腦袋大開的設計,前無古人後無來者的滑撬水上起降戰機
在20世紀50年代早期的一部名為《不可能的事情,做起來要費點兒時間》(The Impossible Takes a Little Longer)的宣傳影片中,一家前瞻性的飛機製造商展望了一種高速水上戰鬥機——具有「高度適應性」的康維爾XF2Y-1「海標槍」,該機可以在湖泊、河流和水庫中起降,換句話說,這種飛機被「設計用來從專屬於自己的特殊跑道上起降,而這種跑道佔據了地球五分之四的表面積。」研製這種戰鬥機看似是不可能完成的任務,在經歷了數百次飛行和一次致命事故後,「海標槍」被證明「無法勝任自己的任務」。
超音速水上飛機
聯合和伏爾梯兩家公司在1943年合并成為聯合和-伏爾梯飛機公司(Consolidated-Vultee),通常被簡稱為康維爾。新公司的雄心並沒有因此縮水,在二戰結束後的美國航空技術大發展時代研製出一種標新立異的戰鬥機——世界上第一種超音速水上戰鬥機XF2Y-1「海標槍」。
由於康維爾公司同時在並行研製世界上第一種無尾三角翼戰鬥機(最後發展成F-102「三角劍」全天候截擊機)和大型的R3Y「貿易風」渦槳水上飛機,所以康維爾工程師把兩者的技術綜合應用在「海標槍」上也就不奇怪了,該機基本上可被看成F-102的水上滑撬型。
由於早期的噴氣式戰鬥機還無法從航空母艦上起降,所以美國海軍在1948年設想了在前方作戰海域部署兩種噴氣式水上飛機的概念,其中包括作為「移動基地」的大型噴氣式水上飛機(馬丁P6M「海上霸王」),以及在「移動基地」支援下作戰的噴氣式超音速水上截擊機。
康維爾響應了海軍的需求,雙方合作進行研究以確定水上戰鬥機最可行的布局。公司的水動力學研究實驗室在「溜冰鞋」項目中在一個水槽里測試了各種設計布局的模型,先從漂浮在水上了船身式設計開始研究,最後決定採用被康維爾工程師稱為「水力滑撬」的設計,滑撬能把機身托離水面,大大降低了阻力。1951年1月,公司從美國海軍處獲得了一份製造兩架水上戰鬥機原型機的合同,除了水力滑撬外,原型機還將具有防水機身和一副三角翼。該機在起降時依靠從機腹兩側的凹陷中伸出一對滑撬在水面滑行。飛機被編號為XF2Y-1,綽號「海標槍」。
「海標槍」
與F-102不同,「海標槍」安裝了兩台發動機,這是美國海軍出於飛行安全考慮所堅持的一個要求。西屋公司的兩台XJ46-WE-02加力渦噴發動機通過在座艙後方機背的兩個進氣口進氣以避免吸入海水。
「海標槍」的機身具有V形船體外形,同時被分隔成多個水密艙室。在水面靜止時,該機的機翼後緣與水面齊平,前緣高於水面46厘米。機翼的升降副翼和垂尾的方向舵都是液壓驅動的。
減震支柱下方的滑撬呈內八字從機腹凹陷中伸出,末端安裝了固定小輪,後機身下方還有一個可旋轉尾輪。停在地面時,滑撬完全伸展,飛機后座在尾輪上。
這三個小輪能使飛機依靠自己的動力在地面滑行,並沿著長長的坡道行駛到水中。當XF2Y-1靜止漂浮在水面以及在起飛滑行的初始階段期間時,滑撬是縮回機身的。隨著推力的增大,機翼前緣在8-10節(15-19公里/小時)的速度下抬離水面時,滑撬也相應伸展到中間位置。在速度達到39-48節(72-89公里/小時)之間時,滑撬完全伸展,使海鏢能加速到大約126節(233公里/小時)的起飛速度。
美國海軍對「海標槍」的設計留下了深刻印象,甚至在原型機首飛前就分兩批訂購了20架生產型F2Y-1,這批飛機將裝備四門20毫米機炮,並能發射2.75英寸摺疊翼火箭。
由於J-46發動機一時還無法交付,第一架原型機只能先裝上推力較低的J-34發動機作為過渡,倍受推力不足的困擾。
1953年4月9日,第一架原型機在聖地亞哥灣的水上飛機起降場正式首飛。試飛員香農在試飛中很快就注意到「海標槍」的滑撬在起飛和降落滑行中會出現令人不安的持續振動,情況如此糟糕以至於控制飛機都很困難,減震支柱必須改進,滑撬也要重新設計計。雖然康維爾進行了一些改進,但並沒有完全解決這個問題,第一架原型機在後來裝上了單片式滑撬進行進一步的測試。
跨音速阻力
「海標槍」還遇到了另一個問題。當時康維爾一直絞盡腦汁讓F-102在平飛中突破音速,很快XF2Y-1在試飛中也遭遇了類似的跨音速阻力問題,和F-102成了難兄難弟。而且由於「海標槍」的J-46發動機無法達到其預期推力,導致情況更加複雜。美國海軍在失望中提出放寬對兩發動機的要求,允許康維爾給飛機安裝一台推力更大的發動機。
在F-102進行風洞測試期間,美國國家航空諮詢委員會(NACA)的科學家理查德·惠特科姆發明了面積律。這意味著需要對「海標槍」的機身進行重新設計,在翼身結合處進行「縮腰」,並在機尾增加減阻鼓包。很明顯,除非按照惠特科姆的理論對「海標槍」進行面積律修形,否則該機根本無法在平飛中突破音速。有人建議等製造F2Y-1生產型時再進行面積律修形,但此時美國海軍的熱情開始冷卻下來。1954年3月,海軍把生產型的訂購數量削減到5架,而且沒有一架會採用面積律修形。
「海標槍」原型機的確展現出了自己的超音速飛行能力,只不過是在俯衝中。第二架「海標槍」原型機終於安裝了J-46發動機,在1954年8月3日的試飛中超過了1馬赫,使該機成為第一架也是迄今為止唯一一架的超音速水上飛機。試飛還表明「海標槍」經過面積律修形後能夠在平飛中毫不費力地突破音速。
「海標槍」的起飛距離通常為700米,從開啟加力到升空的時間一般是25到28秒。根據NACA的理論設計的水力滑撬的設計最大負載為40噸。XF2Y-1在公海上的觸水速度為115節(213公里/小時)。飛機在水面滑行時的方向控制由水下舵、副翼和不對稱的發動機推力提供。即使「海標槍」把進氣口放在背上,也仍然存在海水進入進氣道的危險,這回導致發動機內部積聚鹽分,需要重新設計進氣口。為了稍稍緩解海水對發動機的腐蝕問題,第2和第3架「海標槍」都在座艙後的機身中增加了一個容量為76升的淡水箱,飛行員可以向發動機壓縮機和定子葉片噴淡水以衝掉海水的鹽分。
1954年11月4日,一架YF2Y-1在表演中在個低空高速通場中解體,試飛員當場身亡,飛機殘片墜入海灣的海底。《生活》雜誌刊登了飛機在空中解體的恐怖照片,並報道:「『海標槍』在海面上空90米高度解體,化為火焰與金屬碎片之雨。」事後調查事故原因是飛行員誘發振蕩(PIO)導致的,試飛員里奇伯勒在低空開啟加力,導致機鼻下降,於是開始糾正嗎,結果又過度控制,最後飛機在愈演愈烈的震蕩中解體。
「海標槍」被暫時停飛。三個月後,錢斯·沃特的F-8艦載戰鬥機原型機首飛,並在首飛中突破了音速。「海標槍」在一夜之間過時了。
之後項目重點經過調整,「海標槍」不再是視為是一種海軍戰鬥機的原型機,相反被降級為測試狀態。剩餘「海標槍」在1955年4月進行了最後一次飛行。
所有倖存的「海標槍」都被封存起來,如今保存在博物館中。儘管「海標槍」存在諸多缺陷,但不可否認該機在設計上的獨到之處和大膽想像。


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