美國海軍F7U“彎刀”艦載機:研發歷程,設計方案,試飛過程,改進版本,技術性能,外

美國海軍F7U“彎刀”艦載機是美國海軍艦載機史上最極端的一種戰鬥機設計了。在它誕生的揭幕式上，自認為有一定心裡準備的新聞界記者們見到它的“芳容”後大吃一驚，他們立刻給它起了“蝙蝠俠”、“大標槍”之類的綽號。這種外形不那么美的戰鬥機卻在美國創造了四個第一:第一種投產的無平尾後掠翼戰鬥機；第一種實現超音速飛行的海軍飛機；第一種可在高亞音速狀態時投彈，載彈量超過2.2噸的飛機；第一種同時採用帶加力燃燒室的發動機，動力自動控制系統，飛機自動穩定系統等新技術的噴氣戰機。

基本介紹

中文名稱：美國海軍F7U“彎刀”艦載機
英文名稱：The U.S. navy F7U "machete" aircraft
前型/級：阿拉多（Arado）
次型/級：F-8
研製時間：1945年6月
服役時間：1945-1957
定型時間：1945年
國家：美國
成就：創造了四個第一
速度：965千米/小時
結局：1957年退役

研發歷程,設計方案,試飛過程,改進版本,技術性能,外形性能,起落架,發動機,武器系統,結構特點,使用情況,延伸機型,分類介紹,黯然收場,

研發歷程

設計方案

“彎刀”於。當時，美軍的P-47和F4U在速度達到M數0.75左右時經常進入一種不穩定狀態，有時出現空氣壓縮現象。科研人員認為高速飛行時作用於平尾上的負升力會使飛機進入不平衡狀態，此時作用於操縱桿上的力會變得很大，飛行員往往難以控制。與此同時，前往歐洲搜羅德國軍事技術的美國科研代表團歸國，帶回了一種大膽的設計思想——取消飛機的水平尾翼。著名的德國無尾機設計師利比施隨後也投奔了美國。一些航空史研究者據此認為F7U的無平尾布局直接借鑑了德國阿拉多P.NJ-1(該機僅停留在圖紙階段)。但沃特公司實際上並沒有接收過德國工程師，該公司的人也從沒有涉足過德國三角翼及無尾布局技術的研究。P.NJ-1與F7U的相似不過是一種巧合，這體現了它們的設計者追求超音速飛行的共同目標。

1945年美國海軍招標研製一種升限12200米、最大平飛速度965千米/小時的戰鬥機。美國各大飛機製造公司紛紛踴躍參加投標。到1946年4月招標結束時，共有6家公司的12種方案應徵。設計過二戰中最優秀艦載戰機F4U“海盜”的沃特公司擊敗了麥克唐納、北美、馬丁、寇蒂斯4家公司，以它的V-346A、B、C三種方案同道格拉斯的565方案一同殺進了複選，兩家公司都採用了無平尾設計。1946年6月25日，實難取捨的美國海軍宣布兩個公司的飛機他們都要。此時，美國軍機的生產隨二戰的結束而減慢，新戰機的發展也不那么爭分奪秒了，各飛機製造公司大膽在新機上套用先進但不成熟的技術，期望藉此確立噴氣時代的優勢地位。隨後，565被命名為XF4D-1“天光”，V-346A被命名為XF7U-1“彎刀”。沃特公司獲準生產三架用於試飛的F7U-1原型機。

試飛過程

XF7U-1計畫裝2台24C(XJ34)型渦噴發動機，一個增壓座艙，一副35°的小展弦比主翼。1947年12月10日，沃特公司完成了最終設計。1948年9月29日，首架XF7U-l在馬里蘭州的海軍試驗中心(NATC)衝上藍天。這架“彎刀”實際裝了2台J34-WE-32發動機。這次和隨後一次試飛的成功，加上韓戰的需求，使美國海軍迅速征訂了首批14架F7U-1生產型並著手進行飛行員的訓練。當時，僅有的3架試驗機(122472，122473，122474號)曾計畫被駁船拉到沃特的工廠加裝發動機加力燃燒室。

然而，在計畫實現前的1949年2月18日，死神開始向“彎刀”招手。之前，試飛員威廉·米勒駕駛122473號完成試驗任務返航時，發現起落架被卡死於半收放狀態，主起落架輪僅露出艙門15厘米。“彎刀”是世界上少有的幾種將主起落架收起於垂尾結構中的飛機，起落架艙是垂尾的延伸，能起腹鰭安定面的作用。米勒實施了機腹迫降，機首部分受損。經過13天的緊張修復，473號重上藍天。就在這陽光明媚的周日早上，壯士一去不復返。473號帶著米勒詭異地消失在試驗區上空2100米高度的雲層中，人們到今天始終沒能找到473號的殘骸和米勒的屍體，這次事故成為美國海軍航空兵史上永遠的謎。

1949年末，472和474號“彎刀”原型機裝上了發動機加力燃燒室，在德州卡斯韋爾戰略空軍基地進行了8個月的試車，隨後進行飛行試驗。在那裡，科研人員針對發現的問題提出了十幾項改進意見，其中包括燃料系統方面的改進。改進後的472和474號機內有8個油箱，機翼下還可掛兩個可拋棄的1137升副油箱。正當沃特公司的試飛員塞勒準備試飛改進後的472號時，意外但可笑的事故發生了。科研人員用兩個實體模型代替外掛油箱，可試飛時竟然只裝了一個!472號起飛不久即在低空發生橫滾，近乎“四腳朝天”拍回了跑道。神奇的是塞勒並沒有受重傷，他接受了簡單的包紮後自己向塔台走去。

XF7U-1三兄弟至此只剩下474號了，塞勒雄心壯志的再一次駕駛它升空並在1950年7月7日趕回NATC參加一場飛行表演。474號機針對普遍存在的幾個缺點作了改進，安裝了號稱更可靠的發動機。但當474號得意洋洋地以1110千米/小時的速度低空通場，順利完成S形機動，進入一個垂直滾翻的時候，一台發動機中的渦輪導流管閥門脫落，導致發動機起火爆炸。塞勒拚命想使飛機回到正常位置，但所有努力都未奏效。在地面塔台的多次要求下，塞勒在低高度冒險彈射並取得了成功。

“彎刀”的原型機至此全部“殉職”。它們的生命是這樣的短暫，甚至沒能踏上本應屬於它們的天地——航母。

隨後，14架生產型中的首批第架——124415號F7U-1終於在1950年6月24日—1951年8月14日間進行了上艦試驗，於1951年7月在“中途島”號航母上順利彈射升空。試驗過程中證實了F7U-1的能力:淨重8.67噸的它加速至220千米/小時即可升空，最大起飛重量時可在甲板風速為13.33米/秒的情況下起飛。像所有50年代的早期海軍噴氣飛機一樣，F7U-1動力系統存在很大問題。西屋電氣公司生產的幾款噴氣發動機動力不足，可靠性差，害苦了當時不少美國海軍飛機，相當長時間內直接影響了美國海軍艦載噴氣戰鬥機的戰鬥力。海軍在下大力氣發展新式噴氣發動機的同時，重新重用了本該退役的幾款二戰末期優秀的螺旋槳戰鬥機(包括F4U)。

F7U-1為了克服這個先天的缺點，大膽採用了一種新穎的起飛方式:機首起落架裝上強有力的液壓作動筒，能在飛機即將離艦升空的瞬間伸長，從而讓飛機的仰角驟升，較大程度上改善了起飛性能。鑒於F7U-1在海試中暴露了許多問題，海軍放棄了讓這14架F7U-1上艦服役的念頭。1950年7月6日，124416號(第2架生產型)因機械故障墜毀，沃特公司試飛員史密斯殉職。9月28日，124417號(第3架生產型)因發動機缺氧導致停車，墜毀於試驗基地附近一高山湖泊中。124426和124427號於1952年被著名的美國海軍“藍天使”飛行表演隊採用，剩下的“彎刀”過著“悽慘”的生活，沒日沒夜地被用來進行飛行試驗，直至其機件老化。它們不能上天后，還要被送回海軍航空技術訓練中心，擔任學員發動機維護保養訓練的教材。

改進版本

沃特公司針對F7U-1的不足之處，於1948年11月1日向略有失望的海軍部門分別提交了F7U-2和F7U-3兩種改進型方案。海軍先是看上了F7U-2，於1949年9月23日簽發了88架的訂單，賦予125322～125411的生產編號。但海軍不久便將目光投向了尺寸更大、速度更快、用途更廣的F7U-3，F7U-2方案隨即胎死腹中。1950年8月21日，美國海軍簽發了生產契約。1951年12月12日，F7U-3在達拉斯試飛成功。F7U-1著陸進場時機首仰角過大，飛行員極難看清跑道。這是因為飛機沒有水平尾翼且主翼偏後，從而導致全機重心靠後。飛行員為了使作用於主翼後端升降副翼上的空氣壓力(升力)大到足夠進行調姿，只好儘量讓飛機的仰角加大。“協和”客機和蘇聯圖-144也存在類似問題，但它們的機體都很龐大，可以通過折動機首來改善飛行員視野。針對該問題，工程師們在首批16架F7U-3上首次採用了水滴型座艙蓋，加高了彈射座椅，在後來的幾批生產型上又進一步加高了座椅，採用了更小巧的雷達整流罩。新鮮出爐的“彎刀”外形更怪異，遠看活像一隻長著金魚眼睛的蝙蝠。

F7U-3在服役前也進行了兩次上艦評估試驗。第一次始於1952年7月3日，128454號F7U-3於8月11～15日登上了“中途島”號航母。10月44日，改進後的128454號在“珊湖海”號航母上進行了海試，11月8日得勝而返。這期間F7U-3的出色表現讓人刮目相看。

第二次試驗於1953年10月1日正式展開，128475號擔負起了這最終的定型試驗任務。它先後在1953年10月、1954年2月、1954年6月進行了試驗。1954年10月12日試驗結束正式服役。試驗期間人們發現了一些問題，如機體太重，艦上配備的CN44牽引車根本拖不動它，另外油門桿太短，胳膊短的飛行員不容易把它推到最大位置。服役前，F7U-3共進行了70次艦上彈射起飛，94次陸地模擬艦上起飛，66次8種不同型號阻攔索的著艦試驗，94次陸地降落試驗，包括對阻攔網的試驗。

技術性能

外形性能

尺寸數據
機長	44 ft 3 in	13.49 m
機高	14 ft 0 in	11.79 m
翼展	38 ft 8 in	4.27 m
翼面積	496 ft^2	46.1 m^2
空重	18210 lb	8260 kg
最大起飛重量	31642 lb	14353 kg
飛行性能
最大飛行速度	680 mph	1095 km/h
活動半徑	660 mi	1060 km
實用升限	40,000 ft	12,000 m
爬升率	13,000 ft/min	67 m/s
翼載荷	64 lb/ft^2	312 kg/m^2
推重比	0.29	0.29

該機在速度、可操縱性、飛行品質、火控系統性能、最大航程等方面要比前輩技高一籌。F7U-1機體強度不足，F7U-3加強了機體，幾乎像M4“謝爾曼”坦克一樣結實，原本位於機尾兩台噴氣發動機噴氣口之間的單條的阻攔鉤支架被換成了三角形雙肋，並牢牢固定在機身下部。設計師別出心裁地將機身內幾乎所有的電線布置在機身內右側，將絕大多數液壓管線置於機身內部的左側。為了方便檢修，機身上開了一百多個檢修口蓋或艙門。

起落架

第2批生產型F7U-3改用了新式的配有更長液壓作動筒的雙輪前起落架。這種起落架伸長時高度竟然超過人，可使飛機與地面夾角驟然升至20°，“彎刀”因此被飛行員戲稱為“起跳的蚌蜢”。但與此同時，前起落架的負擔更大了，不堪重負的起落架有時會在飛機降落後被生生地壓回艙中造成事故。由於當時發動機的發展受阻，第2批生產型裝的是不帶加力的J35-A-29而是J46-WE-8。不同於道格拉斯公司的設計師海涅曼(F4D-1的設計者)，缺乏長遠眼光的沃特公司科研人員當初按24C發動機設計了F7U-1機體的後半部分，在F7U不斷換裝發動機的日子裡，他們只得一遍遍修改機身尺寸，直至1954年10月12日試驗圓滿結束後改裝J46-WE-8發動機時，機體仍需改動。

發動機

J46渦噴發動機計畫單台淨推力31.12千牛，加力推力44.45千牛，而飛機空重約8.6噸，最大推重比超過了1。但當F7U-3裝上J46時，其最大推力僅為27千牛，加力推力40千牛，實際工作時兩台的總推力勉強達到當初一台所預計的。另外，J46壽命短，維護困難，這也是F7U-3總體性能不佳的重要原因。當時美國噴氣式艦載機中，F7U和XF2Y-1用J46發動機，F3H、F4D-1、F3D用J40。重新設計發動機後，F4D-1和F3D有了J57，F3H用上了J71，XF2Y-1遭下馬，可憐的“彎刀”因為沒有一種新發動機能適應它的內部布局及所需推力，所以只能繼續使用J46。

F7U-3在機內油料供給方面也存在不足，燃油輸送控制系統非常複雜，這往往意味著故障率高。此系統負責從機身內的7個油箱(偵察型F7UJ-3P9個)向發動機供油。飛行員升空後要立即關掉加力，因為如果開加力時間長了，機身內燃油可能很快耗盡，輔助油箱中的油卻又來不及迅速補充……

“彎刀”的飛行員要想過把超音速飛行的癮也不容易。首先需經過一段冗長乏味的轉圈，因為動力不足導致它無法垂直爬升。升至10668米以上的高空後，飛行員就可以推桿到底同時打開加力俯衝而下了。據說有個勇敢者曾駕機飛到了M1.1並活著回到了地面。

飛行員們常說:當飛機上的自動穩定器、液壓系統和自動燃料供給系統全正常工作時，駕駛“彎刀”就像夢一樣愜意。可惜，這些不成熟的新技術常常將這一美夢變成一場難以收場的噩夢。

武器系統

在武器系統方面，F7U-1機首下端的4門20毫米Mk.12航炮被挪到了噴氣發動機進氣口的上唇內，共備彈720發。最初，這些火炮射擊時產生的硝煙極易被發動機吸入並迅速導致停車，研究人員用不鏽鋼制炮口硝煙導流裝置解決了問題。

F7U-3擔負著海軍極其重要的截擊任務。在蘇聯成功進行了核武器試驗後，惶惶不可終日的美國人近乎瘋狂地發展能截擊蘇聯洲際轟炸機的截擊機。在那個還沒有“超視距截擊”技術的時代，美國人幾乎想盡一切辦法研製機載大威力攔截武器，後來出現的那種能裝核彈頭的空空飛彈就是這種願望的一種極端表現。F7U-3配備了當時威力最大的截擊武器——71毫米口徑的“巨鼠”火箭，它在機腹下配備一個特殊的“巨鼠”火箭發射巢(翼下還可以掛兩個普通的發射巢)。兩組共32枚“巨鼠”火箭彈竟然前後兩列排列。也就是說後排的16枚發射時必須穿過前排16枚的空管!當第一排火箭彈有的因故障未發射成功時，後面的火箭彈將擔負起把它頂出去的任務。這也讓航母上的工作人員偶爾能見到因火箭彈起火而拖著火焰，狼狽不堪緊急降落的“彎刀”。且不說那群讓人頭疼的“耗子”(火箭彈)，後來攜帶的AIM-7A空空飛彈有時也會出現單打連的情況。這種早期飛彈的發動機噴出的濃煙作用於飛機後只有一種結果——發動機停車。

此外，無平尾式飛機最常見的一個缺點是重心不好控制，“彎刀”也不例外，美國戰機的另一個傳統缺點是過於複雜和笨重，在一些重要性能如爬升率、盤旋半徑等在指標上往往落後於同時期別國的輕型戰鬥機。“彎刀”上的著陸燈設計最失敗，遠處根本看不見，急中生智的飛行員往往在夜降時打幾下航炮以提示地面，當然落地後免不了被訓。

1954年，頗有遠見的美國軍方曾派海軍第三艦載機試驗中隊(VX-3)進行F7U-3的空中受油試驗。9月13日上午，F7U-3的首次空中加油作業取得了成功，但受油探頭無法從錐套中拔出來。飛行員採取措施後錐體是脫離了但加油軟管被拉斷，管中的剩油糊滿了前風擋玻璃，斷裂的軟管險些纏在飛機身上。在返航時，心有餘悸的飛行員在3048米高的空中就放下了起落架，飛機因阻力劇增突然間失控並在空中翻滾著前進。在轉了5圈後，飛行員終於收起了起落架使飛機平穩了下來，但在臨降落前，起落架卻放不下來了。最終，在地面指揮下，飛行員啟動一個緊急按鍵放下了起落架，從而僥倖逃生，在F7U的發展史上又留不了驚怵的一幕。

結構特點

中置的後掠翼布局；

前三點式起落架，帶有加長型前起落架輪臂；

位於駕駛艙正文的側置發動機進氣口；

無尾機身（無水平尾翼）。

使用情況

1946年6月，海軍訂購了三架XF7U-1原型機。原型機由兩台西屋電氣J34發動機驅動，首架於1948年9月29日飛上了天空，隨後，1950年~1951年，一共生產了14架F7U-1。由於嚴重的問題，J34發動機被停用，而“彎刀”差勁的操縱性也使它的設計完全重來了一遍，直到1951年年底，F7U-3才得以生產。

F7U-3安裝了新設計的機頭和鰭，並且換裝了西屋電氣的J46發動機。大約生產了180架，裝備了4個艦上中隊。最後生產的變種機型是裝備了飛彈的F7U-3M，到1955年10月，完成了98架。

由於很不好駕駛且維護起來極其困難，1959年，所有現存的“彎刀”均被F-8取代。

延伸機型

分類介紹

F7U-3還有三種衍生型號:V-389方案、F7U-3P偵察照相型和F7U-3M全飛彈截擊型。

V-389方案正式名稱是A2U-1，計畫外掛達3175千克，採用新式火控系統，減掉了兩門炮，外形上同F7U的最大差別在於採用獨特的三角翼尖副翼。A2U-2和A2UJ兩個方案在不久也相繼誕生，海軍認為新意不大，於1954年11月18日正式取消了A21U的代號。

1951年2月，海軍不滿足於現有的老式偵察機，向沃特公司提出了高速艦載照相偵察機的需求，早有準備的沃特公司痛快地拿出了F7U-3P。它於1954年7月1日首飛成功，海軍迫不及待地訂了12架試用。F7U-3P撤去了武器，機首加長63.5厘米後配備了40多個與照相有關的設備。美國海軍自己都承認F7U-3P確實不錯，但F7U-1當年飛行表演時的兩次失手刺痛了海軍的心，最終忍痛將其放棄。他們實在懷疑F7U-3P在實戰的關鍵時刻會不會“掉鏈子”。

在那個“飛彈制勝論”盛行的時代，F7U-3M全飛彈截擊機閃亮登場。它的原型機直接由129589和129590號F7U-3改裝而來，1954年7月12日首飛成功。98架掛載四枚AAM-N-2“麻雀”I (後來被命名AIM-7A“麻雀”)的F7U-3M將許多F7U-3擠出了海軍艦載戰鬥機中隊，這些中隊從此改名為艦載攻擊機中隊，因為F7U-3M能攜帶2450千克的外掛。據說改進後的它還能攜帶908千克級核彈。鑒於“彎刀”家族可靠性不佳，性能更佳的F-8“十字軍戰士”已首飛成功，道格拉斯公司替代F4D-1的A-4“天鷹”攻擊機也在1954年10月開始裝備部隊，海軍在接收完契約上的98架後，於1955年8月12日年停止了F7U-3M的生產。

黯然收場

眾多的先天不足讓“彎刀”的事故率居高不下，本該揮向敵人的刀卻頻頻傷到自己，至此海軍已到了對F7U-3忍耐的極限。當又一次在作戰部隊發生“彎刀”因進入尾旋而墜毀的事故後，海軍痛下決心，於1957年底迅速撤裝了所有“彎刀”。而那些飛行員們才剛冒著生命危險掌握了它的駕駛技巧，就不得不轉而接觸它的陌生接班人——A-4攻擊機。

F7U-3一生曾先後隸屬於13個艦載機戰鬥中隊，6個海軍試驗飛行中隊，在7艘航母上服過役。如同不能用286和現在的“奔騰”4計算機相比一樣，F7U儘管不完美，但作為噴氣時代的先驅，它為後來噴氣飛機的設計提供了有益的經驗教訓，人們會永遠記住這種飛機，以及為它而獻出生命的飛行員。

美國海軍F7U“彎刀”艦載機