X實驗戰機點將錄第14章：XP-92/XF-92A DART

作者：浦木│2017-01-28 16:31:58│巴幣：12│人氣：398

康維爾Convair公司的XP-92/XF-92A DART靶標式

1945年8月6日和9日，兩架波音B-29A轟炸機(別名Enola Gay和Bock's Car)各自在日本兩個城市投下一枚原子彈，並結束二次世界大戰。代碼分別為「小男孩」和「肥胖者」的原子彈，其非常強大之核爆威力，幾乎完全摧毀了日本的長崎和廣島。就在此兩大城市被摧毀之同時，可怕的「核子時代」開始降臨人類。更糟的是，核子武力深値應用於軍力計畫裡已數十個年頭，很可能會跨越世紀。

考量未來核子衝突之安全防禦，美國立刻將保衛其城市免於空中轟炸之計劃付諸行動；特別是防範敵人轟炸機隊投擲核子武器。那時外國強權皆欲發展自己的核子兵工廠，如落人後將陷於悲憫境地。

在致力於防衛美國城市免於核子攻擊之努力下，美空軍前身美國陸軍航空軍(USAAF)，在1945年宣稱發展具競爭力之晝間超音速戰鬥攔截機。此機種擁有之能力，是在仰轉起飛後，平飛加速至700哩/小時，再爬升至50,000呎高空，僅需4分鐘。注意的是，此項宣示之後25個月，在1947年10月14日，人類就完成了第一次超音速飛行。

加州康維爾公司道尼廠因設施不利於P-92戰鬥攔截機之設計工作，故整個計畫交給幾位工程部門主管共同負責，包括首席工程師傑克•艾文，助理工程師法蘭克•大衛，設計部門主管阿道夫•柏士頓，以及氣動部門主管拉夫•舒克。他們的工作成果是在1946年5月，寫出評估議價書並獲得製造三架實驗原型機之合約，命名為XP-92，並以機密計畫視之，代號MX-813(合約號碼AC-14547)。他們設計發展出一種結合35度後掠機翼，一組V型尾翼，以及一種獨特機首進氣口噴射發動機之改良機型，它的機身安裝液體燃油之火箭發動機，以提供起飛及爬升時之輔助推力。它亦結合西屋公司生產之J30型渦輪風扇噴射發動機，作為次音速巡航之動力系統。在那個時代，此種飛機是相當不尋常，但仍被接受。

沒多久，兩項很重要的問題顯露出來，而必須加以個別的解決和改正：一項為超音速外型之發展，另一項為三種推力整合之發展。1946年11月，XP-92硏製合約作了修正，允許進行上述兩項問題之硏究。其一在氣動力硏發上，建立廣泛實驗室以及風洞試驗。其二在動力系統硏發上，對噴射發動機以及汽油或液氧為燃料之火箭引擎，都做了廣泛硏析。前者硏發計畫產生康維爾公司獨特之三角翼飛機外型。之後，在1948年，1架XP-92全尺寸實體模型機誕生(序列號碼為46-683)，正式展現給美國空軍。

(XP-92的全尺寸模型，前方圓錐處為駕駛艙)

在初期硏發過程中，大約在1946年5月，兩架所謂「桌上型模型機」仿製於XP-92原有外型，並送至Wright Field接受美軍事官員之評估。隨後，1架模型機被放置於一個4呎長之風洞試驗室，以測試出概略之氣動力數據。測試結果立即出現，但卻是令人失望的。此項早期報吿曾這樣敘述：「裝上細絲之觀察線測試顯示，在5度攻角情況下，翼尖就開始失速。」橫向操縱困難度亦同時被查覺。康維爾公司的工程人員感覺有必要重新硏發新的機翼和尾翼之整合外形，期能滿足飛機性能需求。1946年7月5日，一份歷史性的報吿此時出爐並宣吿：「一個60度後掠三角外形機翼將於本週實施測試。」

三角形之飛行體概念，尤其是機翼部份，在1946年並非先進，早在二次大戰前NACA機構即曾硏究出一個結論：理論上具有極低展弦比之機翼外形，擁有較高速飛行之優點；而三角翼就提供了非常低之展弦比。無論如何，二次大戰前能夠支援超音速飛行之動力系統並不存在；於是三角翼之發展在美國就被暫停，留待未來之運用。

二次大戰期間曾有一位傑出德國飛機設計家：名為亞力山大•歷比奇博士(德國Me163噴射機之父)，就已完成許多三角翼外型之實驗。他亦曾建造一架三角翼之滑翔機，但並未成功(該架滑翔機在戰後被引進至美國空軍作測試)，然而他卻已構思出Jager P-13A高速戰機。Jager戰機之設計，結合了三角機翼和噴射發動機，理論上最大空速可達1,500哩/小時，幾乎是音速之2倍！這型飛機在二次大戰期間未讓德國製造出來，它的性能資料在德國投降之日，即完整地落入蘇聯之手。値得一提的是，戰後美國戰機硏發曾對歷比奇博士之三角翼設計作出結論，其三角機翼厚度過高，以致無法具備超音速之能力；無論如何，歷比奇博士先期之三角翼之硏究，確實是先驅，也是無價的。

在美國有一位首席氣動力學專家柏士坦，他是最先倡導試驗三角翼者，自1946年7月開始，共計有超過5,000小時之風洞試驗，在作各種不同三角機翼外形之硏究，後掠角度從45度至70度皆被涵蓋。

試驗期間曾發現三角翼之重大優點，即在音速範圍內，三角翼具有相當小之寄生阻力。風洞流線圖顯示，在0.80馬赫之後(600哩/小時)阻力値開始大增，而阻力値最高點恰位於通過1.2馬赫數(800哩/小時)，之後阻力線即大幅降低。根據康維爾公司在1946年11月為美國空軍所作之硏究得知，60度後掠角之三角翼，其最高阻力係數Cd値為0.048，相對於45度後掠角，其Cd値為0.072；比較條件之一是兩者均為相同翼面積。當時兩者之間Cd値竟然有0.024之差異，確實是令人驚訝。

這些試驗與後續的硏究亦證實，三角翼在稀薄空氣環境之下(高空)確實是非常穩定，而且具備良好的低速操控性能(部份原因為無明顯之翼尖失速點)。另一方面，三角翼是非常強固，故可允許使用較輕薄堅硬之材質，其翼面積也可提供較多機內燃油之空間。然而它亦有缺點，唯一實際的缺失是低速時，它具有甚低之升阻比;但反過來說，高速時它確實可發揮最好性能。

美國空軍尙滿意康維爾公司初步之硏發成果，遂於1946年11月批准建造一架後掠60度三角翼之XP-92機身之試驗合約(機身號碼為1，序列號碼為46-682)。但是合約規定，該機僅作三角翼飛行之硏究，且裝配一具標準之渦輪噴射發動機，以評估三角翼之外載。為了節約硏發時間以及經費預算，上述合約亦做部份修正，特別針對飛機零組件之獲得，以最快的效率籌補源自其他飛機之可用件。此行動很快促成XP-92A之發展，但也必然地宣吿康維爾公司XP-92計畫之結束。事實上，原訂合約計畫中尙有2架機體之製造隨後不久亦被取消。

為了區別此唯一之試驗飛機與原先XP-92計畫之相異，此架飛機重新命名為XP-92A。它亦以Model 7-002為名。

為了製造這架XP-92A，康維爾公司整合了其他廠家之零件，如前起落架使用貝爾公司P-63型，主起落架裝配北美公司FJ-1型，至於彈射座椅及座艙則使用自產之XP-81型機。整個製造過程皆由康維爾公司，全程在其廠房內完成，時間為1947年夏季。當時康維爾公司正面臨財務問題，也因此被迫關閉道尼(Downy)廠房；隨後該公司整個搬遷至加州聖地牙哥市繼續營運，包括其未完成之XP-92A機身製造。該項移遷計畫直至1947年秋季始完成。

XP-92A的設計上，其進氣口在機首部位，並分開氣流由兩側導入發動機艙區。其機翼根部長度約佔總機身之三分之二，需使用較大之操作行程以致動傳統之尾翼組件。它並無單獨之水平尾(或稱水平安定面)，它的垂直尾翼就像機翼，也是三角形狀，其後緣配備方向舵，活動行程面高度與垂直尾翼相當。它的副翼以及水平安定面與機翼完全結合一起，緊接著機翼後緣部位。整架飛機以前三點式起落架支撐。

(進氣口於前方的XF-92A)

為評估全尺寸風洞試驗，唯一的XP-92A裝載在一艘美海軍運輸艦上，運往加州北部舊金山市，然後再以卡車送至NACA美軍武器硏發試驗所，時為1947年11月。風洞試驗確證了小尺寸機模型以及康維爾公司靶標式飛機之實驗數據，XP-92A當時是非正式的稱呼；測試評估完畢，再由美海軍一艘航空母艦載運回聖地牙哥市。

不幸的是戰後初期，渦輪噴射發動機之硏發，並未能配合機身結構方面之突破。原先康維爾公司希望普特&惠尼公司之JT6(J42)發動機和通用電氣公司之I-40(J33)能夠提供7,000至8,000磅推力，以備XP-92試飛之用；然而在機身結構完成後，硏發後之發動機實際推力，大約在4,000至5,000磅。因此XP-92A未能如願裝上一具7,000至8,000磅推力之發動機，取代的是愛歷森廠的J33-A-21渦輪噴射發動機，推力僅為4,600磅。隨後於1948年4月，XP-92A被運送至加州慕洛克空軍基地作測試，但愛歷森廠的發動機因推力不足，未作試飛之舉，僅實施了一些架次之高速與低速滑行。1948年9月，愛歷森公司一部改良後具有5,200磅推力之J33-A-23型發動機，被裝配於機身上作飛行測試。

(愛歷森的J33型渦輪噴射發動機)

同年9月18日，XF-92A(1948年6月11日重新定名)在乾湖床上實施處女飛航，飛行時間約18分鐘，試飛員為康維爾公司艾力斯•雪倫。除了液壓系統對駕駛桿以及方向舵，有延遲反應外，試飛員報吿該機之性能尙正常。雖然這架飛機是在推力極不足情況下，作第一次三角翼飛機載人飛行，但其卻是航空史上許多項"首次"創新記錄之重要事件。

直到XF-92A開始進行首次試飛，康維爾公司僅有少數工程師參與三角翼飛機之硏發，因當時創新之設計並未引起公司內部以及美空軍太多興趣。但是當該機試飛計畫實施後，確實吸引更多人之注意力。康維爾公司原先計畫在試飛XF-92A機型15小時之後，就準備將其汰除。但是美空軍繼續接手試飛工作，並再對該機測試評估約30小時。然後，NACA美軍武器硏發試驗所亦感到興趣，並指派史考特•克勞菲德為XF-92A專案試飛官。直到1951年5月，愛歷森廠一具擁有後燃器之J33-A-29型發動機，推力8,200磅，安裝在該機上，美空軍和NACA美軍武器硏發試驗所繼續共同實施飛行測試任務。

試飛員查克•葉格和彼得•黑佛林斯特，幾乎包辦了空軍早期試飛XF-92A之任務；史考特•克勞菲德主要負責NACA美軍武器硏發試驗所的所有飛測架次；山敏•雪倫以及爾立•馬丁兩位擔任康維爾公司試飛該型機之任務。這五位飛行員皆認為XF-92A易於操控及落地；最重要的發現是它在穿音速區域特別地穩定，大多發生在近乎0.9馬赫數範圍。它由於缺少足夠推力，故無法在平飛情況下超越1.0馬赫。僅有一次的超音速飛行是葉格採用破S操作，由平飛進入到倒飛姿態，以帶4個G向下作90度俯衝，在葉格拉回至平飛前，該架飛機最大速度記錄到達1.10馬赫。在XF-92A整個硏發生涯中，共實施118次試飛，累積飛行時數62小時。

(查克•葉格與XF-92A)

1951年10月14日(葉格突破音速後4年)，XF-92A正在完成第118次落地時，它的鼻輪在滾行過程中折斷，整架飛機向右傾塌，致右翼有輕微損壞。然而，它不曾被修復或再度飛行。

(最後一次飛行XF-92A的降落姿態)

NACA美軍武器硏發試驗所將它存放在機棚裏，並保持原狀，直至1954年4月歸還美空軍。1969年美空軍博物館獲得這架全世界最早飛行之三角翼飛機，長期展示於俄亥俄州道頓市萊特派得森空軍基地(Wright-Patterson AFB)，至今仍可參觀。

(美空軍博物館中的XF-92A)

這架唯一的XF-92A型機，對康維爾公司以及其母公司通用動力公司皆影響其後續硏發方向，因為長時期的硏發該機，而有利於孕育出一些三角翼機種，如F-102、F-106、B-58以及海軍之F-7海鏢式戰機。事實上XF-92A已證明，它是所有三角翼飛機之重要進展里程碑。

XF-92A的規格：

種類	單座攔截機，氣動力三角機翼硏發機型
發動機	1具愛歷森廠製奇異J33-A-23(Model I-40 )，無後燃器或有後燃器
推力	5,200磅(無後燃器) 8,200磅(有後燃器)
翼展	31呎3吋
翼面積	425平方呎
機身長度	42呎5吋
機身高度	17呎8吋
空重	9,000磅
最大起飛重量	14,600磅
最大速度	655哩/小時
巡航速度	450哩/小時
爬升率	4,500呎/分鐘
航程	600英哩
固定武裝	6挺12.7mm機槍