喷气机时代的里程碑,美国F-86“佩刀”战斗机

文摘   军事   2024-12-31 14:30   陕西  

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原为海军招标而设计,后被空军选中

1944年美国赢得太平洋战争胜利,面临的下一步作战计划是登陆日本本土,与日军展开决战。鉴于当时喷气式飞机已经出现并得到应用,美国海军决定招标一款舰载喷气式战斗机,以提升美国海军航空母舰在对日决战中的战斗力。北美公司推出的XFJ-1战斗机项目是参与美竞标的四个备选方案之一,但在竞争中败北。

一年后,美国陆军航空队(战后1947年成为美国空军)发布招标,希望得到一款中等航程的昼间战斗机,北美公司参与了这项竞标,推出了改进设计的XFJ-1派生产品,该机型最终在竞争中胜出,获得美国空军批量生产订单,这便是后来的F-86“佩刀”战斗机。

美国F-86战斗机

采用实用化的后掠机翼

F-86战斗翼展11.3米,机长11.4米,机高4.5米,空重5050千克,最大起飞重量9350千克,最大速度1063千米/小时,作战半径750千米。

F-86战斗机设计采用了常规气动布局,圆筒形机身,机头进气,机翼为悬臂式下单翼,后掠翼构型。该机和最初原型XFJ-1项目相比最大改变,是采用了后掠机翼设计,而XFJ-1采用的则是一直以来传统使用的平直机翼。

传统的平直机翼飞机,在速度接近音速时,在机翼前缘上会造成激波,不但阻力激增,而且引起飞机出现抖振现象,构成了事故隐患。而纳粹德国工程师则在研究中发现,如果将机翼设计为翼尖向后的后掠形状,则可以延缓激波的产生,并减轻抖振现象的发生,不过单纯的后掠机翼,高速性能很好,但低速飞行稳定性欠佳。

F-86战斗机的前缘襟翼示意图

为了弥补后掠翼的低速缺陷,北美公司工程师在F-86的后掠机翼上采用了创新技术,即在后掠机翼的前缘安装了自动襟翼。襟翼完全自动控制,根据所受的气动力打开或者关闭,在高速时,缝翼自动关闭将阻力减到最小;当襟翼向前滑动打开时,可以加速流经机翼上表面的气流速度,得以增加升力,从而减小失速速度,这就有效地解决了一直以来困扰航空工程师的后掠机翼容易失速的问题。

借助于强劲的发动机性能,特别是后掠机翼设计因素的作用,F-86原型机在试飞过程中,不断刷新速度纪录,1948年5月,该机在一次试飞中速度超过1.02马赫,由此成为世界上最早达到超音速飞行状态的为数不多飞机之一。


采用全动平尾

F-86战斗机设计上另一个突出特点是,它使用了全动平尾。

一般来说,传统飞机的水平尾翼都是由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成。全动平尾是将飞机的水平安定面和升降舵合而为一的部件,它通过转轴与机身结合,飞行员可以控制整个平尾偏转。北美公司工程师研究发现,如果将飞机的水平尾翼设计成可偏转的整体,即全动平尾,可以进一步提高飞机的操纵性能,尤其是在超音速飞行时的操纵能力。

F-86战斗机三视图

根据转轴的安排形式,可以将全动平尾分为两大类:直轴式全动平尾和斜轴式全动平尾。直轴式全动平尾的转轴与机身轴线相垂直,构造比较简单,适用于小展弦比的梯形和三角形平尾。缺点是空气动力载荷对转轴的扭矩较大。

F-86采用的是斜轴式全动平尾,其平尾转轴与机身轴线不垂直,带有一定后掠角。斜轴式全动平尾的缺点是转轴在机身内的安排比较复杂,此外如果要在左右转轴连接处用一个摇臂推动两边的平尾同时偏转,则接头的构造相当复杂。但优点是有利于减小空气动力载荷,提高飞机的速度。


武器系统

F-86战斗机的武器系统包括机身安装的机炮,机翼下每侧设计有挂架,最初用于挂载无制导火箭弹,后期型号可以挂载“响尾蛇”空空导弹。该机机炮武器为6挺勃朗宁M2HB12.7毫米机枪,位于进气道的机身两侧外表面。6挺机枪的弹道设置为离机首300米时集于一点,以提高打击目标的命中率。

F-86战斗机位于机头两侧的机炮武器特写,在其机头两侧各安装有3门机炮

该机的机翼下有2个外挂点,可以挂载一对780升的副油箱或火箭弹发射架,每侧机翼的挂架下可以安装4具组合式火箭发射架,每具可挂载两枚70毫米“巨鼠”火箭。使用火箭弹作战时,F-86首先是由地面预警雷达指挥引导到和敌机航迹成直角的前置交汇航向上,而不是用过去尾追攻击方法。战斗机的测距雷达截获目标后,飞行员操纵飞机使目标处于荧光屏中心。接近到一定距离时,机载计算机通过自动驾驶仪接管飞行操纵,并在适当时机齐射火箭弹。飞行员仅仅监视实际的攻击,然后驾驶飞机返回基地。


改进以及出口型号

F-86战斗机于1947年正式交付美国空军,在随后服役近二十年间,北美公司不断对其进行改进升级设计,先后发展有A、D、F、H、K、L等多种机型,不同机型主要区别集中在更换了新型发动机或机载航电设备方面,其中战斗机型外形结构上并没有太大变化,而截击机型机首安装了大型雷达,改为下颌进气口,外观有了明显区别。

F-86战斗机除了装备美国空军外,还曾大量出口。图为加拿大皇家空军装备的F-86战斗机

F-86各型战斗机在美国装备数量大约为900架,另有1200多架出口到加拿大、意大利、南斯拉夫、土耳其、日本、泰国、菲律宾和韩国、中国台湾等20多个国家或地区。


实战表现

包括美国在内各国使用的F-86战斗机,在服役近二十年时间内多次参战。F-86首次参战,是在朝鲜战场对抗中苏米格-15战斗机,这也是F-86整个参战史上最著名的交战经历。F-86和米格-15同属于战后第一代喷气式战斗机,在性能上各有千秋,米格-15爬升率高,垂直机动能力优于F-86,而在速度以及火力性能方面则F-86占优。根据美方资料,F-86累计参战数674架,损失F-86共231架,战争期间击落苏制米格-15战斗机224架。

在朝鲜战争之后,F-86还多次参加世界各地爆发的局部战争或战斗,例如台湾国民党空军F-86参加了1958年金门炮战的空中战斗;1965年参加了印巴战争,巴方F-86表现优异,取得了击落敌机18架,而本方只损失不足10架的优异战果,特别是巴方第一王牌飞行员穆罕默德·马哈茂德-阿纳姆,击落击伤敌机11架,其中有5次击落是一天内获得,更令人称奇的是有四架敌机是阿纳姆在一分钟内连续击落的。

F-86战斗机的机翼下可以挂载无制导火箭弹。图为F-86战斗机发射火箭弹情景

结语

F-86服役后不久,随着对超音速飞行理论的进一步研究,美国空军提出新型的超音速战斗机项目招标,最终F-100战斗机作为美国第一代超音速轻型战斗机登上了历史的舞台,其后F-86战斗机也逐渐迎来了退役时代,最终于上世纪70年代中期从美国空军全部退役。





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