一. 前奏
1941 年初，雖然美國還置身於世界大戰之外，但成為“民主國家兵工廠”的戰略決策和美國軍方不斷加強的備戰措施，使美國國內大批相關企業都開始抓緊生產和研製各種新型軍事裝備。此時，傳統的海軍飛機供應商格魯門飛機工程公司正致力於三種海軍飛機的批量生產：F4F“野貓”艦載戰鬥機、JRF“鵝”和 J4F“水鳧”水上飛機。同時，TBF“復仇者”艦載魚雷機的原型機已接近完成，很快就要投入生產。除上述型號外，格魯門公司的試驗場上，還在測試兩種雙發單翼戰鬥機：為海軍研製的 XF5F-1 及其陸軍航空隊型號 XP-50。
JRF“鵝”
格魯門公司是在 1938 年獲得為海軍研製新一代艦載戰鬥機合同的。為了說服海軍接受自己大膽的雙發設計方案，格魯門公司頗費了一番口舌。他們不厭其煩地向海軍強調：雙發單翼戰鬥機相對於海軍以前那些老式的雙翼單發戰鬥機來說將是一次革命性的突破。新飛機在完成作戰任務以及安全性方面，都將因為多了一臺發動機而擁有顯著的優勢。而在飛行和起降時，雙發機具有比單發飛機好得多的視野，這對於在航母上起降而言，是極其重要的。此外，雙發飛機在飛行性能方面，諸如速度、爬升率、航程等項，都將有不俗的表現——根據測算，新的雙發戰鬥機的海平面最大時速可達驚人的 616 千米/小時!實用升限則將超過 10,000 米。如此前景自然令海軍心動不已。當然格魯門也並非信口雌黃。設計中的 XF5F 採用兩臺萊特 XR-1820-40/42 型 1,200 馬力發動機，驅動寇蒂斯恆速螺旋槳。這樣的動力配置在當時確實非比尋常。飛機的武備採用 2 挺 12.7 毫米機槍加 2 挺 7.62 毫米機槍。機槍全部集中在機身前部，這樣既可以集中火力，也方便了武器維護。如果說槍炮火力有些平淡無奇的話，那麼 XF5F-1 的另一種武備可稱之為獨門密器了。格魯門的設計方案中，將在飛機外翼段設置掛點，兩側翼下共裝載 40 枚 1.8 千克重的反飛機炸彈!
無獨有偶，美國陸軍航空隊方面也注意到了格魯門為海軍提供的新穎設計。在評估了該方案的潛力後，陸軍航空隊於 1939 年 11 月 25 日和格魯門公司簽訂了研製一架原型機的合同，飛機編號為 XP-50。在 XF5F 的基礎上，XP-50 的機翼被改為中單翼，前機身加長，以容納前起落架——這讓 XP-50 成為當時還很少見的採用前三點式起落架的飛機。飛機的動力裝置為 2 臺萊特“旋風”R-1820 渦輪增壓發動機，單臺功率為 1,200 馬力，同樣驅動寇蒂斯恆速螺旋槳。XP-50 的武備集中在機鼻處，包括 2 門 20 毫米機炮，各備彈 60 發，2 挺 12.7 毫米機槍，各備彈 500 發。此外，外翼段下可掛載 45 千克炸彈。飛機還計劃裝備自封閉油箱和座艙防護裝甲。從有限的幾次試飛情況看，XP-50 的表現不凡。最大飛行速度達到了 680 千米/小時!升限達 12,340 米，初始爬升率為 1,394 米/分，航程估計可達 780 千米。
XP-50 原型機於 1941 年 2 月 18 日首飛。它似乎已成為陸軍新型截擊機強有力的競爭者。但就在同年 5 月 14 日，飛機在長島上空試飛時，渦輪增壓器突然爆炸，試飛員鮑伯.霍爾不得不棄機跳傘。霍爾最終安然獲救，但 XP-50 的生命就此終結了。原本可能屬於它的位置被日後大名鼎鼎的 P-38“閃電”所佔據。
而在海軍方面，雖然有另外一個名字，但 XF5F 似乎也得不到上天的眷顧。從 1940 年 4 月 1 日首飛開始(愚人節首飛?不吉利哦)，直到 1944 年 12 月 12 日原型機在試飛中墜毀，XF5F 就始終被各種各樣的技術問題糾纏不休。發動機冷卻，飛行控制，起落架……，諸多問題使 XF5F 大多數時間只能趴在地面上。而且作為艦載機，XF5F在設計上有一個重大缺陷：出於平衡兩臺發動機重量的考慮，飛機前機身被設計得很短，兩臺發動機伸出在座艙前方兩側，使飛行員在這兩個方向上的視野受到很大影響，再加上後三點起落架的設計，以致於飛行員在模擬著艦時根本無法看到著艦信號官發出的指令(這一點頗具諷刺意味，格魯門當初向海軍強調的雙發飛機的優勢之一就是起降視野好)。上述諸多問題，加上海軍方面雪上加霜般地不斷調整設計要求，最終使這種雙發艦載機沒能走出原型機階段。不過，格魯門和海軍也並沒有白忙活一場。因為在研製過程中獲得的經驗教訓，不久之後還是發揮了應有的作用……
二. 研製歷程
事實上，還在 XF5F 磕磕碰碰進行試飛時，海軍就決定不把所有雞蛋都放在一個籃子裡。一方面，海軍要求格魯門公司在其 XF4F-3 的基礎上，設計一種新型單發艦載戰鬥機，以便於在雙發方案無法順利實現(看起來是肯定的)時能向海軍提供一種優於 F4F“野貓”的新式飛機。這就是日後大名鼎鼎的 F6F“地獄貓”。另一方面，雙發艦載戰鬥機的構想也沒有被放棄。“埃塞克斯”級航母的後繼型母艦(即日後的‘中途島’級)已在擬議設計之中。這種大型航空母艦無疑需要更為強大的艦載戰鬥機。1940 年 12 月底，經過和格魯門公司的長時間磋商，海軍決定讓格魯門就新型艦載戰鬥機提交一份非正式的設計方案。格魯門方面將這個新設計定名為 51 號方案，設計團隊由格魯門的老將迪克.胡頓領銜，鮑伯.霍爾(他不僅是試飛員，也有很深厚的航空工程背景)也是其中之一。稍後另一名飛行員兼設計師哥登.以色列也加入了進來。由於有了研發 XF5F 和 XP-50 的經驗，格魯門的設計師們認定，單翼雙發並採用前三點式起落架的設計，將是回應海軍方面要求的高速、遠程、重武裝艦載戰鬥機的最好的答案。
首架 XF7F-1 原型機，注意安裝了大型槳轂罩
格魯門向海軍強調，51 號設計綜合了 XP-50 和 XF5F 的優點，而且還將裝備動力更為強勁的萊特 R-2600“旋風”14 型發動機(功率 1,750 馬力)。海軍果然被打動了，設計中的飛機隨即獲得了 XF7F 的編號。有趣的是，陸軍方面顯然也得知了這個新的設計的存在。在 XP-50 墜毀僅 5 天后，陸軍航空隊就要求格魯門製造兩架 XP-65 原型機，並明確 XP-65 將和海軍的 XF7F-1 共同並行研製。但海軍卻堅決不同意。因為如此一來，海軍對格魯門提出的要求還必須得到陸軍的認可。兩大軍種意見不合，最終 XP-65 計劃還是於 1942 年 1 月 16 日壽終正寢了。
外翼段可摺疊
1941 年 6 月 30 日，海軍和格魯門公司簽訂了生產兩架原型機 XF7F-1 的合同。按照合同，格魯門將在其後 480 天內交付第一架原型機，之後的 30 天內交付第二架原型機。XF7F 的結構屬於常規設計：鋁合金單梁結構懸臂式平直機翼，外翼段可自動摺疊。機身纖細修長，為半硬殼結構。起落架、襟翼、機翼摺疊機構、著陸鉤、裝彈器和各控制舵面均為液壓操縱。方向舵、升降舵和副翼採用布質蒙皮，並都裝有調整片。飛機配備有防護裝甲和自封閉油箱。其武備包括翼根處的 4 挺 12.7 毫米機槍和前機身處的 2 挺同口徑機槍，每挺機槍備彈 400 發。此外，也可以根據需要，在機翼上換裝 2 門 20 毫米機炮，每門炮備彈 166 發。格魯門方面預計，飛機的最大平飛速度可達 703 千米小時，升限為 10,670 米，航程 1,600 千米。顯然，如果一切順利的話，美國海軍的第一種雙發艦載戰鬥機將是一個空前強悍的傢伙——只是，是否一切都能順利呢?
XF7F 的座艙
XF7F 的模型分別在紐約大學以及 NACA 的風洞中進行了吹風試驗。根據在紐約大學風洞中取得的數據，格魯門將最初設計的中單翼改為上單翼，發動機艙也相應地改為安裝在機翼下方。原型機試製過程中，對“更快、更強”有著不懈追求的海軍相中了功率更大的普拉特.惠特尼公司 “雙黃蜂”R-2800-22 發動機，這種雙排 18 缸氣冷發動機的功率達到了2,100 馬力。格魯門於是按照海軍的要求，用普惠發動機取代萊特 R-2600。好在普惠發動機的直徑較小，使它完全可以裝到已完成設計的發動機艙內。同時螺旋槳也改用漢密爾頓-標準的產品。但好事多磨，普惠 R-2800-22 發動機無法按照 XF7F 的研製進度及時供貨，因此原型機只能裝上功率縮水的 R-2800-27 型 2,000 馬力發動機。
調整動力裝置的同時，飛機的武備設計也有所變化：翼根處裝 4 門 20 毫米機炮，每門炮備彈 200 發;機身內裝 4 挺 12.7 毫米機槍，每挺備彈 400 發。
1943 年 10 月，首架 XF7F 原型機完成製造並開始進行地面靜態測試。這已大大落後於原定的時間表，不過倒也情有可原。格魯門在研製 XF7F 的同時，也承擔了設計試製 XF6F 的任務。太平洋戰爭爆發後，適用於海軍現役航母的 F6F 自然處於優先地位。直到 F6F 已投入批量生產，格魯門才有足夠的精力來關注這個雙發的大傢伙。XF7F 原型機翼展 15.7 米(摺疊後為 9.8 米)，空重 6,928 千克，正常起飛重量 9,120 千克。11 月 2 日，在鮑伯.霍爾的駕駛下，原型機進行了首次地面高速滑跑試驗。在滑跑過程中，霍爾突然驚訝地發現，飛機已經離地了!在減少發動機功率輸出後，飛機落回了地面。於是不經意間，XF7F 就完成了其首次“試飛”——儘管離地持續時間只有 15 秒。次日，飛機正式進行了約 20 分鐘的首飛。之後，試飛工作就在格魯門及海軍的試飛員的聯手下緊鑼密鼓地展開了。
試飛中的首架原型機
XF7F 在試飛中就給飛行員留下了極深刻的印象。憑藉兩臺發動機的強大功率，飛機在爬升、加速等方面的表現均極為出色。而在俯衝時更能達到 845 千米/小時的驚人速度!飛機可承受的極限過載也達到了 7.5G。當時在格魯門任試飛員剛滿一年的科奇.梅爾後來回憶道：“起飛時，飛機的兩臺普惠發動機發出的巨大轟鳴能讓你的靈魂都一起震顫，這種感覺即使後來飛噴氣機時都不曾出現過。離地後，飛機立刻以 30 度角直插天空。相比之下，我試飛過的 F6F-3‘地獄貓’就只能算是一隻上了年紀的老貓了。”
和許多新飛機一樣，XF7F 在試飛中也暴露出不少問題。此前在 NACA 的蘭利風洞中進行的模型吹風試驗就發現飛機有著不同尋常的螺旋特性。這種特性在實際飛行中被試飛員梅爾證實了。在試飛員操縱飛機進入螺旋後，如果不及時改出，機頭就會大角度上仰，隨後進入平螺旋(在這方面，‘上了年紀’的‘地獄貓’就完全沒問題)。1944 年 5 月，一架原型機在試飛中進入螺旋後，因未能及時改出導致失控墜毀。由於一時找不到有效的解決手段，因此飛行員被明令禁止故意操縱飛機進入螺旋和急速滾轉。除了螺旋問題，飛機單發飛行時的起飛速度比海軍的要求高 64 千米/小時，方向舵的液壓系統也有動作過度的問題。
XF7F 第二架原型機，拆除了效果不佳的槳轂罩
在海軍飛行員提交的試飛報告中，對 XF7F 不乏讚譽之詞。飛機在操縱品質、飛行性能、座艙的舒適度和視野等各方面都得到了試飛員的稱讚。尤其是起降視野，被試飛員們公認是海軍戰鬥機中最好的。不過，在陸地上進行的模擬航母甲板起降試驗表明，飛機存在著結構強度不足的問題，必須在生產型飛機上予以加強。此外，飛機上採用的 Y 型尾鉤剛性過大，在著艦時，尤其是偏離中線著艦時，很容易造成一側受力偏大，致使機身蒙皮出現皺褶，甚至著艦失敗，因此也有待於改進。
1944 年 3 月 2 日，第二架 XF7F 原型機配備著設計中指定的普惠發動機完成了首飛。9 月，飛機轉場至加利福尼亞的莫菲特場，在那裡海軍安排飛機在 NACA 所屬艾姆斯實驗室的全尺寸風洞內進行吹風試驗。在這樣的風洞內得到的實驗數據，無疑要比用縮比模型在小尺寸風洞內得到的數據精準得多。XF7F 是第二種在這個風洞進行吹風試驗的的飛機。試驗一直持續到 1945 年 2 月，然後飛機返回海軍飛機工廠進行改進。同年 4 月，飛機再次來到艾姆斯實驗室，進行風洞和飛行試驗，一直到 1946 年 10 月。風洞的最高風速達 370 千米/小時，測試則包括髮動機運轉和不運轉兩種狀態。此外還專門測試了飛機在攜帶各種外掛物，如 MK.13 機載魚雷、1,136 升和 568 升副油箱等時的受力狀態。
根據風洞測試得到的數據，設計人員增高了垂尾，加大了垂尾面積，從而減小了上反效應，提高了飛機的穩定性和操控性。隨後進行的風洞測試表明對垂尾的改進成效明顯。海軍隨即批准採用新垂尾。新垂尾從第 107 架 F7F——序列號為 80365 的 F7F-3 上開始採用。
