE-13型發動機也成為了標配。

在F-86A的服役過程中,飛行員們發現即使是有液壓助力的幫助,飛機在最大速度時的操控性能依然不能令人滿意,其原因在於平尾所承受的空氣載荷過大。傳統意義上的解決方案是增大平尾面積,或者是將平尾一直延後到垂尾頂端(如米格-15和米格-17那樣),但是這很顯然會增加飛機的氣動阻力,同時也會增加一定重量和改變重心位置,而這也註定不會是北美公司的選擇。在發現水平尾翼的後緣襟翼已經不適應當前飛行條件下的操控需求以後,北美公司創造性地在F-86E中採用了全新的全動平尾設計——通過讓整個平尾得以轉動,從而大大提升受力面積,這樣便能很大程度上減輕平尾所受的空氣載荷,最終達到增加飛機高速操控性的設計目的。

北美公司的F-86E戰鬥機生產線的一角

這架隸屬於第51戰鬥截擊中隊的F-86E戰鬥機很好地展示了全動平尾的效果,事實證明這會是一個革命性設計,直到今天各國作戰飛機都是如此。

1950年9月23日,第一架生產型F-86E(編號50-579)完成了首飛工作,接著空軍於1951年2月9日接收了首批兩架F-86E-1戰鬥機,第二批生產訂單為25架,編號改為F-86E-5。1951年5月,駐紮在奧提斯空軍基地的第33戰鬥截擊中隊成為了第一支裝備F-86E-1戰鬥機的部隊,接著其他被生產出來的F-86E都被交付給了在朝鮮半島作戰的部隊(由埃斯佩蘭斯角號航母和西托灣號航母負責轉運)。第四戰鬥截擊大隊成為了朝鮮半島首支換裝該型號的戰鬥機部隊,同時原本裝備F-80C「流星」戰鬥機的第51戰鬥截擊大隊也開始了換裝F-86E的工作。1951年12月,第16戰鬥截擊中隊和第25戰鬥截擊中隊在戰鬥中宣稱在一個月內擊落了25架米格-15戰鬥機。

第四戰鬥截擊大隊下屬第336戰鬥截擊中隊的F-86E戰鬥機,此時該機正停放於加固掩體內,攝於1953年4月的韓國境內

接下來投入生產的是F-86E-10戰鬥機。該型號的編號為51-2718到51-2849,改進措施包括換裝了推力增加至5910磅(2680千克)的J47-GE-27型發動機(早期生產的F-86E-10依然是採用J47-GE-13型發動機),當然這款發動機依然表現出了一些問題,而這將在F-86F上面得到解決。F-86E-10的其他改進措施還包括使用平整的防彈擋風玻璃取代了之前的V型防彈擋風玻璃,另外操作桿等設備也有一定改進。首架F-86E-10(編號51-2718)於1951年9月交付。第51戰鬥截擊中隊下屬的第39戰鬥轟炸中隊將他們的F-51D戰鬥機交付給了第18戰鬥轟炸中隊,接著換裝了全新的F-86E戰鬥機。

隨著F-86E戰鬥機的生產的進行,加拿大空軍購買了一架編號為49-1069的F-86A-5戰鬥機,並且讓飛行員駕駛它前往加拿大境內的工廠進行改裝,其中一項措施便是採用阿芙蘿公司的「奧蘭多」發動機取代了原有的J47發動機,推力提升至6000磅(2721千克),北美公司將其稱為F-86J,但是它的真實名字卻更為人熟悉——CL-13 MK1。在第一款CL-13之後,加拿大空軍進一步推動了佩刀戰鬥機的國產化工作,包括引進350架佩刀戰鬥機的生產許可證(編號為佩刀MK2,又名CL-13 MK2),該型號和F-86E-1基本一致,包括全動平尾、V型防彈玻璃、J47-GE-13引擎等措施都被採納,首架飛機於1951年末期開始裝備加拿大空軍的戰鬥機中隊,最終美國空軍也開始向加拿大採購部分CL-13 MK2戰鬥機,編號為F-86E-6戰鬥機,序列號為52-2833到52-2892。

一架停放在機場的F-86E-6戰鬥機,攝於1956年8月。不少F-86E-6在安裝了美國制式設備之後被投入到了朝鮮戰爭中。

一架隸屬於第四戰鬥截擊大隊的F-86E戰鬥機正在進行發動機維護作業,可以看出機身可以從中間被分解,這樣大大增加了維護的便利性

最後一批生產的F-86E戰鬥機的編號為F-86E-15型,該型號於1952年10月開始投產,總產量130架。除了為了安裝J47-GE-27發動機而擴大了機身以外,還配備了全新的A-4型瞄準具,同樣可以與AN/APG-30型測距雷達進行聯動。沒有一架F-86E-15被派往朝鮮戰場,它們最終全部交付給了空中國民警備隊使用。算上加拿大生產的型號,F-86E的總產量為396架。

下一代佩刀,將會是一場革命性的設計,甚至說具備劃時代意義都毫不過分。而它的故事,我將在下一篇進行介紹。

(未完待續) 另外如果誰有FJ系列的介紹資料也希望能提供一下,這樣文章能盡量完整。

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