冷戰的第一個10年是你方唱罷我登場的時代,科技迅速發展,世界離毀滅越來越近。1947年B-29斯基,圖4公牛戰略轟炸機亮相,1949年8月29日蘇聯第一顆原子彈爆炸,這意味着蘇聯切實擁有了對美國本土展開戰略核打擊的能力,美國人的噩夢已經成為了現實。而且蘇聯人並沒有滿足於B-29斯基,圖-4公牛亮相之時,蘇聯的新型噴氣式轟炸機的研發已經啓動。
圖-4公牛戰略轟炸機
對於美國空軍而言,尚在襁褓之中的星火、毒蠍、佩刀犬能夠攔截飛行速度較低的圖4戰略轟炸機,但是噴氣式轟炸機能夠擁有與戰鬥機相媲美的高速,美國空軍以己度人,認為作為蘇聯航空業的結晶,蘇聯的新型噴氣式轟炸機極有可能是一款能夠以超音速飛行的戰略轟炸機!這些亞音速截擊機不可能有效攔截蘇聯的高亞音速轟炸機,也就是説,美國必須製造能夠超越音速的新型截擊機!
因為蘇聯轟炸機的威脅,美國空軍在1949年開展了超音速全天候戰略截擊機的招標工作,並且要求超音速截擊機在1954年之前交付。
XF-103戰鬥機假想圖
有6家公司參與超音速截擊機的項目競標,這六家公司共提出了9個方案,但是除了康維爾公司方案以外,其他公司的方案要麼速度太低,設計過於保守,沒有活過第一輪的概念審查階段,要麼半路上自行退出,超音速截擊機項目只有康維爾公司,洛克希德公司和共和公司進入了原型機制造階段。但是洛克希德公司因為其他的戰機項目牽制了大量的精力(競標方案類似於F-104戰鬥機)自行退出了項目的招標。
XF-103模型
所以真正進入原型機制造階段的公司只有康維爾公司與共和公司,康維爾方案被命名為F-102,共和方案被命名為F-103。但是,超音速戰鬥機的研發成本很高,就是財大氣粗的美國空軍也覺得有些吃不消,XF-102與XF-103進入了全尺寸模型評估階段,在這時美國空軍驚悚的發現共和公司的XF-103戰鬥機竟然是一款能夠在2.3萬米的高度上以3馬赫的高速飛行的戰鬥機,未免有些不切實際,趕緊終止研發,從亞音速直奔三馬赫而去,你這是想登月啊?所以共和XF-103戰鬥機止步於全尺寸模型階段。
一路躺贏的康維爾公司的獲得了兩架超音速截擊機原型機的合同,而獲得最終勝利的康維爾方案使用兩側進氣的無尾三角翼設計,尾翼十分高大。整體而言XF-102戰鬥機有些接近於將機頭進氣修改為兩側進氣,以騰出空間用於安裝雷達的XF-92A戰鬥機。
XF-92A戰鬥機。
XF-102戰鬥機作為一架原型機沒有配備任何的武裝與雷達,機頭的雷達罩與武器艙內僅僅是一坨配重鐵而已,在一切都以湊活為核心思想的設計之下,XF-102在原計劃使用的J-67發動機與火控系統無法按期交付時,果斷退而求其次選擇了J40發動機與休斯E-9火控系統,生產進度較為落後的其餘原型機則使用了推力為4.54噸的J-57發動機。但是按照康維爾設計師的想法,F-102體型修長,就算是發動機功率不足也不用擔心速度過低,所以使用J-40發動機的XF-102最大航速應達1.8馬赫,使用J57發動機的XF-102A可應當飛出1.93馬赫的高速。
YF-102
康維爾公司將一切都想的太美好了!殘酷的現實險些擊垮尚在襁褓之中的YF-102。
因為YF-102的設計非常接近YF-92A戰鬥機,所以YF-102戰鬥機的生產速度很快,YF-102戰鬥機於1953年10月23日在愛德華茲空軍基地首飛,但是音障壁壘的厚度超乎康維爾的設想,計劃飛行速度高達1.8馬赫的YF-102戰鬥機的飛行速度無法超過音速,而且在首飛僅九天之後就因為故障而墜毀,寄託着康維爾公司全部希望的使用了推力為4.54噸的J-57發動機的YF-102二號機也無緣音障之後的風景,YF-102戰鬥機的二號機最大航速只有0.98馬赫而已!而作為F-102戰鬥機項目源頭的YF-92A戰鬥機的飛行速度也有0.95馬赫,也就是説,康維爾耗費了大量的時間所建造的超音速戰鬥機也就是一架大號的YF-92A,僅此而已。
YF-102
YF-102戰鬥機遲遲無法實現平飛破音速的設計要求,所以YF-102戰鬥機二號原型機因為無法突破音速所以在1954年1月11日停止試飛。
對於康維爾公司而言,YF-102戰鬥機無法突破音速堪稱驚天噩耗,因為美國空軍對F-102戰鬥機寄予厚望,在項目剛剛啓動的時候,在YF-102戰鬥機首飛之時就允許F-102戰鬥機投產,但是戰鬥機無法突破音速咋整?美國空軍表示你別想坑我的錢,所以當機立斷的終止了戰機生產合同。
YF-102的風洞模型
然而在那個年代,各國都遇到了戰鬥機無法突破音速的問題,從理論上而言,裝備大推力發動機的新型戰鬥機,完全有突破音速的潛力,但是這些戰鬥機卻無緣音速之後的風景,是因為戰鬥機突破音障的關鍵定律未被發現,人類已有的空氣動力學體系無法支持戰鬥機超音速化。也就是説,不是康維爾公司的錯,所以美國空軍只能非常無奈的繼續砸錢,讓康維爾公司繼續研發。又下了8架原型機的訂單……
美國空氣動力學學家瓊斯在1953年提出了面積率理論:
認為決定超音速飛行的零升力波阻的截面積不是飛行器的截面積而且在給定飛行馬赫下,通過機身縱軸上某個點的後馬赫切平面所切割的飛行器截面積。
面積率理論的誕生拯救了瀕臨崩潰的YF-102戰鬥機項目。康維爾在得知面積率理論並得到了NASA的技術支持之後,將尚未裝配完畢的YF-102戰鬥機的機身改裝為了蜂腰狀,一縮小機身橫截面面積,在發動機噴口兩側外部加裝一對鼓包,加長機頭長度,座艙修形,以及發動機進氣道修形等一系列的改造,並且換裝了推力更大的J58-P-41發動機,蜂腰型的YF-102戰鬥機於1954年2月20日首飛,並順利突破音障壁壘,成為了真正的超音速戰鬥機!蜂腰型的YF-102被命名為YF-102A戰鬥機。
YF-102與YF-102A對比
實際上,直筒型的YF-102與蜂腰型的F-102A之間的區別非常大,也就是説原本的YF-102項目已經夭折,YF-102A是狸貓換太子的重生之作!YF-102與YF-102A的關係如同圖22與圖22M的關係一樣,除了名字以外,其他的大不相同。
YF-102A
F-102戰鬥機是原型機最多的戰鬥機,包括2架早期型,8架直筒型,4架蜂腰型,原型機如此之多,只能表示,在那個音障壁壘陰影之下的年代,為了突破音速,各國窮盡一切手段,簡簡單單的風洞終究無法還原高速飛行的戰鬥機所遭遇的一切,只有用一架架真正的飛機作為小白鼠才能叩響超音速時代的大門。
發動機鼓包
成功突破音速的YF-102戰鬥機獲得了美國空軍的認同,並且F-102戰鬥機因為其獨特的外形獲得了三角劍DeltaDigger之名。
F-102戰鬥機
機長20.83 米,翼展11.61米,高6.46 米
空重8.77噸,最大起飛重量2.49噸
最大飛行速度1328公里/小時,1.25馬赫
作戰半徑448-806公里,最大航程2173公里
F-102三視圖
武備,彈艙艙門每側12發共24發FFAR巨鼠火箭彈,6發GAR-1空對空導彈/一枚AIM-26A和三枚AIM-4C空空導彈/2枚AIM-26A。
美國空軍在1954年3月與康維爾公司簽訂了F-102戰鬥機的生產合同,量產型的F-102戰鬥機裝備了休斯MC-3火控系統(後期更換為MG-10火控系統),紅外搜索系統跟蹤和攔截計算機、L-10 自動駕駛儀、APX-6A 敵我識別器,發動機為常規推力5.31噸,加力推力7.8噸的J58-P-23發動機。
F-102內構圖
F-102戰鬥機於1955年6月開始交付美國空軍,共生產975架,於1958年4月停產,1973年退役。休斯MC-3火控系統和雷達。
雷達
整體而言F-102戰鬥機的表現稀鬆平常,值得一提的是F-102戰鬥機的武備搭載方式非常的有特色。首先F-102戰鬥機就像她的前輩F-94C星火、F-86D佩刀犬、F-89D蠍子等截擊機一樣取消了前射機炮或者機槍,而是使用空對空火箭彈作為攔截武器,F-102戰鬥機的彈艙艙門上安裝了每側12發共24發的巨鼠火箭彈,這個數據稀鬆平常,和F-86D戰鬥機一個水平。
但是要注意,F-102三角劍戰鬥機的火箭彈是安裝在彈艙的艙門上!也就是説,三角劍戰鬥機是有彈艙的!
F-102彈艙艙門可以攜帶4發火箭彈,共六個艙門可以攜帶4*6=24發
F-102戰鬥機在機身中下部設計有一個三段式的彈艙,可以容納整整6發的GAR-1獵鷹空對空導彈,當美國空軍驚悚的發現蘇聯轟炸機有點多的時候,F-102戰鬥機增加了搭載AIM-26空對空核導彈的搭載能力,最多可以掛載兩發AIM-26空對空核導彈。
F-102戰鬥機火箭彈射擊
但是1957年美國政府要求F-89J戰鬥機只能掛載一發MB-1妖怪核火箭彈,以免蘇聯的戰略被美國空軍制止了,但是蘇聯想做的事,被美國空軍做了的慘劇,所以嚴格限制戰鬥機的核彈搭載數量。F-102戰鬥機怎麼逃得過呢?F-102戰鬥機在正常狀態下只有一側彈艙搭載核彈,另一側的彈艙搭載3發AIM-4C空對空導彈,因為AIM-26核導彈的體積有點大,所以擁有核武器搭載能力的F-102戰鬥機取消了艙門上的火箭彈設計以增加彈艙容積空間。
F-102
但是,要注意的是F-102戰鬥機無法在機翼下掛載導彈!只能説,有得必有失,不然的話彈艙6發在加上正常水平的4發空對空導彈,F-102會成為蘇聯轟炸機的三稜破甲椎,以及戰鬥機飛行員眼中移動的軍功章。
上文中提到,F-102戰鬥機是一款截擊機,那麼為了儘可能的降低阻力,提高速度康維爾公司選擇了將武器內置,為了儘可能的提高殺傷效率,將彈艙設計為了一個可以搭載6發導彈的彈艙,為了提升高速飛行時的飛行穩定性,所以採用了穩定性較強的三角翼設計。也就是説F-102戰鬥機是一款非常純粹的截擊機,他的一切都是圍繞着攔截蘇聯空軍的超音速戰略轟炸機研發的。
結果呢?蘇聯總共才幾種超音速戰略轟炸機?無非就是圖-160,圖-22,圖-22M這仨,圖95和米亞4都是亞音速轟炸機。
也就是説,美國空軍將蘇聯想的太厲害了,一直認為蘇聯會研發出一大羣的超音速轟炸機,結果呢?一個比一個遲,等到F-106戰鬥機都服役的時候,蘇聯的超音速轟炸機還沒有個影子……因此F-102戰鬥機也就用來攔截了,問題是這種活F-89都能做,用F-102未免有些浪費。
米亞-4轟炸機
所以英雄無用武之地的F-102戰鬥機真的就只能當戰鬥機使了,作為戰鬥機使用的F-102在越南戰爭當中一敗塗地!
F-102戰鬥機是機炮無用論主宰下的戰鬥機,取消了機炮設計,能夠攻擊戰鬥機的只有GAR-1與AIM-4,那麼,這兩款導彈都是故障率超高的第一代空對空導彈,紅外製導的,有事沒事就覺得太陽是一個超大的輻射源,所以拋開敵機直奔太陽而去,並且第一代空對空導彈的精度低,導引頭還需要液氮制導,命中率低下。
火控雷達半主動制導的有需要火控雷達的持續鎖定,然而F-102戰鬥機是一款力求穩妥的戰鬥機,機動性欠佳,也就是説根本繞不過力求靈活的MIG-21戰鬥機,所以半主動的沒多大效果,再加上導彈日常故障,所以F-102戰鬥機經常會陷入導彈打光了對面啥事沒有,然後被追殺上好幾十公里的窘境。
作為第一代超音速戰鬥機F-102作戰半徑短,雷達功率小,日常丟失目標,導致出擊頻繁卻無一斬獲。執行攔截任務時F-102的作戰半徑還不到五百公里……只能當機場保衞者了。
除此之外,“獵鷹”導彈另一個致命問題是引信設計。“響尾蛇”和“麻雀”都使用近炸引信,無需直接命中在敵機身邊即可引爆,唯獨“獵鷹”採用的是碰炸引信,只有直接撞上目標才能爆炸,從而大大降低了殺傷率。
51中5的獵鷹空對空導彈還不如AIM-9響尾蛇呢,所以響尾蛇一路延續到了現在,獵鷹被烹了,F-102戰鬥機稱為了用來烹飪獵鷹的工兵鏟,把截擊機當攻擊機用……
很明顯截擊機當攻擊機用是一種廢物利用的行為,不過説句實話,三角劍當截擊機效果一般,英雄無用武之地,但是三角翼設計穩定性強啊,F-102的前身YF-92A更是穩定到了最低失速速度<100公里/小時的情況,所以F-102以攻擊機的身份活躍到了1979年……只能説牆內開花牆外香。
F-102三角劍戰鬥機是美國空軍中的異類,無尾三角翼設計讓人覺得這款戰鬥機像隔壁老戴的,而且F-102戰鬥機完美的達成了設計要求,是一款面面俱到十分成功的超音速截擊機。加之F-102戰鬥機是美國空軍的全美半自動防空體系中的重要組成部分,是美國空軍所擁有的同時代最為完美的截擊機。但是蘇聯轟炸機放鴿子了,所以F-102戰鬥機陷入了英雄無用武之地的絕望,只能作為戰鬥機來使用,但是截擊機普遍體型龐大,機動性差,F-102陷入了幹啥啥不行,吃飯第一名的窘境。
然而F-102截擊機的不幸很大程度上也是因為50年代是空軍大發展的年代,航空技術飛快迭代,在F-102戰鬥機還沒服役的時候(1955年6月交付)2倍音速的F-104戰鬥機就首飛了,定位為F-102戰鬥機替代品的F-106戰鬥機1956年首飛,1959年服役,而F-106戰鬥機最大航速高達2.3馬赫!也就是曾經一往無前的三角利劍,戳到了鋼板上,折斷了。F-102已經落伍,誕生於F-102戰鬥機之前並被F-102戰鬥機所取代的美國空軍第一代噴氣式截擊機F-86D、F-89、F-94都無緣戰爭,因此F-102能夠在越南戰爭中一顯身手,F-102戰鬥機已經值得慶幸了,至少F-102戰鬥機還出現在了戰爭中。