02.27 从未登场的“巫毒”——麦克唐纳“群魔乱舞”的起始

第二次世界大战前夕的1939年,美国人詹姆斯·麦克唐纳创办了麦克唐纳飞机公司。这家初创的飞机公司并没有在二次大战中大显身手,那时美国最著名的飞机公司是北美、格鲁曼、波音、道格拉斯、诺斯罗普、寇蒂斯等一系列老店,麦克唐纳飞机公司靠生产别人的飞机度过了二战。

二战后,随着飞机订单的急剧缩减,生存成了头等大事。喷气时代的来临,麦克唐纳激进甚至极端的直接走上了喷气战斗机发展思路,使其迅速成为海军的主要舰载机供货商,麦克唐纳在F1H“鬼怪I”小试锋芒之后、F2H“女妖”和F3H“魔鬼”分别生产了895架和522架,这些飞机的产量在那个时代都没突破四位数,算不上成功。

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F2H-2“女妖”


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第一架 F3H-1N 在 F2H“女妖”的陪伴下进行试飞

麦克唐纳真正的第一款成功产品是F-101“巫毒”,F-101发展成为用于核轰炸的战斗轰炸机、全天候拦截机以及战术侦察机。“巫毒”是第一种平飞速度超过 1,600 千米/时的生产型战斗机。各型一共生产了 807 架,其中 B 型 480 架,RF-101C型参加了越战。

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第 27 战斗轰炸联队的 F-101A 53-2425

相对于F-101,麦克唐纳更为成功的产品就是F-4“鬼怪II”(Phantom)。F-4是美国空、海军、海军陆战队六、七十年代的主力战斗机,参加过越南战争和中东战争,总产量超过5000架,是战后美国产量第二的战斗机。麦克唐纳一跃成为美国主要的飞机生产商。

1967年麦克唐纳兼并道格拉斯飞机公司,改名为麦道。麦克唐纳和道格拉斯合并后不久,就赶上了美国空军的第三代战机计划。1969年12月,美国空军宣布麦克唐纳.道格拉斯所提出的设计方案在F-15计划竞争中获胜,成为该计划主承包商。F-15“鹰”于1972年7月首飞,1974年首架量产机交付美国空军使用,直到现在。

除战斗机以外,麦道公司还生产了一些知名的商业飞机,如DC-8、DC-9、DC-10客机和后与中国合作的MD-82。麦克唐纳也成功地挤入到水星和双子星计划。1997,麦道被波音公司兼并。

从麦克唐纳生产的一系列战斗机的命名就可以发现,采用的都是妖魔鬼怪,据说麦克唐纳相信超自然主义,所以他的飞机经常被赋予超自然的名字,例如鬼怪(Phantom),魔鬼(demon),精灵(goblin),巫毒(voodoo)等。

然而麦克唐纳的一系列“妖魔鬼怪”的始祖却是从没登上舞台的XF-88“巫毒”开始的,揭开了麦克唐纳一系列尾梁式战斗机的大幕!

美国陆航在二战中学到了痛苦的教训——护航战斗机对深入敌境的轰炸机能否幸存至关重要。但第一代喷气式战斗机油耗很高,缺乏活塞式战斗机的航程和续航力,无法担负护送 B-29、B-50 和 B-36轰炸机的重任。为了尝试解决这个问题,陆航考虑了所有能显著增加喷气式护航战斗机航程的方案,其中包括一些稀奇古怪的创意。其中的一个方案是轰炸机拖曳护航战斗机飞至战区,然后释放战斗机实施护航。陆航用 B-29、B-50 进行了几次 P-80、P-84 的拖曳试飞,不是很成功且十分危险。还有一个方案沿用了 30 年代的寄生战斗机概念,大型轰炸机机腹下挂载喷气式战斗机,可在飞行中释放。其中最著名的例子就是麦克唐纳 XF-85“小鬼”。还有康维尔 XP-81 混合动力战斗机方案,以及几乎是飞行油箱的大型、笨重的贝尔 XP-83 方案。

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康维尔 XP-81 混合动力战斗机


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贝尔 XP-83“飞行油箱”

为了解决这一难题,1946 年初美国陆航非正式地颁布了“穿透战斗机”的规格建议书,要求该机的作战半径不低于 1,448 千米,性能可与所有敌方战机匹敌。此外陆航还希望该机的全重能低于 6,804 千克。

在陆航需求的刺激下,1946 年 4 月 1 日创立不久麦克唐纳公司启动了 Model 36 的研究工作。Model 36 计划是一种大型双发飞机,安装两台 1,361 千克力的威斯汀豪斯 J34 发动机。一开始麦克唐纳的设计师想把发动机布置在两侧翼根,但是不太理想,后来将发动机并列布置在机身中段下方,也较易维护。直通式进气道布置在两侧翼根,并列尾喷管在后机身下方。麦克唐纳希望这种布局能留出足够的机身空间装载燃料以便执行远程穿透任务。该机机翼后掠 角35 度,尾翼为 V 尾。麦克唐纳选择 V 尾是试图通过把尾翼从三片减至两片来降低空气压缩效应。后机身安装了一组开孔减速板,座舱安排在前机身视野开阔处,武器为 2 门 20 毫米机炮。

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威斯汀豪斯 J34 发动机,该公司最后在航空发动机领域一败涂地

陆航对该方案很感兴趣并在 1946 年 5 月 7 日与麦克唐纳签订了意向书。1946 年 6 月 20 日陆航又授予麦克唐纳 2 架 XP-88 原型机的研制合同,序列号 46-525 和 46-526。1946 年夏模型完工,8 月通过审核后进行了一些修改,翼根进气口改为后掠 40 度并增加了附面层斜坡以改善总压恢复。初步风洞试验表面 V 尾在作为方向舵使用时会产生不良滚转并且在近失速状态时纵向稳定性不足。因此 V 尾被传统尾翼取代,平尾固定在垂尾中段以避开机翼气流的干扰。

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首架 XF-88 原型机(46-525),此时还未安装加力燃烧室,尾部下方造型较简单。注意尾翼已由 V 尾改为传


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XF-88 尾部向前打开的多孔减速板

陆航对修改后的设计表示满意,1947 年 2 月 14 日最终确认了两架原型机的订单。1948 年 6 月 11 日,因为美国空军(USAF)成立,XP-88 的编号改为 XF-88,并出于麦克唐纳用妖魔鬼怪来命名飞机的传统,正式授予XF-88,“巫毒”(VOODOO)的绰号。这便是后来麦克唐纳一系列尾梁式战斗机的始祖!

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XF-88“巫毒”

1948 年 8 月 11 日首架原型机(46-525)下线,随后被运至穆洛克干湖进行试飞。1948 年 1 月 20 日该机在麦克唐纳首席试飞员罗伯特·M·艾德霍尔姆驾驶下首飞。该机的发动机是两台 1,361 千克的威斯汀豪斯 XJ34-WE-13 轴流式涡喷,没有安装武器。

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试飞中的 XF-88 46-525 外形流畅优美。

试飞阶段出现了一些小问题,由于 S 形进气道影响了进气效率,起飞时导致一些推力损失,为此在进气道靠近轮舱的部位增加了弹簧式辅助进气门来解决这一问题。另外该机的滚转率不足,通过将副翼弦长增加 26% 在一定程度上解决了此问题,但完全解决的话需要提高机翼的扭转刚性。俯冲减速板完全打开后出现过度抖振,通过打孔并将展开角度限制在 45 度解决了此问题。为了解决阻尼不足的方向振荡和不良滚转耦合问题,设计了人工增稳手段,并使用了偏航阻尼系统,用一个偏航速度陀螺来控制方向舵。

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XF-88 三面图

经过上述改进后,该机的操控特性总体上令人满意。但是性能却让人失望,主要是没有达到航程要求以及超重。海平面最大速度只有 1,032 千米/时,低于已经投产的 F-86“佩刀”。XF-88 爬升至 9,144 米耗时约 6 分钟。最初估计的战斗全重 7,484 千克被证明是过于乐观了,在安装了 USAF 要求的附加设备并经过各种改进之后,战斗全重一举增加到 9,072 千克,雪上加霜。为了满足航程要求,除 2,779 升的内油外,翼尖还可挂载两个 1,325 升的副油箱,但风洞测试表面翼尖副油箱会导致严重的失速问题。

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XF-88 挂载翼尖副油箱的式样(模型)

XF-88 动力不足,为此麦克唐纳建议在第二架原型机上安装带加力的 J34 发动机,生产型 F-88 则安装 2,722 千克静态推力的威斯汀豪斯 J46 加力涡喷发动机。USAF 并没有出资支持安装 J46 的研究,但同意第二架原型机安装 J34 加力型。但是更换发动机比预计的要困难,威斯汀豪斯发现仅依靠 1.32 米长(出于离地间隙考虑所允许的最大长度)的加力燃烧室,难以达到预计的推力。麦克唐纳被迫自行研制加力燃烧室,他们设计的燃烧室仅长 76.2 厘米,重 99 千克,使威斯汀豪斯的 XJ34-WE-15 发动机最大推力从 1,633 千克增加到 2,189 千克。

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换装了 XJ34-WE-15 发动机的 XF-88 46-526,尾喷管造型有所不同

第二架原型机(46-526)安装了 XJ34-WE-15 加力发动机,机翼内增加了软式油箱以将内油增加到 3,157 升。1949 年 4 月 26 日该机首飞,性能提高明显——海平面最大速度接近 1,127 千米/时,爬升至 9,144 米耗时 4 分钟,起飞滑跑距离缩短了 20%。

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试飞中的 XF-88 46-526,由于安装了加力燃烧室,导致尾部突出

XF-88A 还要面对美国空军穿透战斗机招标的激烈竞争,洛克希德 XF-90 和北美 XF-93A 都是强劲的对手。XF-90 是 1949 年 6 月首飞的双发设计,YF-93A 是 F-86“佩刀”的重大改进型,最初的编号是 F-86C。在穿透战斗机竞标中,美国空军最初因与“佩刀”的共通性而青睐北美的设计,1948 年 6 月 USAF 授予北美 118 架生产型飞机的合同,补充合同 2 架。1948 年 12 月麦克唐纳被指示停止 F-88 的进一步研发,但允许继续试飞两架原型机。

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洛克希德 XF-90A 原型机,明显改进于F-80


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北美 YF-93A ,也没有笑到最后

看起来 XF-88 似乎已经谢幕,但是 1949 年 2 月 美国空军突然取消了 F-93A 的生产订单。原因有几条,也许最重要的一条是当年军费开支的大幅削减。预算受限后 USAF 决定优先研制截击机和战略轰炸机。此外一个高级委员会认为空军有暗箱操作嫌疑,决定在三种竞争机型间展开对比试飞决出胜者后先不签订任何生产合同。

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1949 年麦克唐纳团队在庆祝 XF-88 的第 100 次飞行

1950 年 6 月 30 日~7 月 8 日间,洛克希德 XF-90、麦克唐纳 XF-88 和北美 YF-93A 之间进行了对比试飞。1950 年 8 月 14 日评估委员会宣布 XF-88A 胜出。但是由于朝鲜战争的爆发,美国空军需要优先生产已有的战机,麦克唐纳的胜利并没有使其获得任何订单。此外随着 B-47 和 B-52 这类的高速远程喷气式轰炸机的出现,军方认为它们有足够的能力规避敌方的拦截,对穿透战斗机的兴趣已经不大了。

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XF-88 双机

在装备司令部(AMC)的要求下,1949 年 10 月在完成了爱德华兹空军基地(AFB)的I阶段试飞后,第一架 XF-88(46-525)返回麦克唐纳进行 XF-88B 的改装——一架超音速螺旋桨研究机,用于测试艾利逊 T38 涡桨发动机和 27 种螺旋桨组合。XF-88 在机鼻偏左位置安装了一台 2,740 马力的艾利逊 XT38-A-5 涡桨发动机,为此前起落架被移到右侧。非加力的 XJ34-WE-13 也被 XJ34-WE-15 取代,机翼内增加了软式油箱。为了安装试飞设备,内油容量减至 2,056 升。为了平衡机鼻的涡桨发动机重量,后机身增加了 109 千克的配重。1953 年 4 月 24 日首飞。XF-88B 多数时间在兰利航空实验室试飞,1955 年损坏的 XF-88A 被用于向 XF-88B 提供备件。试飞一直持续到 1956 年,该机是美国空军序列中最后的螺旋桨战斗机。

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在依靠涡喷飞行时,螺旋桨处于顺桨状态


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正在降落的 XF-88B 46-525

尽管 XF-88 赢得了穿透战斗机的投标,满足了空军的技术需求,但美国空军战略的转变使得它从未投产,但该机的研制让麦克唐纳掌握了喷气式战斗机设计的基本规律,该机的尾梁式机身布局成为麦克唐纳以后的一些列战机的经典布局,从F3H到F-101直到F-4,一脉相承。从下面几张图就可以看出这种布局的传承。

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XF-88


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F-101B


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美国海军的F3H-2


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F-4C

XF-88虽未投产,但随后该机在进行大量修改后,以 F-101的身份重出江湖,F-101继承了XF-88的名号依旧称为“巫毒” 由此可见二者的关系。

1951 年 11 月 30 日,新的改进型 F-88 编号被定为 F-101,化身F-101的“巫毒”在穿透、护航、战术打击、核打击、照相侦察、换装训练等任务上表现出色。是美国空军在50年代通用型最强的战斗机。

从未登场的“巫毒”——麦克唐纳“群魔乱舞”的起始

F-101A 与第二架 XF-88 原型机的直接对比,机身加长加宽以增加内油容量,平尾移到垂尾顶部

1953 年 8 月,当时麦克唐纳设计师 Herman Barkley 领导了一个设计团队,最初的目标是提升本公司 F3H“恶魔”舰载战斗机的性能和多用途性以获得更多的订单。设计团队提出了几种差异很大的方案,公司非正式的将它们全部命名为 F3H-X,因为设计理念都脱胎于 F3H。最终这个设计诞生了美国二战后产量第二大的战斗机F-4"鬼怪II",麦克唐纳的尾梁设计在"鬼怪II"身上得以延续。

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F-4的初始设计,F3H-G 全尺寸模型,基本上是 F3H 的双发型。


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1958 年 5 月 27 日 YF4H-1 的处女航



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