踩着高跷的飞行，疯狂的康维尔XFY-1“弹簧高跷”

万磁王

作者：Armstrong
来自空翼


　　康维尔XFY-1是第一架依靠自身动力垂直起飞，然后过渡到水平飞行，最后再垂直降落的固定翼飞机。约翰·克内贝尔是驾驶过该机的两名飞行员之一，他把XFY-1形象地命名的“弹簧高跷”，因为操纵该机的确非常困难。
　　约翰·克内贝尔是一位谦虚的人，善于自嘲。他是仅有的两位驾驶过康维尔XFY-1的飞行员之一，但当问起他是否把自己简历中那段特别的“弹簧高跷”试飞员经历视为一种致敬时，他只是扮了个鬼脸。
　　“是啊，”他说：“这是向我愚蠢地去驾驶它的致敬。”
　　如果试飞员没有在一个特殊台架上进行大量训练的话，那么驾驶该机就更加困难了，克内贝尔补充道：“我差点因为这事挂掉！”
　　约翰·克内贝尔描述了坐在“弹簧高跷”座舱里的感觉：“我驾驶‘弹簧高跷’垂直下降。我坐在这个具有可怕人机工程设计的座椅上，只能扭头向左下方看，在进入滑流前的感觉很差。我们也没有堪用的下降速度表，如果在这种只有气动控制的情况中下降率过高，那么飞机就会失去控制。”
　　人们也许并不奇怪康维尔XFY-1“弹簧高跷”和其竞争对手——洛克希德XFV-1从未实现实用化的垂直起飞，就更不用说垂直降落了，因为尾座式垂直起降飞机在设计方面已经走进死胡同。

XFY-1“弹簧高跷”试飞员约翰·克内贝尔

万磁王

垂直起降战斗机需求
　　但在20世纪40年代后期，快速发展的航空技术开启了令人兴奋的前景，其中就包括尾座式垂直起降飞机。德国航空工程师在第二次世界大战期间发明了尾座式垂直起降飞机的先进概念，并在战争中实际应用了可怕的巴赫姆“蝮蛇”火箭动力截击机。福克-沃尔夫的动力翼垂直起降战斗机（Triebflugel）最后虽然停留在了纸面上，但这个富有想象力的设计还是给人们留下了无限遐想。
　　1947年12月，美国空军和海军联合展开了“蜂鸟”项目，研究制造垂直起降飞机的可行性。美国海军在第二年决定研制一种可以“从一艘军舰或油轮甚至商船甲板上起降”的战斗机，军以“蜂鸟”项目的研究成果和缴获的德国文件为基础正式启动了一个垂直起降飞机项目。
　　当时的涡轮喷气发动机并不能为垂直起飞提供足够动力，火箭发动机又因燃料消耗惊人而被否决，所以涡轮螺旋桨发动机就成为动力和经济性的最佳组合。美国海军的初始研究表明涡桨战斗机能飞到的520节（963公里/小时）的最大速度。
　　美国海军航空局拨出专门款项，招标研制能发展成一种实用作战型号的垂直起降研究机。六家公司作出了回应，1951年3月，海军相中了康维尔和洛克希德公司的方案，两家公司都获得了制造两架原型机的合同。

康维尔的早期设计，飞行员座舱在一侧翼尖吊舱中，另一侧吊舱安装的是机炮

洛克希德XFV-1早期概念，显然当时的涡喷发动机并不足以推动战斗机垂直升空

XFY-1在军舰上操作的想象图

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　　这两个方案都围绕着强大的5100轴马力的艾里逊YT-40-A6涡桨发动机进行设计，该发动机实际由两台并列布置的T38涡桨发动机的动力段组成，两根传动轴通过一个变速箱把动力传输给寇蒂斯涡轮电气公司专门研制的直径4.88米的对转螺旋桨。当时计划验证机在试飞后期换装7100轴马力的-A14发动机，最终生产型将使用基于两台T-56的艾里逊T-54涡桨发动机，基准功率就达7500轴马力。

艾里逊T-40发动机实际由两台并列布置的T38涡桨发动机的动力段组成

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原型机
　　雷·普赖斯当时是寇蒂斯公司的一名24岁的工程测试代表，他回忆道：“我在1953年9月开始在印第安纳波利斯的艾里逊工厂参加这个项目，测试螺旋桨和发动机组合。我1954年1月出差到圣地亚哥，对测试活动提供技术支持并监督寇蒂斯-莱特的技术人员，还处理与螺旋桨操作相关的工程问题。这些测试都是地面试车。”
　　YT-40-A6每个动力段都有一个与变速箱连接的离合器，可由飞行员根据需要控制。约翰·克内贝尔回忆道：“你可以控制离合器脱开动力，但我们从来没有在‘弹簧高跷’上这么做，因为它需要发动机的全部功率。”
　　两种原型机都采用全金属应力蒙皮结构，蒙皮表面都是平滑的埋头铆钉，机身尺寸足够容纳下庞大的发动机，座舱设置在发动机上方。
　　康维尔的“弹簧高跷”采用无尾三角翼布局，具有大型腹鳍和垂尾。洛克希德的XFV-1以其试飞员的姓被叫做“鲑鱼”，具有宽弦平直翼和十字形尾翼。该机的十字形尾翼必很大以安装支撑直立于直立的起落架，也就是4根突出的带小轮减震支柱。

XFY-1三面图

XFY-1的专用起竖车

居然还有专用的维修机棚

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　　XFY-1的三角翼有全展长单片式后缘升降副翼，垂尾方向舵的致动器安装在左侧，腹鳍方向舵的致动器则安装在右侧。XFV-1“鲑鱼”没有在机翼上安装任何操纵面，操控都由十字形尾翼上的控制翼面提供。

XFV-1“鲑鱼”没有在机翼上安装任何操纵面，操控都由十字形尾翼上的控制翼面提供

XFV-1三面图

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　　康维尔认为三角翼能提供很大优势，在1955年制作的宣传片中说之所以使用三角翼是“因为能使飞机在拉起入垂直姿态时不失速”。
　　比利·杰克·“BJ”·隆中校一开始担任项目试飞员詹姆斯·“斯基茨”·科尔曼的后备飞行员。虽然他从来没飞过“弹簧高跷”，但隆相信三角翼的“升力、稳定性和控制特性都要好很多。”
　　两种飞机都安装了翼尖吊舱，生产型垂直起降战斗机的这个吊舱可用于容纳20毫米机炮或48枚折翼火箭。洛克希德飞机的吊舱比较大，因为其中也容纳着燃油。“弹簧高跷”的燃油则装在尾部油箱中。

后来担任“海标枪”试飞员的比利·杰克·“BJ”·隆，这种水上飞机同样是康维尔研制的

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机库测试
　　但这两种原型机间最显著的区别不在于硬件，而在于各自制造商的研制过程。
　　当克拉伦斯·“凯利”·约翰逊在1952年成为洛克希德的总工程师时，他一并接手了XFV-1项目。但对他而言，涡轮螺旋桨垂直起降飞机的优先级远低于“臭鼬工厂”粗点F-104战斗机和U-2侦察机项目。
　　在两种原型机展开实际试飞前，美国国家航空咨询委员会（NACA）对两种飞机的气动模型进行了研究，模型比例大约是1/4，由电动机驱动，用于测试两机在垂直起飞和悬停中的稳定性和操控性。
　　他们发现两种飞机会在降落时遭遇最大困难。对XFY-1模型的测试表明下降率超过每秒3米的话就可能失控，而1954年的技术只能让飞行员通过调整发动机转速来控制下降速度，而同时他还要准确判断自己的高度。

NACA的XFV-1动力模型

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　　为安全起见，洛克希德为XFV-1装上了一副固定式后三点起落架先进行常规起降试飞。随后这架原型机被卡车运往爱德华兹空军基地，在首席试飞员赫尔曼·“鱼”·萨蒙的驾驶下开始滑行测试。1954年6月16日，该机完成了正式首飞（此前萨蒙在一次高滑测试中曾意外短暂升空）。

为安全起见，洛克希德为XFV-1装上了一副固定式后三点起落架先进行常规起降试飞

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　　同时，科尔曼也在莫菲特海军航空站59米高的飞艇机库中驾驶XFY-1进行了一系列系留垂直起降测试。人们把“弹簧高跷”的螺旋桨桨毂拆掉，在前螺旋桨传动轴的滚珠轴承上固定了一根钢索，并把钢索的另一头缠绕在机库天花板的一个电动绞车上，这样就能根据需要提起和放下飞机。XFY-1的机翼、垂尾和腹鳍的翼尖也被接上了其他钢索以进行侧向控制，为此拆除了垂尾和腹鳍的翼尖整流结构。

XFY-1在飞艇机库内的系留悬停测试

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艰难试飞
　　但即使在机库的无风条件下，XFY-1横向控制也成为一个问题。科尔曼在机库悬停测试中需要与控制绞车的鲍勃·麦克格雷持续保持频繁的无线电通话，当科尔曼说：“麦克格雷，抓住我，抓住我！”时，这位工程师就要赶紧操作手柄收紧钢索。
　　他回忆道：“我在悬停中会摇摆和转动，我不能控制任何东西。因为如此，我们很是担心这个项目。”但他们没有意识到，飞机的螺旋桨扰乱了机库内的空气，产生的湍流使飞机在悬停中失控。

但由于机库空间狭小产生的螺旋桨湍流反而影响了试飞