XF-85試驗機:起源於對德轟炸的“蛋狀物體”,還未出生就已落後

引言

1948年8月23日,在位於加利福尼亞州(California)南部克恩縣(Kern County)的愛德華茲空軍基地(Edwards Air Force Base AFB)上空,一架在彈艙內掛有一枚“蛋狀物體”的EB-29實驗機,正在向高空爬升。

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搭載“蛋狀物體”起飛的EB-29試驗機

很快,這架EB-29試驗機,便爬升到6000米左右的高度。在以每小時320公里的速度飛行了一會兒後,它掛在彈艙內的“蛋狀物體”被一個支架放了出來,緊接著,“蛋狀物體”就脫離了支架,並展開了裝在“蛋體”兩側的一對“翅膀”,開始向地面墜去……

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EB-29試驗機投放“蛋狀物體”

說到這,可能大家都會以為這個“蛋狀物體”是一種新型炸彈,其實不是,它是當時美國空軍(United States Air Force,USAF)正在開發的XF-85“妖精”(Goblin)搭載戰鬥機。這天,正是它在試飛員埃德溫·肖奇(Edwin Schoch)的駕駛下,進行自開發以來的首次空中測試。咱們今天呢,就來聊聊這個“蛋狀物體”,即XF-85“妖精”搭載戰鬥機。

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XF-85“妖精”搭載戰鬥機

起源於對德國的轟炸

1939年9月1日凌晨,德國對波蘭發起攻擊,第二次世界大戰爆發。9月3日,屬波蘭盟國的法國、英國(及其它英聯邦國家)正式向德國宣戰。1940年5月10日,德軍發起“曼施坦因計劃”(Manstein Plan),繞過法國的馬奇諾防線(Ligne Maginot)對比利時、荷蘭、盧森堡和法國展開進攻。6月25日,在距德軍發起西線進攻(即“曼施坦因計劃”)僅6周時間,法國投降。

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1940年,倫敦上空的HE111轟炸機

在法國投降之後,德國計劃發起“海獅作戰計劃”(Unternehmen Seelöwe):即先以空軍來奪取英國的制空權(即後來的不列顛空戰),接著派出地面部隊登陸並佔領英國。面對之前“戰無不勝”的德軍,在敦刻爾克損失慘重的英國,雖然隔著英吉利海峽(與被德軍佔領的法國),但也顯得有些岌岌可危。在這種情況下,美國開始著手準備,以應對未來可能爆發的戰爭。這其中,就有一個遠程戰略轟炸機項目(結果便是後來的B-36“和平締造者”)。之所以會提出這一項目,是因為當時美國考慮,如果英國被德國佔領,那麼自己需要一種能夠從本土起飛,對德國本土進行轟炸後,再返回本土的轟炸機。

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“海獅作戰計劃”示意圖

1941年4月11日,美國陸軍航空兵團(United States Army Air Corps,USAAC)公佈遠程戰略轟炸機的技術指標要求:航程至少16093公里、航速每小時386至483公里、實用升限至少10670米、載彈量32659千克。1941年12月7日,日本偷襲珍珠港,太平洋戰爭爆發,遠程戰略轟炸機項目也因此被擱置了下來。

對於遠程護航的需求

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XF-85“妖精”搭載戰鬥機

戰爭期間,誕生於20世紀30年代的重型轟炸機,表現出自衛火力強度不足,及無護航戰鬥機的情況下,極易變成“活靶子”的缺點。但戰爭初期的戰鬥機,大多其航程是無法與重型轟炸機媲美的。

雖然有少數戰鬥機在加掛副油箱後,可以為轟炸機全程護航,但遠程飛行對於戰鬥機飛行員的體能來說,是相當大的考驗(在極度疲憊的狀態下參加空戰,結果顯而易見)。開頭所說的“蛋狀物體”,即XF-85“妖精”搭載戰鬥機,就是在這一大背景下出現的。

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掛載在EB-29試驗機機腹的XF-8原型機

“MX-472工程”

1942年12月,美國陸軍航空軍(United States Army Air Forces,USAAF)宣佈了一項名為“MX-472工程”的競標案,其內容是開發一種為遠程戰略轟炸機(即處於概念狀態的B-36戰略轟炸機)執行護航任務的戰鬥機。在接下來的兩年時間裡,美國陸軍航空軍負責該競標案的特別委員會,在修改了多次要求的同時,審議了多個項目。

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XF-85二號原型機

後來,特別委員會選擇了麥道飛機公司(McDonnell Aircraft Corporation)提交的“模型 27”(Model 27)方案。之所以會選擇該方案,一是因為其屬於一種“搭載戰鬥機”、或稱“子機”(相應的,掛載它的被稱作“母機”),可減輕戰鬥機飛行員的疲勞程度;二是其採用的是渦噴發動機,符合1945年1月,特別委員會在“MX-472工程”添加的噴氣動力這一要求。

“模型 27/27D”方案

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在愛德華茲空軍基地內,測試開始前,地勤人員正在將XF-85原型機掛進EB-9試驗機“彈艙”

“模型 27”方案最初的設計,是讓其以“半埋”的形式,掛載在戰略轟炸機的彈艙中。但特別委員會拒絕了這一設計,理由是增加了阻力,將降低戰略轟炸機的航程。

1945年3月19日,赫爾曼·D·巴基(Herman D. Barkey)負責的麥道飛機公司設計團隊提交了修改後的方案,即是擁有“蛋形機身”、一片垂直尾翼、兩片帶外傾角的垂直尾翼、兩片帶有很大下反角的水平尾翼及帶37度後掠角的可摺疊主翼的“模型 27D”方案。

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XF-85二號原型機

該方案中,機身、各機翼均為鋁合金製成的全金屬半硬殼結構,長度為4.52米、翼展6.43米、高度2.51米,空重僅為1.8噸。其機頭上方沿中軸線佈置有一個與“母機”相連接的掛鉤,在飛行過程中,它會收進機頭上方(類似於其它飛機的前起落架)。駕駛艙佈置在機身中部,雖然空間狹窄(只有0.74立方米),但依舊配備了供氧、加熱、加壓、密封及彈射座椅裝置。由於絕大多數的航程是由“母機”來完成,因此只佈置了攜帶435升燃料的燃油箱(圍繞發動機佈置),可供飛機飛行20至35分鐘。另外,為了減輕重量,並沒有為其配備起落架。

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摺疊起主翼的XF-85二號原型機

原型機誕生

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在愛德華茲空軍基地的XF-85二號原型機

1946年6月2日,麥道飛機公司向美國陸軍航空軍代表,展示了“模型 27D”方案木製模型及為“母機”所準備的梯形掛架(最初曾考慮用軟材質來“套”住飛機,但考慮到氣流問題作罷)。6月8日,陸軍航空軍訂購了兩架原型機(序列號46-523、46-524)和一架進行靜態測試飛機,並將其命名為“XP-58”。1946年底,位於密蘇里州(State of Missouri)的麥克唐納試驗工廠製造出XP-85首架原型機,隨後,第二架原型機也被製造了出來。

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地勤人員為EB-29試驗機掛載XF-58原型機

在原型機上,麥道飛機公司為其配備了一臺由西屋電氣公司(Westinghouse Electric Corporation)子公司設計製造的西屋XJ34-WE-22型渦噴發動機,可產生1361千克推力。為平衡重量(機身短/尾翼多),發動機被佈置在機身的前部,從發動機到噴嘴出口,通過一條1.32米長的管道相連接(為了隔熱,發動機及管道外,均設有隔熱材料)。該發動機的啟動過程,即在每小時250公里的速度下,通過從進氣口鑽入的氣流,衝壓空氣渦輪來為發動機提供點火的電能(Willard BB 206/V電池),最後成功點火。

測試與改進

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與測試機架子連接的細節

測試剛開始,原型機被送到加利福尼亞州(State of California)的莫菲特機場(Moffett Federal Airfield),進行包括風洞測試在內的多項地面測試。但令人沒有料到的是,在風洞測試時,首架原型機從三米高(起重機)的地方摔到了地上,導致機頭、發動機及燃油箱嚴重損壞。首架原型機只好返廠修理,初步的測試任務,在第二架原型機上繼續進行。

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EB-29試驗機投放XF-85原型機

1948年8月23日,在經過一系列地面測試之後(在這期間,考慮到可能會有緊急著陸的情況發生,所以在機身下方安裝了固定的鋼製滑橇),XF-85(於1948年6月重新命名)開始了首飛測試。

在6000米左右的高度,XF-85二號原型機離開EB-29試驗機。在下降了40米後,渦噴發動機在氣流的衝擊下開始工作,隨即開始正常飛行。在接下來的10分鐘內,試飛員埃德溫·肖奇將原型機的速度,從每小時290公里提升至每小時400公里,以檢查其控制裝置的可靠性及各方面的飛行狀態。

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埃德溫·肖奇(穿飛行服)與XF-85原型機

10分鐘過後,XF-85二號原型機的表現還算可以,但當埃德溫·肖奇駕機返回EB-29實驗機機腹下準備對接時,由於氣流紊亂,加之無法正常判斷掛鉤與掛架的距離,他嘗試了兩次都未能成功。在第三次時,埃德溫·肖奇閉上了一隻眼去觀察原型機與“母機”的參照物,試圖用這種辦法去判斷自己與掛架的距離,但沒想到的是,由於他錯誤的計算了近進差,XF-85的座艙蓋與掛架發生了碰撞,導致座艙蓋被磕壞,埃德溫·肖奇的頭盔及氧氣面罩也被氣流颳走。

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迫降之後的XF-85原型機

由於燃料所剩無幾,埃德溫·肖奇只好在愛德華茲空軍基地旁一片乾燥的河床上迫降,好在迫降成功,保住了二號原型機。在這天的測試中,得出的結論是,XF-85在控制俯仰、穩定性及速度控制方面,還存在一些問題。

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XF-85原型機對接過程,可見還是失敗了

後來,項目工作人員在原型機的機尾上、下及主翼兩側翼尖,各增加了一片穩定鰭,並修改了升降舵之後,10月14日,進行了第二次飛行。在這次飛行中,XF-85原型機在爬升率、機動性及航向穩定性等方面,優於同時代任何戰鬥機,特別是其0.8的推重比,在當時更是一件想都不敢想的事(爬升速度63.5米/秒、最大平飛速度1043公里/小時)。雖然在這次測試中,埃德溫·肖奇駕機成功的返回了“母機”,但據他報告,對接時所要進行的操作非常複雜,而且需要極好的運氣,一般的飛行員根本無法完成。

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XF-85原型機鉤子細節

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XF-85原型機機身細節

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XF-85原型機機身細節

XF-85試驗機:起源於對德轟炸的“蛋狀物體”,還未出生就已落後

XF-85原型機機身細節

10月22日,埃德溫·肖奇在駕機完成當天的測試內容後,又經歷了3次失敗的對接,最後再次以迫降結束。在這次之後,項目工作人員將XF-85二號原型機的鉤子,加長了150毫米。

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XF-85原型機機身細節

1949年4月8日,修復好的第一架原型機,開始執行測試任務,但在飛行測試結束返回“母機”時,嘗試了三次對接均告失敗。沒辦法,埃德溫·肖奇只好駕機以迫降結束(這也是XF-85項目的最後一次測試)。至此,兩架XF-85原型機,在埃德溫·肖奇的駕駛下,共飛行了7次,總飛行時長為2小時19分鐘,但這其中,只有三次成功對接。

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XF-85原型機機身細節

項目取消及原因

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XF-85原型機座艙

1949年5月,XF-85項目被美國空軍取消。取消的主要原因有以下幾點:

1. 與“母機”的對接非常麻煩,且成功率極低。整個對接過程,對於飛行員的要求極高。一般來說,試飛員的飛行技術遠在普通飛行員之上,連他們都無法保證每次對接順利,就更不用說普通飛行員了。

2. 與普通噴氣式戰鬥機相比,並沒有什麼優勢。轟炸機在執行任務時,如果帶上它的話,弊大於利。

3. 空中加油技術正在向實用化過渡。在這種情況之下,為普通噴氣式戰鬥機進行空中加油來提高其航程,顯然比這種掛載護航戰鬥機更加靠譜。

總體評價

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XF-85原型機

XF-85(或“模型 27/27D”方案)項目上,可以說從一開始就是一個“落後”的方案。畢竟,“子母機”的這一設計,自20世紀20年代初就已經出現了,到XF-85項目啟動時,已有許多國家都曾嘗試過這一辦法,且大多數都是以失敗結束。雖然到20世紀40年代,航空技術相較以前有非常大的提升,但高速飛行狀態下的對接,依舊是很複雜的事情。所以說XF-85項目最終被取消,是意料之內的事。


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