纯种格鲁曼

——F8F“熊猫”

Armstrong

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“地狱猫”之子

  1943 年是太平洋战争的关键一年,格鲁曼的 F6F-3“地狱猫”终于能够大量装备美国海军,从而一举扭转了装备上的劣势,前线战斗机飞行员重获信心,准备用六挺 12.7 毫米机枪的密集火力来撕裂骄狂的零式。但海军和格鲁曼都认识到:尽管 F6F 满足了一时之需,但如果战争持续不决的话,海军还需要一种性能更好的舰载战斗机来取代“地狱猫”。此时海军手头已经有两种舰载战斗机方案,分别是波音的 XF8B-1 和寇蒂斯的 XF14C-1,海军对这两种方案都不甚满意,两者在外形和重量上都超过“地狱猫”。波音 XF8B-1 是战斗轰炸机,体积重量惊人;寇蒂斯 XF14C-1 性能尚可,但没有采用海军最钟爱的空冷星型发动机。格鲁曼公司还没有提交竞争方案,但他们相信“地狱猫”后继机还是要由格鲁曼来制造!

XF8B-1,波音到现在还是战斗机市场的失败者

  1943 年格鲁曼试飞员鲍勃.霍尔(Bob Hall)奉命前往英国评估一架缴获的福克.沃尔夫 190 战斗机。这种强悍的德国轻型战斗机给他留下了深刻印象,试飞一结束,他就匆忙回国向罗伊.格鲁曼(Leroy Grumman,格鲁曼总裁及创始人)递交了评估报告。

寇蒂斯 XF14C-2 试验战斗机,安装了两副对转螺旋桨

   罗伊.格鲁曼在研究了报告后,“地狱猫”之子的大致轮廓逐渐形成了,这将是一种比“地狱猫”更小的轻量化战斗机,采用大马力空冷星型发动机,设计上强调突出性能。罗伊.格鲁曼亲自为新战斗机制定了标准,特别指出要有足够的动力以确保性能超过现有的和设计中的所有活塞动力战斗机,这就是格鲁曼第 58 号设计。1943 年 7 月 28 日,罗伊.格鲁曼在给首席设计师比尔.舒温德(Bill Schwendler)的备忘录上,概述了设计指标。

罗伊.格鲁曼

  舒温德和他领导的设计小组立即按备忘录展开了工作。第 58 号设计将采用 2,100 马力的普拉特.惠特尼 R-2800“双黄蜂”星型发动机,气动布局类似 F6F,并沿用了“地狱猫”的 NACA 230 翼型,并且第一次在海军战斗机上采用气泡座舱盖设计,给予飞行员极佳的全向视界。

“熊猫”的诞生

  美国海军采纳了格鲁曼第 58 号设计,在 1943 年 11 月 29 日签定了购买两架 XF8F-1 原型机的合约。格鲁曼成立了格鲁曼试验车间,以破纪录的速度制造出两架原型机。1944 年 8 月 21 日第一架原型机在试验车间完工,这架飞机是全金属承力蒙皮,半硬壳式机身结构。制造中广泛使用了平头铆钉和点焊工艺,并辅以大厚度 302W 铝合金蒙皮,使 XF8F-1 原型机成为美国二战制造的战斗机中表面最光滑的飞机。

  为了轻量化,设计小组花了大力气来减重,但同时没忘了为飞行员座舱、发动机和滑油散热器提供了装甲,否则就要成了零战第二了。但是减重的代价是内部油箱容积限制在了 606 升。XF8F-1 的起落架舱门、襟翼、滑油散热器放气门和机炮装弹器都是液压驱动的,尾钩和机翼折叠装置由手动操作,发动机罩鳃片是电动控制闭合。方向舵、升降舵和副翼等控制翼面表面蒙布,都具有配平调整片。格鲁曼建议内部军械配置是 4 挺 12.7mm 白朗宁机枪,每侧机翼的主起落架与折叠翼之间安装两挺。海军想要第一架 XF8F-1 安装己投产的普拉特&惠特尼 R-2800-22W 两速增压发动机,第 2 架安装新的“E”系列 R-2800-30W 变速增压发动机。但由于-30W 的延迟供应,两架 XF8F-1 都安装了-22W 发动机,驱动一副直径 3.84 米的航空产品公司 A642-G1 型 4 叶恒速螺旋桨。

第一架 XF8F-1,BuNo 90460。缺乏生产型垂尾前的背鳍

  由于采用大型螺旋桨,这就决定了主起落架支柱必须加长以防止桨尖触地。为了在增加起落架长度的同时不增加机翼起落架舱所占空间,设计师在起落架支柱顶端增加了一段铰接枢轴。起落架放下时,枢轴也放下起到增加起落架总体长度的作用,起落架向机翼内侧收起时,枢轴则向外侧收起,与起落架支柱折叠一起收入机翼内,这样就减小了起落架所占用空间。

“熊猫”独特的起落架支柱设计

  XF8F 的轮距很宽,这有助于起飞时抵消大型螺旋桨的扭矩,另一方面还具有良好的地面操控性。

  XF8F 的另一项创设计是采用了所谓的“安全翼尖”。如果有哪个鲁莽的飞行员做出一个超出设计极限(9G 以上)的高 G 动作,长 1 米的翼尖部分就会在预制折断点处断裂,结果翼展缩短,由于杠杆原理机翼更加结实,防止整个机翼出现结构性损伤,而后者往往会导致灾难性后果。安全翼尖的断裂处很平整,飞出的翼尖有足够的距离避开平尾。失去翼尖后的飞机还保留了近一半的副翼,可以提供足够的横向控制,无论是失去一侧或双侧翼尖后,XF8F 都可以安全着陆。

  0.64 厘米厚,向后滑动开启的气泡座舱盖是有机玻璃整体浇注的,在紧急情况下可以抛掉。

F8F-2,虽然飞机是后来修复并重涂装的,但“熊猫”的表面光洁度在二战飞机中也是数一数二的。突出的座舱盖具有良好的射界

  1944 年 8 月 21 日,鲍勃.霍尔驾驶 XF8F-1 原型机(BuNo 90460)首飞,但升空后霍尔感觉飞机响应迟缓,像一个醉汉,于是很快就降落了。格鲁曼工程师沃尔特. 斯科特(Walter Scott)很快就确定了问题所在:由于原型机滑油散热器安装在机翼根部,排气口设在机翼上表面,排出的热气流破坏了机翼上表面的气流,同时造成尾翼的紊流,导致操控特性不佳,其实只要将排气口移至机翼下表面就可以解决此问题。修改完成后,霍尔再一次试飞,这回他真正“榨出了她的性能”,霍尔确信格鲁曼的 XF8F-1 将会在竞争中获胜。

  在初期的试飞中这架原型机就飞出了 682 公里/小时的极速和 1,463 米/分的爬升率,而这还是在使用代用引擎的情况下取得的。第 2 架 XF8F-1 在 1944 年 12 月 2 日加入试飞工作,于是第一架 XF8F-1 得以飞往弗吉尼亚州兰利(Langley)机场,在 NACA Ames 风洞进行风洞试验,但不幸的是原型机在 1945 年 3 月风洞试验完毕后,返回格鲁曼纽约总部贝瑟特(Bethpage)时坠毁。

F8F-1 在NACA Ames 风洞进行全尺寸吹风测试,以验证背鳍的效果

  第 2 架原型机的试飞进展顺利,1944 年 6 月海军决定将 XF8F-1 投入量产,首批订单 23 架。考虑到格鲁曼战斗机都是以猫科动物来命名,海军将 F8F 的绰号定为““熊猫””(Bearcat,与“地狱猫”的 Hellcat 一样,也有一个引申义:勇士)。很快格鲁曼又获得第 2 笔订单 2,000 架 F8F-1!建议月产量 100 架,海军希望在 1945 年 11 月登陆日本的奥林匹克行动前能获得所有的 F8F。

这就是自然界中的熊猫,很其貌不扬

  但是根据格鲁曼的生产计划,F6F-5 的生产要持续到 1946 年 1 月,然后才能全速生产 F8F。为了增大格鲁曼的产量,海军要求格鲁曼授权转包商通用汽车东部飞机分部来帮助生产“熊猫”。这个通用汽车的下属公司是战时由 5 个通用东海岸闲置汽车厂组成,二战中生产了 77% 的复仇者鱼雷轰炸机和 79% 的“野猫”战斗机。

  1945 年 2 月 5 日格鲁曼与通用签订了转包合约,在现在生产 FM-2“野猫”战斗机的通用汽车新泽西州林登(Linden)工厂生产 1,876 架 F3M-1“熊猫”战斗机。但到二战结束时东部飞机仍在为生产 F3M-1 准备工装设备,1945 年 8 月合约被撤销。

不要尝试倒飞螺旋

  在完成了两架 XF8F-1 之后,格鲁曼试验车间又接着生产了首批 23 架 F8F-1 生产型中的第一架(BuNo 90437),于 1944 年 12 月 31 日下线。剩余飞机将在工厂主生产线生产。这 23 架 F8F-1 连同两架原型机的序列号从 Buno 90437~BuNo 90461,最后的 90460 和 90461 保留给 XF8F 原型机。

F8F-1 座舱仪表板

  F8F-1 在几处地方与原型机不同:为了增进方向稳定性,垂尾前缘增加了背鳍,平尾翼展增加 30 厘米以加强纵向稳定性。因为 R-2800-30W 引擎迟迟不能交货,F8F-1 的动力装置是 2,100 马力(喷水加力 2,400 马力)的 R-2800-34W。

  F8F-1 在一些细节之处进行了调整,加快起落架收起的速度。F8F 的起落架收起动作比较独特,先收左起落架再收右起落架。在海军增加航程和续航力的要求下,格鲁曼在在座舱地板下方的空间增加了一个油箱,载油量增加到了 693 升。

  第 2 架 F8F-1(BuNo 90438)成为测试机,1945 年 2 月间在贝瑟特进行了多种外挂物的试验。这架飞机在机腹中线和机翼下安装了3  个 Mk-51 炸弹挂架,其中机翼挂架覆以流线型导流罩。中线挂架可以挂载如下外挂:Mk-4 379 升副油箱,Mk-5 568 升副油箱,227 千克炸弹,454 千克炸弹。翼下挂架每个最大可以承受 454 千克外挂,可以是 Mk-4 379 升副油箱,227 千克或 454 千克炸弹,Mk-1 机枪吊舱(内有两挺 12.7 毫米机枪)或两枚 Mk-3 11.75 英寸“小蒂姆”大型火箭弹。BuNo 90438 试飞表明两侧机翼外挂最好对称。

一架挂载副油箱的 F8F-1 早期型,座舱盖后还没有防滚杆

第二架生产型 F8F-1 在机翼挂架上挂载两枚 454 千克炸弹,机腹挂载 Mk-5 568 升副油箱

  从第 4 架 F8F-1(BuNo 90440)开始在每侧机翼挂架外侧增加了两个 Mk-9 火箭发射架,可以发射 3 英寸 AR(空射)火箭,5 英寸 AR 火箭(将 5 英寸火箭的弹头与 3 英寸火箭的箭体结合而成)或 5 英寸 HVAR(高速空射)火箭。

1947 年,VF-20A 的 F8F-1 飞行在三藩市上空

  1945 年 2 月 17 日“熊猫”开始了上舰试验,罗伯特.M.艾尔德(Robert M.Elder)海军上校驾驶“熊猫”在“军马”号航母(USS CHARGER)上进行航母适应性测试。

第二架生产型 F8F-1,BuNo 90438 在“军马”号上进行舰载试飞

  F8F-1 顺利通过航母适应性测试,表现出良好的着舰、起飞和甲板操控特性,为在包括小型护航航母在内的所有级别的美国航母上服役扫清了障碍。

  1945 年 5 月海军颁布了 50-45 号技术说明,制定了“熊猫”的飞行操作规程。在说明中唯一被禁止的机动动作是长时间倒飞螺旋,要知道一般飞行员要飞出这个“机动”可不容易。“熊猫”的杆力在较宽的速度范围内都很轻且非常均衡,突然的满杆持续横滚速度上限可达 375 节(692 公里/小时),起落架放下的最大允许速度 175 节(322 公里/小时),襟翼放下最大允许速度规定为 220 节。“熊猫”的加速性很好,说明中特别警告飞行员在起飞时尽快收起起落架,否则很容易超过起落架放下最大允许速度,导致起落架损坏。

  说明还强调要注意不要处于“熊猫”的速度包线边缘。像“熊猫”这样的高性能螺旋桨飞机,会在此速度下遭遇危险的空气压缩现象。“熊猫”在高速俯冲中将会遭遇压缩现象的第一个警告:抖振,好在“熊猫”的机体坚固,经受得住。但如果没有立即减速,飞机将开始摇摆并有自动俯冲趋势,此时的速度约是 0.76 马赫。这是最后一次警告,如果没有立即减小油门并放下俯冲恢复襟翼(轮舱后的一小片减速板),飞机将翻转并进入不可恢复的俯冲,一头栽向地面。

  “熊猫”采用了无隔框的气泡座舱盖,如果飞行员着舰失败,飞机倒扣在甲板上,气泡座舱盖无法支撑飞机重量,会危及飞行员生命。为此格鲁曼在飞行员座椅装甲背板后增加了防滚杆,飞机地面失事倒扣后避免压到飞行员。格鲁曼还生产了改装套件供海军维修人员为早期生产的 F8F 加装防滚杆。

后期型 F8F-1,机鼻的白色数字表明这架飞机被用于测试用途,注意飞行员身后的防滚杆

 

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