F-107“终极佩刀”大胆创新设计 成为技术遗产至今影响后续机型

从20世纪50年代到60年代初期，“百系列战斗机”——F-100至F-106——称霸天空。

F-107“终极佩刀”战斗机。

该系列的首款机型F-100“超佩刀（Super Sabre）”也被称为“匈奴（Hun）”，是美国空军第一款能够在平飞时达到超音速的战斗机，它是作为F-86“佩刀”的后续机型研制的。F-86是美国空军第一款专为对抗米格-15而设计的后掠翼战斗机，并在朝鲜战争中被认为是当时最优秀的战斗机。

F-107战斗机结构图。

在越南战争中，F-100作为战斗轰炸机和近距离空中支援飞机服役。之后，它以“突击佩刀（Commando Sabre）”的代号，在“迷雾前线（Misty Fac）”任务中担任侦察/前线空中管制飞机。

发展历程

1953年，北美航空公司开始内部研究，旨在改进F-100战斗机以执行各种作战任务。

F-100B原型机。注意驾驶舱下方的进气口。

当时美国空军正在寻找一种能够投放战术核武器的2马赫轰炸机。F-100B除了机翼下方的外挂点之外，还配备了机内弹舱、空中加油杆和可收放式尾撬。另一个特点是全动式垂尾，它与自动飞行控制系统相结合，使飞机能够利用控制舵面在超音速飞行时进行滚转。

F-100BI原型机结构图。

该机最特殊的设计就是位于驾驶舱下方的可变进气道，该进气道可自动控制进入发动机的空气量，这个设计被证明效率相当高。设计师认为，完全可以将F-100B可变进气道改到机身顶部，这样可以根据美国空军的需要将机腹中心线挂架留出空间，以半埋式挂载核武器。

F-107A原型机。注意机腹下方的训练弹。

尽管机背进气道影响了飞行员后方视野，但这被认为无关紧要，因为当时人们认为近距离空中格斗已经过时，可以用超视距空空导弹将敌机击落。新型战斗机配备J-75涡轮喷气发动机，推力为11吨，是F-100“超佩刀”的两倍。随着改进部分越来越多，美国空军将这种魔改后的F-100B更名为F-107A。

试飞中的北美F-107A战斗机。

1954年8月，美国空军与北美航空公司（North American Aviation）签订合同，订购三架原型机和六架机身。1956年9月10日，F-107由首席试飞员鲍勃·贝克（Bob Baker）驾驶进行首次试飞。试飞过程顺利，最高速度达到1.03马赫。然而，着陆时减速伞未能打开，导致机腹触地、前起落架折断，最终导致飞机失控。两个月后，即11月，原型机达到了2马赫的飞行速度。

地勤人员正在对即将进行试飞的第一架F-107“终极佩刀”战斗机进行检修。

随着项目的推进，飞机型号改为F-107A。虽然它从未获得正式绰号，但人们非正式地将其称为“超超佩刀（Super Super Sabre）”和“终极佩刀（Ultra Sabre）”。许多北美航空公司的员工因其驾驶舱顶部的进气口，称其为“食人者（Maneater）”。

对比试飞

由于美国空军早在1956年3月就批准了F-105“雷公（Thunderchief）”战斗轰炸机的批量生产，比F-107的首飞还早了大约6个月。许多人不禁产生疑问，既然结果早已注定，为何还要进行对比试飞呢？

北美F-107A与共和F-105展开激烈竞争，F-107A速度更快，而F-105载弹量更大。

美国空军战术空军司令部下令进行F-107A和F-105之间的对比试飞。这两款战机都是为了执行相同的任务而设计的，并且都采用了普拉特-惠特尼J75涡轮喷气发动机。虽然F-107的爬升率更高、升限更大，但美国空军要求F-105用于携带核武器的机内弹舱载荷量高达6.35吨，比F-107大了40%。

共和F-84F是“雷电喷气”系列后期型号，由平直翼改为后掠翼。

据称，美国空军选择F-105的另一个原因是共和航空公司（Republic Aviation）需要合同来维持运营。当时，共和航空公司的F-84“雷电喷气（Thunderjet）”战斗机正处于生产后期阶段，没有其他项目正在进行中，而北美航空公司则忙于研制大量机型。

挂载航空炸弹进行空中加油的F-105战斗轰炸机。

另一种观点认为，美国空军想要的是一种专门用于投放核弹的轰炸机，而不是一种为执行核打击任务而改装的战斗机。美国空军上将奥托·韦兰曾表示，美国空军高层似乎对核武器过于痴迷。

挂载常规航空炸弹的F-105战斗轰炸机，让其核打击优势荡然无存。

最终，F-105在竞标中胜出，并在越南战争初期的几年里，成为美军的主力对地攻击机型之一，直到被F-4“鬼怪II”重型战斗机取代。然而，F-105核打击能力这一主要卖点却显得无关紧要。为了增加航程，F-105的机内弹舱加装了一个400加仑（1514升）副油箱，所有武器弹药都通过挂架携带。

试飞任务

1957年末，1号和3号原型机被租借给美国国家航空咨询委员会（NACA），即美国国家航空航天局（NASA）的前身，用于高速飞行测试。测试期间，可变进气口出现了问题。工程师们似乎无法将其调整到最佳状态，不得已之下，进气口被固定，最高飞行速度限制在1.2马赫。

F-107A驾驶舱内部。

另一个测试内容就是右侧操纵杆的使用情况。这种侧置操纵杆被用来测试当时正在研发当中的北美X-15火箭动力飞机的操控系统。在X-15上，采用侧置操纵杆是为了支撑飞行员的手臂，避免火箭发动机点火时出现操控失误。当火箭发动机停止工作后，飞行员会使用中央操纵杆滑翔着陆。3号原型机的配置就是如此。

北美F-107A“终极佩刀”战斗机，座舱盖打开，停在飞行线上。

1959年9月，美国国家航空咨询委员会（NACA）试飞员斯科特·克罗斯菲尔德（Scott Crossfield）驾驶X-15原型机起飞，但在起飞过程中飞机打滑，导致两个主轮胎爆胎，并引发轻微的摩擦起火。尽管飞机受损并不严重，但NACA最终决定不进行维修，这架原型机被用于训练消防员。

它们现在哪里？

美国空军国家博物馆收藏的F-107A战斗机。

1号原型机现收藏于皮马航空航天博物馆，该博物馆毗邻戴维斯-蒙森空军基地，也就是著名的“飞机坟场”。

3号原型机则位于航空圣地——俄亥俄州代顿市的美国空军国家博物馆。

“终极佩刀”的遗产

F-107战斗机采用的多项创新设计沿用至今。可变面积进气道系统（VAID）应用于多种机型，用于控制进入发动机的空气量。

北美F-107“超级佩刀”战斗机停放在爱德华兹空军基地的阿姆斯特朗飞行研究中心。

将进气道置于机身顶部还能最大限度地减少对机腹弹舱的空气动力学干扰，降低整体阻力，并改善超音速飞行时的激波阻力。“终极佩刀”是冷战时期超音速飞机创新技术的典范，至今仍影响着飞机设计。