四馬赫之夢！隕落的共和XF-103高超音速戰鬥機

F-102成功了，作為競爭對手的XF-103悄然退出歷史舞台，如一顆流星滑過，再無聲息。

然而，面對XF-103幾乎是必然的失敗，我們卻不能不說，這是一個充滿了熱情、想像力與創造力的設計，它將人類追求速度的夢想推向了一個前所未有的高度——馬赫數 4——一個即使在今天仍然讓人興奮不已的數字!

「截擊機1954」工程

1949年，來自中央情報局的情報顯示，蘇聯的新型遠程轟炸機數量正在急劇增加，對美國的威脅日益增大——當然事實上那是蘇聯的一個騙局，他們根本就沒有那麼多的遠程轟炸機。而當時美國空軍裝備的截擊機如F-86D「佩刀」、F-89「天蠍」、F-94「星火」全部是亞音速飛機，已經不足以承擔攔截蘇聯新型轟炸機的使命。為了對抗這一「威脅」，美國空軍於當年提出了研製新型高空高速截擊機的要求，這就是「截擊機1954」工程——之所以叫「1954」是當時預期這種新型截擊機會在 1954年服役。

「武器系統」的概念作為「截擊機1954」工程的先行項目之一被美國空軍提了出來，主要是解決系統之間的兼容性問題。當時隨著武器系統複雜性日益增大，使其在發展過程中不可避免地要與機體、航電、發動機等子系統相互影響、相互制約，一個不考慮其它系統影響而獨立發展的武器系統已經不具有實際意義。為此美國空軍率先提出「武器系統」的概念，使得新型截擊機的機載武器系統可以在儘可能早的階段就與其它系統整合，同時開發，以確保日後裝機時系統間的兼容性。這一項目代號「WS-204A」，目標是研製包括空空導彈和全天候火控雷達等設備在內的一整套武器系統。

WS-204A系統的電子設備組件首先開始研製，該項目被命名為「MX-1179」，主要研製「截擊機1954」的武器和相關的控制瞄準系統。1950年10月，休斯飛機公司贏得了MX-1179項目的合同。該公司提出的方案包括MA-1射擊控制系統和MX-904「獵鷹」空空導彈。配套的電力系統包括24～28V直流電系統和三相四線制208V400Hz交流電系統，為此需要研製新的交流發電機、衡速驅動器和空氣衝壓渦輪。

「截擊機1954」工程的核心部分是研製飛機主體——該項目代號「MX-1554」。1950年6月18日，美國空軍就「MX-1554」項目正式提出招標。到1951年1月，共收到6家公司的9個投標方案，包括：共和飛機公司3個，北美飛機公司2個，錢斯?沃特、道格拉斯、洛克希德和康維爾4家公司各1個。同年7月2日，美國空軍宣布共和、洛克希德和康維爾的方案獲選進入早期發展階段，最有前途的方案將獲得製造原型機的合同。不過，後來美國空軍認為平行開展3個研製計劃費用過於昂貴，於是洛克希德的方案首先被淘汰出局。1951年9月11日，康維爾的方案被賦予XF-102的設計編號，共和的方案則稱為XF-103。

XF-103在共和飛機公司內的代號是AP-57。該方案是由1948年提出的全天候高空偵察機AP-48方案發展而來。

在共和工廠內展出的XF-103實體模型

XF-103實體模型的座艙面板局部

AP-57工程

即使在今天來看，AP-57的設計指標也是相當驚人的——該機妄圖在24000米高度以M4(4183km/h)的高超音速攔截入侵的蘇聯轟炸機。然而眾所周知，飛機飛行速度超過M2.5以後就會面臨嚴重的氣動加熱問題。當飛機以三倍音速飛行時，機頭由於與空氣摩擦使得表面溫度達到300℃!在此溫度下傳統的航空鋁合金無法保持原有的強度。共和飛機公司為XP-57選擇了鈦合金作為主要結構材料。然而這一步對於50年代初的飛機而言實在邁得太大了，工藝、成本、維護等諸多方面都存在極大的困難。如果我們看看後來的A-11計劃在鈦合金方面碰到的麻煩，幾乎可以這麼說，當共和選擇了鈦合金的時候，AP-57就已經踏上了失敗之路了。然而不能不說，共和的選擇是極富膽略的——在航空發展史上，如果沒有這樣一次又一次的冒險和一次又一次的失敗，就絕對不會有今天的繁榮。

要達到最大速度 M4的目標，需要解決的遠不僅僅是材料問題。共和設計人員為AP-57選擇了正常式中單翼單垂尾布局，單座「單」發，腹部進氣，整個氣動外形極具高速特徵。

座艙

為減小阻力，整個機身呈流線型，連座艙都完全埋入機身，沒有常見的座艙蓋突出在機身外(當然也就沒有相應的阻力)，只在機身兩側設計有透明玻璃提供兩側視界，而前方視界則只能靠潛望鏡來維持——如此設計可謂絕無僅有!為了驗證潛望鏡設計的可行性，共和於1955年專門在一架F-84G上進行了試驗。

XF-103 1/48模型，座艙上方突起的就是潛望鏡

為了在高速下應急逃生，AP-57沒有採用彈射座椅(由於速度太快，如果飛行員沒有任何防護就被彈射出去，會被迎面而來的氣流拍成肉餅)，而是採用了整體式救生艙結構。唯一令人不解的是，這種救生艙採用了向下彈射的方式——也許是為了避開高聳的垂尾——但這種方式對於低空救生極其不利。後來的F-104最初也採用向下彈射方式，但事實證明並不成功，不得不改為向上彈射。

XF-103整體式救生艙向下彈射

機翼和尾翼

AP-57的氣動翼面全部採用極薄的銳三角形，以減小高速飛行時的阻力。從現存的照片判斷，這些翼面的相對厚度和絕對厚度都很小，為了保證強度必須做成實心結構，估計採用了類似F-104機翼的製造方法——由一塊鈦材整體銑出。

機翼前緣後掠55?，由於這種機翼升力係數不大，如果起降時操縱不當，飛機就會變成世界上最快的三輪車。為了改善起降性能，機翼採用了可變安裝角設計。這種設計在同時代的海軍F-8「十字軍戰士」上也出現過，主要缺點是機構複雜，增大了飛機結構重量。

全動平尾前緣後掠角60?。為了保證方向穩定性，除了採用大面積垂尾外，機身下還有一個大型腹鰭(可在起降時向左收起)。

XF-103尾噴前方的機身上部有兩片向上打開的減速板，腹鰭可摺疊收起

起落架系統

AP-57採用前三點式起落架。前主輪距較大，而主輪距較小。前起落架位於方楔形進氣口前方，向前收起。由於前起位置靠後，要承擔較大的載荷，故採用了雙輪結構。主起落架位於機翼之後，單輪結構，向後收入機身。由於主起位置太靠後，起飛時單靠平尾抬前輪有一定困難，在這種情況下機翼改變安裝角可以提供一個抬頭力矩，減輕平尾負擔。

燃油系統

AP-57在24.7米長的巨大機身內設置了5個增壓油箱，但沒有採用自封油箱或防護裝甲等防禦措施，這對它的戰場生存力有相當影響。美國空軍裝備司令部在對其進行評估時專門提到了這一點。這不是一個好兆頭。因為剛剛經歷過二戰的美軍航空兵對於日軍零戰脆弱的生命力依然記憶猶新。

武器系統

作為導彈截擊機，AP-57沒有固定航炮，而使用導彈和火箭作為主要機載武器，包括：6枚MX-904「獵鷹」空空導彈和36枚 2.75英寸「巨鼠」無控火箭彈，全部掛載在機內武器艙，火力相當強大。

這個XF-103模型彈艙內一前一後掛載的是AIM-4「獵鷹」和AIM-47空空導彈，而後者是大名鼎鼎的AIM-54「不死鳥」的前身

XF-103結構圖

發動機系統

為了達到M4的高超音速，AP-57的發動機系統設計也是獨出心裁。它採用了和後來SR-71上的J58發動機相似的變循環原理，即在速度小於M2時採用普通的渦噴發動機，而在速度超過M2時開啟發動機旁通系統，使氣流繞過渦噴發動機，直接在其後的燃燒室點火燃燒，也就是以衝壓發動機的循環方式工作。

為了滿足這一要求，共和選用了XJ67發動機進行改進設計——該發動機是根據許可證生產的英國布里斯托爾發動機公司「奧林巴斯」渦噴發動機出口型。改進的XJ67被稱為 XJ67-W-1，其加力燃燒室經過特別設計：正常時作為普通的加力燃燒室使用，高超音速時作為串列的衝壓發動機燃燒室使用，因此它也被視為一台衝壓發動機，賦予設計編號XRJ55-W-1。這就是有些文章說XF-103是「雙發」飛機的由來，而實際上那台衝壓發動機不過是XJ67-W-1的組成部分而已。

「奧林巴斯」渦噴發動機也是「協和」的功力裝置

XJ67-W-1設計最大推力6800千克，加力推力9980千克。而XRJ55-W-1單獨作用時推力8535千克。

應該說XJ67-W-1的設計理念是先進的，後來的J58正是採用同樣的設計而獲得了成功。但在當時來說，研製這種變循環發動機的技術難度已經遠遠超過發動機工業的水平，最終歸於失敗。AP-57最後採用了普通的J-65渦噴發動機，使得性能大受限制。由於速度超過M2.5以後，渦輪受流經氣流控制的趨勢明顯增大，傳統的以油門控制發動機渦輪轉速的手段效果不彰，發動機有失控超轉的趨勢——多年後，同樣採用普通渦噴發動機的米格-25也遇到了同一個問題——使得AP-57的理論最大速度已經被限制在M3。

發動機的失敗使得XF-103的速度優勢蕩然無存，成為其下馬的主因之一。

XF-103塗裝說明(假想)

曇花一現

1953年3月，美國空軍裝備司令部開始對XF-103進行完整而系統的考察。之後，1954年6月，共和飛機公司收到研製3架原型機的合同。然而，好景不長，美國空軍於1957年8月21日決定，完全放棄XF-103發展計劃。這意味著XF-103在「截擊機1954」工程中被淘汰出局。這種曾經帶給人們諸多希望和夢想的高超音速飛機就此銷聲匿跡。

回頭來看，XF-103留下的教訓多於經驗。由於設計上過分大膽創新，嚴重脫離實際，使得XF-103未能達到預想的性能，反而為此在成本、製造和維護上付出了沉重代價。研製之初，在第一代實用的超音速戰鬥機(F-100)都尚未服役的情況下，就急於研製最大飛行速度達到馬赫數4的高超音速飛機，這個步子確實邁得太大了。變循環發動機、鈦合金結構，這些都已經超出了50年代初航空工業所能達到的水平。因此XF-103的失敗在它研製之初就已經註定了。

共和設計人員的努力雖未成功，但XF-103卻為後來者做好了鋪墊。SR-71正是採用了鈦合金結構和變循環發動機而達到了前所未有的M3.2!