
紧凑、强大的海盗之心——普惠 R-2800 发动机
说到 R-2800,以 1939 年的标准来看,这种 2,000 马力的发动机毫无疑问是个怪物。两排总共 18 个汽缸的总排量达到2804立方英寸,使得同时代的其他空冷发动机相形见绌。性能出众,安全可靠,维护方便,奇怪的是这种大马力发动机从未用于轰炸机。三种著名的战斗机采用这种发动机,包括共和公司的 P-47 雷电,格鲁曼公司的 F6F 地狱猫和钱斯特沃 F4U 海盗,前两种机身横截面都是椭圆形,除了发动机正面进气口外,还要在进气口下方安排单独的通风口供机身后部的涡轮增压器使用(格鲁曼试验过涡轮增压的 R-2600)。而 V-166B 设计方案用最小的体积来容纳这种发动机,机身横截面是圆形,滑油冷却器和增压器进气口都布置在翼根。为了充分利用巨大的引擎功率,它的哈密尔顿螺旋桨直径达到 13 英尺 4 英寸,这就势必提高起落架高度,才能使螺旋桨不至于垂到地上。巴塞尔匠心独具,推出了独特的倒海鸥翼布局,这种设计可以一举解决四个问题:首先,根据 NACA(国家空气动力委员会,NASA 的前身)提供的风洞数据,从侧下方插入机身的上段机翼与机身几乎 90 度垂直,这样从机翼上下分离的气流打到后部机身上时,产生的诱导阻力最小,这种布局很好的结合了中翼布局低阻的优点;其次,这种设计可以使用较短的起落架,而不像直翼战斗机那样需要长长的起落架;第三,较短的起落架向后收起,然后机轮转过 90 度收入机翼中,不会占用太多空间,可以在机翼中加装油箱,容纳更多的燃料以增大航程;最后,作为一种舰载机,倒海鸥翼的设计使得机翼即便向上折叠后,也具有比较低矮的外形,可以省出航母机库顶部的空间。

1939 年 2 月沃特向海军展示了 XF4U 全尺寸木制模型
V-166B 获得了海军打出的最高分——86.4 分(总分 100)。1938 年 6 月 11 日,钱斯沃特公司赢得这笔订单,开始试制 XF4U-1 原型机;1939 年 2 月 10 日,全尺寸模型完成,立即送去做风洞试验。从 XF4U-1 开始的战斗机采用了新的点焊技术,这使得新飞机可以采用更坚固更重的全铝蒙皮,可以更有效的承受在航母上急速起降带来的冲击,经受战斗中的伤害。全硬壳结构的飞机机体都很坚固,采用点焊技术后机身更是光滑,工程师们花了很大力气设计飞机的引擎盖,最大限度的利用 R-2800 发动机那种相对小的正面面积,尽量使得机头流线外形。机头的结构很紧凑,但是引擎盖可以很方便的拉开维护,发动机产生的巨大热量通过整流罩周围一圈通风片散发出来,很快被迎面吹来的气流带走,而不是集中吹向某个特定的方向。另外一个问题是后排的汽缸得到的冷却不够,温度很容易升高,既要散热,又不能增加发动机总体积,美国人高超的铸造工艺解决了这个问题。R-2800 汽缸头是整体铸造的,外壁的散热片排布得相当紧密(比 1830 发动机增加了近一倍散热片)。在技术验证和测试阶段,XF4U-1 最初计划采用的是 XR-2800-2 型引擎,而最终装到机体上的是 R-2800-4 型,可以在起飞时提供 1,850 马力,在 15,000 英尺高度,转速 2,400rpm 时功率 1,600 马力;最大功率 2,000 马力,同样出于开发阶段的最强发动机就这样结合到最强的机体上。

R-2800 的一个汽缸体,注意这些密集的散热鳍片都是铸造成型
本文曾刊登在《突击》8~12 辑,感谢 Chyvalries 的伟大工作,为我们再现了这种伟大的战机!
不过在 F4U 身上还有一些相对落后的地方,比如说外翼的后半段蒙皮就是帆布的。整个机翼可以看成三部分,首先是下折的内侧翼段,可以看成机身中段的一部分,这部分还容纳着起落架;然后是外侧翼段的前襟部分,全金属制,容纳着枪炮舱;最后是帆布蒙盖的外翼后半段,副翼也是木质结构夹板蒙皮的。其实采用帆布蒙皮的做法在海军飞机中是比较普遍的,比方说水上飞机那么巨大的机翼后半部也是帆布蒙盖的。除了部分帆布的机翼以外,海盗最初的武器配备也相对保守。在外侧机翼各有一挺.50 口径机枪,在引擎盖和机身前部装有.30 和.50 口径的机枪一挺。此时美国还没有参战,美国战斗机的火力比起交战中的英、德、日三国已经相对落后。此外还打算在机翼下开出一排十个小的炸弹舱,容纳总共 20 枚 5.2 磅小型炸弹,在驾驶员的下方开一个泪滴形的观察窗用于控制投弹。这是一种很古怪的想法,试图让高空飞行的 F4U 投下这些炸弹,攻击下方的轰炸机编队。在美国,一直以来海军航母和陆基大型轰炸机之间总是有不可调和的矛盾,专门为海军研制飞机的沃特公司得到指示,这种新式武器必须能够把陆航的 B-17 机群轰得落花流水,从而让总统和国会明白“那些昂贵的四发轰炸机是多么脆弱”,谢天谢地这种诡异的设计最终没有被送上生产线。
1940 年 5 月 29 日,钱斯沃特公司的新飞机首次试飞,操刀的是沃特公司的首席试飞员莱曼•布拉德(Lyman Bullard)。此前他已经对普惠的 R-2800-4 发动机知之甚多,但实际驾机升空是另一回事,把节流阀缓缓推出,1,805 马力的强大动力立即把人压到椅背上。飞机顺利升空,收好起落架,然后爬到 9,000 英尺高度。布拉德开始各项例行检查,包括左右转向,再次收放起落架,测试襟翼,检查各仪表是否正常。在地面上的工程师、地勤人员和普通工人的注视下, XF4U-1 慢慢减速,减到几乎失速,然后再逐渐加速,最后急急降落。布拉德关掉引擎后爬出座舱,一言不发的点燃一支雪茄,他的手在颤抖,看上去很紧张。机械师们很快就明白为什么了,升降舵上的弹簧平衡片已经不翼而飞,根据试飞员的回忆,那是在 180 节正常速度巡航时飞掉的,飞行中不时有轻微振颤,而且降落时操纵杆沉得几乎拉不动,他刚从鬼门关打了一个转归来。

1940 年 5 月 29 日莱曼•布拉德驾驶 XF4U-1 进行了不算成功的首飞
7 月 11 日进行了第 5 次试飞,就是文章开始所说的那样,原型机完全变成了一堆残骸,但是在残骸被拉回钱斯沃特的车间之后,工作人员很惊奇的发现除了外翼和尾部外,机身中段和倒鸥翼的机翼内段等核心部分几乎未受损伤,三个月后,修复的 XF4U-1 重新升空了。新战斗机的性能指数超越了当初海军提出的设计标准,海平面爬升率每分钟 2,600 英尺,升限 35,500 英尺,航程 1,070 英里。10月1日,在海军航空局托尔斯少将(John Towers)的观察下,这架原型机在斯特拉福德和哈特福德之间 40 英里的航程上创造了每小时 405 英里的纪录。这项成绩引起了广泛关注,媒体纷纷发表文章,声称海军拥有世界上水平速度最高的战斗机。(实际上,陆军的 P-38 闪电也打破了每小时 400 英里的记录,海盗是第一种打破该纪录的单引擎战斗机。)这项纪录甚至引起了陆军的兴趣,在“美国现代空军之父”亨利•阿诺德将军的直接干预下,正在为陆航研制下一代战斗机的共和公司彻底抛弃了原先采用液冷发动机的 XP-47A 方案,代之以采用 R-2800 发动机的 XP-47B,即是 P-47 雷电,美国在二战中生产数量最多的战斗机。
