XP-55戰鬥機

XP-55是美國寇蒂斯公司在20世紀40年代設計的發動機後置、鴨式戰鬥機。X代表其為試驗機型。 隨著Vultee XP-54和諾思羅普XP-56的出現,XP-55產生於1939年11月27日美國陸軍空軍司令部提出的R-40C計畫,並改進了現有戰鬥機的性能、裝備和飛行員能見度。因為它的推桿設計,它被諷刺地稱為“屁股”。像XP-54一樣,XP-55最初設計採用Pratt&Whitney X-1800發動機,當發動機項目取消時,必須重新設計。 它也是第一個使用三輪起落架的柯蒂斯戰鬥機。

研發歷史

戰爭是刺激航空業產生新概念、新技術、新產品最好的催化劑,然而伴隨著新生事物的則是更大的失敗風險,XP-55 的曇花一現就印證了這一點。1939 年,第二次世界大戰全面爆發,即使是孤立主義盛行的美國也感到了形勢的緊迫,尤其是與軸心國空中優勢的差距,迫使美國人下決心急起直追。儘管當時已經有了 P-38/39/40 等較新式的型號,但為了具有能對抗潛在的軸心國先進戰鬥機的能力,美國陸軍航空隊(U.S. Army Air Corps --USAAC)仍然急切地尋求一種作戰效能更高的戰鬥機。1939 年 11 月 27 日,USAAC 向國內航空界發布了 R-40C 項目計畫書,提出新戰機應該在最高時速、爬升率、機動性、火力、座艙視野等各方面都要優於現有的型號,同時要求造價便宜、維護容易且費用低廉(感覺就象現在用 F/A-18 取代 F-14 一樣)。為了能夠達到在現有技術上的一次突破和飛躍,軍方特別指出可以考慮採用非常規布局。

這項頗不尋常的計畫公布後,收到的回應方案五花八門不下 50 種,但大多數陸續都被排除了,最後只剩下來自伏爾提(Vultee)、寇蒂斯-萊特(Curtiss-Wright)和諾斯羅普(Northrop)三家公司的方案入圍最終的角逐。無獨有偶,這三種方案採用的都是發動機後置-尾部推進方式,其中伏爾提的方案後來定名為 XP-54 "Swoose Goose",雙尾撐結構是其明顯特徵,而諾斯羅普的 XP-56 "Black Bullet"屬於機身粗短無水平尾翼的飛翼型。軍方為這三個方案都投入了開發經費,並計畫都採用普拉特·惠特尼公司(Pratt & Whitney)的 X-1800-A3G(H-2600)型發動機作為動力,這種新型的 24 氣缸 2,200 馬力液冷發動機當時正處於研製階段,預計到 1942 年就可以投入生產進行裝備。

相比之下,採用鴨式布局的寇蒂斯 XP-55 Ascender 顯得更具有革命性。這個公司內部編號為 CW-24 的反傳統機型是著名設計師多諾萬·伯林(Donovan Berlin)離開寇蒂斯到通用動力菲舍爾分部(The Fisher Body Division of General Motors)之前最後負責的項目之一,此前他主持過 P-36、P-40 等機型的設計。按照初始方案,XP-55 的主機翼靠後安裝,採用帶後掠角的下單翼形式,並在機翼上設定了垂直安定面和方向舵,靠近機鼻處的一對前置水平安定面上設定傳統的鉸鏈式升降舵,而前三點式起落架是完全可收回的,在寇蒂斯出品的飛機上還是第一次採用這種方式。發動機則安裝在座艙之後,如果是配上普惠的 X-1800,預計速度將超過 507mph(英里/每小時)。另外在緊急情況下後部三葉螺旋槳可被拋開,以保證飛行員能安全跳傘。武器配備為機鼻處的 2 門 20mm 機炮和 2 挺 12.7mm(.50 口徑)機槍。

其實推進式和鴨式布局也算不上什麼新概念了,1903 年萊特兄弟成功升空的第一架飛機就是這樣的構造。這種設計的明顯好處在於無需考慮常規布局下主翼與尾翼之間的扭轉力矩影響,有利於簡化結構,提高引擎效率,增加飛機的速度,並能提高前向觀察能力,也便於在機頭集中安裝武器。

1940 年 6 月 22 日,寇蒂斯公司獲得了軍方契約以提供初始工程數據和帶動力的風洞模型,同時也確定了該項目的編號為 P-55。到 11 月 2 日 1/4 模型製作完成,當時設計了兩種不同的後掠翼,一種是傳統型的,另一種是後掠角 30 度左右的新型低阻層流翼。風洞試驗一直進行到 1941 年 1 月,測試數據未能令軍方滿意,但對進一步的改進仍留有興趣。

為了保住這一不同凡響的項目,寇蒂斯公司用自己的資金先製作了一架全尺寸試飛樣機 CW-24B,安裝上 275 馬力的 Menasco C68-5 型發動機,在焊接鋼管搭成的機身上覆以布料蒙皮,機翼是木製的,起落架則是固定形式,完成後被運到位於加利福尼亞莫洛克乾湖(Muroc Dry Lake)的軍方試飛中心(即後來的愛德華空軍基地 Edwards AFB)。就在日軍偷襲珍珠港之前不到一周的 1941 年 12 月 2 日,CW-24B 由寇蒂斯的試飛員 J. Harvey Gray 駕駛進行了首次飛行,雖然由於發動機功率小,其最大速度只有 180mph,但試飛成功證實了這種新穎設計的可行性及其潛力。不過首飛也暴露出了方向穩定性上的問題,為此進行了一系列改進,將機翼上的垂直安定面面積加大,並將其位置向外側移動了 4 英尺,並加長翼尖,在引擎整流罩上加上了背鰭和腹鰭,從而增強了穩定性。到 1942 年 5 月,CW-24B 共進行了 169 次試飛,之後這架樣機被賦予軍方序列號 42-39347,運到維吉尼亞蘭利機場,由國家航空諮詢委員會(National Advisory Committee for Aeronautics--NACA)作進一步測試。

1942 年 7 月 10 日,USAAF 與寇蒂斯公司簽署契約以 XP-55 為項目名製造三架全鋁製原型機,序列編號為 42-78845~78847。由於普惠 X-1800 發動機的研製進度嚴重滯後(到 1942 年 10 月就徹底下馬了),為了穩妥起見決定換用較為成熟的艾利森(Allison)V-1710-95(F23R)12 缸 1,275 馬力液冷發動機(V-1710 系列當時已大量裝備在 P-38/39/40 等機型上),而生產型號則採用大陸公司的 XIV-1430-3 型發動機,同時武器系統也改成了 4 挺 12.7mm 科爾特-伯朗寧(Colt-Browning)M2 機槍。

第一架 XP-55(42-78845)於 1943 年 7 月 13 日在密蘇里聖路易斯的寇蒂斯-萊特工廠組裝完成,整體上與最終改進的 CW-24B 有同樣氣動結構。7 月 19 日,在靠近工廠的斯科特(Scott)軍用機場進行了首次試飛,飛行員仍然是 Harvey Gray。這次試飛顯示起飛滑跑距離過長,為此加大了機鼻升降舵的面積,並且將副翼與襟翼聯動,當襟翼放得過低時副翼可以作相應的修正。此後試飛基本順利,但在 11 月 15 日進行一系列失速測試時,飛機忽然發生翻轉並失去控制,經努力仍無法恢復姿態,在跌落了 4,900m(16,000 英尺)之後,Harvey Gray 被迫棄機,雖然跳傘時受了點傷,但總算安全著陸,而飛機則徑直砸向地面。第一架 XP-55 就這么香銷玉歿了。

在新機試飛過程中出現意外和損失並不出奇,重要的是找出原因進行改進。根據對事故的分析和更多的風洞試驗,寇蒂斯的技術人員再次加大了第二架 XP-55(42-78846)的機鼻升降舵面積,改進升降舵調整片系統和副翼上的平衡片。78846 號機於 1944 年 1 月 9 日首飛,並加上了 1,000 磅的載荷,但其後所有的測試都被嚴格限定以避免進入失速範圍,而結果顯示 XP-55 的低速性能仍不理想。

第三架 XP-55(42-78847)則於 1944 年 4 月 25 日(一說 22 日)升空,此時已經裝上了 4 挺機槍,還進一步融合了從 78845 號機墜毀事故調查中得到的經驗教訓,通過加長翼展、增大翼尖面積和增加機鼻升降舵行程的限制來改善失速特性。然而在首飛中發現,增加對升降舵行程的限制會導致起飛時飛行員要保持很高的升降舵角度,反而會引起失速。

又經過了一番修修改改,失速測試才得到了較為滿意的結果,但在根本上缺乏失速警告以及從失速狀態恢復到水平飛行時所需要損失的高度太大又成了困擾設計人員的頑症,後來加裝了人工失速告警裝置才算是部分解決問題。

從 1944 年 9 月 16 日到 10 月 2 日,第二架 XP-55(42-78846)按照第三架機的標準進行修改後交給 USAAF 進行正式測試。軍方測試結果顯示,XP-55 在水平飛行和爬升時操縱性能讓人滿意,但在低速下和著陸時會使飛行員因為缺乏有效的“感覺”而對方向舵控制不當,此外仍然缺乏足夠的失速警告,失速恢復後損失高度還是太多,而發動機冷卻系統也有問題。XP-55 的最高速度只達到 377mph,總體表現沒有能給軍方留下深刻印象,事實上還不如許多已經投入使用的常規布局戰機。

另一方面,到了 1944 年,航空技術的發展已經表明噴氣動力將成為未來不可阻擋的潮流,因此 XP-55 和其它螺旋槳驅動的試驗機型一樣已經顯得過時了,沒有進入正式投產階段,進一步的改進計畫也被放棄了,軍方隨即取消了整個項目,但保留兩架原型機用作技術測試和飛行展示。

XP-55 的“升天”之路終於走到了盡頭。1945 年 5 月 27 日,第三架也就是 78847 號機在俄亥俄萊特-佩特森機場(Wright-Patterson Field)的一次飛行展示中作低空滾轉時墜毀,這次沒那么好運了,不僅飛行員罹難,還搭上了地面的一條人命。

於是剩下的第二架 78846 號原型機成了重點保護對象,這位“孤家寡人”的試飛記錄截至於 1945 年 4 月 21 日,5 月份飛到喬治亞華納-羅賓斯機場(Warner Robins Field, Georgia)保存,7 月份與 XP-54/58/75 一起被轉到了印第安那富利曼機場(Freeman Field, Indiana)。1946 年 7 月,XP-55 和其它一批飛機劃歸新建立的國家航空博物館(National Air Museum,後改名為國家航空航天博物館 National Air and Space Museum--NASM)所有,運到伊利諾斯芝加哥暫存,最後在博物館所屬的馬里蘭 Silver Hill 的 Paul Garber 維修倉庫中找到了一席之地。

時光流逝了五十多年後,2001 年 12 月,根據博物館間的交流協定,XP-55 被外借到密西根州有“航空動物園”(Air Zoo)之稱的卡拉馬祖航空歷史博物館(Kalamazoo Aviation History Museum)展出,從照片上看,這架獨一無二的飛機並沒有得到精心的維護和修復,嗟夫!

在戰爭局勢的驅動之下應運而生的 R-40C 計畫也許是航空史上最能鼓勵不拘一格的項目之一,而 XP-55 無疑是其最耀眼的產物,只是由於缺乏強勁有效的動力系統和設計上的固有缺陷,才使得這一極富想像力的成果沒能達到預期的指標,當然到戰爭末期噴氣技術的實用化也注定了它必將慘澹收場的結局,但無論如何,XP-55 都值得在航空史上寫下一筆。至於綽號"Ascender",則源自寇蒂斯工程師對 XP-55 開的玩笑,由於採用後置推進的形式,就將其戲稱為“驢屁股”(Ass-ender),後來有聰明人將這個難登大雅之堂的稱呼稍加改動,就成了挺響亮的近音詞 Ascender,最後被確定為官方正式名稱。

服役歷史

第一個XP-55(42-78845)戰鬥機在1943年7月13日完成,並具有與最終原型CW-24B相同的空氣動力學構型。這架飛機於1943年7月19日從位於密蘇里州聖路易斯的Curtiss-Wright工廠附近的軍隊的斯科特基地進行首次飛行。飛行員是克里斯測試飛行員J. Harvey Gray。初步測試顯示該戰鬥機起飛時間過長。為了解決這個問題,增加了升降機的尺寸,並且副翼上部裝飾件與襟翼互連,使得當襟翼下降時操作方便。

1943年11月15日,飛行第一架XP-55(S / N 42-78845)的飛行員哈維·格雷(Harvey Gray)正在高處測試飛機的失速性能時,XP-55突然翻轉過來,不受控制的快速跌落,反轉下降。飛行員在灰色降落傘安全之前無法對飛機進行起飛操作,飛機失控了16000英尺(4,900米)。飛機最終墜毀了。

第二個XP-55(S / N 42-78846)類似於第一個,但具有略大的升降機,改進的升降舵系統,以及從副翼上的平衡翼片到彈簧翼片的改變。它在1944年1月9日第一次飛行。所有飛行試驗都受到限制,以避免出現失速區。

第三個XP-55(S / N 42-78847)於1944年4月25日第一次飛行。它裝有四個機槍,並結合了從第一個XP-55的失敗中學到的一些想法。發現飛機的失速特性可以通過增加四英尺的翼尖延伸部以及通過增加機頭升降機行程的極限來大大改善。 1944年9月16日至10月2日,第二架XP-55(42-78846)被改裝為與第三架飛機相同的標準,經歷了美國空軍的官方飛行試驗。

XP-55的性能不是很令人印象深刻,並且經常劣於已經服役的更傳統的戰鬥機。此外,到1944年噴氣式戰鬥機已經很好地發展,所以沒有進一步發展的XP-55。

第三個原型XP-55(s / n 42-78847)於1945年5月27日在俄亥俄州代頓懷特基地參加第七次戰爭債券飛行表演時墜毀。在洛杉磯P-38閃電和北美P-51野馬在每個翼上形成低通後,其飛行員William C. Glasgow試圖緩慢轉彎,但失去高度並墜毀,向一條高速公路的地面車在機場附近被占領的平民傳送了不少碎片。這場事故導致格拉斯哥和地面上兩到四名平民喪生。

性能數據

機體尺寸:翼展 12.37米(40 英尺 7 英寸),後增大至 13.41 米(44 英尺)

機長:9.02 米(29 英尺 7 英寸)

機高:3.53 米(11 英尺 7 英寸)

機翼面積:19.41 平方米(209 平方英尺),後增大至 21.83 平方米(235 平方英尺)

整機重量:空重 2,882 千克(6,354 磅)

普通載荷:3,325 千克(7,330 磅)

最大載荷:3,600 千克(7,929 磅)

飛行速度:最高 628 千米(390 英里)每小時/高度 5,882 米(19,300 英尺)

607 千米(377 英里)每小時/高度 5,151 米(16,900 英尺)

巡航 476 千米(296 英里)每小時

爬升能力:至 6096 米(20,000 英尺)需 7 分 6 秒,或 853 米(2,800 英尺)每分鐘

實用升限:10,545 米(34,600 英尺)

航程範圍:作戰範圍 1,022 千米(635 英里)/巡航速度

最大航程:2,316 千米(1,440 英里)

乘員數量:1 人

武器:4×0.50英寸(12.7毫米)機槍在鼻部

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