Armstrong Part1

XP-86

北美公司(North American)的 F-86 佩刀毫无疑问是最伟大的战斗机之一,堪与福克(Fokker)D.VII、索普威思骆驼(Sopwith Camel)、超马林喷火(Supermarine Spitfire)、、、、以及比肩。1949 年佩刀进入美国陆军航空队(USAAF)服役,并在朝鲜战争中获得了相当的空中优势。朝鲜战争结束后,佩刀进入盟国空军服役,成许多西方国家的主要战斗机,并且在加拿大、日本、意大利和澳大利亚按许可证生产。佩刀同时也是一个长寿机种,最后一架服役中的 F-86 直到 1993 才退役(玻利维亚空军),可能创造了作战飞机的服役时间纪录。

F-86 佩刀的历史要追溯到北美为美国海军进行的 NA-134 项目。此时太平洋战争渐进高潮,美国海军正计划获得舰载喷气式飞机,并希望能在奥林匹克王冠行动(Operation Olympic-Coronet),即 1946 年 5 月登陆日本之前进入现役。海军已经计划发展 4 种战斗机:沃特(Vought)XF6U-1 海盗(Pirate)、麦克唐纳(McDonnell)XFD-1 鬼怪(Phantom),麦克唐纳 女妖(Banshee)和北美 XFJ-1暴怒(Fury)。

XF6U-1

NA-134 项目在 1944 年深秋开始。NA-134 采用机头进气的桶状机身,下置平直薄机翼和平直平尾布局。并承袭了 P-51D 的层流翼型。发动机是一具通用电气(General Electric)TG-180 涡轮喷气机,这实际上是按许可证生产的德.哈维兰(de Havilland)顽皮鬼(Goblin)发动机。TG-180 军用型号是 J35,是 11 级轴流涡喷发动机,海平面推力 1,815 千克。海军在 1945 年 1 月 1 日订购了 3 架 NA-134 原型机,军用型号 XFJ-1。1945 年 5 月 28 日,海军核准了 100 生产型 FJ-1(NA-141)的合同。

就在北美着手设计海军 XFJ-1 的同时,USAAF 颁布了一个中等航程的昼间战斗机规格需求,规格要求该机还能作为护航战斗机和俯冲轰炸机使用,速度不低于 965 公里/小时,因为当时正在研制中的共和(Republic)XP-84 雷电喷气(Thunderjet)已承诺达到 944 公里的时速。1944 年 11 月 22 日,北美向航空队提交了由 XFJ-1 派生的 NA-140,结果给 USAAF 留下了好印象。1945 年 5 月 18 日航空队签定合约购买 3 架 NA-140 原型机,军用型号 XP-86。

NA-140 模型图

海军的 XFJ-1 在设计上必须做出一些妥协以满足低速舰载操作的需要,但陆基的 XP-86 不需要如此勉强,除了保留 XFJ-1 的尾翼面外,XP-86 具有更薄的机翼和更“瘦”的高细长比的机身。

XP-86 引入了一些原先从未应用在战斗机设计中的技术,包括全增压座舱和液压动作的副翼和升降舵。军械是当时 USAAF 的标准配备——6 挺 12.7 毫米勃朗宁 M3 机枪,射速 1,000 发/分,每枪携弹 267 发。座舱内安装斯佩里(Sperry)机枪/炸弹/火箭瞄准具,由 AN/APG-5 测距雷达提供数据。XP-86 机翼下可安装火箭发射架,发射 8.5 英寸高速航空火箭(HVAR)。为了提高生态存能力,XP-86 还配备自封油箱,并在座舱周围辅以装甲板。

XP-86 采用了相对厚度 10% 的机翼,使临界马赫数扩展到 0.9。翼展 38 英尺 2 1/2 英寸,全长 11.65 米,高度 4.03 米。机翼上下表面设置 4 片减速板。飞机全重 5,216 千克,预计海平面最大速度 924 公里/小时,3,048 米高度时 935 公里/小时,低于 USAAF 要求。初始爬升率 1,783 米/分,实用升限 14,020 米。机内 1,552 升燃油时作战半径 478 公里,加装翼尖两具 643 升副油箱后可增加到 1,207 公里。但是当原型机生产出来后,这些数字显得非常夸大。

1945 年 6 月 20 日,XP-86 实物模型通过审核。但是最初的风洞测试表明 XP-86 的机身无法达到 965 公里的期望速度,如果不进行重大改动,XP-86 恐怕要被取消。

据说是现存唯一的 NA-140 照片

1945 年 5 月德国投降后,美国急切渴望获得关于最新的德国喷气式战斗机的信息,以及其他德国秘密战时研究诸如喷气推进,火箭发动机和弹道导弹上的成果。军方从工业界和研究机构中挑选人员组成“寻宝队”前往被占德国领土研究缴获的资料,并制成微缩照片运回美国。

但在 1940 年时,这些德国研究仅仅停留在理论上,当时没有可以达到近音速的飞机。但是这些研究成果还是引起了绞尽脑汁想提高 XP-86 性能的北美工程师的注意。

为了弥补后掠翼的低速缺陷,北美工程师在机翼前缘安装了自动缝翼。缝翼完全自动控制,根据所受的气动力打开或者关闭。当缝翼向前滑动打开时,可以加速流经机翼上表面的气流速度,得以增加升力并减小失速速度,在高速时,缝翼自动关闭将阻力减到最小。

F-86 的前缘缝翼示意图

1945 年 8 月, 项目的空气动力学家格林(L. P. Greene)向雷蒙德.赖斯(Raymond Rice,北美资深工程师,曾参与 P-51 的设计)提议 P-86 改用后掠翼布局。1945 年 9 月的风洞测试证实了这种布局在高亚音速时能降低阻力,以及缝翼在低速时的积极作用,极限马赫数提高到 0.875。

基于这些风洞研究,1945 年秋北美将 XP-86 的后掠翼构型提交给 USAAF。USAAF 对此很欣赏,并在 1945 年 11 月 1 日欣然核准了该提议。这可以说的上是 USAAF 所作最重要的决定之一,如果他们没有同意这种改变,后 50 年的天空将会变得不同。

XP-86 平直翼型与后掠翼型侧面图对比

北美下一步要做的是确定后掠翼的展弦比。较大的展弦比航程更大,较小的展弦比高速性能更好且稳定性更好,正确的选择明显必须是两者的折衷。进一步的测试在 10 月下旬到 11 月中旬间展开,得出展弦比为 6 较合适的结论,但是在 1946 初进行的追加风洞测试显示展弦比为 6 的机翼会出现安定性问题,于是展弦比最终定为 4.79,机翼 35 度后掠,翼根相对厚度 11%,翼尖相对厚度 10%。