共和XF-91“雷电截击者”

万磁王

作者：Edwardiii  
来自空军之翼

　　1945年8月太平洋战争结束后，美国空军的前身——美国陆军航空队航空器材司令部（USAAF/AMC）开始大规模裁减武器装备研制经费，只保留那些被认为战后仍有需求的项目，其中就包括MX-809。该项目旨在研制一种高空高速昼间截击机，“迎击并摧毁任何潜在对手可能生产的战略轰炸机”，保卫美国领空安全。12月，陆军航空队开始向各家飞机制造商征集设计方案，并提出了具体的性能指标要求，其中最核心的一条，是要求飞机能够在25.5分钟内完成一次截击任务：2.5分钟内爬升至47,500英尺（约14,500米）高度（相当于爬升率要达到5,800米/分钟），以900千米/小时速度巡航15分钟，以1270千米/小时速度作战3分钟，最后5分钟完成从47,500英尺高度下降并着陆。
　　速度和爬升率是衡量截击机优劣的主要性能指标，但在战后初期的技术条件下，陆军航空队的上述要求几乎是高不可攀的。首先当时就没有哪种喷气发动机能够保证飞机达到1270千米/小时的超音速。直到22个月后的1947年10年14日，查克•耶格尔才驾驶X-1首次突破音障，而且那还是一架火箭动力的试验机。火箭动力在速度和爬升率方面有优势，二战后期德国的梅塞施密特Me  163“彗星”的最大速度已经突破1,000千米/小时，爬升率也高达3,700米/分钟。但由于火箭发动机持续工作时间短，Me  163的续航时间只有区区7.5分钟，作战半径不过40公里，这样的“小短腿”肯定无法满足MX-809的需要。

X-1火箭飞机

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　　采用涡喷/火箭发动机混合动力，是当时情况下兼顾速度和续航需要的几乎唯一选择。共和航空工程公司以亚历山大•卡尔维利为首的团队采用的就是这个方案。1946年1月，他们完成了AP-31方案的初步设计，准备使用一台通用电气J47轴流涡喷发动机作为主发动机，同时安装一台研制中的寇蒂斯-莱特XLR27-CW-1火箭发动机用于紧急起飞和爬升，并在空战时提供额外推力。XLR27的4个燃烧室同时工作时，总推力预计将达到13,000磅（约5,900千克），远远超过J47提供的5,000磅推力，这是飞机获得高爬升率、高速度的关键。

V尾设计的AP-31早期方案，具有巨大的翼尖副油箱

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　　5月29日，共和凭借AP-31方案赢得陆军航空队合同，受权制造全尺寸工程模型、静力试验机体和2架原型机（序列号46-680和46-681，编号XP-91）。与它一起赢得合同的还有康维尔的XP-92。

XP-91全尺寸模型

模型的雷达机鼻

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　　1949年2月24日，XP-91的首架原型机出厂。因为陆军航空队装备编号规则中的P“驱逐机”已经改称F“战斗机”，XP-91也就相应改称XF-91。首架原型机在纽约州法明戴尔（Farmingdale）共和机场进行滑跑试验后，被拆解运往位于加利福尼亚州穆罗克空军基地（Muroc  AFB，1949年12月改称爱德华兹空军基地）的研究发展试验中心（Research and Development Test  Center），并于5月9日完成了首次试飞，试飞员是卡尔•贝林格（Karl A. Bellinger）。此时按照共和的命名传统，XF-91获得了正式的绰号“雷电截击者”（Thunderceptor）。9月，第二架原型机也运抵穆罗克空军基地，并于10月14日进行了首飞。

首架XF-91原型机46-680

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　　XF-91的机身和XF-84“雷电喷气”相仿，有些部件甚至完全相同，但机翼却是全新设计的后掠式中单翼，1/2弦线处后掠角为40度。安装角可以在-2°到+5.65°之间调节，以保证飞机在起飞、巡航和着陆时都能获得最佳迎角。XF-91机翼的最别致之处是翼尖比翼根还厚、还宽，翼根弦长为2.14米，翼尖则达到3.92米。这样可以增加外翼段升力，减小飞机在低速或高迎角状态下翼尖失速的可能，同时也能降低机翼机身结合部的气动阻力。翼尖失速问题在后掠翼被采用后，曾在很长一段时期里困扰着空气动力学家，XF-91为解决这个问题提供了一条可行的路径，虽然它最后并没有成为主流。

XF-91奇怪的机翼设计

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　　XF-91的起落架为前三点式，单轮前起落架很普通，向前收入机身；主起落架却别出心裁，采用类似火车转向架的前后双轮结构，并向外、而不是向内收入机翼。这主要是因为XF-91的翼根太薄，无法布置起落架舱。由此倒是带来了一个好处，即“雷电截击者”可以在机翼内侧安装挂架，携带较重的武器或者副油箱。

XF-91的串列双轮主起落架

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　　两架原型机原先采用的都是十字形尾翼。在1951年夏天的一次试飞中，贝林格驾驶第二架原型机起飞没多久，驾驶F-86伴飞的耶格尔就发现XF-91的后机身起火，并马上通知了贝林格。因为高度太低，贝林格无法弹射跳伞，只能选择冒险将飞机带回爱德华兹空军基地。从耶格尔发现起火到贝林格驾机降落，前后共经历了90秒钟。迫降的XF-91很快燃起大火，等基地消防队将其扑灭时，后机身已经严重毁坏。修复后的第二架原型机后来改装V形尾翼，又重新投入试飞。

第二架原型机的V尾

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　　发动机则一直是“雷电截击者”的软肋。共和期待的J47-GE-17涡喷发动机和XLR27-CW-1都迟迟未能到位，涡喷发动机只能先使用推力仅4,850磅的J47-GE-3，后来还试过-7、-9、-11等其他改型。火箭发动机则在XF-91的最初试飞阶段一直都没有安装。最后因为研制过程中问题不断，XLR27项目被彻底取消。“雷电截击者”被迫改用Reaction  Motor公司6,000磅推力的XLR11-RM-9四燃烧室火箭发动机，好在这种发动机也被用在X-1试验机上，是一种比较可靠的动力装置。但XF-91的尾喷管不得不进行重新设计，原先设计的4个火箭发动机喷口是垂直排列，对称分布在涡喷发动机喷口的上下方；后来把4个喷口都移到了下方，呈菱形排列，涡喷发动机下方的整流罩也相应放大。换装火箭发动机后，项目代号也由MX-809改为MX-909。

XLR11-RM-9

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　　XF-91最初使用机头进气布局，后来才改装成类似F-86D的颌下进气道，以便在机头布置雷达，这也是战后截击机必不可少的配置。使用机头进气时，XF-91在进气道周围布置了4门20毫米M-3机炮，每门备弹200发。共和还曾经为量产型F-91设计过多种武器配置方案，包括“巨鼠”（Mighty  Mouse）火箭弹、休伊F-98“隼”空-空导弹（当时美国空军给了它一个战斗机编号，后来才改成AIM-4）等。由于“雷电截击者”最终并没有投产，这些方案也就全都无疾而终。

左边就是改成雷达机鼻的1号原型机

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　　1951年11月，在首飞2年多后，首架原型机终于装上了XLR11火箭发动机，而5,425磅推力的J47-GE-17此时也已经到位，“雷电截击者”终于真正成为一架涡喷/火箭混合动力飞机。12月9日，共和试飞员罗塞尔•罗斯（Rossell  M.  Roth）驾驶首架原型机升空，并迅速爬升至35,000英尺高度。改平后，罗斯首先打开J47的加力燃烧室，将推力开到最大，然后启动了火箭发动机的4个燃烧室。XF-91很快突破音速，达到1.07马赫，成为首架在平飞时达到超音速的美国作战飞机。在此后的试飞中，XF-91的最大速度甚至达到过1.71马赫，这在1950年代已经是非常了不起的成绩。如果寇蒂斯-莱特公司能把推力更大的XLR27研制出来，XF-91突破两倍音速或许并非没有可能。

新的火箭发动机