F-91 :美国共和飞机公司设计的近程单座单发轻型截击战斗机

更新时间:2024-09-21 01:04

共和XF-91 Thunderceptor(原为XP-91)是美国共和萨博集团设计的近程单座单发轻型截击战斗机。他们拟将小型液态火箭发动机作为空战中临时冲刺时的辅助动力源。而一台涡喷发动机,则是它的基本巡航推进装置。是混合推进拦截机。

该飞机将使用喷气发动机用于大多数飞行,并且一组四个小火箭发动机用于在爬升和拦截期间增加推力。由于当代喷气发动机的快速增长的性能,该设计在完成时已基本上过时,并且仅建造了两个原型。其中一个是第一个美国战斗机超过马赫1级飞行。

Thunderceptor的独特特征是其不寻常的倒锥形翼,其中翼弦长度从翼根到翼尖增加,与传统的翼扫设计相反。这是一个尝试来解决增长的问题,一个潜在致命的现象,困扰着早期的高速模型。Thunderceptor的设计意味着整个机翼平稳地停止,更像一个直翼设计。

武器简介

采用飞机头进气方式的XF-91,一眼看上去就象是一架试验用的飞机。因为,它安装有一对造型反叛的倒梯形机翼,因此其翼根弦长明显短于翼尖弦长,加上翼尖又挑着一对872公升的流线型副油箱,所以看上去这副好似“舞着水袖”的机翼就像随时会被折断一样。然而最让人惊叹的还在后头:它的机翼安装角甚至可以按照需要,在飞行中随时进行调节,使飞机低速起降时的“升阻比”较平时更高一些。而且,串列式的双轮胎起落架做得教窄,很适应其薄型机翼。因此,XF-91的设计不可谓不前卫。

在1949年5月9日的试飞中,它使用的是24.1千牛推力的J47-通用电气3涡喷发动机。但在5个月后,发动机装上了加力燃烧室。而且在尾喷口的上下方增设了四台推力6.7千牛的XLR-11-RM-9型火箭发动机。在火箭发动机的帮助下,XF-91实现了美国除试验机以外、战斗机在水平飞行中的第一次超音速。可惜的是,和其他不成功的型号一样,XF-91也仅仅是获得了两架原型机的合约。可想而知,失败原因在于采用了过多的超前设计。

设计与发展

在XP-84的发展过程中,共和萨博集团在亚历山大·卡特韦利的指导下研究了向战斗机安装火箭。该公司受到德国战时飞机的启发:火箭动力梅塞施密特我163和实验火箭增压涡轮喷气Messerschmitt Me 262CHeimatschützer(家庭保护)系列拦截器原型。

Thunderceptor设计是基于最初的Republic F-84 Thunderjet的两次扫掠修改之一,另一个是之后开发的Republic F-84F Thunderstreak。该时代的大多数扫掠机翼设计的严重问题是在低速度和高攻角下的危险性能。机翼上的停滞气流倾向于朝向翼尖“滑动”,这使得它们在机翼的其余部分之前失速。在这种情况下,电梯的中心将相对于质心快速向前移动,使得机头向上俯仰并且导致更大的攻角或者在极端情况下飞机的端部翻转。在这个制度下的飞机常常会失速并撞毁,而北美F-100超级军刀的这种意外事件导致了“Saber舞蹈”。最着名的事件是在1956年1月10日加利福尼亚州爱德华兹空军基地试图紧急着陆期间失去了F-100C超级军刀,这是由一个无关的测试的电影摄影机捕获的。飞行员试图保持控制,当他骑飞行信封的刀刃,但在一个翼上掉下来,击中地面并爆炸致命的结果。

Thunderceptor最着名的设计功能旨在解决这个问题。翼被构建为具有比根部显着更多的弦(从前缘到后缘的距离),从而允许它们产生更多的升力。这整齐地解决了Saber舞蹈的问题,通过将尖端的点延迟到整个翅膀的点。这种设计的副作用是,尖端具有更多的内部空间,因此起落架被安装成向外缩回,其中轮子位于翼尖中,对于每个主齿轮支柱使用两个较小的串联布置的轮,而不是一个较大的一个。另一种设计变化是能够改变机翼作为一个整体的入射角度,在起飞和着陆期间使其倾斜以用于低速操作,然后对其进行“调平”以用于高速飞行和巡航。这允许机身在着陆时保持接近水平,大大提高能见度。

为了保持其作为拦截器的预期作用,鼻子被重新设计以包括雷达天线,迫使发动机的进气口从其原始的鼻安装位置移动到其下方的新进气口。机身是非常相似的F-84的。第一个原型不包括雷达罩,虽然这适合第二个原型。

测试与评估

第一个原型机在1949年5月9日进行了第一次飞行,在1951年12月打破了音速。后来改用一个小型天线罩进行炮击测距(虽然不是第二个原型的“全”雷达天线)。第二个原型包括完整的天线罩和下巴安装的入口,但在其他方面类似。随着喷气和火箭运行,飞机可以达到1.71马赫。两个原型在五年内完成192次测试飞行。

第二个原型,46-681,在1951年夏天从爱德华兹空军基地起飞时发动机故障。共和试验飞行员卡尔·贝林格从飞机逃脱,正如尾翼融化了-总飞行时间只有90秒。当消防设备到达时,驾驶7英里穿过干湖床,尾部已经减少到灰烬。46-681然后装上“V”或“蝴蝶”尾,并用这种结构进行飞行试验。它后来在爱德华兹空军基地作为一个碰撞机组训练模拟器使用,然后报废。

作为拦截器,Thunderceptor很快就被其他公司的设计所掩盖,但像Thunderceptor一样,这些都不会投入生产。美国空军决定等待所需的短暂时间,以引进作为1954年拦截项目的一部分而创建的更新和更有能力的设计。 Thunderceptor像该时代的其他拦截器设计一样,具有极短的飞行时间,大约25分钟,使得它们几乎无法用于保护像美国一样大的地区。1954年的设计超越了XF-91的速度,射程,飞行时间,以及包括雷达和夜间和全天候操作所需的火控系统。专用战斗机型拦截机的时代已经结束。 

性能指标

F-91一般特性

乘员:1

长度:43英尺3英寸(9.52米)

翼展:31英尺3英寸(13.18米)

高度:18英尺1英寸(5.51米)

翼面积:320平方英尺(29.73平方米)

空重:14,140磅(6,410公斤)

装载重量:18,600磅(8,400公斤)

最大起飞重量:28,300磅(12,840公斤)

F-91发动机

1×General Electric J47-GE-7(后来的GE-17)轴流涡轮喷气发动机,5,200lbf(30,6kN);后燃烧6,900磅

4×反应电动机XLR11-RM-9火箭,每个1,500磅(7kN)

F-91性能

最大速度:984mph(1,584km/h)

航程:1,170英里(1,880公里)

实用升限:50,000至55,000英尺(15,200至16,800米)

爬升速度:47,500英尺,2.5分钟(14,500米)

翼载荷:58.12lb/ft²(283kg/平方米)

推力/重量(射流):0.60

F-91武器

枪:4×20毫米(.79英寸)大炮 

参考资料

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