欧阳龙|世界第一款广泛使用钛合金的战斗机

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欧阳龙|世界第一款广泛使用钛合金的战斗机

这是上世纪70年代丹麦空军第730中队的F-100“超佩刀”战斗机 。


上世纪50年代 , 丹麦空军开始接收第一架F-100 , 截止1961年共接收58架该型战机(48架F-100D , 10架F-100F) 。 这些战斗机分别隶属第725、727和730三个中队 。 这些飞机取代了丹麦空军的共和F-84G雷电喷气战斗轰炸机 , 主要用于近距空中支援任务 , 次要任务是防空和海上攻击 。 但该机事故频频 , 首批10架F-100F中就有8架坠毁 , 48架F-100D中也坠毁了27架 。 到1968年 , 丹麦空军的F-100机群已经损失了1/3 。 无奈之下 , 上世纪70年代丹麦空军将其逐步退役 。 1982年丹麦空军开始用瑞典SAAB-35“龙”替换第725中队的F-100 , 其余两个中队则换装F-16 。 丹麦空军将剩余的21架F-100D和两架F-100F转售给土耳其 。


北美航空F-100“超佩刀”是美国原北美航空公司(已并入罗克韦尔国际飞机公司)研制的世界上第一种实用化的具有超音速平飞能力的喷气式战斗机 , 也是首种广泛利用钛合金制造的战斗机 , 主要作为战斗轰炸机使用 。 1953年9月开始装备部队 。 主要型别有:A、C、D、F等 。 各型共生产2350多架 , 1959年全部停产 。 F-100最初是作为接替F-86的高性能超音速战斗机而设计的 , 曾在越南战争中执行战斗轰炸任务 , 是美国空军在越战中使用的主要型号之一 。使用者除美国外 , F-100服役于法国 、土耳其、丹麦以及中国的台湾地区 。

F-100最早是作为昼间空中优势战斗机设计的 , 采用常规布局 , 头部进气 , 中等后掠角悬臂下单翼 , 低平尾和单垂尾构成倒T型尾翼布局 。 F-100却采用头部进气的设计 , 进气方式由头部进气改为下颌进气 , 以便为安装雷达留出空间 。 虽然头部进气阻力最小 , 但最大缺点是无法安装大型雷达 。 这使得F-100日后作战能力提升受到极大限制 。 自该型以后 , 再无一种美国战斗机采用这种进气方式 。

F-100采用传统的皮托进气道 , 头部没有用来调节进气的激波锥 。 这样 , 超音速时将在进气口形成阻力极大的正激波 , 并严重影响进气道总压恢复 。 这也是F-100的最大速度只能徘徊在跨音速区的主要原因之一 。 不过 , 和通常采用头部进气的飞机不同 , 该型的进气口是扁圆形的 , 而非通常的正圆形 , 从而构成独有的外形特征 。 由于进气口扁圆 , 头部上部线条明显下倾 , 从而使得F-100具有较好的前下方视野 , 也为日后发展成战斗轰炸机提供了客观条件 。
【欧阳龙|世界第一款广泛使用钛合金的战斗机】F-100采用了新设计的薄翼型机翼 , 其相对厚度仅有7% , 从而大大减小了高速飞行的阻力 。 因此 , 尽管其机翼后掠角只有45度(和亚音速的米格-17相当 , 远小于同时代米格-19的55°后掠角) , 但仍然能够实现超音速的设计目标 。 为了解决飞机跨、超音速俯仰控制问题 , F-100掘弃了“佩刀”的“水平安定面+升降舵”的传统平尾设计 , 而采用了全新设计的“全动平尾” , 也就是将水平安定面和升降舵合而为一 , 以一块单一的全动翼面取而代之 。
垂尾设计是F-100发展历程上悲剧性的一页 。 该型垂尾设计在数年间经历了由大到小又由小变大的过程 , 但这个看似简单的变化却直接导致数名优秀飞行员丧生 , 多架“超级佩刀”化作一堆废铁 , 以及1954年11月空军下达的F-100全面禁飞令(次年2月解除) 。
由于设计年代较早 , F-100并没有采用“跨音速面积律” 。 这一点由众多的照片即可看出 , “超级佩刀”没有“蜂腰”特征 。 这势必导致跨音速阻力大增 。 F-100能实现超音速 , 主要得益于J57发动机和相对厚度较小的机翼 。

总的来说 , 作为“佩刀”的后继型号 , F-100在气动外形上仍残留着F-86的痕迹——“超级佩刀”的名称已经清楚地指明了二者的关系 。 但该型仍具有自己鲜明的特点 , 薄翼型机翼、全动平尾更是日后超音速飞机的典型特征 。
F-100是第一种在机身重要结构上采用钛合金的飞机 , 其主要目的是为了避免超音速飞行时气动加热导致飞机结构强度降低由于这一设计 , 每架F-100的钛合金重量达到650磅 。 在1952至1954年间 , 北美为了生产F-100消耗了全美国钛金属总产量的80%(其中1953年达到95% , 1954年由于钛产量增加而回落到60%)因此F-100的造价在当时来说也是相当昂贵 , 达到664000美元 。


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