上期讲了F-100D-40-NH“超级佩刀”本期讲讲A型。

北美 F-100 超级佩刀是一种超音速喷气战斗机,1954年至1971年间服役于美国空军(USAF),1979年之前在空中警卫队(ANG)服役。这是美国空军“世纪系列”喷气战斗机中的第一款,也是第一款能够在平飞时达到超音速的战斗机。

F-100最初由北美航空公司设计,是F-86佩刀战斗机的高性能后续机型。作为战斗轰炸机的F-100广泛用于越南南部的近距离空中支援任务。F-100也在多个北约空军和其他美国盟军中服役。它常被称为“Hun”。各种型号被开发出来,包括短尾的F-100C和稍有不同机翼的F-100D。

YF-100A 超级佩刀

这是第二架原型机YF-100A,首次飞行于1953年10月。这架飞机是现存最古老的超级佩刀,拥有原始的短尾鳍。编号为c/n 180-2 “FW-755”,以美军编号52-5755完成。目前展示于美国加州爱德华兹空军基地西门的“世纪圈”AFFTC博物馆。

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诺斯罗普·F-100“超级佩刀”是美国空军现役库存中第一架能够在平飞中达到超音速性能的战斗机。虽然它最初设计仅用于空中优势,但作为战斗轰炸机的角色却非常出色。

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对佩刀的超音速版本的追求始于1949年2月,当时诺斯罗普航空公司的雷蒙德·莱斯和埃德加·施穆德开始进行一项由公司资助的设计研究,以开发一种能够在平飞中实现超音速性能的先进版本。这项研究提出,通过将标准F-86的机翼后掠角增加到45度来实现这一性能提升。然而,风洞试验表明,由于在接近音速时气动阻力的急剧增加,这一改变只能带来相对较小的最大速度提升。

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显然,仅靠气动变化不足以在平飞中实现超音速。需要更多的动力。为此,通用汽车的艾里逊分公司提出了一款升级版的J35涡轮喷气发动机,额定推力为9000磅英尺,几乎是F-86的J47发动机推力的两倍。通用电气则提出了一款升级版的J47,额定推力为9400磅英尺,带后燃器时为13,000磅英尺。

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1949年9月14日,诺斯罗普决定集中精力开发一种改进版的F-86D全天候拦截机,目标是实现超音速性能。它将由通用电气提出的高级J47发动机提供动力,预计最大速度为35,000英尺高度下的1.03马赫。“高级F-86D”(如飞机所称)具有45度的机翼后掠角和受面积率影响的机身。然而,美国空军拒绝了这个想法,建议诺斯罗普设计一架日间战斗机。

诺斯罗普决定尝试满足美国空军的要求,并提出了一种“高级F-86E”的建议,这是一种高性能日间战斗机。1951年1月推出的高级F-86E在许多方面与高级F-86D相似,但机身更纤细,前部进气口没有顶部雷达罩。美国空军也拒绝了这个想法,但表示这个概念可以重新设计成空中优势战斗机。

接下来的提案被公司称为“佩刀45”,其中“45”表示机翼后掠角。它结合了高级F-86D和高级F-86E的特点,但将由新的普拉特·惠特尼J57-P-1涡轮喷气发动机提供动力,带后燃器时额定推力为15,000磅英尺。预计最大速度为35,000英尺高度下的1.3马赫(860英里/小时),战斗半径为670英里。预计战斗总重为23,750磅。武器装备将包括四门20毫米T-130机炮。

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佩刀45最终成功引起了美国空军的兴趣。诺斯罗普要求美国空军购买两架佩刀45原型机,一架用于气动测试,另一架用于武器试验。

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1951年10月,美国空军委员会决定推动佩刀45提案的发展,尽管一些关键开发人员认为该设计对于一款基础日间战斗机来说过于昂贵和复杂。随着朝鲜战争提醒了苏美关系的危险状态,空军委员会希望佩刀45尽快服役。他们认为两架原型机不足以实现早期的作战状态,建议在初步飞行测试完成之前就启动大规模生产。

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这是一种高风险的策略,如果一切按计划进行,空军将很快获得一架新飞机,但如果飞行测试中出现意外问题,将面临高成本和长期延误的风险。然而,考虑到朝鲜战争的压力和与苏联的冷战,认为这个风险是值得的。1951年11月1日,空军发出了购买两架佩刀45原型机和110架量产飞机的合同信。

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11月9日,佩刀45的模型进行了检查。模型委员会收到了一百多个配置变更请求,发现了几项武器装备缺陷,并要求进行若干改进以提高飞机的能力。

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1951年11月20日,公司开始在代号为NA-192下进行F-100A生产版本的工作。1951年12月7日,美国空军正式将佩刀45指定为F-100,这是“世纪系列”战斗机中的第一架。两架原型机被美国空军指定为YF-100,公司的代号为NA-180。

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1952年1月3日,发出购买两架YF-100原型机的合同信。1952年2月11日,空军发出另一份合同信,用1952财年资金购买23架生产型F-100A。

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在模型检查之后,诺斯罗普对机身进行了重新设计,使其更纤细,并提供了延长的贝壳式座舱罩。水平尾翼被移到机翼弦平面以下的位置,希望这能使尾翼在高迎角时避开机翼的尾流,帮助防止后掠翼飞机在失速后突然剧烈的俯仰倾向。序列号为50-577的YF-86D进行了实验改装,以验证这种新型低置水平尾翼布置。

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1952年6月23日,美国空军批准了拟议的变更,但要求诺斯罗普考虑安装外部武器架,并用非自封式油箱替代现有的软质油箱,以节省400磅的重量。

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在最终设计阶段,诺斯罗普的工程师们进行了几项改动以减少阻力并增加发动机推力。他们将进气口唇部改为锐利的边缘,以改善气流并在超音速时为发动机提供更高能量的空气。机头长度增加了九英寸。水平尾翼和垂直尾翼的厚度/弦长比减少到0.035。这项改动计划用于生产型飞机,但对两架原型机来说已经太迟了。这些改动于1952年8月26日获得批准。那时,美国空军授权采购另外250架F-100A。

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最终从这些设计变更中脱颖而出的YF-100被重新命名为YF-100A。YF-100A的翼厚/弦长比为0.082,而F-86的这一比率为0.10。机翼前缘增加了一个手套翼剖面,将翼厚/弦长比进一步降低到0.07。副翼安装在机翼内侧而不是接近翼尖的位置,以减少副翼在高速偏转时对机翼的扭曲倾向。YF-100A在当时有些不寻常,因为没有提供机翼襟翼。然而,机翼前缘确实有五段自动缝翼,由气动力驱动。这些缝翼旨在提高起飞时的升力,延迟机翼振动,改善失速时的横向控制,并允许更紧的转弯。

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机身腹部安装了一块可伸缩的减速板。高而窄的垂直尾翼后掠,并配备了一个薄的方向舵。机翼内没有安装油箱,所有内部燃油都容纳在机身内部的五个非自封式软质油箱中,总容量为750美制加仑。两个翼下副油箱每个可容纳275美制加仑。主轮向内收回到机身,双鼻轮向后收回到机身。

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在初始设计阶段使用了耐热钛合金,这是首次在飞机中大量使用这种金属。事实上,诺斯罗普直到1954年在制造超级佩刀时使用了美国生产的80%的钛。钛是一种极其坚固且轻便的金属,比铝更耐热。然而,它相当脆且难以加工,大量使用钛使得超级佩刀的制造成本飙升。

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武器装备包括四门T-160(后改为M39)机炮,每侧座舱下方各两门。弹药容量为每门275发。安装了A-4测距瞄准具,利用安装在上进气口唇内部的雷达天线提供的测距信息自动计算提前量,并用一块嵌入式介电面板覆盖。

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YF-100A的发动机是普拉特·惠特尼J57-P-7,额定推力为9220磅英尺,带后燃器时为14,800磅英尺。然而,这款发动机的推力被调低,并未达到其最大功率。1952年8月26日,美国空军将其订单增加到273架飞机,加上一个静态测试样品。

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当第一架YF-100A接近完工时,空军意识到两架原型机不足以满足测试计划,他们决定前十架下线的F-100A也将用作测试飞机。

第一架YF-100A(52-5754)于1953年4月24日完成。它从洛杉矶工厂秘密转移到爱德华兹空军基地。公司试飞员乔治·S·韦尔奇于1953年5月25日进行了首飞。YF-100A在首飞时就突破了音速。

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7月6日,YF-100A在从51,000英尺的长时间俯冲中达到了1.44马赫的速度。然而,在早期测试飞行中,遇到了一些方向舵振颤问题。安装液压方向舵阻尼器解决了这个问题。

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美国空军的试飞员发现YF-100A的性能超过了空军的任何其他生产型战斗机,但他们也发现了一些可能在服役时引发问题的严重缺陷。起飞和降落时的机头视野不好。高速平飞时的纵向稳定性被认为不足。低速操控性较差,YF-100A在接近失速时有偏航和俯仰的倾向,左翼不可控地下降。没有后燃器时的爬升率过低——需要16分钟才能爬升到40,000英尺。此外,降落困难,接地速度较高。

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第二阶段测试于1953年9月15日完成,此时YF-100A已进行了39次飞行,总计19小时42分钟。

第二架YF-100A(52-5755)于1953年10月14日首飞。

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为了展示超级佩刀,美国空军决定用它打破世界速度记录。当时,世界速度记录由道格拉斯XF4D-1 Skyray保持,两次往返于三公里直线航程上的平均速度为753.4英里/小时。为了创造新的记录,超级佩刀必须超过此前纪录至少百分之一,这意味着飞机必须在三公里航程上平均至少达到760.9英里/小时。中校弗兰克·K·(皮特)·埃弗里斯特被选中进行尝试。在他的第一次尝试中,在萨尔顿海上空的三公里航程上,中校埃弗里斯特驾驶YF-100A 54-5754平均速度为757.75英里/小时,比Skyray快但未超过百分之一,所以不算数。决定在另一条航线上再试一次,这是一条15公里的航线,不适用百分之一的规则。

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根据国际航空联合会(FAI)的规则,任意航线上最快的速度均为官方世界速度记录。1953年10月29日,中校埃弗里斯特平均速度755.149英里/小时,创造了新的官方世界速度记录。在整个记录飞行中,中校埃弗里斯特将YF-100A保持在距离地面100英尺以内。这是最后一次在低空创造的世界速度记录。

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