FR-1戰鬥機:發展沿革,歷史背景,研製歷程,技術特點,氣動布局,動力裝置,武器系

FR-1戰鬥機（英文：FR-1 Fireball），是20世紀40年代中期美國瑞恩安航空公司（Ryan Aeronautical Company）研製的一種混合動力戰鬥機。

該機採用下單翼、單座、前三點式起落架氣動布局，裝配有活塞螺旋槳和渦輪噴氣兩套發動機，最高時速達到650千米，機上安裝4挺12.7毫米機槍，可掛載2枚450千克航空炸彈。

FR-1戰鬥機，於1942年12月開始設計，1944年原型機出廠，1944年6月25日首飛，1945年3月開始批量生產。美國海軍訂購了700架FR-1戰鬥機，但只生產了66架。1945年至1947年，該機在海軍短暫服役後即遭淘汰。

基本介紹

中文名稱：FR-1戰鬥機
英文名稱：FR-1 Fireball
研製時間：1942～1944年
服役時間：1945年3月
國家：美國
飛機類型：活塞·噴氣混合動力戰鬥機
首飛時間：1944年6月25日
退役時間：1947年8月1日
研製單位：瑞安航空公司

發展沿革,歷史背景,研製歷程,技術特點,氣動布局,動力裝置,武器系統,性能數據,服役動態,總體評價,

發展沿革

歷史背景

軍用航空領域主要的進步基本都是和動力系統的革命性跨越密切相關，從活塞螺旋槳到噴氣推進是最具里程碑意義的偉大變革，也將人類對飛行速度的追求提升到了一個新的水平。在早期理論積累和完善階段，歐洲人首開噴氣發動機之先河，英國、德國兩國在此領域率先取得技術突破，競相推出新型飛機平台以驗證噴氣動力飛行的可行性。

在第二次世界大戰中，經常有幾百甚至上千架飛機在空中鏖戰。1944年夏季的一天，盟國轟炸機編隊在執行任務時，突然遇到了納粹德國當時剛研製成功的Me-163噴氣式飛機，它裝備了一種液體火箭發動機。

此後不久，德國製造的裝有兩台渦輪噴氣發動機的Me-262戰鬥機開始參戰。這是世界上第一型批量生產投入實戰的噴氣式戰鬥機。其最高速度達870公里/小時，超過盟國戰鬥機120～200公里/小時。1944年9月的一次空戰，6架Me-262僅6分鐘即擊落盟國15架B-17轟炸機。1945年3月18日一天打下盟國21架轟炸機、5架P-51戰鬥機。從1944年9月到1945年5月，德軍Me-262共擊落盟軍各種飛機613架，自己僅損失200架（包括非戰鬥損失），給盟國空軍以很大威脅。噴氣式戰鬥機給航空界所帶來的衝擊難以估量，作戰飛機研製進入了一個全新的發展階段。二戰進行的如火如荼之際，戰爭雙方都加緊研製噴氣式或火箭發動機飛機，力圖在空戰中占有優勢。

美國海軍曾在1942年初就找來2架YP-59A進行噴氣式飛機的相關試驗，發現撇開油耗率大增這一缺陷不談，飛機起飛滑跑距離過長，著陸接地速度太高，而且在需要接地復飛的情形下，噴氣發動機油門回響慢，操作明顯滯後；這些都證明當時的噴氣發動機尚不能很好地滿足艦載飛行的需要。因此，美國海軍在經過一段時間初步論證後，決定先搞一個混合式動力的戰鬥機過渡一下。混合動力就像是生物進化史上的過渡階段，雖然時間短暫卻往往不可或缺。美國人需要兩條腿走路，至少在航母艦載機的發展過程中，這在當時不失為穩妥之舉。

研製歷程

1942年12月，美國海軍上將約翰.S.麥凱恩（John S. McCain）向包括瑞安航空公司在內的美國國內9家飛機製造商發布了設計標書。其設計要求是先依靠螺旋槳發動機從航母上起飛，然後在空中打開噴氣式發動機使得飛行速度大大提高，待到要降落在航母時關閉噴氣式發動機，最後用螺旋槳發動機低速降落。這其實反映出了當時人們普遍對噴氣式飛機的不信任，尤其是擔心其能否在航母上安全的起飛和著艦。

1943年2月11日，在所有備選方案中，瑞安公司的FR-1方案最終獲勝，並與美國海軍簽訂了3架原型機和1架靜力試驗機契約，靜力試驗機必須在10個月內交付，而3架原型機的周期則為15個月。到1943年12月2日，海軍和瑞安公司簽署了NOAS-1322號契約，正式將這種飛機命名為FR-1，綽號”火球‘’，首批訂單100架，後續契約則又增加了600架。如果真能實現，這將是瑞安史上最成功的一筆軍售了。

但在風雲變幻的二戰中後期，美國軍購部門嘴裡吐出的這些誘人數字往往只能畫餅充飢。海軍很快就違約食言了，FR-1飛機首批訂單被砍到了66架（編號39647 - 39712），而且後來在1945年1月31日剛剛簽訂的600架FR-2（實際上是FR-1的3號原型機對應的升級版）飛機契約（編號104576一105175），也在歐洲勝利日當天宣布取消。這讓瑞安公司和飛機研發團隊大失所望。

1945年3月，FR-1“火球”開始批量生產，但因首批飛機中出現一些質量問題，故延期交付。

1945 年 11 月 6 日，一架 FR-1“火球”在即將進行著艦時，飛行員突然發現飛機活塞發動機的轉速大大下降，出於時間緊迫他迅速啟動了噴氣式發動機並依靠其提供的動力成功地進行了著艦。不過，由於速度過快，這架 FR-1“火球”的著艦距離遠遠長過平常，好在最後一道攔阻索終將其攔住。這位飛行員的靈機一動不僅挽救了他自己的生命和座機，而且還創下了首次依靠噴氣式發動機動力成功著艦的記錄。

技術特點

氣動布局

FR-1戰鬥機機身外形短小，機長9 79米，平直下單翼翼展12 2米，略帶上反、後緣前掠，近似梯形的垂尾高高聳起，垂尾翼尖圓滑，飛機蒙皮外部完全採用埋頭鉚釘，飛機各舵面也採用全金屬半硬殼式結構，這種設計是第一次出現於艦載機身上，使得其高速飛行中，機動性要領先於大多數活塞戰鬥機。作為第一種投入實用的海軍混合動力艦載機，在 “火球‘’身上體現出來的”破天荒‘’還有好多處。比如該機的層流翼型就是首次在艦載機使用的，機翼相對厚度從翼尖的15%漸變為翼根的1 7%，這樣整個機翼就能同時達到臨界馬赫數，在高速飛行時避免局部激波的行成。從FR-1開始，美國固定翼艦載機清一色改用前三點式起落架，原先的備用尾輪徹底取消。受機頭活塞發動機和大直徑螺旋槳的影響，前起落架較長並且位置相對靠後，這樣就導致前起落架跟主起落架在收起位置時發生干涉（前起向後收，主起向內收），再加上機翼根部前緣需要設定”風琴‘’式的進氣道，這樣就使得主起落架也必須相應”避讓‘’，於是主起落架只能設計成向外收起的”外八字‘’。

流線型的樹脂艙蓋構成的封閉式座艙，靠近機翼前緣，這使得飛行員視野較為開闊。在二戰後期，這種氣泡式座艙蓋在美海軍艦載機中開始悄然流行，這非常有利於高速著艦的目視觀察。風擋採用防彈玻璃，儀錶板下、座椅後方和側面（油箱部位）都帶有裝甲，為飛行員提供了很好的防護。FR-1“火球”備有一套供氧系統以便在高空飛行時幫助飛行員克服急速拉升時出現“黑視”現象。

動力裝置

FR-1機頭裝有一台萊特公司（Wright）R-1820-72W 型9缸活塞發動機，最大輸出功率1350馬力。後機身則是一台通用電氣（General Electric）J31型渦輪噴氣發動機，帶有10個環形燃燒室，推力1600磅（大約740千克）。使用這兩型發動機的一大好處是，兩者可共用同等級的航空汽油，這樣飛機的燃油系統大大簡化。機內燃油分置於兩個油箱，分別為190升和494升。另外左右機翼下方還能各能掛一個380升的副油箱，可供兩型發動機隨意取用（只需調節供油閥）。兩台發動機動力的切換和同步使用方面也下了很大功夫，不過由於電池不穩定，事故頻頻發生，在螺旋槳改出順槳的過程中，如果發生電量過低現象，活塞發動機將無法啟動。無論如何，“火球‘’也具備任意一台發動機停車，僅靠另外一台發動機也能維持飛行的能力，這在混合動力尚屬新鮮事物的年代，已經算是非常先進了。

武器系統

FR-1戰鬥機的噴氣發動機的布局一定程度上對武器系統的布置產生了影響。“火球”總共裝有4 挺白朗寧12.7毫米機槍，分別布置在兩側機翼的中段，機翼前緣帶有防腐蝕消焰裝置。每挺機槍備彈 300發，儲存於機翼上方靠近機槍內側的井槽內。空彈夾落入退彈槽，機翼上方帶有拋殼口，駕駛桿握把帶有連線著Mk-7Mod1電子扳機的開關，能實現4挺機槍同時開火，覆蓋前方1000米左右的範圍。飛行員可使用座艙側面多個把手，實現裝彈和清理彈殼，在低溫環境下還可啟動加熱裝置確保機槍的操作不受影響。機翼下方各有2個強化外掛點，可用於掛載 127 毫米火箭彈（HVAR），而在內側掛點則各有1枚500千克級標準航空炸彈，座艙左側內壁裝有投放開關。

FR-1空機重量3.49噸，最大速度650千米/小時，僅使用活塞發動機可達到 444千米/小時，典型任務掛載包括空戰2種、轟炸和火箭攻擊各1種，作為轟炸機最大起飛重可達5.31噸，翼載荷也最大，起飛和著陸滑跑也超過其他狀態，海平面飛行速度和升限、爬升率、作戰半徑等數值均為最低值。但“火球”的設計有效載荷不大，因此就算掛滿了對其飛行性能的影響也沒多大。

性能數據

FR-1戰鬥機參考數據：

基本參數
乘員	1人
機長	9.85米
翼展	12.19米
機高	14.24米
空重	3,590千克
發動機	一台萊特“旋風”R-1820-72W發動機，一台通用電氣F31-GE-2發動機
性能參數
最大飛行速度	686千米/小時
最大航程	1,660千米
最大起飛重量	5,285千克
武器裝備
機槍	機翼中安裝四挺0.5英寸機槍；
航彈	兩個翼下掛架最大可攜帶454千克（1000磅）炸彈/火箭彈

服役動態

1946 年 3 月，美國海軍的部分 FR-1“火球”戰鬥機由“中途島”（Midway）號航母搭載，參與了“霜凍行動”（Operation Frostbite）。FR-1“火球”在嚴寒下與當時新式的格魯曼F-8F“勇士”（Bearcat）戰鬥機和西科爾斯基HNS-1 型直升機一起執行了多次任務。

隨著太平洋戰爭進入白熱化階段，越來越多的日本神風特攻機給美國海軍帶來了巨大的損失。於是，美國海軍向位於加利福尼亞州聖地亞哥的瑞安公司簽訂了購買700架FR-1戰鬥機的契約，以希望用這種高速戰鬥機來擊落進行自殺式攻擊的日軍飛機。但隨著美軍對日本的不斷轟炸以及後來的兩次核子彈攻擊，日本迅速投降，整個二戰結束。戰爭結束前，瑞安公司生產出66架FR-1火球戰鬥機。美國海軍特意成立了VF-66中隊，專門裝備FR-1，但該中隊沒有來得及在戰爭結束前參加實戰。隨著對戰時政策的調整，原本價值1億零300萬美元的FR-1戰鬥機採購契約就此中止。

總體評價

FR-1“火球”戰鬥機雖然沒能在第二次世界大戰最後階段的參與實戰，而後又迅速被更為先進的噴氣式戰鬥機所淘汰，但它是世界上第一種螺旋槳·噴氣混合動力戰鬥機，也是美國海軍第一種投入實用的帶有噴氣式發動機的作戰飛機。同時，對於瑞安航空公司而言，正是FR-1“火球”戰鬥機的成功，使其後來又被美國海軍選中為其開發X-13型垂直起降（VTOL）噴氣式試驗機。

FR-1戰鬥機