美国舰载战斗机发展史（13）：F4D天光：美国第一种2马赫的战斗机

摘要：早在上个世纪20年代，执着于发展无尾翼布局的德国亚历山大·利皮施博士就设计了一系列的滑翔机来验证自己的概念，由于没有火箭发动机来作为动力的来源，历山大·利皮施则采用小马力的活塞发动机来验证。后来随着希特勒上台之后，大力的整军备战，命令飞机制造商研发轰炸机、战斗

早在上个世纪20年代，执着于发展无尾翼布局的德国亚历山大·利皮施博士就设计了一系列的滑翔机来验证自己的概念，由于没有火箭发动机来作为动力的来源，历山大·利皮施则采用小马力的活塞发动机来验证。后来随着希特勒上台之后，大力的整军备战，命令飞机制造商研发轰炸机、战斗机等。这个时候，各种滑翔机研究组织被合并，成立了德国滑翔机研究所（DFS）。而亚历山大·利皮施加入德国滑翔机研究所（DFS）之后，立即开始继续研制无尾翼布局的飞机。在那里，他开发了一系列新的滑翔机设计，例如 DFS 39。但是因为德国滑翔机研究所（DFS）只是一个研究机构，并没有足够的技术，完全没有能力组装起来DFS-39。因此DFS-39在建造方面非常的拖延，以至于到1938年年底DFS-39还没能完成。

亚历山大·利皮施博士

DFS-39

为了能够让该项目顺利的进展下去，亚历山大·利皮施带领他的设计小组与梅塞施密特公司进行合作，以此来完成DFS-39。由于德国航空部对该项目非常的重视，亚历山大·利皮施与自己的设计小组又开始对DFS-39进行了改进。在梅塞施密特公司的帮助下，亚历山大·利皮施终于成功将DFS-39给建造了出来，经过改进之后的DFS-39也更换了项目编号，将其命名为DFS-194。

DFS-194

与DFS-39方案同时进展的还有亨克尔公司的He-176方案，德国航空部将He-176方案给淘汰后，只剩下DFS-194。在DFS-194基础上发展出大名鼎鼎的Me-163“彗星”火箭截击机。该截击机是世界人类历史上第一款投入使用的火箭动力战机，同时也是唯一一款投入使用的火箭动力战机。该机在第二次世界大战期间一共生产了370架，到最后Me-163截击机也没能扭转德国战败的局面。德国战败之后，大量还未投入战斗使用的Me-163截击机被美苏两国得到运回本国。

He-176方案

Me-163截击机

1943年，亚历山大·利皮施博士任奥地利维也纳航空研究院院长，开始进行超音速飞机的基础研究。从中衍生出了两个项目，这就是P12和P13。在战争结束前，P12和P13只建成了全比例模型，风洞和滑翔测试显示，在设计上，它们完全可以成为有人驾驶的、喷气式战斗机的雏形。为研究飞机在低速状态下的航空特性，维也纳航空研究所还建造了P13的全尺寸滑翔机——该机的代号为DM-1。尽管在战争结束时，它还没有建造完毕，但在盟国占领当局的责成下，利皮施博士还是完成了该机的建造，随后将其运往美国接受进一步的测试。

P13

DM-1

1945年5月，美国两位道格拉斯公司的空气动力学专家基尼·罗特和 A.M.O·史密斯来到巴黎接收从德国缴获来的空气动力学数据资料。他们获得了海量的资料，其中特别对由亚历山大·利皮施博士设计的无尾飞机模型的风洞试验数据产生了兴趣。道格拉斯公司之所以会对这种无尾/半无尾三角翼布局的飞行器设计如此着迷，其原因在于早期的喷气发动机一方面耗油量巨大，经济性不佳导致航程不足，另一方面由于技术上的限制，发动机推力普遍不足，导致飞机爬升性能不佳。

这两项对于当时战斗机很看重的高空高速性能的影响很大。而三角翼布局不仅在气动力方面保证可以更为有效率地利用发动机的动力，另外其宽大的翼内空间足以容纳更大的机内油箱。1946年，进行的模型风洞测试给出了令人振奋的结果，使得道格拉斯的工程师们确信他们走在了正确的道路上。尽管无尾/半无尾三角翼布局有潜力使用在包括轰炸机、战斗机、运输机等多种不同用途的飞机设计中，但研究工作被集中到了研制一种三角翼拦截机的项目上。

1947年1月，美国海军签发了一份招标书，要求研制一种能够在100英里雷达探测范围内追击并击落以925.75 千米/小时的速度，12192米的高度接近的敌方轰炸机的陆基或者舰载喷气截击机。这要求飞机能够在5分钟内爬升到40000英尺高度并且在那个高度进行作战任务。道格拉斯公司推出了一个纯粹的三角翼截击机方案，并赋予公司编号D-571。最先的D-571的设计由A.M.O·史密斯和罗伯特·格兰特·.史密斯完成。此方案采用带尾翼的长直三角翼布局，外观上与以前的飞机相比，看不出明显的机身，就像一只正在进化成鸟的爬虫，几乎就是一个“飞翼”。这种布局几乎是翻版了德国战时利皮施那些未完成的先进喷气战斗机的设计。

XF4D-1

1947年6月16日，海军航空署（BuAer）在众多提案中选择了道格拉斯公司的方案，并与之签署了一份预研合同。方案编号演变为 D-571-4。1948年12月16日，海军给予道格拉斯制造两架原型机的合同，并赋予原型机型号为XF4D-1，其中“D”代表道格拉斯公司，而海军航空署编号为BuNo124586和BuNo124587。由于外形为三角形机翼，机翼外缘为弧形，类似于鳐鱼（ray fish）或蝠鲼（manta ray），因而就取了个“Skyray”的绰号，而英语里“ray”有光的意思，所以翻译时就称其为“天光”。

XF4D-1

XF4D-1是全金属半硬壳构造的中单翼无尾飞机，采用全金属承力蒙皮，其主翼不是完全的直线三角形而是后缘后掠，前缘外段呈曲线使翼尖转圆。因为没有平尾，主翼后缘的副翼兼有俯仰操纵功能。主翼前缘有2/3 长的自动缝翼。加厚的翼根的弦长占机长的3/4，前缘是带附面层隔板的进气口，后缘是可以上下偏转的“海狸尾”结构。左、右翼的翼根上、下面，还有4块减速板。主翼翼展10.2米，翼面积52平方米，外段可向上折。前机身有流线形的钝圆机头和带弹射座椅的座舱。贝壳型座舱罩后有一条脊鳍与后掠式垂尾相接。

F4D构型

1956 年 4 月 21 日，道格拉斯 XF5D-1 天空枪骑兵原型机实现首次飞行

1951年1月21日，首架原型机BuNo124586在木洛克空军基地（爱德华兹空军基地）进行了首飞。XF4D-1“天光”一号样机于1950年10月交付，首次亮相时，“天光”独特的机翼造型成为热门话题。XF4D-1“天光”的翅膀显然不是普通的三角翼，外形看起来更像是纸牌黑桃形状。1951年10月，XF4D-1再次试飞。试飞中过载压力非常大，飞机设计限制过载为7G，实际飞行中却达到了9.1G，不仅如此，XF4D-1在高速时非常难以操控。飞机在速度200节以内并且气流较为顺畅的条件下还是易于控制的，超出这个范围，驾驶飞机将变得十分困难。与同时期在役的F-86E相比，原型机并没有什么特别出彩的地方。即使这样，海军还是在1951年2月订购了预生产型批次12架飞机。

F4D

1952年中，海军及海军陆战队的试飞员对“天光”的生产型飞机进行试飞评估，30000英尺高空的一次极小的俯冲中成功地超过了音速，从而使它成为第一种能够做超音速飞行的三角翼飞机。F4D-1“天光”的上下机动性能非常出色，到达12,000米的高度大约需要2分钟，而在进行快速下降时则可以达到1马赫。1952年，鉴于XF4D-1的表现，海军与道格拉斯公司签订了230架F4D-1的订购合同，合同约定这些飞机将被安排在位于加利福尼亚州的托兰斯原来为政府所有的工厂生产。1953年3月，海军对J40系列发动机带来的不安与困扰最终做出了决定，将改装普惠公司的加力推力达6580千克的J57-P-2加力式涡轮喷气发动机“天光”投入生产的决定。

F4D-1

F4D生产线

F4D-1“天光”主要设计为航母舰载机，因此主翼可折叠起来以缩小空间停放于航空母舰。发动机方面，由于机身空间足够大，可以安装大推力的大发动机，稳定性和推力更高。1953年10月，就在改装J57发动机的F4D-1的生产工作进行的时候，两架装J40发动机的原型机则开始在“珊瑚海”号航母上进行航母适应性测试。

F4D-1折叠机翼

F4D-1在航母作业

航母上的F4D-1

1953年珊瑚海号上的XF4D-1，此时仍然使用XJ40

珊瑚海号

1955年9月完成斜角甲板改装的好人理查德号

1957年8月，F4D-1在好人理查德号航母降落

1960年1月9日，地中海，美国海军埃塞克斯号航空母舰（USS Essex）及其舰载的F4D-1“天光”舰载战斗机。

1954年6月5日，首架生产型F4D-1“天光”（BuNo130740）首飞，并在平飞中就突破了音障，成为海军第一种在水平飞行中超过音速的作战飞机。1956年4月，F4D-1开始交付美国军方。1956年4月16日，加利福尼亚莫菲特海军航空站为基地的海军第3混编飞行中队（VC-3）第一个接收F4D-1，不过这些飞机仅是用以进行先期服役评估之用。1956年中期，弗吉尼亚奥谢纳海军航空站（NAS Oceana in Virginia）的VF-74飞行中队是第一个真正装备F4D-1的作战部队。

VF-74飞行中队的F4D-1

F4D-1五次打破世界爬升纪录，跟“超佩刀”F-100一起，被航空圈狠狠地拍手称赞——拿下史上响当当的科利尔奖。你别觉得这奖跟咱普通球迷关注的什么“金球奖”似的，其分量不亚于奥斯卡在电影圈，谁拿了谁就能竖着走路。美国人在当年可乐坏了，“咱海军终于能和空军飞行员掰掰腕子了”。还有一个冷知识，F4D-1是所有舰载飞机里首台打破绝对航速纪录的“狠角色”，海军飞机能一口气冲到超音速，这在五十年代简直是“吃鸡”里的天外神兵。

“超佩刀”F-100

1957 年 4 月 4 日，美国海军陆战队第 115 战斗机中队的一架 F4D-1“天光”在飞行中

F4D-1生产型装有由AN/APQ-50A雷达和Mk.16瞄准具组成的Aero-13火控系统，成为具备有限全天候能力的截击机。AN/APQ-50A雷达天线直径60.96厘米，工作在X波段，最大搜索距离29千米，自动跟踪距离20千米。基本武器是装在主翼里的4 门M12 20毫米机炮，每门备弹70发，另外7个挂架(机腹中线1个，翼下6个)，最大外挂重量1.8吨，能携带2个1135升副油箱、4个70mm火箭发射巢；或2个副油箱，4枚AIM-9“响尾蛇”空对空导弹。

挂载响尾蛇的F4D-1

F4D发射火箭弹

配备 AAM-N-6 麻雀 III 空对空导弹的 F4D-1

AN/APQ-50雷达为核心部件的Aero-13火控系统和一个当时最先进的由电子管驱动的计算机。火箭发射时，计算机会根据风速管测得的数据调整飞行员前面的阴极射线显示器上面瞄准点。由于雷达系统的推迟交付，早期的生产型并未安装该雷达，有些到后来也没有改装。AN/APQ-50X波段截击雷达具有24英寸雷达天线，拥有29千米的最大搜索范围和20千米的自动跟踪搜索半径，该雷达的出现是一体化设计的标志性的一步，它是以一个整体单元发挥其功能，而早期的雷达由几个子系统通过导线相互连接发挥功能。

APQ-50雷达

1957年初，“天光”开始进入海军陆战队服役，第一个接收飞机的是位于北卡罗来纳切里点海军陆战队航空站的VMF-115飞行中队。一支海军“天光”飞行中队VFAW-3（其前身是 VC-3）被编入北美空防体系中，受空军的指挥。该中队担负拦截从美国西南角侵入美国领空的入侵飞机的任务，驻扎在加利福尼亚圣迭戈北岛的海军航空站。该部队两次获得了体系内战斗效率与出勤准备方面的最高荣誉，胜过了其他在 NORAD 中全部由空军组成的飞行中队。1958年12月，订购的全部420架天光全部制造完毕（不包括早先的两架原型机），全部是F4D-1标准，最后一架于1958年12月22日交付，另有230架的订单被取消。1958年和1962年，F-6被先后部署到中国台湾和古巴关塔那摩基地，以应对那里的紧张局势。

VFAW-3驻扎在圣迭戈的天光

1958年9月19日，美国海军陆战队第11航空大队派驻屏东空军基地的F4D天光式战斗机

F4D-1“天光”的主要任务是拦截苏联的远程轰炸机和巡航导弹，因此它配备了先进的雷达和火控系统，以及四枚“响尾蛇”空对空导弹。该机没有安装固定武器，也没有对地攻击能力。“天光”的最大飞行速度为2.01马赫，最大升限为16,800米，最大航程为2,400公里。该机以其出色的爬升率和加速性能而著称，曾在1953年10月打破了真空速世界纪录，达到了每小时1,212千米的惊人极速。该机还在1958年创造了五项爬升时间世界纪录，其中最快的一次是从静止起飞到15,000米的高度只用了2分36秒，而且是以70度的俯仰角飞行。

F4D-1“天光”

1962年9月，海空军航空器编号命名体系合并。F4D-1改称 F-6A，此时“天光”正大批退出一线部队，只有4 个一线部队（VFAW-3，VMF-114，VMF(AW)-542，VMF-531）和3个预备役飞行中队（VF-881，VF-882，VMF-215）还在使用。同年，一小部分飞机被改装充作目标靶机控制机使用，飞机编号也有所变化，改为DF-6A。1963年11月，VMF-542从日本厚木空军基地换防回美国时，它已是最后一个在役的“天光”飞行中队了。1964年2月29日，F-6全部退役。在服役期间从未真正参与过实战，也没有出口客户。

F4D-1

F-6起先所有的飞机都被涂装成午夜蓝，不过很快发现这样做使得这些飞机在空中很难被观察，因此飞机又被刷成了白色。在服役期间，通常的涂装方案是上表面被刷成海鸥灰，下表面则用白色涂装，其他特殊部位则用一些特定的颜色，比如用红色涂装发动机进气道以提醒地勤人员此处潜在的危险；以黑色涂装雷达天线屏蔽器和风挡前的防反光区域（该区域有时也用黑灰色）。以黑色涂装机脊，尾翼配以黄星，并以相同的色彩搭配涂装两翼下的外挂油箱是比较流行的配色方案。“天光”虽然进入部队服役，但基本上是以一种试验测试性质的飞机进行使用的，有一小部分在其服役期间就被用来拖曳拖靶。这些飞机在尾翼、翼尖和其他类似部位被涂上了较为华丽的萤光橘的颜色。

罗斯福号上的F4D

F4D-1涂装

F4D-1腹部为白色

各中队的涂装

F4D-1“天光”在服役期间没有发生实际的空战，但却参加了一些重要的军事行动和演习。1958年，该机随美国海军第六舰队参与了黎巴嫩危机的干预行动，为美国海军陆战队提供空中掩护。1962年，该机随美国海军第二舰队参与了古巴导弹危机的封锁行动，执行戒备和巡逻任务。该机还曾被分配给北美防空司令部，担负美国本土的防空任务。其中一支海军截击机中队连续两年获得了最佳中队的称号。

1958 年在加利福尼亚州中国湖海军航空试验站进行军械测试的“天光”

F4D-1“天光” 退役后，其中的一架美国海军 F-4D-1（编号 134806）于 1956 年 7 月捐赠给美国国家海军航空博物馆，并于 1962 年将其转移回帕塔克森特河上的海军航空试验中心，直到 1969 年才展出，该机目前在彭萨科拉海军航空站的海军博物馆展出。

博物馆中的F4D-1

F-6战斗机是一种脱胎于二战末期德国设计理念的舰载战斗机，是第一种打破绝对飞行速度记录的舰载飞机，是美国海军的第一种超音速战斗机，是第一种能够做超音速飞行的三角翼飞机，也是道格拉斯飞机公司生产的最后一款战斗机。

美海军于1952年启动了新一代高性能夜间战斗机竞标，指标代号OS-130。其始于航空局有人飞机分部部长于1951年1月8日写给研究分部的一封函件，其中要求后者开展就一款能在1952财年初竞标结束后开始采购的，新型通用战斗机的可行性研究。除了要新机具备至少300海里作战半径并能对抗敌方截击机，这一要求特意没有设定任何详细性能指标。不过确实要求这款新型战斗机还应该能够在“奥里斯坎尼”号航母（CV-34）这样的现代化改装过的“埃塞克斯”级航母上作业，且尺寸应当做得尽可能小。

“奥里斯坎尼”号航母

参与OS-130竞标并受到评估的一共有11款方案：道格拉斯D-652（即F4D-2，后来更名F5D-1“天空枪骑兵”）、格鲁曼G-97、洛克希德L-242、麦克唐纳90型、北美“超级狂怒”（分为装用J57与J65发动机的版本）、诺斯罗普N-94与N-94A、特姆科31型（德州工程与制造公司）与沃特V-383及V-384。最终沃特凭借其V-383方案胜出，海军于1953年订购了3架原型机。

格鲁曼G-97

洛克希德L-242

麦克唐纳90型

北美“超级狂怒”

诺斯罗普N-94

诺斯罗普N-94B

诺斯罗普N-94C

特姆科31型

沃特V-383

道格拉斯在竞标开始之前已经向航空局提交了一份基于F4D“天光”的改型设计方案作为OS-130目标机入役之前的过渡解决方案。这款一开始被称为F4D-2的机型也被视为一款全新设计，并因此后来被重新定型为F5D-1，并被取名“天空枪骑兵”。F5D-1将由1台增推过（推力16000磅）的J57型发动机驱动，相较于F4D-1其机翼厚度更薄，机身更长，内油也更多。道格拉斯提交的方案则装用了性能更强的APG-34型雷达。在机载武备方面，OS-130要求新机装备4门20毫米机炮或3门T-160型机炮，亦或2英寸FFAR火箭巢的武器配置（航空局武备分部后来将这一要求修改为了装备20毫米机炮或2英寸或2.75英寸FFAR火箭弹）。

XF5D

F5D-1

F5D-1几乎在每个部件上都重新修改过，虽然基本形状与机翼形状保持一致，但是它变得更薄了。新飞机拥有加长加固的机体；机翼蒙皮得到了加强；针对F4D中发现的问题进行了改进；机身加长了8英尺（2.4米）；根据面积律将翼根区域变得更薄以减少跨音速阻力，前缘缝翼以及后缘操纵面被重新布置，原本延伸出去的靠近尾喷口的边条修改成与尾部平齐，机身表面都尽量被设计的有利于减小阻力，更便于气流通过机翼表面，从而增加高速飞行时的稳定性；重新设计了进气道，加大了加力燃烧室冷却进气口并前移了位置；装有呈V 形的挡风玻璃的座舱盖取代了原来的成直角的平顶座舱盖；安装了更大的腹鳍和方向舵；起落架轮距扩大达到了12英尺 6英寸；增加了1倍以上的内部载油量；换装与后期F4D-1生产型相同的普惠公司的J57-P-8发动机。

1956 年 4 月 21 日，道格拉斯 XF5D-1 天空枪骑兵原型机实现首次飞行

F5D-1首次试飞在1956年4月21日于爱德华兹空军基地进行，在此次试飞中，飞机就达到了超音速，而且表现出易于操控，性能良好的品质。它具有两倍于“天光”的航程，海平面最大飞行速度超过了1000英里/小时，整体表现非常良好。F5D-1至少在一开始被视为胜出OS-130竞标的沃特V-383方案的备份选项，因此1954年7月规划的试行1956财年飞机采购计划预计能在1957年交付24架F5D，首批2架则将分别在1956年4月与7月交付（但事实上一共就只有4架F5D最终交付）。

F5D-1

四架F5D-1

到1957年初，F5D成为了全美国海军内仅剩的计划装备“发射后不管”的“麻雀II”型空空弹及其配套的Aero X24A型火控系统的战斗机项目。美海军于1956年订购了19架量产型战斗机，但最后8架的订单于同年11月被取消。1957年3月，美国国家航空咨询委员会埃姆斯实验室提出想挪用此时已完工的4架F5D中的2架，而航空局则在为另外7架部分完工的F5D机体另寻出路——其中包括用于模拟水下坠机逃生训练、机翼疲劳测试、弹射起飞或阻拦网迫降测试与机身弱点测试，余下所有其他的未完成机体都被拆毁。

沃特F8U“十字军战士”

然而，在那个更新换代极为迅速的时代，19架订货中只有4架被实际制造出来，2架原型机和2架生产型，全部装上了J57发动机。在测试评估期间表现出色，但是海军后来还是取消了它的订单。宣称的原因是，这架飞机与已经订购的沃特F8U“十字军战士”过于相似，但一些历史学家认为，政治发挥了重要作用；道格拉斯公司已经制造了很大比例的海军飞机，而给予他们 F5D 合同将使其更接近垄断。因此，到1956年11月，“天空枪骑兵”项目被取消。

NASA 212

F5D

这四架飞机继续在各种军事试验计划中飞行。其中两架在1961年停飞，但另外两架：F5D-1 (Bu. No. 139208) NASA 212(后来成为NASA 708）和F5D-1 (Bu. No. 142350) NASA 213(后来成为NASA 802）继续飞行。在20世纪60年代早期移交给NASA，其中一架被用作“美国超音速运输计划”的试验台，配备了一套尖拱形三角翼（最终在协和式飞机上使用的类型；该计划的数据与欧洲设计师共享）。这架飞机于1968年退役。NASA 802用于模拟X-20 Dyna-Soar“动力翱翔者”的中止程序，因为它具有非常相似的形状和操作特性。在“动力翱翔者”取消之后，它被用作追逐飞机和各种其他计划，直到1970年退役。