北美F-100“超佩刀”简史

万磁王

作者：Armstrong
来自空翼

　　北美航空（North American Aviation）的 F-100 超佩刀是美国空军（USAF）第一种正式服役的可在平飞中达到超音速的战斗机。虽然 F-100 最初是严格按照空中优势战斗机进行设计的，但在服役中扮演最多的角色却是战斗轰炸机，并在越战初期成功执行了大量对地攻击任务。由于超佩刀是美国百字头战斗机系列的第一种型号，技术上难免有不成熟之处，再加上仓促上马，造成生产型飞机存在大量隐患，服役中频繁坠机。F-100A 生产 203 架，坠毁 50 架；F-100C 生产 476 架，坠毁 85 架；生产数量最多的 1,274 架 F-100D 中有超过 500 架毁损于各种事故，安全记录只能用恐怖来形容。这种“寡妇制造机”飞机能够大量服役，当然有其中的历史原因，这要追溯到美国超音速战斗机的诞生初期。

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溯源
　　1949 年 2 月，北美航空开始研究 F-86 佩刀战斗机的超音速改型，工程师雷蒙德. 赖斯（Raymond Rice）和埃德加.舒默德（Edgar Schmued，P-51 野马的设计者）在公司自筹资金的支持下开始研究如何能使佩刀在平飞中达到超音速。研究结果表明：只需将 F-86 机翼的后掠角从 35 度增加到 45 度就可以获得这项能力，但风洞试验表明增加后掠角只能使最大速度略微增加，在接近音速时碰到音障，还是无法在平飞中达到超音速。
　　事实已经显而易见，仅进行气动外形的改进还不足以达到超音速的目标，还需要更大的推力——比以前大得多。为此通用汽车（General Motors）的艾利逊（Allison）分部提出一种能够提供 4,082.57 千克推力的 J35 发动机改型，几乎是 F-86 的 J47 推力的两倍。通用电气（General Electric）也提出了 J47 发动机改型，额定推力 4,264.02 千克，加力推力 5,897.04 千克。
　　1949 年 9 月 4 日，北美航空决定将全部资源集中在研制 F-86D 全天候截击机的改进型上，以确保具备超音速性能。计划中采用通用电气的 J47 改型发动机，在 10,668 米的高度时将能达到 1.03 马赫的极速。这种“先进 F-86D”的机翼后掠角 45 度，机身按照面积率修形。但在向 USAF 提交方案时却被否决，USAF 责成北美航空设计一种昼间战斗机。
　　在经过了一番修改后，1951 年 1 月，北美航空向 USAF 提交了“先进 F-86E”方案。这是一种高性能昼间战斗机，在许多方面与“先进 F-86D”类似，机身结构基本相同，仅去掉了机鼻进气口上方的雷达天线罩。USAF 也否决了这个方案，但认为这个设计有发展成空优战斗机的潜力。
　　北美航空的下一个方案被称为“佩刀 45”，“45”指机翼后掠的角度。它结合了“先进 F-86D”和“先进 F-86E”的特点，动力装置换为普拉特&惠特尼（Pratt & Whitney）新设计的 J57-P-1 涡轮喷气发动机，最大加力推力 6,804.28 千克。估计在 10,668 米高空能够达到 1.3 马赫（1,383.74 公里/小时）的最大速度。作战半径 1,078.03 公里，战斗重量 10,773.45 千克，军械 4 门 20 毫米 T-130 加农炮。

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YF-100
　　佩刀 45 最后终于成功地吸引了 USAF 的注意力。北美航空要求 USAF 出资购买两架佩刀 45 原型机，一架用于气动测试，一架用于武器试验。
1951 年 10 月，尽管此前有关键的研发人员担心这个以 F-86 昼间战斗机为基础的设计将会过于复杂和昂贵，USAF 委员会还是决定启动佩刀 45 项目。这是因为随着朝鲜战争的爆发，美苏紧张关系一触即发，空军委员会此时只希望佩刀 45 能尽快服役，保证 USAF 的空中优势。为了加快服役进度，他们决定不经过原型机的验证就直接投产佩刀 45 型飞机。这是一项高风险的决策，借鉴了二战时期 B-29 的生产模式，好处是可以使一种还在纸面上的飞机尽快地提供给空军，但另一方面将要冒极大的技术和成本的风险，因为一旦在原型机试飞过程中发现意想不到的问题，就必须对已服役和正在生产线上的飞机进行改进，并承担由此带来的长时间延误。但考虑到在朝鲜的“热战”和与苏联冷战的压力，这个险还是值得冒的，1951 年 11 月 1 日，空军与北美航空签订了两架佩刀 45 原型机和 110 架生产型飞机的意向合约。
　　11 月 9 日，北美航空的佩刀 45 原尺寸模型接受军方的审查，收到了超过 100 项构型修改建议，空军人员还发现了数项军械配置缺陷并提出了一些能够增进飞机性能的修改意见。
　　1951 年 11 月 20 日，北美开始了佩刀 45 生产型研制工作，公司型号 NA-192。1951 年 12 月 7 日，USAF 正式将佩刀 45 的型号定为 F-100，成为首架型号过百的美国战斗机。两架原型机的型号为 YF-100，公司型号 NA-180，生产型为 F-100A。
　　1952 年 1 月 3 日，空军正式签署了两架 YF-100 原型机的采购合约，2 月 11 日，又签署了购买 23 架 F-100A 的合约。由于购买这些飞机使用了 USAF1952 财年的资金，所以飞机的尾码是 52 开头。
　　经过模型审查之后，北美航空根据建议对机身进行了修形，加大细长比，并采用了延伸的蛤壳状座舱盖。将平尾移到比机翼低的位置，希望在高功角状态时平尾可以不受机翼气流的影响，保持效率，遏制以前后掠翼飞机在此状态突然上仰失速的危险趋势。这种致命的现象被称为“佩刀之舞”，已经导致了大量 F-86 事故。低置平尾在一架 YF-86D（序列号 50-577）上经过了测试验证。
　　1952 年 6 月 23 日，USAF 核准了设计改动，但要求北美航空考虑安装外部武器挂架，并使用非自封油箱代替现有的自封软体油箱以减轻 181.45 千克重量。
　　在最后的设计阶段，北美航空的工程师为减少阻力和增加发动机推力作出了数项改动，首先是改用具有锐利边缘的进气期唇口，并将机鼻加长 22.86 厘米，可以改善进气流场并在超音速状态下向发动机输送更高密度的空气；另外将平尾和垂尾的厚度/弦长比减小到 0.035，进一步减小阻力，但是后者没有来得及应用在两架原型机上。所有的改动于 1952 年 8 月 26 日被空军核准。此时 USAF 还增订了 250 架 F-100A。
　　由于设计的改动，YF-100 的型号也递增为 YF-100A。YF-100A 的主翼厚度/弦长比为 0.082，比 F-86 的 0.1 降低了许多，此外在机翼前缘还安装了具有翼剖面的前缘缝翼，使得机翼的厚度/弦长比进一步降到了 0.07。副翼安装在机翼后缘的内侧而不是传统的外侧，以减少高速时副翼偏转造成的主翼扭曲。由于 YF-100A 没有襟翼，作为补偿，前缘缝翼可以根据受到的气动力在低速时自动沿着导轨向前伸出并呈略微下倾状，与主翼之间的间隙可以加快流经机翼上表面的气流速度，增加起降时的升力，并可以避免机翼抖振、增进近失速时的横向控制、并且能做出更小的转弯动作。
　　YF-100A 的机腹安装有一片可收放的减速板，垂尾高而后掠，厚度很薄。主起落架向内收起在机身内，双轮前起落架向后收入。机翼内没有设置油箱，所有内部燃料都容纳在 5 个非自封软体油箱内，总容量 2,838.75 升，此外翼下挂架还可以挂载两个容量为 1,040.88 升的副油箱。
　　F-100 在初始设计中就考虑到要采用耐热钛材料，这也是在飞机制造中首次大量钛合金。事实上，北美在生产超佩刀的过程中消耗了美国钛年产量的 80%，这种比率一直持续到 1954 年。钛是一种强度极高并且很轻的金属，比铝更耐热，但是具有脆性并且难于加工，大量使用钛材料使超配刀成本直线上升。
　　四门 T-160（后改为 M39）加农炮，对称安装于座舱下方机身的两侧，每门带弹 275 发。座舱内安装一具 A-4 测距瞄准具，可以自动计算弹着点，测距信息由安装在进气口上方电介质面板后的炮瞄雷达提供。
　　YF-100A 的动力装置是普惠的 J57-P-7，额定推力 4,232.26 千克，最大加力推力 6,713.58 千克。但在实际使用中发动机没有被调校到可以达到全功率的状态，最大推力没有达到以上数字。1952 年 8 月 26 日，USAF 将 F-100A 的定购数量增加到 273 架，另加一架静力试验机。

YF-100A 52-5754

　　在第一架 YF-100A 接近完工时，空军认识到仅凭两架原型机不足以完成试飞工作，于是决定将首批 10 架 F-100A 都作为试验用机。
　　1953 年 4 月 24 日，首架 YF-100A（52-5754）终于出厂，并在高度保密的情况下，从北美洛杉矶工厂转移到爱德华兹（Edwards）空军基地。北美公司试飞员乔治.S.韦尔奇（George S. Welch）在 1953 年 5 月 25 日驾机作了处女航，并在这次飞行突破音速。7 月 6 日，YF-100A 在一次从 15,545 米高空开始的俯冲中达到了 1.44 马赫的速度，创下了新的速度纪录。

YF-100A 52-5754 在爱德华兹空军基地上空

　　在初期的试飞中 YF-100A 遭遇到了方向舵颤振的问题，安装了方向舵液压阻尼器后解决。USAF 试飞员飞过 YF-100A 后认为其性能比空军现有的战斗机都优越，但是也发现了有可能影响飞机服役进度的若干严重缺陷：起降时前向视野很差；高速平飞时纵向稳定性不足；低速操纵性差，并有偏航和颠簸失速的倾向；左翼挂架投放失灵；在没开加力的情况下爬升速度太慢，到达 12,192 米高度要耗时 16 分钟；接地速度太大造成着陆困难。

完成首飞的 YF-100A 着陆在跑道上，注意进气口上方的长空速管，下方的短空速管，与上两张图片中正好相反

　　1953 年 9 月 15 日第二阶段试飞工作完成，YF-100A 已经完成了 39 次飞行，总时数 19 小时 42 分钟。
　　1953 年 10 月 14 日，第二架 YF-100A（52-5755）首飞。

YF-100A 飞行仰视图，具有标志性的 45 度后掠翼

　　为了炫耀新式战机，USAF 决定使用 YF-100A 原型机来打破速度纪录。当时的直线速度纪录是道格拉斯 XF4D-1天光（Skyray）创造的 1,212.22 公里/小时，需要在一段 3 公里直线航线上从两端通过两次，计算平均成绩。超配刀的速度必须要超过原纪录百分之一以上，才能承认为新纪录，这就意味着 3 公里航线的平均时速至少达到 1,224.29 公里。弗兰克 K. （皮特）埃佛勒斯（Frank K. (Pete) Everest）中校被选中进行破纪录飞行。他的第一次尝试在萨尔顿海（Salton Sea——美国加州东南部帝王谷（Kings Ganyon）中的一个盐湖，1905 年以前一直被称为萨尔顿灰岩坑，是被盐覆盖的低地，1905 年科罗拉多河的洪水形成了此湖）上空展开，埃佛勒斯中校驾驶 YF-100A（54-5754）在 3 公里航线上空进行了 4 次穿越，平均时速 1,219.22 公里，比天光快但并未超出百分之一，因此未被承认。在首次尝试受挫后，YF-100A 又转向打破 15 公里航线的速度纪录，这里没有“百分之一”的限制，根据国际航联（FAI）的规则，任一航向上的最快速度都可被计为正式的世界纪录。1953 年 10 月 29 日，埃佛勒斯中校以 1,215.03 公里/小时的平均速度创造了新的世界速度纪录。在整个破纪录飞行中，埃佛勒斯中校驾机始终保持离地高度 30 米，这也是航空史上最后一个在低空创造的纪录。

乔治.S.韦尔奇与 YF-100A 首架原型机

YF-100A 性能规格表：
　　发动机：一具普拉特&惠特尼 XJ57-P-7 涡轮喷气发动机，最大推力 4,309.38 千克，加力推力 5,987.77 千克。
尺寸：翼展 11.15 米，全长 14.36 米，全高 4.95 米，翼面积 34.97 平方米。
性能：最大速度 1,061.94 公里/小时（@13,213.08 米），着陆速度 257.44 公里/小时。初始爬升率 3,810 米/分。实用升限 16,032.48 米。正常航程 679 公里，最大航程 2,268.69 公里。燃料总容量 4,947 升。空重 8,226.38 千克，正常起飞重量 11,244.76 千克。

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F-100A
　　F-100A（公司型号 NA-192）是超配刀的第一个生产型号。首架 F-100A（52-5756）在 1953 年 9 月 25 日出厂，并在 10 月 29 日首飞，试飞员仍是乔治.韦尔奇。而这一切仅仅发生在第二架 YF-100A 原型机首飞后两星期，超配刀项目正以惊人的速度进展。
　　F-100A 在大多数方面都与 YF-100A 相似，只是垂尾截短，并在垂尾后上方安装了一个突起的放油管。
　　在 USAF 的蓝图中，F-100A 被设定为昼间空优战斗机，并被描绘成 F-86A/E/F 佩刀的理想继任者。F-100A 安装四门 20 毫米庞蒂亚克（Pontiac）M-39 加农炮，每门带弹 200 发。M-39 已经安装在 F-86F 上在朝鲜战场进行过实战测试，当时称为 T-160，射速每分钟 1,500 发，初速 1,005.84 米/秒。

F-100A 座舱

　　1953 年 11 月底，首批三架 F-100A 开始交付乔治（George）空军基地，装备战术空军司令部第 479 昼间战斗机大队第 436 昼间战斗机中队。这个大队在 1954 年 9 月 29 日具备了 F-100A 操作能力。

第 1 昼间战斗机中队的 F-100A 编队飞行在莫哈韦沙漠上空

　　1953 年年底，由于共和（Republic）公司的后掠翼 F-84F 雷电（Thunderstreak）战斗轰炸机没有达到预期标准，战术空军司令部推荐发展超配刀的战斗轰炸机型号。1953 年 12 月 31 日，USAF 指示北美其订购的最后 70 架 F-100A 要修改成战斗轰炸型，并指定型号为 F-100C。第四 F-100A（52-5759）被选为 F-100C 原型机，每侧翼尖延长 30.48 厘米，以改良滚转特性并降低失速速度。由于延长翼尖很有益处，所以从第 101 架 F-100A 开始也引入了此项改动。
　　第 11 架 F-100A 起，引入了可收放的尾撬，避免在高攻角着陆时对后机身造成意外损伤。
　　第 24 架 F-100A 起引入了偏航阻尼器，从第 154 架起引入了俯仰阻尼器，以提高操纵品质。
　　自 F-100A 服役以来，USAF 飞行员就一直报告说他们的 F-100A 存在稳定性和控制方面的问题，当机翼挂有副油箱时问题尤为严重。他们怀疑这是垂尾面积不够大，不足以维持方向稳定性造成的。结果，大多数早期的 F-100A 从未飞到过性能包线的极限。北美公司一直不肯承认这是由于愚蠢的垂尾设计造成的。灾难终于发生了，1954 年 10 月 12 日，当天经验丰富的试飞员乔治.韦尔奇驾驶第 9 架生产型 F-100A（52-5764）进行一项俯冲极限性能测试，在一个高 G 拉起后，F-100A 空中解体。韦尔奇弹射成功，但是被座舱部分的一大块金属刺入体内受重伤。11 月 8 日，进行访问的英国皇家空军军官杰弗里.D. 斯蒂芬森（Geoffrey D. Stephenson）驾驶一架 F-100A，由于失去控制坠毁在埃尔金（Elgin）空军基地而罹难。11 月 9 日，弗兰克.N.艾默里（Frank N. Emory）少校驾驶 F-100A（52-5771）在内华达州上空进行射击训练时失去控制坠毁，幸好艾默里安全弹射。11 月 10 日，USAF 下令 F-100A 全部停飞，总数大约是 70 架，另外在工厂中还有 108 架超配刀已经组装完毕等待交付。
　　进行了详尽的调查之后，所有证据都显示 F-100A 安全性问题的根源在于较短的垂尾，也正是 USAF 飞行员一直以来所怀疑的。于是将 F-100A 的垂尾改回到 YF-100A 的式样，这样增加了 27% 的垂尾面积，一直到 1.4 马赫时才会出现不稳定的现象，而此速度已在 F-100A 的性能包线之外。经过这些改动，F-100A 的高度增加到 4.68 米。因为 F-100C 的延长翼尖已被引入 F-100A 的生产，翼展从 11.21 米增加到 11.82 米，翼面积从 34.97 平方米增加到 35.82 平方米。此外副翼和平尾驱动机构的杆力反馈系统也经过了改进。

两架 F-100A-10-NA 与前辈 F-86 的合影，注意早期型 F-100A 的短垂尾

　　这些改动工程浩大，并且已有的 F-100A 也要按照这个标准进行修改。第 34 架超配刀成为首架完成修改程序的飞机，首批 11 架完成修改的飞机由北美航空进行工程飞行测试。由于生产线并未停工，所以直到第 184 架飞机起，这些修改才被完全引入生产线。已完工但还未交付的飞机（第 68 架到第 112 架）在北美的机库中完成了改装。1954 年春，北美洛杉矶工厂正式向空军交付修改过的 F-100A，1955 年 2 月初，停飞命令被撤销。

改装前后的垂尾对比，这两架飞机同为 F-100A-5-NA

　　1955 年 9 月，第 479 昼间战斗机联队在乔治空军基地完成了改进型 F-100A 的初始操作性性测试。1955 年末，来自佛罗里达州艾尔金空军基地 USAF 航空试验场司令部的飞行员参与了评估 F-100A 服役适用性的“Hot Rod计划”（Hot Rod——旧车改装的高速大马力汽车），他们对 F-100A 的评价与人们对 YF-100A 的评价类似——性能很好但仍然存在一些适用性缺陷，并不是一种非常好的昼间战斗机。可见 F-100 并不受飞行员们的欢迎。
　　从第 167 架 F-100A 起开始装备 J57-P-39 发动机，推力与 P-7 相同，可靠性加强。
　　1955 年 2 月 26 日，F-100A 弹射座椅经受了一次惊心动魄的考验，公司试飞员乔治.F.史密斯（George F. Smith）的 F-100A（53-1659）液压系统出故障锁住，飞机在无控状态下向地面俯冲，他不得不在 1.05 马赫的速度下在低空弹射，遭受重伤，但伤愈后恢复了飞行，这应该是航空史上的第一次超音速弹射。
　　最后一架 F-100A 于 1955 年 7 月交付 USAF，F-100A 总共生产了 203 架。
　　因为 F-100A 并没有被视为一种真正有效的空优战斗机，所以在 USAF 中的服役经历非常短暂，大多数的飞机自 1958 年起从 USAF 退役，退役后的飞机被转交给空中国民警卫队（ANG）或进入内利斯（Nellis）空军基地封存。
　　1959 年中期，15 架封存的 F-100A 转交给了台湾空军，1960 年，台湾又获得了 65 架 F-100A。

台湾空军的 F-100A，这架垂尾上无 RWR 天线

　　ANG 首个接收 F-100A 的单位是新墨西哥州 ANG 第 188 战术战斗机中队，1958 年 4 月开始接受。到 1960 年，ANG 的 F-100A 总数达到 70 架。1961 年柏林危机时，许多 ANG 和空军预备役单位转为现役，由此有相当一部分 F-100A 又重回 USAF 编制。

ANG 的 F-100A，注意副油箱边的响尾挂架，1963

　　尽管不被空军看好，这些 F-100A 在 1962 年初柏林危机结束，ANG 单位在解除现役后被 USAF 保留，其中多数用于飞行员训练任务，不担负作战任务。
　　后来在这些 F-100A 中，又有 38 架转交给台湾。台湾空军最后获得了总数为 118 架的 F-100A，占 F-100A 生产总数的 58%。这些 F-100A 在被送到台湾前大部分改装了 F-100D 后期型标准的垂尾，具有雷达告警能力。

台湾空军的 F-100A，交付前已经升级为 F-100D 标准的垂尾，可以看到 AN/APS-54 雷达告警接收机的天线

　　F-100A 有着令人汗颜的安全记录，甚至在更换了较高的垂尾后也是如此。在服役期间，大约有 50 架 F-100A 在事故中损失，占生产总数的 25%。1970 年初，最后一架 F-100A 推出 USAF 现役，ANG 在 1967 年失去了最后一架 F-100A。
　　国家航空咨询委员会（NACA，NASA前身）使用一架早期型 F-100A（52-5778）用于稳定性和操控性测试。NACA 试飞员斯科特.克劳斯菲尔德（Scott Crossfield）在 1954 年秋末驾驶这架飞机试飞，确定滚转时的惯性耦合（飞机滚转时产生的纵轴摇摆现象）边界。

NACA 使用的 52-5778

F-100A 性能规格表：
　　发动机：一具普拉特&惠特尼 J57-P-7/39 涡轮喷气发动机，最大推力 4,400.10 千克，加力推力 6,713.56 千克。
尺寸：翼展 11.82 米，全长 14.36 米，全高 4.68 米，翼面积 35.82 平方米。
性能：最大速度 1,222.84 公里/小时（海平面），1,370.87 公里/小时（10,668 米）。初始爬升率 7,254.24 米/分。实用升限 13,685.52 米，作战升限 15,544.80 米。正常航程 576.02 公里，最大航程 2,082.05 公里。燃料总容量 4,897.79 升。空重 8,249.06 千克，正常起飞重量 11,338.65 千克。
军械：4 门 20 毫米庞蒂亚克 M-39 机炮，每门带弹 200 发。两个翼下挂架，可挂载最大 454 千克炸弹。

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RF-100A
　　1954 年 9 月，6 架接近完工的 F-100A 被从生产线上抽出用于改装无武装的照相侦察机，型号为 RF-100A，这 6 架飞机的序列号分别是 53-1545~1548，55-1551，55-1554。拆除前机身的机炮并代之以 5 具侦察照相机，镜头分别朝向前方和两侧。由于照相系统无法完全容纳入机身，所以不得不设置了突起的鼓包，从前风挡位置一直延伸到主翼后缘，成为 RF-100A 的明显识别特征。RF-100A 可以携载 4 个副油箱而不是 F-100A 的两个，因为典型的任务剖面需要 RF-100A 进行长时间高速加力飞行，而且不会有空中加油。因为突起的鼓包，RF-100A 获得了 “漂亮小鸟”（Slick Chick）的绰号。

RF-100A 55-1551

　　RF-100A 执行的任务相当危险和秘密——冷战时期飞越欧洲苏占区侦察，当时只有很少的 RF-100A 照片被公开出版，服役资料也少得可怜。RF-100A 高速穿越铁幕，拍照，并在敌防空火力有反应之前逃之夭夭，关于这些任务的细节至今仍未被披露，既然冷战早已结束，笼罩在 RF-100A 上的神秘面纱最终会被揭去。

时至今日，RF-100A 的照片也寥寥无几

　　1961 年末，4 架 RF-100A 被移交给台湾空军。一般认为这些飞机是在美国情报机构的控制下对中国进行侦察，但这些任务的细节仍在保密中。

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F-100C
　　F-100C 战斗轰炸机是超配刀家族中首个真正具备作战能力的型号，历史可以追溯到 YF-100A 首飞之前的 1952 年 10 月，USAF 要求北美为超配刀研发机翼油箱，1953 年 7 月，USAF 又要求新的“湿”机翼必须有足够的强度以挂载外部载荷。新型机翼最后应用在了 F-100C 的设计中。
　　前面提到过，USAF 改变 F-100A 的定购数量，将最后 70 架改为战斗轰炸机构型，型号定为 F-100C，公司型号 NA-214。1954 年 2 月 24 日，空军又增订了 230 架 F-100C。
　　第四架 F-100A（序列号 52-5759）被作为 F-100C 的原型机并加以改装，延长翼尖。由于在一个已经完成的机体上换装“湿”机翼十分困难，52-5759 保留了“干”机翼，并于 1954 年 7 月 26 日首飞，后来又改装高垂尾。

F-100C 甩投核弹

　　F-100C 的机翼结构中增加到了6个承力点，用于安装可拆卸挂架，可挂载包括副油箱、凝固汽油弹、通用炸弹、机载高速火箭，“特殊载荷”——MK-7 核弹，载弹量 2,268.09 千克。另外机翼结构进行了局部加强以承受武器释放时带来的突然冲击。

这架 F-100C-1-NA 左翼下挂载核弹模拟弹进行训练

　　为了适应载油的“湿”机翼，机翼的整体管线系统必须重新分配，在蒙皮与框架的螺钉接合处都注射密封材料防止泄露。在最终的设计中，F-100C 的“湿”机翼可以容纳 1,707.04 升燃料，使内部载油量从 F-100A 的 2,816.04 升增加到 6,063.57 升。
　　F-100C 具备单点式压力加油口，比起 F-100A 的重力加油方式来是一大进步，安装在机翼上的可拆卸空中受油管使 F-100C 具备了空中加油能力。
　　第一架生产型的 F-100C（53-1709）于 1954 年 10 月 19 日下线，由于此时所有 F-100A 都在停飞中等待解决垂尾问题，所以这架飞机被 USAF 有条件的接收。1955 年 1 月 17 日，北美试飞员乔治.霍斯金斯（George Hoskins）驾机首飞。这架飞机具有 F-100A 早期型的短垂尾，后改装高垂尾。
　　1954 年 5 月 27 日，USAF 将 F-100C 的订购总数增加到 564 架，是最初的两倍多，但在 9 月 27 日又重新修订了合同，将最后的 224 架改为 F-100D。

F-100C 是超佩刀的第 2 个生产型号，外观上与 F-100A 相差甚小

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　　1954 年 10 月 11 日，北美在俄亥俄州哥伦布市（Columbus）工厂成为超配刀的第二个生产基地，哥伦布厂生产的 F-100C 的公司型号为 NA-222。为了与加州工厂生产的飞机进行区别，方便后勤维护，空军规定 F-100C 型号后增加后缀，哥伦布厂是“NH”，加州厂是“NA”。哥伦布厂只生产过 25 架 F-100C，后来就转产 221 架 F-100D 了。1955 年 9 月 8 日，哥伦布厂生产的第一架 F-100C（55-2709）首飞。
　　除了通常的 1,040.88 升副油箱外，还为 F-100C 准备了 757 升的副油箱。但是在同时挂载两个 1,040.88 升（机翼内侧）和两个 757 升（机翼外侧）副油箱时会出现纵向稳定性问题，在高速巡航时尤为严重。安装通常的思路，唯一的解决之道就是继续增大垂尾面积，但是这不仅昂贵，而且耗时，最终使用一种 1,703.25  升的副油箱同时取代 1,040.88 升和 757 升的油箱，但是这种巨大的副油箱成本太高且极少使用，所以最后换成了折衷的 1,267.98 升副油箱。

翼下挂满炸弹的 F-100C，注意空中受油管

　　F-100C 自 1955 年 4 月起交付战术空军司令部。德克萨斯州福斯特（Foster）空军基地的第 450 昼间战斗机中队成为首个装备 F-100C 的单位，并于 1955 年 7 月 14 日具备作战能力。1956 底，F-100C 进入驻扎在日本的第五空军第 8 战斗轰炸机大队服役。
　　首批 F-100C 中有少数安装 J57-P-7 发动机，额定推力 4,400.10 千克，加力推力 6,713.56 千克。多数 F-100C（一直到第 101 架）的动力装置是 J57-P-7 的改进型 J57-P-21，-21 型额定推力 4,626.91 千克，加力推力 7,257.90 千克，并且在高空能提供更大的推力，使 F-100C 最大时速增加约 64.36 公里，爬升至 10,668 米耗时减少 10%。
　　F-100C 的较严重的问题之一与 F-100A 相同：在高速时有偏航并进入无控滚转的倾向。从第 146 架 F-100C 开始，引入了偏航阻尼器。这一改进似乎有助于减轻这一个问题，所以先出厂的 F-100C 都进行了此项改装。
　　从第 301 架 F-100C 起，俯仰阻尼器被加入到平尾控制系统中，这将帮助衰减超配刀的纵向振荡。
　　为了解决 J57 发动机压缩机失速的问题，在发动机内部安装减压阀以避免出现气体堆积现象。
　　1955 年 8 月 20 日，贺瑞斯.A.汉斯（Horace A. Hanes）上校驾驶 F-100C 创造了新的世界速度纪录。他在莫哈韦（Mojave）沙漠上空 12,192 米高空的一段 15-25km 航线上来回跑两次，平均时速 1,322.82 公里，成为航空史上的首个超音速世界纪录，也是首个在高空创造的的纪录，以往的纪录都是在超低空创造的。
　　1955 年 9 月 4 日，卡洛斯. 塔尔博特（Carlos Talbott）上校驾驶 F-100C 横越美国东西海岸，平均时速 982.66 公里，总里程 3,740.93 公里。由于这个壮举，卡洛斯. 塔尔博特上校被授予邦迪克斯（Bendix）奖杯（文森特.邦迪克斯（Vincent Bendix）为横越美国大陆的飞行竞赛设立的奖杯）。
　　F-100C 生产总数为 476 架，最后一架于 1956 年 7 月交付。
　　曾有超过 150 架 F-100C 部署在欧洲，主要基地在德国的比特堡（Bitburg）、福斯滕费尔德布鲁克（Furstenfeldbruck）、兰德斯吐尔（Landstuhl）、以及西部的哈恩（Hahn），另外还部署在了摩洛哥和荷兰。
　　USAF 的 F-100C 服役生涯也很短暂，迅速被 F-100D 替代。退出一线后的 F-100C 转交给 ANG，1959 年中期 ANG 的第一个中队开始装备 F-100C。空军剩余的 F-100C 在 1950 年代末大多用于训练任务。

纽约 ANG 的 F-100C

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　　1961 年 10 月 1 日，肯尼迪（Kennedy）总统在柏林危机之后动员 ANG，大部份被动员的 ANG 中队部署到了欧洲以增强北约军力，但是其中 3 个装备较新 F-100C 的 ANG 中队留在了美国，分别是第 120 战术战斗机中队，华盛顿特区 ANG 的第 121 战术战斗机中队和第 136 战术战斗机中队。所有的这些 ANG 中队于 1962 年 8 月解除动员。
　　到 1966 年中期，ANG 共拥有 210 架 F-100C。但是由于“普韦布洛”（Pueblo）间谍船事件，1968 年 1 月 25 日，约翰逊总统动员了主力预备役部队，其中包括 8 个装备 F-100C 的 ANG 中队。到 1970 年 3 月，这些 F-100C 开始分阶段解除动员，1970 年末，ANG 的 F-100C 数量又恢复到 210 架。
　　后来 ANG 的 F-100C 又被征召入越战，总数为 4 个 ANG 中队（分别来自科罗拉多、爱荷华、纽约和新墨西哥），这也是越南战场上 F-100C 的唯一来源。

涂有东南亚迷彩的 F-100C 54-1815

科罗拉多 ANG 的 F-100C，疑为越南拍摄

　　USAF 雷鸟飞行表演队在 1956 年到 1964 年间装备 F-100C，涂上生动的红、白、蓝色彩，并在机腹上绘上传统的雷鸟图案，1964 年这些飞机被 F-100D 代替。

雷鸟飞行表演队装备过的 F-100C

　　F-100C 的安全记录也不是很好，476 架中有 85 架发生重大事故。
　　在 F-100C 退出现役后，其中一些被用于测试用途。NACA 使用了两架 F-100C（53-1712/1717）和一架 JF-100C（52-1709，测试用临时型号）。其中一架 F-100C 用来测试俯仰运动阻尼器，另一架用于伴飞。JF-100C 用于和 X-15 及超音速运输机有关的变稳研究。F-100C 54-1964 被借给埃姆斯（Ames）研究中心用于测试一种附面层控制系统，这架飞机有一个较厚的进气口和下垂的机翼前缘，有一个管道可以从发动机压缩机将高压空气引到机翼前缘吹除附面层。
　　F-100C-1-NA 54-1753 在俄亥俄州莱特-帕特森（Wright-Patterson）空军基地的 USAF 博物馆展出。

USAF 博物馆中的 F-100C

F-100C 性能规格表：
　　发动机：一具普拉特&惠特尼 J57-P-21 涡轮喷气发动机，最大推力 4,626.91 千克，加力推力 7,257.90 千克。
尺寸：翼展 11.82 米，全长 14.36 米，全高 4.72 米，翼面积 35.82 平方米。
性能：最大速度 1,222.84 公里/小时（海平面），1,486.72 公里/小时（10,668 米）。初始爬升率 6,583.68 米/分。实用升限 14,965.68 米。正常航程 920.35 公里，最大航程 3,143.99 公里。内部燃料总容量 6,442.07 升，挂载副油箱后总容量 8,096.12 升。空重 8,741.23 千克，正常起飞重量 12,513.98 千克，最大起飞重量 14,794.78 千克。
军械：4 门 20 毫米庞蒂亚克 M-39 机炮，翼下 6 个挂架，共可挂载 2,268.09 千克载荷。

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F-100D
　　F-100D（公司型号 NA-223，-224，-235，-245）是 F-100C 的改进型号，也是超佩刀家族中生产数量最大的，共 1,274 架。
　　F-100D 是纯粹的战斗轰炸机，在设计上没有向次要的空优任务进行让步。F-100D 翼根弦长增加，翼面积增加到 37.22 平方米。与早期超配刀不同，F-100D 配备了着陆襟翼，使得机翼后缘根部的后掠角减小，机翼后缘形成连续弯度。翼下有 6 个承力点，为投掷核弹准备了弹射释放挂架。为了增强纵向稳定性，增加了垂尾和方向舵的面积，在方向舵上方有一个较大的方形突起，内置 AN/APR-26（v）后向雷达告警天线和放油管。F-100 机鼻内保留了早期 F-100 的 AN/APR-25（v）炮瞄雷达，还装备了明尼阿波利斯-霍尼维尔（Minneapolis-Honeywell）自动驾驶仪，在 F-100D 飞向目标途中，飞行员可以解放出来专注于导航和战术。改良的电子低空轰炸系统可以投放 MK-7，MK-38 或 MK-43 核弹，也可挂载 6 枚 340.21 千克或 4 枚 453.62 千克常规炸弹。

新出厂的 F-100D-20-NA

　　第一架 F-100D（54-2121）于 1956 年 1 月 24 日首飞，飞行员丹.达内尔（Dan Darnell）。USAF 于 1956 年 9 月起接受 F-100D，维吉尼亚州兰利（Langley）空军基地的第 405 战斗轰炸机联队成为首个装备 F-100D 的单位。F-100D 迅速取代了多数 USAF 联队里的 F-100C。到 1956 年底，战术空军司令部已列装 79 架 F-100D，并且在诸如日本、法国、摩洛哥的海外基地部署了 136 架 F-100D。
　　与 A 型与 C 型一样，F-100D 也备受缺陷的折磨，在早期服役过程中，就发现了一些较大的缺陷，如电子系统不可靠、自动驾驶仪与低空轰炸系统之间的联接不完善、MA-3 火控系统的精度有问题等。但在这些问题解决之前，大量 F-100D 已经开始装备部队了。

早期型 F-100D-20-NA 的仪表盘

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　　从第 184 架 F-100D 起，具备了挂载 GAR-8（后来的 AIM-9B）响尾蛇红外空空导弹的能力。在这之前，有 6 架经过修改的 F-100C 测试了响尾蛇导弹。
　　同样也是在第 184 架 F-100D 上，增加了机腹中线挂架，可以挂载“特殊载荷”——核武器，这样 F-100D 的左翼中间挂架和机腹挂架都可以挂载核弹。这些核弹包括 Mk 7、Mk 28 EX、Mk 28 RE、Mk 43、TX-43 和 TX-43X1，当量从千吨级到千万吨级。F-100D 的 AN/AJB-1B 低空轰炸系统可以根据 A-4 陀螺仪提供的信息计算出投掷核弹所需的投放数据。在典型任务中，F-100D 以大约 804.50 公里/小时的速度接近目标，在目标前方拉起，核弹会在计算机的控制下释放，飞机继续完成筋斗，在顶点滚转后反方向全加力脱离。

涂有标准东南亚迷彩的 F-100D 55-3665

　　1959 末，65 架 F-100D 经过改装具备携载马丁（Martin）GAM-83A 小牛头犬（Bullpup）空地导弹的能力。小牛头犬是一种目视遥控导弹，飞行中导弹的尾部会发出持续闪光，飞行员通过瞄准具来判断导弹与目标间的位置并使用摇杆遥控导弹撞向目标。GAM-83A 与早期的小牛头犬相比，改良了无线电制导系统，载机-导弹-目标无需在一直线上，允许有位移。由于小牛头犬导弹交付的延误，第一个装备 GAM-83A 导弹的 F-100D 中队直到 1960 年 12 月才具备作战能力。不幸的是这种导弹在越南战场上被证明一无是处，在进行了几次投射后就被停止使用。

GAM-83A 小牛头犬（Bullpup）空地导弹，后改为 AGM-12B

　　哥伦布工厂也生产了 F-100D，首架哥伦布生产的 F-100D（公司型号 NA-224，序列号 55-2734）在 1956 年 6 月 12 日首飞。哥伦布工厂在 1957 年 12 月停产 F-100D。
　　F-100D 自动驾驶仪问题的解决比预期的更耗时。最初准备从第 184 架 F-100D 开始就采用改良的自动驾驶仪，结果一直拖到了第 384 架。已经服役的 F-100D 后来都换装了了新型自动驾驶仪。
　　最后 148 架 F-100D 具备零距离发射（ZEL）能力。最后一架 F-100D 于 1959 年 8 月加州工厂下线。
　　F-100D 在服役中问题不断，首先是发动机轴承和加力燃烧室供油系统故障；另外如果炸弹装载工序不当，在飞行中炸弹就会从翼下挂架被无意释放；高 G 机动时，空中受油管会被从机翼上扯下，这个问题严重到在一段时期内，几乎所有 F-100D 的受油管都被拆除等待翼下安装点的加固。
　　1960 年代初，服役中的 F-100D 不得不经历繁多的修改，以至于到后来没有两架 F-100D 完全一模一样了，这对维护工作和备用库存是一个梦魇。从 1962 年起，大约 700 架 F-100D 型和 F 型根据“钢丝计划”（Project High Wire）进行了一系列的标准化和升级改装。此计划的目标就在于：扩展 F-100 所能挂载的常规武器的种类，除去多余重量，使座舱标准化并彻底重新排线。在外观上，经过“钢丝计划”改装的飞机最显而易见的就是后机身下安装的弹簧钢尾钩，这个尾钩并不是为上舰准备的，而是用于在着陆失败时用于钩住跑道尽头的拦阻索防止冲出跑道。所有改装过的飞机在生产批次号后都递增一位，例如 F-100D-25-NA 改装后变成 F-100D-26-NA，“钢丝计划”于 1965 年完成。
　　甚至在完成“钢丝计划”后，F-100D 的问题依然不断。起落架和减速伞故障导致了许多事故；J57-P-21 发动机压缩机失速依然频繁发生，最后解决方法之一是在 F-100D 上安装 F-102 截击机的加力燃烧室部件。
　　F-100D 曾被广泛用于越战。最初部署在菲律宾的一些 F-100 于 1962 年 5 月转移至泰国，用于轰炸老挝西北部的爱国阵线。从 1964 年 2 月起，F-100 部署在南越。1964 年 6 月 9 日，F-100D 进行了越战的第一次战斗，第 615 战术战斗机中队的 8 架 F-100D 袭击了老挝川圹（Plaines des Jarres）的目标。1964 年 8 月 18 日，F-100D（56-3085）在老挝上空被击落。

F-100D 在越南上空投下两枚 500 磅低阻炸弹

　　北部湾事件之后，USAF 的 F-100D 开始在北越上空执行任务。这些任务通常有两种类型，一是米格机战斗巡逻，保护攻击机免受北越飞机的攻击；二是战斗轰炸任务，挂载常规炸弹轰炸地面目标。1965 年 4 月 1 日，F-100D 为轰炸北越清化大桥的 F-105 护航，遂行米格机战斗巡逻。
　　在这些轰炸行动中，米格机会试图从机群后方悄悄接近，然后作打了就跑的攻击。北越飞行员一开始小看了 F-100D ，缺乏有效的雷达且没有先进的空空导弹。但是在每一次米格机试图接近时都遭到了 F-100 的拦截。
　　到了 1967 年 6 月，美国本土只剩 5 个 F-100 中队，其余的中队都被调往越南参与迅速升级的战争。虽然存在着一些维护上的困难，但是 F-100D 显示出了对东南亚闷热多雨的气候和粗糙机场很好的适应能力。在一段时间内，F-100 甚至创造了越南战区飞机最好的维护纪录。但作为战术轰炸机来说，F-100D 比不上 F-105 和 F-4，F-105 的载弹量更大，速度更快，除此之外，F-105 的结构为低空高速飞行作了加强，这点是 F-100 不具备的。从 1965 年中期开始，F-100D 战斗轰炸机主要使用于南越战场，将北方留给了 F-4 和 F-105。在南越，F-100 成为有效的地面支援飞机，击退了敌人的多次进攻。

F-100D 向越南丛林投下凝固汽油弹