美國XP-55驗證機

美國XP-55驗證機

XP-55驗證機是1939年寇蒂斯-萊特(Curtiss-Wright)飛機公司為競爭美國陸軍航空隊(U.S. Army Air Corps--USAAC)R-40C項目,研製的全新氣動外形的競選機種。寇蒂斯XP-55採用了革命性的鴨式布局,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。XP-55在試飛就各方面就表現的不盡如人意,再加上到了四十年代中期,噴氣式飛機的發展潮流已不可逆轉。隨著軍方計畫的取消,XP-55和其他公司對這一項目的競爭也失去了推進力,還未裝備部隊就已落後的XP-55也淡出了人們的視線。不過,XP-55仍然可以做為活塞式戰鬥機中最先進的代表之一。

研製背景

美國XP-55驗證機伏爾提公司的競爭項目XP-54“天鵝”

毫無疑問,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.ArmyAirCorps--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。

美國XP-55驗證機諾斯羅普公司的競爭項目XP-56“黑子彈”

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“SwooseGoose”,雙尾撐結構是其明顯特徵,而諾斯羅普的XP-56“BlackBullet”屬於機身

美國XP-55驗證機美國空軍保存的XP-55圖片
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-55Ascender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 Divisionof GeneralMotors)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,採用帶後掠角下單翼形式,並在機翼上設定了垂直安定面方向舵,靠近機鼻處的一對前置水平安定面上設定傳統的鉸

美國XP-55驗證機NASM保存的珍貴照片

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鏇槳可被拋開,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。

艱難試飛

美國XP-55驗證機XP-55的風洞模型

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MenascoC68-5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

美國XP-55驗證機CW-24B,可以對比細節上與後來改進過的實機的不同

後被運到位於加利福尼亞莫洛克乾湖(MurocDryLake)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.HarveyGray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(NationalAdvisoryCommitteeforAeronautics--NACA)作進一步測試。

美國XP-55驗證機一號機42-78845

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。

美國XP-55驗證機三號機42-78847,編號塗寫位置與一號機不同

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。

正式測試

美國XP-55驗證機與42-78847最後的留念

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和其它螺鏇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-PattersonField)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。

美國XP-55驗證機XP-55被拆運外借到Kalamazoo時的情形

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-RobinsField,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(FreemanField,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(NationalAirandSpaceMuseum-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SilverHill的PaulGarber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”(AirZoo)之稱的卡拉馬祖航空歷史博物館(KalamazooAviationHistoryMuseum)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。

關於綽號

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。

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)

美國XP-55驗證機XP-55三視圖

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

遊戲明星

美國XP-55驗證機EAW中的P-55機群

雖然XP-55Ascender在航空史上只是一個匆匆過客,停飛封存之後就鮮為人知了,但它一反傳統的設計理念和新穎獨特的外形特徵對於熱衷發掘故紙堆的航空發燒友兼飛行玩家來說還是有著莫大的吸引力。早在CFS3之前,XP-55的身影就已經在一些開放架構允許玩家自行開發新機型的飛行模擬遊戲中出現過了,比如微軟的《模擬飛行》(FlightSimulator)系列和《戰鬥飛行模擬2》(CFS2)、MicroProse的《歐洲空戰》(EuropeanAirWar)以及LaminarResearch的《X飛機》(X-Plane)等。只是由於缺乏精確詳盡的數據資料,以及編輯軟體和個人能力的限制,這些較早由玩家自己製作的機型外掛程式大多徒有其表,不僅外形上還比較粗糙,氣動特性也沒有得到符合真實的體現,有的還省掉了座艙細節或是用其它機型的儀表面板來代替,不過XP-55的一些特點還是被考慮到了,比如特別加入了失速警告的聲音效果。

美國XP-55驗證機X-Plane中的3D模型

到了CFS2推出的時候,電腦軟硬體的性能已經有了相當大的提高,遊戲中對於細節的模擬也更加精細,不僅內外觀的畫面效果已經可以給人以身臨其境的感覺,而且相關資料的不斷積累豐富,以及玩家素質的相應提高,也使得第三方製作的機型外掛程式更加複雜和逼真,附帶了相當詳盡的性能參數,儘管距離完美的真實還有不小差距(這跟遊戲本身的圖像引擎、氣動模型等有很大關係),但飛行迷們已經可以享受到駕駛自己喜愛的“坐騎”激戰長空的樂趣了。

新近推出的CFS3雖然遊戲上的整體表現與玩家預期的相比只能說是差強人意,但加入了罕見機種和其它新的遊戲要素還是能給玩家帶來不少樂趣。此次XP-55是第一次作為“官方”正式製作的機型出現的,看來微軟也注意到了這款另類飛機所特有的吸引力。當然了,不管是在真實環境下還是

美國XP-55驗證機XP-55在CFS2中的外形效果和座艙界面
在模擬空戰中,誰也不想自己操縱的是一架有缺陷的戰機,如果完全照原樣複製,恐怕光是起飛降落就夠讓人頭疼的了。遊戲畢竟還是遊戲,為了增加趣味性以及從平衡性能上考慮,製作者除了儘可能精確地塑造飛機的外觀,還要突出其特點的同時在性能上作適當的調整。在CFS3中,XP-55的正式型號為P-55A,與真實的最大不同就是“換裝”了從未投產的普惠X-1800發動機,更強勁的動力帶來的自然就是更優異的性能,最高速度達到了815km/h(507mph),爬升率也提高到1,066m(3,500ft)/min,武器系統也保持為2門20mm機炮外加2挺12.7mm機槍,火力更為兇猛,可以說“實
美國XP-55驗證機CFS3中的P-55A
現”了寇蒂斯的預期設計。不過“人無完人,金無足赤”,即使在遊戲中也不可能出現“超級武器”,儘管P-55A高速性能好,但先天的後向視野差,獨特的外形也容易被對手識別,因此在對戰中比較適於採用“BoomandZoom”(俯衝攻擊+垂直爬升)戰術。至於如何揚長避短,將P-55A調教成為你的王牌座駕,就要靠玩家在槍林彈雨中多多歷練了。

另外,不僅是電腦遊戲,在家用遊戲機的作品中XP-55也曾有露面的機會。在1999年的縱版飛行射擊遊戲《Strikers1945Plus》(就是熟知的《雷電》(Raiden)那種類型)中,XP-55是被安排作為隱藏獎勵機種,要用秘技才能選用的喔,由此也可以知道怪異的外形總是容易獲得青睞!

模型與其它

美國XP-55驗證機XP-55 1:48模型

和遊戲公司一樣,模型廠商也不會放過這么一種別具一格的題材。早在1945年7月,美國《ModelAirplaneNews》上就刊登過有關XP-55模型製作的文章和三視圖,但因為當時戰爭還沒最終結束而沒有透露具體性能數據。

後來CzechModel出品過1/48的比例像真模型,而MPM推出的是1/72的規格。除了靜態作品外,還有模型愛好者按照蒐集來的數據圖紙製作了大比例的動力模型。

P-55VsJ7W1

熟悉二戰軍機發展歷程的航空迷可能已經從XP-55的鴨式布局聯想到了日本在戰爭結束前研製的九州“震電”ShindenJ7W1型截擊戰鬥機。

美國XP-55驗證機日本 J7W1“震電”

的確這兩者從外形構造上看有明顯的相似之處,不過沒有證據顯示它們之間有什麼直接的聯繫,只能說是異曲同工,而在細節上還是有較大差異,比如說後掠翼的翼型、機身後部的鰭片、垂直安定面在主翼上的位置等,至於從性能指標上看則是相對後期的J7W1更為出色。雖然歷史根本沒有給這兩種非常規布局的典型代表以碰面的機會,但還是有“好事”的航空畫家把它們硬扯到了一起(在畫中也可以看出它們的異同),也許在以後的飛行模擬遊戲中我們還有機會體驗到它們之間的一番龍虎爭鬥。

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