[科普中國]-F-89

研發(fā)歷程

1945年，就在二戰(zhàn)勝利的前夜，美國空軍認為他們裝備的諾斯羅普公司P-61“黑寡婦”夜間戰(zhàn)斗機已經(jīng)明顯過時，需要一種能夠全天候作戰(zhàn)的新型戰(zhàn)斗機，遂于3月23日宣布展開競標。在那個螺旋槳飛機充斥著天空的年代里，設計方開始時自然把全部精力用在設計一種新型螺旋槳戰(zhàn)斗機上。但后來軍方公布的設計指標規(guī)定，飛機在10000米高度的最大時速為845千米，海平面最大時速為885千米，必須能在12分鐘內(nèi)爬升至10000米，作戰(zhàn)半徑不得小于950千米。這些指標是螺旋槳飛機望塵莫及的，在噴氣推進時代的大門前，美國軍方也不再猶豫，規(guī)定競標廠商可以設計噴氣式飛機。

參與競標的廠商共有六家，分別是貝爾、康維爾、道格拉斯、古德伊爾、寇蒂斯—萊特和諾斯羅普公司。在提交的設計方案中，比較有特點的是康維爾的方案，采用當時頗為前衛(wèi)的三角翼布局，后來發(fā)展成F-102。道格拉斯的方案是XF3D-1“空中武士”艦載全天候戰(zhàn)斗機的陸基型?？艿偎沟腦P-87“黑鷹”是一種大型四發(fā)噴氣式飛機。諾斯羅普提交的N-24方案則是一種采用懸臂式中單翼，纖細修長的飛機。在這些方案中，陸軍航空隊比較傾向于寇蒂斯和諾斯羅普的設計。經(jīng)過最初的評審，軍方在1946年分別與寇蒂斯公司和諾斯羅普公司簽訂了原型機發(fā)展合同。

二戰(zhàn)結束后，東西方陣營間的鐵幕隨之落下，在美國核威懾的強大壓力下，蘇聯(lián)也全力以赴研制原子武器，但美國朝野始終認為由于缺少投放核武器的手段，蘇聯(lián)的核威懾不足為懼。1947年蘇聯(lián)首次公開展示了圖-4轟炸機，它是蘇聯(lián)在B-29基礎上仿制成功的。圖-4的出現(xiàn)讓美國人驚駭不已，這意味著蘇聯(lián)人隨時可能把核武器投向美國本土，而此時美國還沒有足以對付這些轟炸機的全天候噴氣式截擊機。

為了應付這種尷尬局面，美軍一方面要求競標廠商加快原型機的研制，另一方面要求洛克希德公司將現(xiàn)役的TF-80C改裝成全天候戰(zhàn)斗機，并在1949年底前交付。洛克希德公司成功完成了改裝任務，于是誕生了著名的F-94“星火”。在諾斯羅普公司緊鑼密鼓的研制下，XP-89最終于1948年6月初出廠。該機通體黑色，裝兩臺通用電氣公司“艾利森”J35-A-15發(fā)動機，單臺推力17千牛。這也是美國空軍第一種軸流式渦輪噴氣發(fā)動機。在完成一系列地面滑行和剎車試驗之后，XP-89被轉(zhuǎn)到莫洛克干湖(后來的愛德華茲空軍基地)，8月16日進行了首飛，試飛員是弗萊德·布雷切爾。試飛顯示飛機性能不錯，但發(fā)動機推力嚴重不足。與此同時，美軍戰(zhàn)機編號體系中代表“驅(qū)逐機”的P(Pursuit)被代表“戰(zhàn)斗機”的F(Fighter)所取代，從此XP-89也就成了XF-89。

通過對XF-89、XF-87和XF3D-1進行的一系列對比試飛，軍方認為采用串列雙座布局的XF-89雖然在飛行員與雷達操作員交流方面存在困難，可維護性方面也不是最優(yōu)，但是其飛行性能更加優(yōu)異，也最具發(fā)展?jié)摿?。這一結論預示著諾斯羅普公司最終勝出，同時也結束了寇蒂斯—萊特公司的飛機設計生涯。XF3D-1倒是贏得了美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊的青睞，作為陸基和艦載截擊機進入美軍裝備序列服役了數(shù)年。

1949年11月15日，第二架XF-89原型機首飛，被用來進行服役試驗，編號也改為YF-89。XF-89因為機頭炮塔未能按時完成而沒有安裝武器，但后來認為在機頭安裝炮塔過于繁瑣，于是干脆放棄，最終安裝了6門普通的20毫米Mk24機炮。而早在此前的3月，F(xiàn)-89被正式命名為“蝎子”。這一命名的由來是該機獨特的外形：由于該機雙輪結構的前起落架很短，而主起落架機輪相對較大，為了避開發(fā)動機尾流，平尾被設置在垂尾中部，因此停在地面的F-89頭部前傾，尾部高高上翹，恰似一只高昂著毒針蓄勢待發(fā)的毒蝎。1949年7月14日，美國空軍正式訂購了48架生產(chǎn)型F-89A，同年9月19日又追加訂購27架。

1950年2月22日，F(xiàn)-89項目遭遇了一次重大挫折。在一次低空高速通場中，原型機XF-89右側(cè)平尾突然脫落，隨后飛機在空中解體，飛行員跳傘逃生，飛行機械師卻不幸遇難。經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)事故原因是過度顫振導致機體結構性損傷，F(xiàn)-89A的生產(chǎn)被迫中止。隨后諾斯羅普公司對YF-89的機頭進行了重新設計，改進后的機頭加長了0．91米，且更加尖削，其中安裝了一臺AN/ARC-33雷達和休斯公司E-1火控系統(tǒng)。鑒于發(fā)動機推力不足影響了起飛性能，YF-89換裝了“艾利森”J35-A-21發(fā)動機，單臺推力達到了23千牛，加力推力則為30千牛。此外，還為發(fā)動機進氣道增加了附面層分離板，增加了輔助進氣口以改善發(fā)動機進氣狀況。經(jīng)過分析，諾斯羅普公司發(fā)現(xiàn)發(fā)動機尾流是導致尾顫的罪魁禍首，于是修改了尾噴管部分，并給機身安裝導流片以便讓尾流徹底避開尾翼。改進后的YF-89被重新編號為YF-89A，在1950年6月27日進行了首飛。至此，“蝎子”項目才算重新步入坦途。1

結構特點發(fā)動機配置F-89A最早選用的是兩臺艾利森J35-A-21渦噴發(fā)動機，但由于最初幾架F-89A頻繁遭遇發(fā)動機故障，后來就改用了艾利森J35-A-21A發(fā)動機（推力5,100磅，加力推力6,800磅）。后者安裝有機油掃氣系統(tǒng)和多種加力燃燒室調(diào)節(jié)噴口，使得加力燃燒室的控制更加平穩(wěn)。早期生產(chǎn)的幾架F-89A的外部配重后來被代以升降舵內(nèi)部配重，這項技術原是為F-89C開發(fā)的，但后來也被應用在早期的生產(chǎn)型上。

武器系統(tǒng)與電子系統(tǒng)F-89A的機頭安裝了六門20毫米T-31（Mk24）機炮，每門備彈200發(fā)，增加了翼下掛架，可以掛載16枚火箭彈或者最多3200磅的炸彈。它還安裝有A1-CM機炮瞄準具和機頭的AN/APG-33雷達，休斯E-1火控系統(tǒng)。

核火箭50年代中期在核大戰(zhàn)理論指導下，美國開始研制帶核彈頭的空空火箭—MB-I“妖怪”。該項目于1955年由道格拉斯飛機公司開始進行，核彈頭的研制則由洛斯阿拉莫斯國家實驗室負責?！把帧被鸺裏o制導，對目標的殺傷依靠的是核戰(zhàn)斗部爆炸的巨大威力?；鸺l(fā)射重量為373千克，最大速度馬赫數(shù)3．3，射程9600米，裝備1500噸當量的W25核戰(zhàn)斗部，殺傷半徑約為300米。彈體后部設4片折疊彈翼，發(fā)射時打開保持飛行穩(wěn)定。為了獲得“妖怪”的發(fā)射平臺，諾斯羅普公司應軍方的要求以F-89D為藍本發(fā)展出F-89J。F-89J每側(cè)翼下發(fā)射架可掛兩枚“妖怪”，翼尖吊艙取消，改為兩個2730升副油箱。F-89J安裝當時最新的休斯MG-12火控系統(tǒng)。有了這一系統(tǒng)，“蝎子”可以在大仰角爬升狀態(tài)下發(fā)射“妖怪”，攻擊高空的敵轟炸機。在截擊過程中，休斯火控系統(tǒng)能夠自動追蹤目標，并選擇一枚“妖怪”火箭，指導飛行員打開核彈保險，自動發(fā)射火箭并控制截擊機急轉(zhuǎn)逃離核爆區(qū)，然后遙控核彈在預定時刻起爆。后來，F(xiàn)-89J又在“妖怪”火箭掛架內(nèi)側(cè)增加了兩個“獵鷹”導彈掛架，但實際使用中很少掛載“獵鷹”，掛架也常常被拆除。F-89J于1956年11月開始交付，首先裝備第84戰(zhàn)斗截擊機中隊。該中隊于1957年元旦起擔負起戰(zhàn)斗值班任務。由于“妖怪”數(shù)量的短缺，最初這些飛機只掛載一枚火箭。

1957年7月19日，F(xiàn)-89J進行了“妖怪”火箭的首次試射。這天，一架F-89J在猶卡核試驗靶場上空發(fā)射了一枚“妖怪”，彈頭由地面控制在4600米高空引爆。這是有史以來第一次從飛機上發(fā)射帶有核彈頭的空空火箭，由此“蝎子”也成為歷史上第一種能發(fā)射核武器的截擊機。為了讓美國公民相信空爆“妖怪”對地面的居民不會造成傷害，一些空軍官員居然志愿站在核爆點正下方的地面上充當活體試驗品。測試后，這些人并未受傷，但是日后是否會有影響就不得而知了。

盡管F-89J是美國空軍威力最強大的截擊機，但它注定是短命的。1959年7月，超音速的F-101B“巫毒”和F-102A“三角標槍”逐漸將其取代。至此，“蝎子”壽終正寢，它一共生產(chǎn)了1052架，曾裝備36個空軍中隊和17個國民空中警衛(wèi)隊中隊。“蝎子”不僅難以操縱，維護費用高昂，而且故障率較高，它是冷戰(zhàn)最初階段截擊空戰(zhàn)思想的體現(xiàn)，是遠程核打擊威懾下的產(chǎn)物，因此注定是曇花一現(xiàn)。2

改型發(fā)展1950年9月28日，美國空軍接收了第一架生產(chǎn)型F-89A，機頭安裝6門20毫米T-31(Mk24)機炮，配有A1-CM瞄準具和AN/APG-33雷達，每門炮備彈200發(fā)。該機安裝有翼下掛架，可攜帶16枚火箭彈或1400千克炸彈。1950年9月～1951年3月，諾斯羅普公司共交付了8架F-89A，比當初的合同數(shù)量少了40架。這部分飛機后來被改為F-89B或F-89C。多數(shù)F-89A主要用來進行服役適用性試驗，并未加入現(xiàn)役。還有少量F-89A后來被改裝成無線電遙控靶機，編號DF-89A。

F-89系列中率先進入現(xiàn)役的是F-89B。與F-89A相比，F(xiàn)-89B安裝有一臺利爾E-5自動駕駛儀、一套儀表著陸系統(tǒng)(ILS)和一套斯貝零位指示器，武器裝備和雷達沒有發(fā)生變化，發(fā)動機由“艾利森”J35-A-21換成了改進型J35-A-2lA。首架生產(chǎn)型F-89B于1951年2月交付空軍。同年6月起，位于加利福尼亞州漢密爾頓空軍基地的第78戰(zhàn)斗截擊機大隊第84中隊率先裝備該機。此外，第27、第7和第174中隊也在1952年初接收了F-89B。

在蘇聯(lián)所謂的“遠程核打擊威懾”下，F(xiàn)-89B的服役顯得過于匆忙，除了戰(zhàn)斗機操作人員缺少必要的飛行訓練外，那些懵懂的地勤人員對于結構復雜且可靠性較差的E-1火控系統(tǒng)也常常束手無策。這種狀況導致F-89B的出勤率低得驚人，墜毀事故也時有發(fā)生。到1952年9月22日，所有的F-89B都被停飛，時間長達7個月，隨之而來的另一后果是美國空軍很快對F-89B徹底失望。1954年，所有F-89B被移交給國民空中警衛(wèi)隊，當時警衛(wèi)隊仍在使用老朽的P-51“野馬”戰(zhàn)斗機。

1951年9月18日，F(xiàn)-89系列的一個重要改型F-89C完成了首飛。為了讓F-89贏得空軍的信賴，諾斯羅普公司把前期在F-89A型和B型上積累的改進經(jīng)驗悉數(shù)應用到了F-89C上。該機安裝了燃油凈化系統(tǒng)，大大降低了燃油蒸汽發(fā)生爆炸的可能性。翼尖油箱加裝了空中放油用的傾泄閥，翼下掛載一個防凍液箱。此外，座艙空調(diào)和增壓系統(tǒng)也得到了改進。3

和前期型號的“蝎子”一樣，F(xiàn)-89C也飽受發(fā)動機可靠性問題的困擾。在換裝了J35-A-21A發(fā)動機后，情況才有所改善。后來，F(xiàn)-89C又相繼換裝了新型的J35-A-33和J35-A-33A發(fā)動機，后者推力提高到了25千牛，加力推力達到了33千牛。J35-A-33A不僅推力更大，還重新設計了進氣口、除冰裝置、導流葉片和結構支架。由于安裝位置偏低，發(fā)動機可能會吸入跑道上的雜物，為此專門加裝了進氣口異物過濾網(wǎng)。

然而，“蝎子”的命運似乎注定坎坷，1952年連續(xù)發(fā)生了6架F-89C由于機翼結構問題的墜毀事故，其中一次竟然發(fā)生在眾目睽睽的底特律航展上，這讓空軍大為光火，下令全部“蝎子”停飛。通過大量的飛行試驗，終于發(fā)現(xiàn)機翼斷裂是氣動彈性的結果，即大過載機動時，氣動彈性會對機翼施加扭力，當扭力超過機翼與機身的結合強度時，機翼就會斷裂脫落。此后共有194架F-89C被送回工廠改造，包括安裝強化過的機翼，采用了鍛造鋼制翼身連接件。翼尖副油箱外側(cè)后部也增加了一片垂直安定面，以減少機動過程中產(chǎn)生的扭力。1954年，在經(jīng)過14個月緊張的改裝工作之后，“蝎子”才算獲準重新服役。至此，“蝎子”終于成為美國空軍武庫中一種安全可靠的作戰(zhàn)飛機。

早在F-89C服役以前，諾斯羅普公司就在不斷試圖改進“蝎子”。1951年10月23日，在F-89B基礎上改進而來的YF-89D進行了首次飛行，由此產(chǎn)生的F-89D也憑借682架的總產(chǎn)量成為“蝎子”系列最主要的改型。F-89D最大的變化在于機載武器：用火箭彈取代了6門20毫米航炮，原先安裝機炮的空間被用來增加一個1192升的機身油箱。該機使用的兩只副油箱的直徑比F-89C所使用的1365升副油箱要大，前面三分之一部分是容納52枚70毫米FFAR火箭彈的發(fā)射巢，后三分之二部分為1400升油箱。FFAR火箭彈綽號“巨鼠”，無制導，使用高爆彈頭，有效射程1800米。在發(fā)射火箭彈時，飛行員可以選擇一次、兩次(62+42)或三次(42+32+30)齊射方式。在一次齊射情況下，全部104枚火箭彈可以在0．4秒內(nèi)發(fā)射完畢，射彈可以造成超過一個足球場面積的彈幕，爆炸產(chǎn)生的高能預制破片能夠?qū)硪u的敵方轟炸機造成致命的打擊。

F-89D的機頭呈筆直的圓錐形，內(nèi)裝的休斯公司E-6火控系統(tǒng)由AN/APG-40雷達和AN/APA-84計算機組成，能使F-89D以1850千米的時速從與敵機飛行方向垂直的方向發(fā)起攻擊，而不像早期的“蝎子”那樣只能進行追尾攻擊。這樣，就大大縮短了暴露在敵機防御火力范圍內(nèi)的時間。此外，F(xiàn)-89D還可以在翼下掛載兩個910升副油箱，從而使總載油量達到12894升。在“蝎子”的氣動彈性問題解決之后的1954年1月7日，首批F-89D也開始進入美軍現(xiàn)役。

F-89D一共交付了682架，最后一架子1956年3月出廠，其中350架后來被改裝成F-89J。1954年，F(xiàn)-89D陸續(xù)裝備了第18、61、64、66、318、337、433和449等戰(zhàn)斗截擊機中隊。在高峰時期曾有39個“蝎子”中隊，其中30個部署在美國的北部和加拿大。F-89D一直服役到1958年末，之后開始讓位給F-101B“巫毒”和F-102A“三角標槍”等超音速截擊機。退役后的F-89D照例轉(zhuǎn)入國民空中警衛(wèi)隊服役。

在F-89D之后，諾斯羅普公司先后發(fā)展了F-89E、F、G、H等改型。其中F-89E換裝兩臺推力43千牛的“艾利森”J71無加力渦噴發(fā)動機。美軍希望新發(fā)動機能提供更強勁的動力和更低的燃料消耗率，但試飛表明，F(xiàn)-89E的性能較F-89D并無明顯改善，遂被放棄。F-89F則采用兩臺推力40千牛的通用電氣公司J47帶加力渦噴發(fā)動機，機翼后掠，后機身加高，平尾下移。該機掛載6枚“獵鷹”空空導彈和42枚FFAR火箭，但由于重量過大，無法達到設計性能指標，空軍很快失去了興趣，于1952年8月取消了計劃。F-89G計劃安裝新型的休斯MA-1火控系統(tǒng)，武器為“獵鷹”空空導彈，但該機始終停留在紙面上。F-89H則是F-89D的導彈化型號，裝有休斯E-9火控系統(tǒng)，可攜帶6枚“獵鷹”空空導彈和42枚FFAR火箭。為掛載“獵鷹”空空導彈，F(xiàn)-89H安裝了新型翼尖吊艙，體積加大，每個吊艙前三分之一部分為武器艙，內(nèi)部又分為6個獨立隔艙，其中3個隔艙每個容納1枚“獵鷹”，另三個隔艙每個容納一組7枚FFAR火箭。1956年3月第一架F-89H在第445中隊加入現(xiàn)役。

從1956年下半年起，美國空軍迅速將興趣轉(zhuǎn)向超音速截擊機，特別是F-102A“三角標槍”等項目上。不言而喻，F(xiàn)-89H也來日無多了。1957年11月，F(xiàn)-89H開始轉(zhuǎn)給國民空中警衛(wèi)隊，到1959年9月，空軍全部的F-89H截擊機都成了國民警衛(wèi)隊的家當。4

使用情況F-89“蝎子（scorpion）”是美國空軍的第一種雙座全天候截擊機，它是專門為新成立的防空司令部（Air Defense Command，ADC）設計的。

1946年12月，兩架原型機被訂購，1948年8月16日，首架原型機進行了首飛。1950年6月，18架生產(chǎn)型F-89A的交付開始了，一年后，防空司令部接收了“蝎子”。眼役后的這種飛機的職責是保護北美不受前蘇聯(lián)轟炸機的攻擊。之后，又有30架改進型F-89B交付，隨之而來的是164架F-89C。得到最大生產(chǎn)的變種機型是F-89D，它的翼尖置有火箭彈，共生產(chǎn)了682架，從1954年起，大多數(shù)ADC單位裝備了F-89D。

“蝎子”的最后一種生產(chǎn)型變種機型是F-89H，它的翼尖置有“獵鷹（Falcon）”導彈。一部分D型經(jīng)過改造，命名為F-89J，配備了“妖怪（Genie）”導彈和“獵鷹”導彈。早期生產(chǎn)的F-89從1954年開始降格給國民空中衛(wèi)隊使用，最終有16個國民空中衛(wèi)隊單位接收了二手的防空司令部噴氣式飛機。1969年，最后一批F-89退役。4

性能指標（F-89C）尺寸數(shù)據(jù)：翼展 18.23米，機長 16.36米，機高 5.33米。

重量數(shù)據(jù)：空重 11430千克，最大起飛重量 21220千克。

性能數(shù)據(jù)：實用升限 15000米，巡航速度 1023千米/小時，航程 2200千米。

武器裝備：機頭安裝了六門 20 毫米 T-31（Mk24）機炮，每門備彈 200 發(fā)，翼下掛架可以掛載 16枚火箭彈或者最多 1450千克的炸彈。

動力設備：兩臺 艾利森 J35-A-21A 發(fā)動機，推力 2*22.7千牛，加力推力 2*30.2千牛。3