故障率高吓坏试飞员，噪音大引发工程师犯癫痫 美国XF-84H原型机

引言

1944年1月8日，在位于加利福尼亚州（California）南部克恩县（Kern County）的爱德华兹空军基地（Edwards Air Force Base AFB）内，洛克希德公司（Lockheed）首席飞行测试工程师米洛·加勒特·伯查姆（Milo Garrett Burcham），驾驶被称为“露露-贝尔”（Lulu-Belle）或“绿色大黄蜂”（因其涂装方案）的XF-80原型机（序列号44-83020），执行首飞任务。

“露露-贝尔”（Lulu-Belle），F-80战斗机第一架原型机

这架XF-80原型机，为该型号的首架原型机，装备了一台从英国“吸血鬼”式喷气战斗机（de Havilland Vampire）上获得的“哈尔福德”H-1涡喷发动机。第一次起飞时，由于起落架无法正常收起，所以米洛·加勒特·伯查姆只好驾机着陆。在经过一番检查及现场维修之后，米洛·加勒特·伯查姆再度驾机起飞。

“哈尔福德”H-1涡喷发动机

在第二次试飞过程中，米洛·加勒特·伯查姆驾机在6240米（20480英尺）的高度，达到了每小时808公里（502英里）的高速度，这让XF-80原型机成为了美国陆军航空军（United States Army Air Forces，USAAF）有史以来，第一种水平飞行速度达到500英里（804公里）的飞机。

在首飞任务结束之后，米洛·加勒特·伯查姆表示：“这次飞行是一次非常棒的展示，我们的新飞机取得了圆满成功，它将让我们在德国人那里获得暂时的优势！”

米洛·加勒特·伯查姆

XF-80原型机的首飞成功，让美国陆军航空军迎来了“喷气时代”。到20世纪40年代底，美国空军（United States Air Force，USAF，1947年9月18日正式成立，前身即为美国陆军航空军）几乎完成了从活塞动力到喷气动力的过渡，采用涡喷发动机的F-80“流星”（Shooting Star）战斗机、F-84“雷霆战机”（Thunderjet）战斗轰炸机逐渐成为了其主力机种。

有得必有失

1948年，编队飞行的P-84B战斗轰炸机（从E型开始改称F-84），可见其主翼翼尖安装的副油箱

几乎所有事情都具有两面性，在这些高性能战机为美国空军带来优势的同时，也暴露出一个非常明显的缺陷，这就是早期涡喷发动机的油耗都非常高，这大大限制了战斗机，特别是战斗轰炸机的航程，同时也意味着作战半径或载弹量的降低。

一架KB-29空中加油机为F-84E战斗轰炸机进行空中加油，当时只能对副油箱进行加油

最开始，美国空军试图通过两种方式来弥补这一缺陷：第一种是加装副油箱（Drop tank）；第二是进行空中加油。但这两种办法，在当时并不是理想的解决办法，都存在一定的问题。加装副油箱，会额外占用战斗轰炸机的外武器挂架，从而降低了载弹量；而空中加油，在当时并不是很成熟，这就使其作用非常有限。

美国海空军展开合作

F8F“熊猫”战斗机

在美国空军为航程发愁之时，还在大量使用活塞动力战斗机/轰炸机的美国海军（之所以没有换装喷气式战斗机，是因为对于舰载机而言，起降距离及航程是首先要考虑的一点），将注意力放到了涡桨发动机上。原因是这种发动机，不仅比涡喷发动机更经济（油耗低），而且比活塞发动机更好。

美国海军的想法，受到了美国空军的欢迎。他们认为，涡桨发动机非常符合自己的战斗轰炸机，因为这种机型，主要是在中低空使用，高速度对于它们来说并不是特别要紧的事，反而高航程和在目标上空的滞空时间，及载弹量才是要紧的事。

涡桨发动机结构示意图

20世纪50年代初，美国空军与美国海军展开合作，启动了一个计划，即开发一种高速、高爬升率、高航程、起降速度合适的涡桨战斗轰炸机（计划届时先生产4架原型机，其中3架给空军，1架给海军）。但后来，海军在发现将蒸汽弹射器安装在航空母舰上，就可顺利的操作相对较重的喷气式飞机后，退出了该计划。

Ripablik Aviation公司及“AR-46”项目

F-84C战斗轰炸机三视图

海军退出计划后，美国空军并没有撤销该计划。很快，美国空军方面便将新型涡桨战斗轰炸机的开发工作，交给Ripablik Aviation公司进行。之所以这样做，是因为美国空军装备的F-84战斗轰炸机，就是该公司的“作品”。在其基础上进行开发，不仅能够大大节省时间，还能够降低成本。

Ripablik Aviation公司的工程师约瑟夫·弗里曼（Joseph Freeman），被任命为新型涡桨战斗轰炸机项目团队的负责人，项目被命名为“AR-46”。

YF-84F和YRF-84F

由于涡桨发动机的结构，与涡喷发动机有很大的区别，因此约瑟夫·弗里曼带领的项目设计团队，决定在YF-84F型（一种后掠翼的测试机）基础上，进行设计。相较于YF-84F型，使用涡桨发动机的“AR-46”项目在外观上出现了下述几点变化：

1. 缩小了主翼前缘、翼根处进气口的面积。

2. 水平尾翼从垂直尾翼中间（中平尾），移到了垂直尾翼顶端（高平尾）。

3. 机体骨架加高，结构更为复杂（机体后部显的“更胖”），机体尺寸更长。

XF-84H原型机三视图

“AR-46”项目，计划在驾驶舱的后方，安装一台由艾里逊发动机公司（Allison Engine Company）正在研发的“艾里逊”XT40-A-1涡桨发动机，可产生5850匹马力。因为这种发动机，是将两台“艾里逊”T38涡桨发动机组合到一起，所以它通过两根六米长的驱动轴，通过驾驶舱地板下方，与位于机头部分的减速齿轮箱连接，驱动超音速恒速可变距三叶螺旋桨（其直径只有3.66米，但桨叶却很宽，达到了其尺寸的四分之一）旋转。另外，“艾里逊”XT40-A-1涡桨发动机还配有加力燃烧室。根据计算，如果打开加力燃烧器之后，功率可达到7400匹。

美国空军国家博物馆的 T40-A-10

XF-84H原型机的减速齿轮箱、传动轴及发动机结构

在机身尾部与垂直尾翼相连接的地方，布置了由飞行时产生的冲压力驱动的冲压空气涡轮（为驾驶舱提供有限的电力）。另外，在机尾两侧，布置有两片减速板（扰流板）。作为一款战斗轰炸机，“AR-46”项目可燃料携带的非常多。如果算上副油箱的话，总燃油量可达到6435升（1700加仑），这让其最大航程可达到3791公里（2355英里）。

XF-84H原型机机尾的减速板

原型机诞生

XF-84H第一架原型机

1952年5月，“AR-46”项目获得了美国空军代表的批准，但是原型机的制造合同，必须等待六个月以上的时间。同年12月15日，美国空军与Ripablik Aviation公司签订了制造两架原型机的合同（机体编号为FS-059和FS-060，序列号为51-17059和51-17060）。

刚开始的时候，美国空军方面将“AR-46”项目命名为“XF-106”，但不久后，将其重新命名为“XF-84H”。之所以出现这种情况，是因为国会议员认为新的命名应该留给新飞机，而不是给自现有飞机基础改装而来的“AR-46”项目。

XF-84H第二架原型机

到1955年，Ripablik Aviation公司位于长岛的法明代尔工厂，陆续制造出两架XF-80H原型机。随后，他们将两架原型机分解装箱，通过铁路运送到了爱德华兹空军基地进行测试。

艰难的测试之路

在爱德华兹空军基地的XF-84H一号原型机

1955年7月22日，第一架XF-84H原型机（机体编号为FS-059，序列号51-17059）在Ripablik Aviation公司试飞员亨利·J·比尔（Henry J. Beard）的驾驶下首飞。但由于六米长的传动轴出现剧烈震动，引发螺旋桨变距装置出现故障，导致首飞失败。虽然在接下来的一段时间内，亨利·J·比尔驾驶XF-84H一号、二号原型机，进行了多达11次测试（一号原型机8次，二号原型机3次），但这其中有10次，都是以紧急迫降结束的。

XF-84H一号原型机

试飞过程中的XF-84H一号原型机

后来，Ripablik Aviation公司让另一位试飞员林·亨德里克斯（Lin Hendrix）对XF-84二号原型机进行测试，但他在飞行了一次之后（同样以出现故障紧急迫降结束），就被吓的说什么也不飞第二次了。

XF-84H二号原型机起飞，可以看到垂直尾翼根部冲压空气涡轮已打开

两名试飞员共进行12次测试，累计飞行时间达6个小时40分钟，但其中只有一次成功。这样测试的结果，令约瑟夫·弗里曼等人非常失望。虽然在测试前，项目团队中的工作人员认为，XF-84H原型机的最大平飞速度，可以达到每小时1158公里，但在唯一成功的那次测试中，最大平飞速度只能达到每小时837公里，甚至连军方的要求都没有达到（军方要求在3048米的高度，最大平飞速度达到每小时1070公里）。在这种情况之下，1956年10月9日，美国空军方面取消了“XF-84H”项目。

博物馆展出的XF-84H一号原型机

存在问题

“XF-84H”项目之所以失败，主要是因为以下三点原因：

1. 超音速螺旋桨产生的扭矩过于强大。当螺旋桨转动时，空气会通过叶片会对发动机产生一个角速度相反的力，这就是扭矩，它会让飞机沿着一个方向翻滚，所以对飞行的稳定性影响很大。在“XF-84H”项目设计定型之前，研发团队曾想尽一切办法，例如左侧进气口比右侧进气口靠前30厘米、为左右襟翼提供不同的操作方式等等，但直到最后，都没有彻底解决扭矩带来的问题。

博物馆展出的XF-84H一号原型机

2. “艾里逊”XT40-A-1涡桨发动机可靠性较差。这型发动机在研发过程中，减速齿轮箱就存在一定的问题，结果到最后实际使用时，问题也未被解决。连艾里逊发动机公司的工程师都不得不承认，他们的是机械师的噩梦。在XF-84H一号原型机首飞那天，工程师们足足花费了半个多小时，才完成了预热。

XF-84原型机座舱

3. 噪音巨大。由于XF-84H的螺旋桨是以超音速转动（旋转速度能达到约1.18马赫），所带来的噪音，连35公里外都能听到。地勤人员就算戴上耳麦，都无法保护好自己（会因噪音感到头晕）。一份报告中记载，在测试过程中，一名Ripablik Aviation公司的工程师，因近距离暴露在XF-84H发出的巨大噪音中，导致癫痫发作。

尾声

成为机场门口“雕塑”的XF-84H一号原型机

送到美国空军国家博物馆进行展示的XF-84一号原型机

美国空军方面取消“XF-84H”项目后，第二架原型机（机体编号FS-060，序列号51-17060）就直接报废了。而第一架原型机，先是被送到加利福尼亚州（State of California）的梅多斯菲尔德机场，成为了立在机场门口的一尊“雕塑”。为了使展示效果更好，机身内还安装了用于驱动螺旋桨旋转的电机。1992年，XF-84H一号原型机在经过3000小时的维修后，被送到位于赖特-帕特森空军基地（Wright-Patterson Air Force Base）内的美国空军国家博物馆进行展示。