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為什麼F104戰鬥機被稱為「飛行員棺材和「寡婦製造者」」?

原標題:為什麼F104戰鬥機被稱為「飛行員棺材和「寡婦製造者」」?


F104戰鬥機的笑話:

「Chopper,你以前飛什麼的?」

「哦,飛了兩百多小時的飛行棺材。」

「飛行棺材?」

「F-104"星",沒聽說過?也叫寡婦製造機。」

「寡婦製造機?」

「你沒聽過那個經典笑話?想要架F-104嗎?請到那邊的草坪上等著,天上馬上會掉一架下來。」

F-104主要問題是設計上太走極端了,太想在眾多設計中脫穎而出,過於突出某些項性能,而走上極端的道路。


二戰是美國航空工業大發展階段,整個二戰期間,其恐怖的將近三十萬飛機的總產量,以及吸收英國和德國航空技術促使很多航空企業迅速強大,但是也意味著二戰結束後訂單收縮,航空企業的競爭將非常殘酷。那個時候,各家航空企業為了能夠吸引軍方訂單,可以說用盡一切腦洞,在這種情況下,F-104的一些從現在眼光看起來非常極端設計其實還是很傳統的。



舉個腦洞大開的例子,康維爾XF2Y「海標槍」水上起降超音速戰鬥機


1951 年 12 月,洛克希德當時的首席設計師凱利·約翰遜前往韓國的美軍空軍基地,會見了不少 F-86「佩刀」的飛行員,聽取他們對未來戰鬥機的意見。飛行員的回答驚人的一致,最理想的飛機應該是比現役戰鬥機更輕、更廉價、速度更快、升限更高、爬升率更大、並具有良好機動性的飛機。


如果對米格-15 和 F-86 的性能有些了解,不難發現其中的微妙之處。兩種飛機性能本在伯仲之間,但米格-15 恰恰是在速度和垂直機動性方面超過了 F-86。由飛行員的回答不難看出米格-15 造成的巨大衝擊(實際上,這一衝擊影響極其深遠,幾乎整個世界的第二代超音速戰鬥機都被烙下了「高空高速」的印記)。



回國後,凱利竭力說服洛克希德管理層投資研製這樣一種新型戰鬥機,在設計上,對於速度和爬升率的追求放在首要位置。而那個時候大型超音速風洞尚未建成,航空界對於超音速飛行的了解仍然是一鱗半爪,跨音速面積律問世更是幾年以後的事。如何在這樣的基礎上研製「更高更快」的戰鬥機?

凱利·約翰遜充分發揮了他的天才。回到美國後,他向陸軍「借」了 460 枚 5 英寸火箭彈,並進行改裝:加裝用於試驗的各種超音速機翼、遙控設備和照相機。然後將火箭彈一枚一枚打上去,對各種翼型在不同條件下的表現進行觀測。消耗了數百枚火箭彈之後,以凱利為首的洛克希德設計小組對未來的兩倍音速戰鬥機布局、構型開始有了一個初步的概念。



從結果來看,F-104是相當成功的,成為人類歷史是第一款服役的速度超過2.2馬赫的戰鬥機,爬升性能打破當時所有飛行記錄,爬升到 3,000 米耗時 41.35 秒,到 6,000 米耗時 51.41 秒,到 9,000 米耗時 81.14 秒,到 15,000 米耗時 131.1 秒,到 20,000 米耗時 222.99 秒,到 25,000 米耗時 266.03 秒。


雖然F-104加速和爬升性能,即使放20年後依然不過時,但這些性能是建立在極端的減阻方式的基礎之上,有得必有失,而被犧牲掉的性能恰恰導致F-104獲得寡婦製造者的罪魁禍首。


一是主機翼太過於短小,而且中單翼下反角安裝導致具有很大的不穩定性



F-104的翼展只有6.63米,機翼面積18.22平方米,展弦比2.45,從外形上看,短小的機翼非常的萌,讓他有了人操火箭的綽號。但是這種短小的翼展,限制了其襟翼操縱面和力臂長度,而其主機翼採用下反角的安裝方式,進一步縮短力臂長度,使得F-104在水平穩定性方面非常差。



在機身傾斜時,上反角能夠提升另外一段力矩,幫助機身恢復平衡。而下反角能夠縮短力矩,這樣能夠讓滾轉更加迅速,有利於提升敏捷性,但前提是你能HOLD住。而且一般來講上反角安裝方式是下單翼,這樣可以利用機身阻擋遮蔽氣流,在傾斜情況下,不至於氣流繞過機身加強另外一段下壓力量。


鷂式/AV-8B 是典型的下反角安裝方式。



這方面來講,F-104是個非常典型的反面教材,其採用中單翼的安裝方式,雖然能夠最大限度的降低飛行阻力,但是似乎忘記了自己過於短小的主機翼,似乎忘記了自己採用的是下反角的安裝方式,這樣其對抗側向擾動氣流的抵抗力是非常差的。


更加悲劇的是,這種側向擾動氣流最常見的是在低空,在起降過程中遇到,而起降和低空飛行對於飛機來說本身是危險事故頻發的空域,更何況F-104這種翼載非常高,雖然高速性能很好牡丹石低速性能很差的飛機,所以,這是作死啊!!


二是採用T型尾布局。


F-104的尾翼採用的是T型布局,水平尾翼安在垂尾之上。這樣做的好處是,能夠提升俯仰操作力矩,同時還能夠增加一部分升力。



但是這種方式之所以被現代戰鬥機所拋棄,主要原因在於在大仰角飛行階段,主機翼和機身會遮蔽氣流方向,導致水平尾翼作用減弱,非常影響飛行安全。



當然,對於F-104來說,其T型垂尾的作用,可不僅僅是增加飛行危險這一作用,其另外一大作用是「滅口」!不留活口!

當初為了減阻,F-104的機翼是極薄極尖的,甚至可以削土豆。



當發生危險,飛行員彈射時,其水平尾翼正好在彈射軌跡上方,飛行員向上彈射一不小心就會被砍掉兩條腿甚至被腰斬!



實際上洛馬當初考慮過這個問題,腦洞繼續開下設想設計向下彈射的方式,但是發現大多數空中事故都是發生在低空和起降階段,如果採用向下彈射,滅口會滅的更加過癮。


第三:單發布局


航空發動機是個高精尖機械,但是出故障也經常見,由此單發戰鬥機在遭遇發動機故障時,應對手段相當不足,單發戰鬥機墜毀率普遍高於雙發戰鬥機嗎,這個問題到現在依舊普遍存在,不再做詳細闡述。


只不過F-104由於機翼過於短小,翼載符合太高,導致一旦遭遇發動機故障停車,會馬上往下面掉,很難有滑翔迫降的機會。



以上三大作死因素相結合,可以得出F-104在大仰角飛行,低空飛行和起降過程中,其事故概率要高很多,而且T型尾翼附帶致死打擊效果。這對於德國南部和台灣,多山地區,低空擾流教嚴重的地區來說,完全是要了親命了。

德國總共部署了960架F-104,是F-104的最大客戶,一共失事墜毀292架,死亡飛行員120多人,這還是屢次限飛和轉賣給台灣後的結果。二戰頭號王牌哈特曼在二戰結束後曾擔任西德飛行學校校長和聯隊長,其強烈反對F-104,但德國迫於美國壓力堅持部署這款戰鬥機,最後氣的當時僅48歲的哈特曼宣布退役。



哈特曼,二戰擊落數352架,這記錄在相當長歷史範圍內沒有可能被打破


不僅如此,德國後來還拍了部電影《勇者無畏》來講述這段黑歷史,有興趣的朋友可以去搜索看看。



德國空軍的年輕飛行員只想飛新星際戰鬥機。但一段時間後,越來越多的飛行員崩潰和死亡 -德國政府和空軍掩蓋這些事件。


而在台灣,F-104戰績同樣彪悍,早年軍方封鎖消息,近年來根據統計,35年中F104共失事96架(真正在作戰中損失的只有一一三空戰被解放軍打掉的一架),死亡飛行員64人,損失率38。9%。



最後,文中用F104切土豆以及切捲心菜的傢伙,他就是F104的設計師。


本文轉載自微信公眾號:航空製造網


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