F-100戰鬥機:F-100是美國原北美航空公司（已併入羅克韋爾國際飛機 -百科知識中文網

發展沿革

研發背景

早在1949年，北美飛機公司在成功

推出F-86戰鬥機之後，開始將設計目標瞄準超音速。他們決心研製世界上第一種可以在平飛中超過音速的實用型戰鬥機。

1949年2月，北美航空開始研究F-86 佩刀戰鬥機的超音速改型，工程師雷蒙德·賴斯和埃德加·舒默德（P-51 野馬的設計者）在公司自籌資金的支持下開始研究如何能使佩刀在平飛中達到超音速。研究結果表明：只需將F-86 機翼的後掠角從35度增加到45度就可以獲得這項能力，但風洞試驗表明增加後掠角只能使最大速度略微增加，在接近音速時碰到音障，還是無法在平飛中達到超音速。

研究結果表明，僅進行氣動外形的改進還不足以達到超音速的目標，還需要更大的推力——比以前大得多。為此通用汽車的艾利遜分部提出一種能夠提供 4,082.57千克推力的J35發動機改型，幾乎是F-86的J47推力的兩倍。通用電氣也提出了J47發動機改型，額定推力 4,264.02千克，加力推力 5,897.04千克。

研發設計

1949年9月4日，北美航空決定將全部資源集中在研製

F-86D全天候截擊機的改進型上，以確保具備超音速性能。計畫中採用通用電氣的J47改型發動機，在 10,668 米的高度時將能達到1.03馬赫的極速。這種“先進F-86D”的機翼後掠角 45度，機身按照面積率修形。但在向美國空軍提交方案時卻被否決，美國空軍責成北美航空設計一種晝間戰鬥機。

在經過了一番修改後，1951年1月，北美航空向美國空軍提交了“先進 F-86E”方案。這是一種高性能晝間戰鬥機，在許多方面與“先進 F-86D”類似，機身結構基本相同，僅去掉了機鼻進氣口上方的雷達天線罩。美國空軍也否決了這個方案，但認為這個設計有發展成空優戰鬥機的潛力。

北美航空的下一個方案被稱為“佩刀45”，“45”指機翼後掠的角度。它結合了“先進 F-86D”和“先進 F-86E”的特點，動力裝置換為普拉特·惠特尼新設計的J57-P-1 渦輪噴氣發動機，最大加力推力 6,804.28 千克。估計在 10,668 米高空能夠達到 1.3 馬赫（1,383.74 公里/小時）的最大速度。作戰半徑1,078.03 公里，戰鬥重量10,773.45 千克，軍械4 門20 毫米T-130 加農炮。

“佩刀45” 最後終於成功地吸引了美國空軍的注意力。北美航空要求美國空軍出資購買兩架“佩刀45”原型機，一架用於氣動測試，一架用於武器試驗。

生產列裝

1951 年10 月，儘管此前有關鍵的研發人員擔心這個以 F-86 晝間戰鬥機為基礎的設計將會過於複雜和昂貴，USAF 委員會還是決定啟動“佩刀45” 項目。這是因為隨著韓戰的爆發，美蘇緊張關係一觸即發，空軍委員會此時只希望佩刀 45 能儘快服役，保證美國空軍的空中優勢。為了加快服役進度，他們決定不經過原型機的驗證就直接投產“佩刀45” 型飛機。這是一項高風險的決策，借鑑了二戰時期B-29 的生產模式，好處是可以使一種還在紙面上的飛機儘快地提供給空軍，但另一方面將要冒極大的技術和成本的風險，因為一旦在原型機試飛過程中發現意想不到的問題，就必須對已服役和正在生產線上的飛機進行改進，並承擔由此帶來的長時間延誤。但考慮到在朝鮮的“熱戰”和與蘇聯冷戰的壓力，這個險還是值得冒的，1951 年11月1日，空軍與北美航空簽訂了兩架“佩刀45” 原型機和110 架生產型飛機的意向契約。

11 月9 日，北美航空的“佩刀45”原尺寸模型接受軍方的審查，收到了超過100項構型修改建議，空軍人員還發現了數項軍械配置缺陷並提出了一些能夠增進飛機性能的修改意見。

1951 年11 月 20 日，北美開始了“佩刀45” 生產型研製工作，公司型號 NA-192。1951年12 月7 日，美國空軍正式將佩刀 45的型號定為F-100，成為首架型號過百的美國戰鬥機。兩架原型機的型號為YF-100，公司型號NA-180，生產型為 F-100A。

1953 年 4 月24 日，首架 YF-100A（生產序號：52-5754）終於出廠，並在高度保密的情況下，從北美洛杉磯工廠轉移到愛德華茲空軍基地。北美公司試飛員喬治.S.韋爾奇（George S. Welch）在 1953 年5 月25 日駕機作了處女航，並在這次飛行突破音速。

1953 年 9 月15 日第二階段試飛工作完成，YF-100A 已經完成了 39 次飛行，總時數 19 小時 42 分鐘。

1953 年 10 月14 日，第二架 YF-100A（生產序號：52-5755）首飛。

F-100A（公司型號 NA-192）是超配刀的第一個生產型號。首架 F-100A（生產序號：52-5756）在1953 年9 月25 日出廠，並在 10 月29 日首飛，試飛員仍是喬治·韋爾奇。

1953 年11月底，首批三架 F-100A 開始交付喬治空軍基地，裝備戰術空軍司令部第479 晝間戰鬥機大隊第436 晝間戰鬥機中隊。由此便開始了它31年的服役生涯。

1956年，美國空軍“雷鳥”飛行表演隊換裝。在那個航空領域瘋狂競賽的年代，世界頭號空軍的地位使得超音速的F－100幾乎成了“雷鳥”唯一的選擇。於是，F－100C第一生產批次中的幸運兒噴上了“雷鳥”的塗裝。到了1964年，美國空軍決定用兩倍音速的F－105B“雷公”替代F－100C。在換裝F－105B不久，1964年5月“雷鳥”就發生一起嚴重飛行事故。1968年7月，“雷鳥”決定再次裝備“超級佩刀”，只是這次裝備的是F－100D。此後F－100D在“雷鳥”一直服役到1968年11月被F－4E“鬼怪II”取代。

衍生型號

YF-100A

原型機，僅生產2架。在

耗費了300萬研製人·時後，第一架YF-100A於1953年4月24日出廠。該機裝備一台普拉特·惠特尼公司研製的大推力（以當時的水平而言）XJ57－P－7二級渦輪結構、軸流式渦噴發動機。1953年5月25日，該機在愛德華茲空軍基地首次試飛，並成功突破音障。

F-100A

F-100A的公司型號是NA-192是超配刀的第一個生產型號。首架 F-100A（52-5756）在 1953 年 9 月 25 日出廠，並在 10 月 29 日首飛，試飛員仍是喬治.韋爾奇。而這一切僅僅發生在第二架 YF-100A 原型機首飛後兩星期，超配刀項目正以驚人的速度進展。F-100A 在大多數方面都與 YF-100A 相似，只是垂尾截短，並在垂尾後上方安裝了一個突起的放油管。在 USAF 的藍圖中，F-100A 被設定為晝間空優戰鬥機，並被描繪成 F-86A/E/F 佩刀的理想繼任者。F-100A 安裝四門 20 毫米龐蒂亞克（Pontiac）M-39 加農炮，每門帶彈 200 發。M-39 已經安裝在 F-86F 上在朝鮮戰場進行過實戰測試，當時稱為 T-160，射速每分鐘 1,500 發，初速 1,005.84 米/秒。

1953 年 11 月底，首批三架 F-100A 開始交付喬治（George）空軍基地，裝備戰術空軍司令部第 479 晝間戰鬥機大隊第 436 晝間戰鬥機中隊。這個大隊在 1954 年 9 月 29 日具備了 F-100A 操作能力。

自 F-100A 服役以來，USAF 飛行員就一直報告說他們的 F-100A 存在穩定性和控制方面的問題，當機翼掛有副油箱時問題尤為嚴重。他們懷疑這是垂尾面積不夠大，不足以維持方向穩定性造成的。結果，大多數早期的 F-100A 從未飛到過性能包線的極限。北美公司一直不肯承認這是由於愚蠢的垂尾設計造成的。災難終於發生了，1954 年 10 月 12 日，當天經驗豐富的試飛員喬治.韋爾奇駕駛第 9 架生產型 F-100A（52-5764）進行一項俯衝極限性能測試，在一個高 G 拉起後，F-100A 空中解體。韋爾奇彈射成功，但是被座艙部分的一大塊金屬刺入體內受重傷。11 月 8 日，進行訪問的英國皇家空軍軍官傑弗里.D. 史蒂芬森（Geoffrey D. Stephenson）駕駛一架 F-100A，由於失去控制墜毀在埃爾金（Elgin）空軍基地而罹難。11 月 9 日，弗蘭克.N.艾默里（Frank N. Emory）少校駕駛 F-100A（52-5771）在內華達州上空進行射擊訓練時失去控制墜毀，幸好艾默里安全彈射。11 月 10 日，USAF 下令 F-100A 全部停飛，總數大約是 70 架，另外在工廠中還有 108 架超配刀已經組裝完畢等待交付。進行了詳盡的調查之後，所有證據都顯示 F-100A 安全性問題的根源在於較短的垂尾，也正是 USAF 飛行員一直以來所懷疑的。於是將 F-100A 的垂尾改回到 YF-100A 的式樣，這樣增加了 27% 的垂尾面積，一直到 1.4 馬赫時才會出現不穩定的現象，而此速度已在 F-100A 的性能包線之外。經過這些改動，F-100A 的高度增加到 4.68 米。

RF-100A

照相偵察機。1954年9月，美國執行了一項稱為“漂亮小鳥”（Slick Chick）的改裝項目。將6架接近完工的F-100A從生產線上抽出，用於改裝拆除武器的照相偵察機，型號為RF-100A。這6架飛機的序列號分別是53-1545、53-1546、53-1547、53-1548、55-1551和55-1554。這些飛機被拆除了前機身的航炮並安裝5台偵察照相機，鏡頭分別朝向前方和兩側。由於照相系統無法完全容納入機身，所以機身下凸起了很大的整流罩，從前風擋正下方位置一直延伸到機翼後緣，成為RF-100A的明顯識別特徵。RF-100A可以攜載4個副油箱，比F-100A多了2個，因為典型的任務剖面需要RF-100A進行長時間高速加力飛行，而且不能進行空中加油。

這些改裝的偵察機被用於飛越華約國家上空偵察拍照。到1956年中期，洛克希德公司的U-2偵察機服役，接替了RF-100A的任務。剩餘的RF-100A一部分部署到日本橫田基地的第6021偵察中隊

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F-100B

全天候戰鬥轟炸型。為了留出安裝雷達的空間，將進氣道移到機身腹部（NA-211方案，還有一個NA-212方案則基本沿用F－100的布局），並改進為楔形三波系超音速進氣道，後又將進氣道移到機身背部，形成獨特的背負式進氣道。機腹半埋一個水滴形燃油箱。機翼上的傳統副翼取消，由擾流板取代。平尾仍為全動式低平尾。垂尾經過重新設計，改為全動式垂尾，取消方向舵——這項設計後來套用到給海軍設計的A3J（即A－5“民團團員”）上。由於套用了剛剛發現的“跨音速面積律”，加上採用大推力的J75－P－9發動機，該機最大平飛速度得以達到M2.25。1954年12月，美戰術空軍發布GOR68，招標研製全天候戰鬥轟炸機。F－100B即改稱YF－107A“超超級佩刀”，和共和飛機公司的YF－105“雷公”競爭。1956年9月10日，第一架YF－107A首次試飛。由於在競爭中敗給了F－105，YF－107很快下馬，僅生產3架原型機。

F-100C

F-100C 戰鬥轟炸機是超配刀家族中首個真正具備作戰能力的型號，歷史可以追溯到 YF-100A 首飛之前的 1952 年 10 月，USAF 要求北美為超配刀研發機翼油箱，1953 年 7 月，USAF 又要求新的“濕”機翼必須有足夠的強度以掛載外部載荷。新型機翼最後套用在了 F-100C 的設計中。美國空軍（USAF）改變 F-100A 的定購數量，將最後 70 架改為戰鬥轟炸機構型，型號定為 F-100C，公司型號 NA-214。1954 年 2 月 24 日，空軍又增訂了 230 架 F-100C。第四架 F-100A（序列號 52-5759）被作為 F-100C 的原型機並加以改裝，延長翼尖。由於在一個已經完成的機體上換裝“濕”機翼十分困難，52-5759 保留了“乾”機翼，並於 1954 年 7 月 26 日首飛，後來又改裝高垂尾。F-100C 的機翼結構中增加到了6個承力點，用於安裝可拆卸掛架，可掛載包括副油箱、凝固汽油彈、通用炸彈、機載高速火箭，“特殊載荷”——MK-7 核彈，載彈量 2,268.09 千克。另外機翼結構進行了局部加強以承受武器釋放時帶來的突然衝擊。

為了適應載油的“濕”機翼，機翼的整體管線系統必須重新分配，在蒙皮與框架的螺釘接合處都注射密封材料防止泄露。在最終的設計中，F-100C 的“濕”機翼可以容納 1,707.04 升燃料，使內部載油量從 F-100A 的 2,816.04 升增加到 6,063.57 升。F-100C 具備單點式壓力加油口，比起 F-100A 的重力加油方式來是一大進步，安裝在機翼上的可拆卸空中受油管使 F-100C 具備了空中加油能力。

第一架生產型的 F-100C（53-1709）於 1954 年 10 月 19 日下線，由於此時所有 F-100A 都在停飛中等待解決垂尾問題，所以這架飛機被 USAF 有條件的接收。1955 年 1 月 17 日，北美試飛員喬治.霍斯金斯（George Hoskins）駕機首飛。這架飛機具有 F-100A 早期型的短垂尾，後改裝高垂尾。1954 年 5 月 27 日，USAF 將 F-100C 的訂購總數增加到 564 架，是最初的兩倍多，但在 9 月 27 日又重新修訂了契約，將最後的 224 架改為 F-100D。

F-100C 自 1955 年 4 月起交付戰術空軍司令部。德克薩斯州福斯特（Foster）空軍基地的第 450 晝間戰鬥機中隊成為首個裝備 F-100C 的單位，並於 1955 年 7 月 14 日具備作戰能力。1956 底，F-100C 進入駐紮在日本的第五空軍第 8 戰鬥轟炸機大隊服役。

首批 F-100C 中有少數安裝 J57-P-7 發動機，額定推力 4,400.10 千克，加力推力 6,713.56 千克。多數 F-100C（一直到第 101 架）的動力裝置是 J57-P-7 的改進型 J57-P-21，-21 型額定推力 4,626.91 千克，加力推力 7,257.90 千克，並且在高空能提供更大的推力，使 F-100C 最大時速增加約 64.36 公里，爬升至 10,668 米耗時減少 10%。

F-100C 的較嚴重的問題之一與 F-100A 相同：在高速時有偏航並進入無控滾轉的傾向。從第 146 架 F-100C 開始，引入了偏航阻尼器。這一改進似乎有助於減輕這一個問題，所以先出廠的 F-100C 都進行了此項改裝。

從第 301 架 F-100C 起，俯仰阻尼器被加入到平尾控制系統中，這將幫助衰減超配刀的縱向振盪。為了解決 J57 發動機壓縮機失速的問題，在發動機內部安裝減壓閥以避免出現氣體堆積現象。

1955 年 8 月 20 日，賀瑞斯.A.漢斯（Horace A. Hanes）上校駕駛 F-100C 創造了新的世界速度紀錄。他在莫哈韋（Mojave）沙漠上空 12,192 米高空的一段 15-25km 航線上來回跑兩次，平均時速 1,322.82 公里，成為航空史上的首個超音速世界紀錄，也是首個在高空創造的的紀錄，以往的紀錄都是在超低空創造的。1955 年 9 月 4 日，卡洛斯. 塔爾博特（Carlos Talbott）上校駕駛 F-100C 橫越美國東西海岸，平均時速 982.66 公里，總里程 3,740.93 公里。由於這個壯舉，卡洛斯. 塔爾博特上校被授予邦迪克斯（Bendix）獎盃（文森特.邦迪克斯（Vincent Bendix）為橫越美國大陸的飛行競賽設立的獎盃）。

F-100C 生產總數為 476 架，最後一架於 1956 年 7 月交付。

曾有超過 150 架 F-100C 部署在歐洲，主要基地在德國的比特堡（Bitburg）、福斯滕費爾德布魯克（Furstenfeldbruck）、蘭德斯吐爾（Landstuhl）、以及西部的哈恩（Hahn），另外還部署在了摩洛哥和荷蘭。美國空軍的 F-100C 服役生涯也很短暫，迅速被 F-100D 替代。退出一線後的 F-100C 轉交給 ANG，1959 年中期 ANG 的第一個中隊開始裝備 F-100C。空軍剩餘的 F-100C 在 1950 年代末大多用於訓練任務。

JF-100C

NASA研究試驗機。僅1架（生產序列號：53-1709）。

TF-100C

雙座教練機原型機，由F－100C改裝而來，僅1架（生產序列號：54-1966）。1956年8月，TF－100C首次試飛。該機在試飛中表現良好，F－100F雙座教練型由此問世。但這架唯一的TF－100C最終於1957年4月9日墜毀。

F-100D

具備核攻擊能力的戰鬥轟炸型。1956年1月24日，F－100D原型機（生產序號：54-2121）首次試飛。至停產時為止，該型機共生產1274架，占F－100總產量的50%，是F－100最重要的一個改型。

該機實際上是C型的改進型，北美一共提出了4個改進方案，公司編號分別是NA－223、NA－224、NA－235和NA－245。

在外觀上，該機仍保留C型的6個翼下掛架，但採用改進的彈射投放方式，而非原來的利用重力自由投放方式。垂尾和方向舵面積加大，其後緣上部的方形整流罩也加大，以容納雷達告警接收機天線和應急放油管。

F－100D的改進主要體現在航電設備上。該機裝備了明尼珀利斯－霍尼韋爾公司研製的MB—3自動駕駛儀，從而成為第一種裝備自動駕駛儀的超音速飛機。MB－3的引入大大降低了飛行員的工作負荷，使得飛行員的雙手可以解放出來查閱導航圖或者進行武器瞄準，而飛機則在MB－3的控制下繼續飛向目標。但該系統只能在單機飛行時使用，當F－100D編隊飛行時，MB－3通常是關閉的。其它航電系統包括：AN/APG-30火控雷達,，AN/AJB-1 AN/AJB-1低空轟炸系統（LABS，經過改進，可以用於投放核炸彈），AN/AAR-4紅外搜尋系統，AN/ALR-45雷達告警接收機，AN/ALE-2箔條撒布器，以及導航和通訊設備等。

進行核打擊時，F－100D可以攜帶MK-7、MK-38、MK-43、Mk 28 EX、Mk 28 RE、TX-43、TX-43 X1等多型核炸彈（通常掛載左翼掛點和機身中線掛點），爆炸威力從1000噸至1000萬噸TNT當量不等。投彈方式主要採用“上仰投彈”（也就是俗稱的“甩投”），利用AN/AJB－1LABS和A－4陀螺瞄準具交聯，進行瞄準並計算投放點。在典型的攻擊任務中，F－100D從超低空以900公里/時的速度突防，接近目標後以4G的過載拉起做一個半斤斗，在這過程中計算機自動計算並投放核彈，飛機到達斤斗頂點時做半滾改平，然後高速脫離，以便逃出核彈的破壞半徑。

QF-100D

無人駕駛靶機。由退役的F－100D改裝而來，拆除全部軍械繫統，用於對空武器測試。共改裝218架。

F-100F

串列雙座教練型，F－100最後一種生產型。該機於1957年3月7日首次試飛。至1959年停產，共生產339架。雖然是教練機，但F－100F仍然保留了對空作戰能力和對地攻擊能力，但載彈量有所減少，航炮也減為2門。後來部分F－100F經改裝，專用於攻擊面對空飛彈陣地和具有雷達火控系統的高炮陣地，這批飛機被稱作“野鼬鼠I”。

QF-100F

無人駕駛靶機。由F－100F改裝的無人駕駛靶機。

當最後一架 F-100F 雙座機交付後，超配刀的生產歷史也隨之結束，超配刀的生產總數最後達到 2,294 架，其中哥倫布工廠生產359 架。

F-100J

F-100J是根據對外軍援計畫為日本提供的全天候截擊機，但日本政府對此不感興趣，因此就停留在了構想階段。

F-100K

F-100K 是F-100F 換裝 J57-P-55 發動機後的型號，從未生產。

F-100L

F-100L 是F-100D 換裝 J57-P-55 發動機後的型號，從未生產。

F-100N

F-100N是F-100D 的簡化型，安裝簡化的電子系統後提供給北約成員國，但未能獲得訂單。

F-100S

F-100S是指1964年提出的安裝羅爾斯-羅伊斯（Rolls-Royce）公司 RB.168-25R 斯貝渦扇發動機的 F-100F，計畫在法國建立生產線生產 200 架 F-100S，但未實現。

F-107

F-107終極佩刀（Ultra Sabre）是美國北美航空在F-100超佩刀戰鬥機基礎上研製的一款超音速戰鬥轟炸機，其設計目的是以超音速突入防線進行核攻擊。F-107以罕見的背部進氣方式而聞名。也因此帶來太多技術困難，在美國空軍的競標中敗給了相似的F-105戰鬥機，並最終成為NASA的試驗機。F-107是北美航空佩刀系列戰鬥機里的最後一款

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技術特點

F－100最早是作為晝間空中優勢戰鬥

機設計的，該機採用正常式布局，機頭進氣，中等後掠角懸臂式下單翼，低平尾和單垂尾構成倒T型尾翼布局。

F－100卻採用機頭進氣的方式，進氣方式由機頭進氣改為下頜進氣，以便為機載雷達留出空間。雖然，機頭進氣方式阻力最小，但最大缺點是無法安裝大型機載雷達。這使得F－100日後作戰能力提升受到極大限制。自該機以後，再無一種美國戰鬥機採用這種進氣方式。

F－100採用傳統的皮托式進氣道，機頭沒有用來調節進氣的激波錐。這樣，超音速時將在進氣口形成阻力極大的正激波，並嚴重影響進氣道總壓恢復。這也是F－100的最大速度只能徘徊在跨音速區的主要原因之一。不過，和通常採用機頭進氣的飛機不同，該機的進氣口是扁圓形的，而非通常的正圓形，從而構成該機獨有的外形特徵。由於進氣口扁園，機頭上部線條明顯下傾，從而使得F－100具有較好的前下方視野，也為日後發展成戰鬥轟炸機提供了客觀條件。

F－100採用了新設計的薄翼型機翼，其相對厚度僅有7%，從而大大減小了高速飛行的阻力。因此，儘管其機翼後掠角只有45度（和亞音速的米格－17相當，遠小於同時代米格－19的55°後掠角），但仍然能夠實現超音速的設計目標。

為了解決飛機跨、超音速俯仰控制問題，F－100掘棄了“佩刀”的“水平安定面+升降舵”的傳統平尾設計，而採用了全新設計的“全動平尾”，也就是將水平安定面和升降舵合而為一，以一塊單一的全動翼面取而代之。

垂尾設計是F－100發展歷程上悲劇性的一頁。該機垂尾設計在數年間經歷了由大到小又由小變大的過程，但這個看似簡單的變化卻直接導致數名優秀飛行員喪生，多架“超級佩刀”化作一堆廢鐵，以及1954年11月空軍下達的F－100機群全面禁飛令（次年2月解除）。

由於設計年代較早，F－100並沒有採用“跨音速面積律”。這一點由眾多的照片即可看出，“超級佩刀”沒有“蜂腰”特徵。這勢必導致跨音速阻力大增。該機能實現超音速，主要得益於J57發動機和相對厚度較小的機翼。

總的來說，作為“佩刀”的後繼機，F－100在氣動外形上仍殘留著F－86的痕跡——“超級佩刀”的名稱已經清楚地指明了二者的關係（當然，F－100還有另外一個非正式綽號“匈奴人”），但該機仍具有自己鮮明的特點，薄翼型機翼、全動平尾更是日後正常式超音速飛機的典型特徵。

F－100是第一種在機身重要結構上採用鈦合金的飛機，其主要目的是為了避免超音速飛行時氣動加熱導致飛機結構強度降低由於這一設計，每架F－100的鈦合金重量達到650磅。在1952至1954年間，北美為了生產F－100消耗了全美國鈦金屬總產量的80%（其中1953年達到95%，1954年由於鈦產量增加而回落到60%）因此F－100的造價在當時來說也是相當昂貴，達到664000美元。