F-107“終極佩刀”大膽創新設計 成為技術遺產至今影響后續機型

從20世紀50年代到60年代初期，“百系列戰斗機”——F-100至F-106——稱霸天空。

F-107“終極佩刀”戰斗機。

該系列的首款機型F-100“超佩刀（Super Sabre）”也被稱為“匈奴（Hun）”，是美國空軍第一款能夠在平飛時達到超音速的戰斗機，它是作為F-86“佩刀”的后續機型研制的。F-86是美國空軍第一款專為對抗米格-15而設計的后掠翼戰斗機，并在朝鮮戰爭中被認為是當時最優秀的戰斗機。

F-107戰斗機結構圖。

在越南戰爭中，F-100作為戰斗轟炸機和近距離空中支援飛機服役。之后，它以“突擊佩刀（Commando Sabre）”的代號，在“迷霧前線（Misty Fac）”任務中擔任偵察/前線空中管制飛機。

發展歷程

1953年，北美航空公司開始內部研究，旨在改進F-100戰斗機以執行各種作戰任務。

F-100B原型機。注意駕駛艙下方的進氣口。

當時美國空軍正在尋找一種能夠投放戰術核武器的2馬赫轟炸機。F-100B除了機翼下方的外掛點之外，還配備了機內彈艙、空中加油桿和可收放式尾撬。另一個特點是全動式垂尾，它與自動飛行控制系統相結合，使飛機能夠利用控制舵面在超音速飛行時進行滾轉。

F-100BI原型機結構圖。

該機最特殊的設計就是位于駕駛艙下方的可變進氣道，該進氣道可自動控制進入發動機的空氣量，這個設計被證明效率相當高。設計師認為，完全可以將F-100B可變進氣道改到機身頂部，這樣可以根據美國空軍的需要將機腹中心線掛架留出空間，以半埋式掛載核武器。

F-107A原型機。注意機腹下方的訓練彈。

盡管機背進氣道影響了飛行員后方視野，但這被認為無關緊要，因為當時人們認為近距離空中格斗已經過時，可以用超視距空空導彈將敵機擊落。新型戰斗機配備J-75渦輪噴氣發動機，推力為11噸，是F-100“超佩刀”的兩倍。隨著改進部分越來越多，美國空軍將這種魔改后的F-100B更名為F-107A。

試飛中的北美F-107A戰斗機。

1954年8月，美國空軍與北美航空公司（North American Aviation）簽訂合同，訂購三架原型機和六架機身。1956年9月10日，F-107由首席試飛員鮑勃·貝克（Bob Baker）駕駛進行首次試飛。試飛過程順利，最高速度達到1.03馬赫。然而，著陸時減速傘未能打開，導致機腹觸地、前起落架折斷，最終導致飛機失控。兩個月后，即11月，原型機達到了2馬赫的飛行速度。

地勤人員正在對即將進行試飛的第一架F-107“終極佩刀”戰斗機進行檢修。

隨著項目的推進，飛機型號改為F-107A。雖然它從未獲得正式綽號，但人們非正式地將其稱為“超超佩刀（Super Super Sabre）”和“終極佩刀（Ultra Sabre）”。許多北美航空公司的員工因其駕駛艙頂部的進氣口，稱其為“食人者（Maneater）”。

對比試飛

由于美國空軍早在1956年3月就批準了F-105“雷公（Thunderchief）”戰斗轟炸機的批量生產，比F-107的首飛還早了大約6個月。許多人不禁產生疑問，既然結果早已注定，為何還要進行對比試飛呢？

北美F-107A與共和F-105展開激烈競爭，F-107A速度更快，而F-105載彈量更大。

美國空軍戰術空軍司令部下令進行F-107A和F-105之間的對比試飛。這兩款戰機都是為了執行相同的任務而設計的，并且都采用了普拉特-惠特尼J75渦輪噴氣發動機。雖然F-107的爬升率更高、升限更大，但美國空軍要求F-105用于攜帶核武器的機內彈艙載荷量高達6.35噸，比F-107大了40%。

共和F-84F是“雷電噴氣”系列后期型號，由平直翼改為后掠翼。

據稱，美國空軍選擇F-105的另一個原因是共和航空公司（Republic Aviation）需要合同來維持運營。當時，共和航空公司的F-84“雷電噴氣（Thunderjet）”戰斗機正處于生產后期階段，沒有其他項目正在進行中，而北美航空公司則忙于研制大量機型。

掛載航空炸彈進行空中加油的F-105戰斗轟炸機。

另一種觀點認為，美國空軍想要的是一種專門用于投放核彈的轟炸機，而不是一種為執行核打擊任務而改裝的戰斗機。美國空軍上將奧托·韋蘭曾表示，美國空軍高層似乎對核武器過于癡迷。

掛載常規航空炸彈的F-105戰斗轟炸機，讓其核打擊優勢蕩然無存。

最終，F-105在競標中勝出，并在越南戰爭初期的幾年里，成為美軍的主力對地攻擊機型之一，直到被F-4“鬼怪II”重型戰斗機取代。然而，F-105核打擊能力這一主要賣點卻顯得無關緊要。為了增加航程，F-105的機內彈艙加裝了一個400加侖（1514升）副油箱，所有武器彈藥都通過掛架攜帶。

試飛任務

1957年末，1號和3號原型機被租借給美國國家航空咨詢委員會（NACA），即美國國家航空航天局（NASA）的前身，用于高速飛行測試。測試期間，可變進氣口出現了問題。工程師們似乎無法將其調整到最佳狀態，不得已之下，進氣口被固定，最高飛行速度限制在1.2馬赫。

F-107A駕駛艙內部。

另一個測試內容就是右側操縱桿的使用情況。這種側置操縱桿被用來測試當時正在研發當中的北美X-15火箭動力飛機的操控系統。在X-15上，采用側置操縱桿是為了支撐飛行員的手臂，避免火箭發動機點火時出現操控失誤。當火箭發動機停止工作后，飛行員會使用中央操縱桿滑翔著陸。3號原型機的配置就是如此。

北美F-107A“終極佩刀”戰斗機，座艙蓋打開，停在飛行線上。

1959年9月，美國國家航空咨詢委員會（NACA）試飛員斯科特·克羅斯菲爾德（Scott Crossfield）駕駛X-15原型機起飛，但在起飛過程中飛機打滑，導致兩個主輪胎爆胎，并引發輕微的摩擦起火。盡管飛機受損并不嚴重，但NACA最終決定不進行維修，這架原型機被用于訓練消防員。

它們現在哪里？

美國空軍國家博物館收藏的F-107A戰斗機。

1號原型機現收藏于皮馬航空航天博物館，該博物館毗鄰戴維斯-蒙森空軍基地，也就是著名的“飛機墳場”。

3號原型機則位于航空圣地——俄亥俄州代頓市的美國空軍國家博物館。

“終極佩刀”的遺產

F-107戰斗機采用的多項創新設計沿用至今。可變面積進氣道系統（VAID）應用于多種機型，用于控制進入發動機的空氣量。

北美F-107“超級佩刀”戰斗機停放在愛德華茲空軍基地的阿姆斯特朗飛行研究中心。

將進氣道置于機身頂部還能最大限度地減少對機腹彈艙的空氣動力學干擾，降低整體阻力，并改善超音速飛行時的激波阻力。“終極佩刀”是冷戰時期超音速飛機創新技術的典范，至今仍影響著飛機設計。