本号宗旨:和广大军迷朋友共享高质量军圈文化本文收藏在钱斯·沃特的“海盗”传奇专辑里。这里有你们从它出生到谢幕的所有相关文章,让你们了解其传奇辉煌的一生,也是迄今为止最专业...
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图中2架一轮攻击结束、翼下挂架空空如也的“海盗”正超低空飞越那些被它们守护的地面牛马的上空,很好地诠释了二者之间的密切关系。 谱写“海盗”传奇篇章是一位叫雷克斯·布伦·贝塞尔的杰出美国工程师。他是矿工的儿子,1893年10学24日降生在加利福利亚州圣何塞华。作为家中唯一的独生子,他的童年时光大部分都是和家人在盛顿州坎伯兰煤矿附近的一顶帐篷里度过。14岁那年,全家终于搬进了一所像样的房子里时,贝塞尔掌握了修理房子的木工技能,并开始打零工赚钱贴补家用。2年后,他又和父亲一样进入煤矿当矿工,每天可以挣到3.25美元。尽管家境贫寒,但老贝塞尔和家人始终坚持让他读书上学,走出矿区。1912年,贝塞尔以优异的成绩成功申请到了华盛顿州立大学的奖学金并入校就读,父亲也拿出不多的积蓄全力支持儿子。大学时代的贝塞尔和之前没什么不同,依旧勤工俭学、刻苦钻研,假期还会去矿区上班或做些其他工作,总之除了学业就是忙着赚钱,减轻家里负担。1916年,贝塞尔大学毕业并获得工程学学士学位。他随即申请参加机械工程方面的公务员考试,并以优异的成绩成功通过。成为公务员的贝塞尔被安排进入了当时的美国海军修造局(后于1921年并入航空局(the Bureau of Aeronautics))。看过我前面文章中所附插图的读者都会发现美海军飞机编号(生产序列号)都会以BuNo或者BuAerNo开头加数字,那个开头就是航空局编号缩写(就如下图中所示)。图片
在海军修造局,贝塞尔从绘图员做起,通过不断地尝试和纠错,学习当时还鲜为人知的航空工程技术。1918年9月,贝塞尔凭借出色的学习能力和聪明才智升任航空机械工程师。此后,他开始深入研究航空动力学和流体力学,并独自设计了飞艇外壳和水上飞机浮筒。1919年11月,贝塞尔成为美国历史上首批获得资格认证的航空工程师之一。 1921年3月,贝塞尔被任命为美国海军第一款舰载单座战斗机项目(TS-1)的主任工程师。研发期间,他与宾夕法尼亚州费城的海军飞机制造厂(NAF)密切合作,将4架项目原型机打造成了竞速机去参加了1922年由寇蒂斯公司赞助的海军陆战队杯竞赛并取得克优异成绩。 他的这一举动引起了格伦·寇蒂斯的注意,他随后在1923年请贝塞尔为美国陆军和海军设计参加普利策大奖赛的竞速机。该大奖赛是美国第一个全国性的航空竞赛,由新闻出版商拉尔夫·普利策赞助(著名的普利策新闻奖就是以他发起和命名)。这种全国性的航空速度竞赛从客观层面上迅速提高了美国航空工业整体的设计制造水平,并使得其紧跟世界先进步伐,为后来的厚积薄发和美国航空工业的腾飞打下了坚实的理论和实践基础。 在1925年的大奖赛中,寇蒂斯的投资终于获得了丰厚的回报,时年31岁的贝塞尔设计的竞速机一举夺得当年的速度冠亚军(塞勒斯·贝蒂斯驾驶1架寇蒂斯的R3C-1以248.975英里/小时速度夺得闭合航线冠军,紧随其后的另一架由艾尔·威廉姆斯驾驶的同型机取得亚军,速度为241.695英里/小时)。 贝塞尔并没有满足于现有成就,随后又为美国海军预备役航空部队设计了主力教练机——N2C-1,接着又设计了美国第一架俯冲轰炸机F8C-2“地狱俯冲者”。1930年,随着经济大萧条的到来,贝塞尔加入斯巴达飞机公司,改为设计民用轻型和行政飞机。其后,贝塞尔于1931年被聘为联合飞机公司(UAC)钱斯·沃特分部的助理总工程师(总工程师劳埃德·斯蒂尔曼也是斯蒂尔曼教练机的设计者)。图片
图为现存于航空博物馆的斯蒂尔曼-6型初级教练机 钱斯·沃特公司由钱斯·米尔顿·沃特于1917年6月在纽约创办。1930年,在他英年早逝后,沃特工厂搬到了普拉特·惠特尼公司位于康涅狄格州哈特福德工厂的旁边,并与这家后来举世闻名的发动机制造商建立了紧密的联系。这样的强强联合为两家公司日后都带来了丰厚的回报,并于20世纪30年代成为美国仅次于波音的第二大飞机制造商。图片
图为钱斯·米尔顿·沃特(2.20.1888~7.25.1930)在莱特B型双翼飞机上学习飞行。 1929年,在经济大萧条和缺乏飞机订单的情况下,波音、钱斯·沃特、斯蒂尔曼、普拉特·惠特尼、汉密尔顿-标准和西科斯基为了生存,合并成立了联合飞机公司(UAC),但仍然以各家原来公司抬头名称进行商业活动,虽然这家短命的公司在30年代后期因反垄断法的出台而解散。贝塞尔在沃特公司工作期间,于1932年参与了海军航空局双座战斗机的竞标项目,随后领导公司设计团队于1933年拿出了XF3U-1原型机并于5月进行了首飞。该机由一台普·惠公司的R-1535双黄蜂风冷径向发动机提供动力,采用了全封闭式发动机整流罩和全封闭座舱,性能达到单座战斗机水准。图片
图为钱斯·沃特公司于30年代设计的双座双翼战斗机XF3U-1 由于意识到海军可能会放弃双座战斗机项目,沃特公司提出了将XF3U-1作为侦察机进行试飞的想法得到了海军航空局的同意。当海军的双座战斗机项目被搁置后,航空局要求沃特公司将XF3U-1改为一款侦察轰炸机的原型机。为了满足海军的要求,沃特公司决定设计一种全新的飞机,但仍然使用XF3U-1的零部件。这架新飞机被命名为XSBU-1“海盗”(注意:此为沃特公司的第二代海盗,第一代是O2U水上飞机)并保留了与XF3U-1相同的航空局编号。贝塞尔领导的设计团队开发了更大更坚固的机翼,增加了内部燃料容量,并简化了机身结构。新型侦察轰炸机采用了汉密尔顿的可变矩螺旋桨和经国家航空咨询委员会(NACA)测试通过的发动机整流罩设计(在沃特公司工作期间,贝塞尔和他人共同撰写的《径向空冷发动机整流罩和冷却设计》对日后“海盗”战斗机动力装置的开发起到了至关重要的作用),其中最具有创新性同时也是最具有“海盗”外观代表性的设计就是环绕发动机整流罩的一圈可调整叶片,这一设计改善了流经气缸上方的气流,使得发动机在不同飞行状态下(诸如起飞、巡航、降落)都能获得适量的气流,从而让发动机始终处于最佳工况,同时也起到了辅助散热的功效,可谓一举多得。SBU-1“海盗”侦察轰炸机是第一种采用风冷径向发动机整流罩叶片的量产机型。这一设计帮助SBU-1在平飞时最大速度超过克200英里/小时,这在当时的同类飞机中尚属首次。其后,整流罩叶片最终成为大多数风冷径向发动机的标配。 第二代“海盗”配备2挺7.62毫米机枪,可挂载一颗500磅航空炸弹。美国海军订购了84架,并于1935年11月接收了首批量产型,二代“海盗”一直在海军预备役服役到1941年。图片
图中箭头所指就是SBU-1侦察轰炸机发动机整流罩可调整叶片 1934年6月,由于工作出色,贝塞尔被提升为沃特公司的总工程师并开始了美国海军第一架单翼侦察轰炸机SB2U“守护者”的研制工作。但海军对XSB2U持怀疑态度,航空局的一些官员认为单翼设计不适合在航母上操作(起降距离和甲板滑行控制方面)。出于这种担忧,沃特公司又赢得了第二份合同,同时研制一架双翼型原型机以便和单翼型进行比对试飞。双翼型XSB3U是一款经重大改进的SBU-1“海盗”侦察轰炸机。该机采用了比SBU-1更为流线型的发动机整流罩,可收放式起落架和普·惠公司的R-1535发动机。1936年4月,海军在阿纳卡斯蒂亚海军航空站对沃特公司提交的2架原型机进行了比对测试。结果表明,单翼机综合性能优于双翼机。在使用相同发动机的前提下,尽管单翼机比双翼机更大,但时速却比双翼机快15英里。海军据此要求沃特公司停止研发XSB3U。1936年10月,沃特公司收到了54架SB2U-1订单,并于1937年12月向海军交付首架量产机。次年,海军再次订购了58架SB2U-2型,并于1940年续订了57架SB2U-2的终极改进型。需要提及的是,大多数SB2U系列并没有装备航母,而是都交给了海军陆战队。由沃特公司康涅狄格州斯特拉福德工厂生产的170架“守护者”中,如今只有1架编号(BuNo 1378)幸存下来并陈列在佛罗里达州彭萨科拉的海军航空博物馆。图片
图为罕见的来自“萨拉托加”号航母的SB2U-1“守护者”3机空中编队。该机也是美国海军第一种以航母为作战平台的俯冲轰炸机,虽然它们大多数都装备了海军陆战队。 1938年2月,美国海军航空局向国内各飞机制造商发出竞标,要求研制单发和双发舰载战斗机,并对单发战斗机的性能提出了空前要求。海军希望新型单发战斗机的速度尽可能的快,但同时失速速度不能高于70英里/小时;此外,航程至少达到1000英里和配备4挺机枪。海军这一极致的性能要求将迫使航空工业必须以前所未有的创新设计来应对,而不仅仅是对过去的旧型号进行重大改进。为此,沃特公司特地挑选了一支精英团队(贝塞尔抓总,弗兰克·奥尔布赖特担任项目工程师,保罗·贝克担任机体设计工程师,詹姆斯·舒梅克担任动力系统工程师)进行开发设计。1938年4月8日,贝塞尔提交了两份单发战斗机的设计方案(这就是著名的V166方案),预计都将采用普·惠公司的径向发动机。其中,V166A方案拟采用R-1830双黄蜂发动机,而V166B则采用最大功率为1850马力的XR-2800双黄蜂径向风冷原型机(由于这款全新设计的双排18缸、容积高达46升的发动机未经充分实验,因此存在风险,由此可见V166B方案的大胆)。 除沃特公司外,还有格鲁曼、寇蒂斯、布鲁斯特以及贝尔等4家公司提交了竞标方案。其中,格鲁曼公司同时提交了单发和双发方案,并最终获得了后者的研制合同。他们提交的单发方案实际上是换装普·惠公司的R-2600发动机的“野猫”战斗机升级版,布鲁斯特公司提交是可以选择使用R-2600和XR-2800发动机的单发方案,寇蒂斯公司提交的是可以采用R-1830或者R-2600发动机的P-36“莫霍克”的海军版,贝尔公司则是在P-39“飞蛇”的基础上提交了一份采用艾利逊V-1710液冷发动机的独特方案。图片
图为格鲁曼公司的双发竞标方案XF5F-1“天箭”,采用2台1200马力的莱特XR-1820-40/-42发动机,两具3叶螺旋桨反向旋转 经过海军航空局的严格审核,贝尔公司的方案因采用发动机后置,造成航程不达标,格斗性能也不尽如人意,所以首先出局;布鲁斯特公司由于自身经营状况不佳,无暇进一步完善设计,同样出局;格鲁曼公司方案由于性能提升不大且主要精力都放在了赢得的双发战斗机方案上,所以也不出意外地出局;最后寇蒂斯公司方案由于设计过时,且海军对采用液冷发动机上舰信心不足,同样惨遭淘汰。最终,沃特公司的V-166B方案成为满足海军航空局单发招标性能的唯一设计(获得海军打出的86.4的高分),并于6月11日得到航空局授权制造一架原型机,命名为XF4U-1。1939年2月10日,原型机全尺寸木制模型完成,随即送去做风洞实验。原型机设计主要特点如下:I.除机翼外侧后半段是帆布外,整个机体采用了全金属(全铝制)半硬壳式结构,坚固耐用。II.实际安装一台普·惠公司的XR-2800-4双黄蜂径向风冷发动机(计划为XR-2800-2),起飞功率1850马力;15000英尺,转速2400rpm时输出1600马力;21500英尺时,1460马力;最大应急功率为2000马力。图片
图为普拉特·惠特尼公司的XR-2800-4双黄蜂径向风冷发动机III.安装汉密尔顿-标准公司的3叶全铝制变矩螺旋桨,直径高达4.06米。IV.采用倒海鸥式中单翼布局。贝塞尔的这一独具匠心的设计一举实现了4大目的:a.飞机可以采用较短的起落架支柱,增加了其强度,降低了收放过程中的故障率。b.可以将起落架舱设置在机翼靠近机身的内侧分段,不去占用外侧机翼空间,从而可以在其中布置更多油箱,容纳更多燃料以增加航程。c.倒海鸥翼型使得作为舰载机设计的“海盗”在折叠机翼时可以从内外侧分段结合部向上弯曲,有效降低了机翼折叠后的机身净高,提高了航母机库的空间利用率。d.根据NACA提供的风洞数据,倒海鸥型中单翼对因机翼上下气流分离打到后机身所带来的诱导阻力最小,可以有效提高飞行速度。e.采用了可收放尾轮和着舰钩,进一步降低了飞行阻力。V.机油冷却器和二级双速增压器进气口全部布置在内侧翼根前缘。这样做除了有效地利用了机身空间外,还能够使机身外部的空气流动更加平滑规整,降低因复杂的机身表面结构带来的乱流和额外阻力,有助于提升飞行速度。图片
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上2图很好地向我们展示了XF4U-1机油冷却器进气口和双级双速增压器的中冷器以及早期的鸟笼式座舱罩 1940年5月29日,XF4U-1(编号BuNo 1443)首飞,驾驶者是沃特公司的首席试飞员莱曼·A·布拉德。在地面人员的注视下,飞机顺利升空,收起起落架,逐渐爬升到9000英尺高度。布拉德先进行各项例行检查,包括上下俯仰、左右转向、再次收放起落架、测试襟翼以及检查各种仪表读数是否正常等。随后开始测试飞机的水平加减速以及失速性能,最后突然紧急降落。当布拉德关掉发动机爬出座舱后,人们见他一言不发,点燃雪茄的手在轻微颤抖,看上去很紧张。地面的机械师们很快就明白了个中缘由,原来是升降舵上的弹簧配平片不翼而飞了。根据布拉德后来回忆,那是在180节正常巡航速度下飞掉的。此外,飞行中不时会有轻微震颤,且降落时操纵杆异常沉重,几乎拉不动。图片
图为1940年5月29日,沃特公司的首席试飞员莱曼·A·布拉德驾驶编号BuNo 1443的XF4U-1原型机飞翔在康涅狄格州的斯特拉特福德上空图片
图为从机腹下视角看飞行中的XF4U-1原型机图片
图为正在进行地面起落架收放测试的XF4U-1原型机图片
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上4图为处于地面静止状态下不同视角的XF4U-1原型机图片
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上2图为XF4U-1的座舱内部细节。可以看到由于是原型机的缘故,所以并没有安装瞄准具,仪表面板也只安装了试飞必须的仪表;座椅上有腰带但没有肩带,座舱底部也没有安装地板,方向舵踏板下方有固定脚槽,整体看起来非常凌乱、简陋。图片
图为原型机座舱左侧特写,可见节流阀、微调开关和供油选择开关等图片
图为原型机座舱右侧特写图片
图为座舱后上部用于存放救生筏的管子(此时是打开状态)图片
图为存放救生筏的管子关闭状态图片
图为XF4U-1座舱内飞行员座椅特写,从支撑腿上的孔和拉簧可以看出,座椅高度是可调的图片
图为原型机发动机整流罩和后部叶片的特写,请注意整流罩右侧上部的机枪开口图片
图为原型机在装配过程中,动力系统特写,可以看到翼根进气口的空气是如何被导入发动机侧面的管道中的图片
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图为XF4U-1原型机最初计划安装的XR-2800-2发动机图片
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图为原型机左右侧起落架特写图片
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图为原型机的尾轮以及收纳舱特写图片
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上3图为原型机襟翼特写,由于采用了倒海鸥翼型,因此“海盗”家族所有型号的襟翼都分成了三部分图片
图为原型机机翼内部构造特写,可以清楚看到其肋骨和横梁的布局图片
图为原型机机翼上布置的炸弹舱,可携带10枚小型破片炸弹,但在量产型号中取消了这一多余设计。图片
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图为存放在原型机机翼顶部的气囊及其完全充气状态特写,设计本意是为了在海上迫降时增加飞机漂浮在海面的时间,从而增加逃生几率;但后来为了减轻重量,在所有量产型上取消了这一设计。图片
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图为原型机机翼折叠部分特写,注意折叠时必须将外侧襟翼升起图片
图为原型机的座舱盖特写。虽然和首批量产型F4U-1都采用了鸟笼式结构,但在细节上还是有所区别。譬如,原型机座舱罩后缘是倾斜的,并且高度从前到后沿着导轨逐渐变小图片
图为在原型机座舱右侧支架上安装的摄像机,用于记录试飞状况图片
图为原型机上着舰钩特写。与量产型号不同,原型机的着舰钩并不是尾轮组件的一部分,而是单独设计,并且收纳入机身后部,所以看起来像突出于机尾的固定钢缆 接下来的试飞工作由沃特公司的两名试飞员莱曼·布拉德和邦尼·盖顿轮流继续进行,直到在7月11日的第5次试飞中因试飞员邦尼·盖顿在一处高尔夫球场迫降失误致使原型机严重损坏为止。但令人惊奇的是,当残骸被拖回车间时,人们发现除了机翼外侧分段和机身尾部损毁外,其余机身中段和机翼内侧分段等机体核心部分几乎未受任何损伤。就这样,经过3个月的修复工作,XF4U-1重新升空继续试飞。新型战斗机的测试数据表明其飞行性能全面超越了海军最初提出的设计要求,海平面爬升率达到2600英尺/分钟、升限35500英尺、航程1070英里。10月1日,在海军航空局负责官员的亲自见证下,原型机在康涅狄格州的斯特拉特福德和哈特福德之间的40英里距离上创造了时速405英里的单发战斗机速度世界纪录,同时也成为美国航空工业继陆军双发XP-38之后的第二款时速超过400英里的战斗机。由于新一代“海盗”原型机的出色表现,在有“美国现代空军之父”之称的亨利·阿诺德将军的直接干预下,将正在研制的共和公司采用液冷发动机的XP-47A方案彻底抛弃,取而代之的是采用R-2800空冷发动机的XP-47B方案(即后来的P-47“雷电”)。图片
XF4U-1原型机线图图片
图为XF4U-1原型机涂装 这款体型巨大、外表硬朗、坚固耐用的战斗原型机虽然在速度、升限以及航程上超过了海军性能要求,但在横向稳定性和滚转状态下的复原性以及失速问题等还有待改进。随后,沃特公司团队花费了大量时间和精力对原型机的副翼尺寸和微调片大小进行改进。经过不懈努力,终于找到了最佳的尺寸,使得原型机即使在高速下也能获得极高的滚转率的同时,横向稳定性也得到极大改善。这里特别要提及的是原型机的失速问题。由于螺旋桨朝左翼方向固定旋转带来的机翼两侧不平衡气流会在XF4U-1接近失速速度时导致左翼率先着地,那么如果在航母上以失速状态“摔机”着舰时必然会发生侧向翻滚,造成严重降落事故,这对作为舰载机开发的“海盗”来说断然不可接受。好在这一问题最终被一小块楔形木片完美解决,它被固定在右翼前缘,可以在一定迎角下阻断气流通过,使两侧机翼同时均匀的失速,从而以正常姿态着舰。 事情进展到此,XF4U-1所有试飞项目中只剩下尾旋和平旋尚未进行。考虑到极大的危险性,尾旋测试采用了1:20的缩比模型进行,而平旋测试则由邦尼·盖顿操刀。为了保证安全,原型机测试前在尾部加装了应急稳定伞。正是这个稳定伞在盖顿进入平旋无法改出时救了他一命,也让他带回来了宝贵的临界数据。 海军航空局官员对XF4U-1在试飞中的表现留下了深刻印象,随即在1940年11月28日批准设计定型并正式向沃特公司发出订购584架量产型的订单,命名为F4U-1。至此,纵横38载的一代名机仅仅只经过了2年零10个月的孕育,并且在只有1架原型机磕磕绊绊完成全部测试的情况下横空出世。图片
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上2图清楚地展示了XF4U-1的武备(2挺位于发动机整流罩上部的.30机枪和2挺位于机翼上的.50机枪)图片
上图可见XF4U-1原型机机翼外侧的小型杀伤弹舱(用于压制高射炮)、机身下部的水滴形观察窗、与量产型F4U-1不同的鸟笼型座舱罩以及尾轮设计图片
上图可见首批量产型F4U-1的座舱位置明显比原型机靠后XF4U-1原型机的主要性能参数:机体尺寸: 机身长9.73米、翼展12.50米、机高4.75米、机翼面积29平方米重量:空重3404千克、最大起飞重量4763千克动力装置:一台普拉特·惠特尼公司的XR-2800-4空冷星型(径向)发动机、汉密尔顿-标准3叶全铝制变矩螺旋桨(直径4.06米),起飞功率1850马力,机内载油量1241升飞行速度:海平面最大飞行速度652公里/小时,最大俯冲速度111.3米/秒,着陆速度117公里/小时,飞行高度:实用升限9450米航程:在携带副油箱的前提下,最大航程2500公里左右爬升率:810米/分武备:2挺7.62毫米机枪,2挺12.7毫米机枪,40颗2千克炸弹下篇预告:“海盗”家族的首批量产型——F4U-1系列 本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报。