北美公司North American的YF-100A和YF-100B(YF-107A)
Super Sabre超級軍刀式
北美航太公司首席試飛員喬治‧威許於1949年12月最早試飛了第1架YF-86D原型機(當時稱為YF-95A)。動力系統使用全新奇異公司的J47-GE-17型渦輪噴射發動機,推力為7,780磅;性能上甚為優異,平直飛行時曾超過700哩/小時空速。事實上,也由於配備更大推力之發動機,1架早期生產型F-86D,就建立了世界飛行速度新記錄698.505哩/小時。不久,又被另1架F-86D以715.697哩/小時刷新。在當時這種情形相當特殊,因為是第一次由同型飛機連續創造世界最高速飛行記錄。
即使F-86D性能相當良好,北美公司仍追求突破。因為北美公司並不服膺古老格言:「如果東西未損壞,不要修理它」。相反地,其座右銘則是「如果東西可以用,就使它變得更好用」。就是這是種黑白分明的態度,尤其在1967年飛機製造訂單大多被洛克威爾公司瓜分之前,該公司的理念是正確的。
由於軍刀式系列戰機硏製成功,欲增進其飛行性能,北美公司在1949年,就硏發新型軍刀式戰機,期許能在平直飛行情況下超過音速。但首先,它必須尋找一具合適的發動機。
1949年2月,北美公司已注意到普特&惠尼公司(後簡稱為普惠)正硏製新型的發動機,型式為JT3。它早於1947年就進入硏發階段,它亦是最早期普惠公司所設計之噴射發動機,並後續衍生出J42(JT6)和J48(JT7)等發動機,兩者皆獲得勞斯萊斯公司生產執照所製造的,採離心式設計。普惠公司的新策略是搶先贏得噴射發動機之市場競爭,故通過該項合作產製計畫。它的JT3發動機計劃,採用兩級壓縮器的軸流式設計,可產生7,500磅推力之基礎開始硏發,當然後燃器之硏製,也在計畫之內。
1949年2月3日,北美公司選擇了普惠公司的JT3黃蜂式渦輪發動機作為動力系統,並開始進行設計硏究工程,期能增加F-86軍刀式平飛空速之能力,可達1.0馬赫;此項計畫係該公司自行編列預算進行的。因為超音速的性能是首要目標,北美公司設計師們遂決定使用45度後掠角之機翼,也因為這個因素,該公司稱呼其設計工程為「軍刀45」。
(JT3為普惠公司設計編號,J57為其軍用編號)
雷蒙萊斯負責領導「軍刀45」設計組,他也是工程部門的副總裁;另一位負責人則是艾格‧舒密,他是設計工程副首席主管。舒密因曾設計北美公司P/F-51,F-82以及F-86軍刀機而聲名大噪。萊斯在傳統戰機設計與硏發方面,也相當有貢獻。
「軍刀45」設計組與F-86D和F-86E型有緊密關連,最早一架先導型F-86D,曾於1950年8月推薦給美軍。它僅是為一穿音速,單座,全天候,有45度後掠翼之攔截機。當時美空軍立即拒絕該機,但建議北美公司硏發出較先進之日間戰機。第二次推薦給美空軍之機型,則是先導型F-86E,北美公司肯定它是超音速、單座、具45度後掠翼之日間戰機。這次採購建議同樣被拒絕,但美空軍仍提議它硏發一種新的空優型日間戰機。
北美公司「軍刀45」硏發案,在1951年1月,推薦其先導型F-86E之後不久,明顯地了解到欲滿足他們追求的高速性能,設計全新之機身外型是不可避免的方向。北美公司解決氣動力問題之方式,僅為現有之機身裝上額外增加10度之後掠角機翼,加上換用一具推力更大之發動機;透過風洞試驗,北美公司發現此機種較F-86E型具更流線之外型,可增加200哩/小時空速。於是,此全新設計概念定案,「軍刀45」硏發案將之命名為Model NA-180。
1951年中期,普惠公司曾誇口它的JT3型發動機,現已改稱為J57,可在無使用後燃器下產生10,000磅推力,使用後燃器則可達15,000磅。北美公司當時得此資訊後,覺得修改軍刀機設計後,應能輕易地獲得平飛超音速之需求。於是在1951年10月,以上述構想回頭向美空軍提出硏製建議案。這次北美公司所提日間超音速空優戰機之硏製案,終獲美空軍首肯。
(實際推力可達13,000磅的J57型渦輪噴射發動機)
1951年11月19日,北美公司獲自美空軍訂單採購2架NA-180原型機(合約號碼AF-6545)。同年12月7日,正式將其命名為YF-100,於是,第1架世紀系列戰機誕生了。
北美公司於製造YF-100原型機期間,執行許多設計修改工程,足以更動其名以符實際。所以,超級軍刀在1952年3月22日,冠上新的名稱YF-100A。
當第1架YF-100A超級軍刀機於1953年4月問世時,它的外觀與F-86機,一點都不相像。它的特徵是橢圓型進氣口位在機首(如同魚的嘴部),以供應所需空氣流量,至機身後段之普惠公司YJ57-P-7新式渦輪噴射發動機(軍用推力8,700磅,使用後燃器則達13,200磅)。該機其它特徵尙有:機翼和水平安定面有些下垂(下反角),以及甚高之垂直尾翼。此外,殼形座艙罩可提供人員便利之進出。
(與F-86軍刀完全不像的F100超級軍刀)
美空軍在硏發過程期間,決定以第1架YF-100A原型機作為氣動力測試機型,第2架則是用來評估武器系統效能。於是,第2架原型機配置了AN/APG-30型測距雷達和火控系統,且在機頭裝掛4門T-160型20釐米機砲(每邊各2門)。
第1架YF-100A自北美公司洛杉磯廠房完工後,即被陸運至愛德華空軍基地,實施第1階段試飛評估。公司首席試飛員喬治‧威許展現了巧妙技能,驗證它確實是卓越的超級軍刀機。
(首架出廠的YF-100A軍刀機)
1953年5月25日,威許做了57分鐘飛行測試。在35,000呎高度實施平直飛行時,威許透過無線電向地面管制台喊:「賓果!」(成功之意),因為他到達1.1馬赫,超過了音速。超音速飛行在1953年並非創舉,但以平飛方式則是首次。超級軍刀機平飛超音速之成就,一直維持至1955年3月25日,那時美海軍新機XF8U-1十字軍,作第1次試飛時,亦獲得與YF-100A同樣超音速之記錄。它亦配置了J57型黃蜂式渦輪發動機。
(YF-100A是全世界首架平飛超音速的飛機)
1950年中,由於韓戰爆發,戰爭準備有些措手不及,故先進戰機之需求變得很急迫。於是1951年11月20日,YF-100A試飛前18個月,美空軍就下單採購203架F-100A量產型飛機。
至於第2架YF-100A武裝測試原型機,第1次試飛日期是1953年10月14日,也是由喬治‧威許駕駛。測試地點在佛羅里達州艾格林空軍基地。
(坐落在愛德華空軍基地世紀系列展示場的第二架YF-100A)
15天之後,同年10月29日,美空軍F-100換裝計畫飛行員駕駛第1架原型機,於加州梭頓海上空,創下了新的世界飛行記錄,755.149哩/小時(0.97馬赫),所使用之航線長度為15公里(9.3哩),超越了美海軍道格拉斯公司XF4D-1天光式飛機所創下之753.4哩/小時的飛行記錄。更有趣的是,在同一天威許駕駛第1架量產型F-100A戰機,實施30分鐘首次飛行,他就超越了1.0馬赫。
根據合約協定,生產型F-100A超級軍刀機,必須在最佳高度時可飛至1.3馬赫,或850哩/小時之空速性能。接著在後續評估期間,一位美空軍飛行員駕駛第1架生產型F-100A,於35,000呎高度,平飛加速狀況下使用後燃器達到1.345馬赫。於是,北美公司硏製該機時所作的產品保證,總算實現。
北美公司氣動力學專家們認為,F-100高大的垂直尾是沒有必要的;於是在減重的嘗試下,工程師們群設計了一較短小之垂直尾翼。所以早期生產之F-100A型,是裝配較短小垂直之尾翼;然而,北美公司與美空軍飛行員,很快就發現到配備短小尾翼之超級軍刀機,會產生穩定性和操控性之問題,甚至狀況會變得很糟。
(左側為F-100A正常垂直尾翼尺寸,右側為短小垂直尾翼尺寸)
1954年10月12日,喬治‧威許駕駛第9架F-100A,徹底檢驗短小垂直尾翼在最大G力和最大馬赫數情況下,可能衍生之問題;他從45,000呎高度操作飛機進入俯衝狀態,方向對著羅莎蒙乾湖區,當做參考點,為最終飛機還是失事了。飛行記錄顯示座艙區機身裂開解體,威許雖彈射逃生,但是傷勢嚴重。失事調查發現悲劇之主因,是由一種氣動力現象,稱為慣性滾轉力矩所造成。進一步的調查更發現,解決之道就是增大垂直尾翼之面積,相當於最早之兩架原型機和數架早期生產F-100A之規格。於是過了一陣停飛階段,超級軍刀機重新裝配較高大型之垂直尾翼,短小型垂直尾翼之F-100被禁用。
北美公司繼續改良它的超級軍刀機,並且在2架YF-100A原型機產製後不久就硏發出一種新型試驗機種,它使用普惠尼公司全新之J75型發動機,名為YF-100B,硏製合約於1953年秋季定案。由於它的外觀與超級軍刀機極度不同,而重新命名為YF-107,細節將於第24章討論。
無論如何,F-100型機後續研改機種,F-100C型戰轟機以及雙座F-100F過渡訓練戰轟機接連生產問世。而所有A、C、D和F型機都保有空優作戰之功能。
最終,北美公司共產製了超過23,000架的F-100型超級軍刀機。
YF-100A的規格:
種類 |
單座戰鬥轟炸機 |
發動機 |
1具普惠YJ57-P-7(Model JT3)渦輪噴射發動機 |
推力 |
13,200磅(有後燃器) |
翼展 |
36呎7吋 |
翼面積 |
385平方呎 |
機身長度 |
47呎1.25吋 |
機身高度 |
16呎3吋 |
空重 |
18,135磅 |
最大起飛重量 |
24,780磅 |
最大速度 |
1.3馬赫 |
巡航速度 |
600哩/小時 |
爬升率 |
12,500呎/分鐘 |
航程 |
1,400哩 |
固定武裝 |
4門20mm機砲,機外可掛載油箱、炸彈、火箭及飛彈 |
YF-100A的生產情況:
型別 |
序列號碼 |
備考 |
YF-100
|
52-5754
|
亦稱為YF-100A |
YF-100
|
52-5755
|
亦稱為YF-100A
|
來源:X-Fighters:USAF Experimental and Prototype Fighters,XP-59 to YF-23
作者:Steve Pace
圖片:網路蒐集
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