美國F-100戰鬥機是美國空軍(USAF)第一種正式服役的可在平飛中達到超音速戰鬥機。雖然F-100最初是嚴格按照空中優勢戰鬥機進行設計的，但在服役中扮演最多的角色卻是戰鬥轟炸機，並在越戰初期成功執行了大量對地攻擊任務。由於超佩刀是美國百字頭戰鬥機系列的第一種型號，技術上難免有不成熟之處，再加上倉促上馬，造成生產型飛機存在大量隱患，服役中頻繁墜機。F-100A生產203架，墜毀50架；F-100C生產476架，墜毀85架；生產數量最多的1274架F-100D中有超過500架毀損於各種事故，安全記錄只能用恐怖來形容。這種“寡婦製造機”飛機能夠大量服役，當然有其中的歷史原因，這要追溯到美國超音速戰鬥機的誕生初期。
基本介紹
- 中文名：美國F-100戰鬥機
- 國別：美國
- 類型：超音速戰鬥機
- 研製：北美航空
溯源,改進,試飛,性能,參數,
溯源
1949年2月，北美航空開始研究F-86佩刀戰鬥機的超音速改型，工程師雷蒙德·賴斯(RaymondRice)和埃德加·舒默德(EdgarSchmued，P-51野馬的設計者)在公司自籌資金的支持下開始研究如何能使佩刀在平飛中達到超音速。研究結果表明：只需將F-86機翼的後掠角從35度增加到45度就可以獲得這項能力，但風洞試驗表明增加後掠角只能使最大速度略微增加，在接近音速時碰到音障，還是無法在平飛中達到超音速。
事實已經顯而易見，僅進行氣動外形的改進還不足以達到超音速的目標，還需要更大的推力——比以前大得多。為此通用汽車(GeneralMotors)的艾利遜(Allison)分部提出一種能夠提供4082.57千克推力的J35發動機改型，幾乎是F-86的J47推力的兩倍。通用電氣(GeneralElectric)也提出了J47發動機改型，額定推力4264.02千克，加力推力5897.04千克。
1949年9月4日，北美航空決定將全部資源集中在研製F-86D全天候截擊機的改進型上，以確保具備超音速性能。計畫中採用通用電氣的J47改型發動機，在10668米的高度時將能達到1.03馬赫的極速。這種“先進F-86D”的機翼後掠角45度，機身按照面積率修形。但在向USAF提交方案時卻被否決，USAF責成北美航空設計一種晝間戰鬥機。
在經過了一番修改後，1951年1月，北美航空向USAF提交了“先進F-86E”方案。這是一種高性能晝間戰鬥機，在許多方面與“先進F-86D”類似，機身結構基本相同，僅去掉了機鼻進氣口上方的雷達天線罩。USAF也否決了這個方案，但認為這個設計有發展成空優戰鬥機的潛力。
北美航空的下一個方案被稱為“佩刀45”，“45”指機翼後掠的角度。它結合了“先進F-86D”和“先進F-86E”的特點，動力裝置換為普拉特&惠特尼(Pratt&Whitney)新設計的J57-P-1渦輪噴氣發動機，最大加力推力6,804.28千克。估計在10,668米高空能夠達到1.3馬赫(1,383.74公里/小時)的最大速度。作戰半徑1078.03公里，戰鬥重量10773.45千克，軍械4門20毫米T-130加農炮。
改進
佩刀45最後終於成功地吸引了USAF的注意力。北美航空要求USAF出資購買兩架佩刀45原型機，一架用於氣動測試，一架用於武器試驗。
1951年10月，儘管此前有關鍵的研發人員擔心這個以F-86晝間戰鬥機為基礎的設計將會過於複雜和昂貴，USAF委員會還是決定啟動佩刀45項目。這是因為隨著韓戰的爆發，美蘇緊張關係一觸即發，空軍委員會此時只希望佩刀45能儘快服役，保證USAF的空中優勢。為了加快服役進度，他們決定不經過原型機的驗證就直接投產佩刀45型飛機。這是一項高風險的決策，借鑑了二戰時期B-29的生產模式，好處是可以使一種還在紙面上的飛機儘快地提供給空軍，但另一方面將要冒極大的技術和成本的風險，因為一旦在原型機試飛過程中發現意想不到的問題，就必須對已服役和正在生產線上的飛機進行改進，並承擔由此帶來的長時間延誤。但考慮到在朝鮮的“熱戰”和與蘇聯冷戰的壓力，這個險還是值得冒的，1951年11月1日，空軍與北美航空簽訂了兩架佩刀45原型機和110架生產型飛機的意向契約。
1951年11月9日，北美航空的佩刀45原尺寸模型接受軍方的審查，收到了超過100項構型修改建議，空軍人員還發現了數項軍械配置缺陷並提出了一些能夠增進飛機性能的修改意見。1951年11月20日，北美開始了佩刀45生產型研製工作，公司型號NA-192。1951年12月7日，USAF正式將佩刀45的型號定為F-100，成為首架型號過百的美國戰鬥機。兩架原型機的型號為YF-100，公司型號NA-180，生產型為F-100A。
1952年1月3日，空軍正式簽署了兩架YF-100原型機的採購契約，2月11日，又簽署了購買23架F-100A的契約。由於購買這些飛機使用了USAF1952財年的資金，所以飛機的尾碼是52開頭。
經過模型審查之後，北美航空根據建議對機身進行了修形，加大細長比，並採用了延伸的蛤殼狀座艙蓋。將平尾移到比機翼低的位置，希望在高功角狀態時平尾可以不受機翼氣流的影響，保持效率，遏制以前後掠翼飛機在此狀態突然上仰失速的危險趨勢。這種致命的現象被稱為“佩刀之舞”，已經導致了大量F-86事故。低置平尾在一架YF-86D(序列號50-577)上經過了測試驗證。
1952年6月23日，USAF核准了設計改動，但要求北美航空考慮安裝外部武器掛架，並使用非自封油箱代替現有的自封軟體油箱以減輕181.45千克重量。
在最後的設計階段，北美航空的工程師為減少阻力和增加發動機推力作出了數項改動，首先是改用具有銳利邊緣的進氣期唇口，並將機鼻加長22.86厘米，可以改善進氣流場並在超音速狀態下向發動機輸送更高密度的空氣;另外將平尾和垂尾的厚度/弦長比減小到0.035，進一步減小阻力，但是後者沒有來得及套用在兩架原型機上。所有的改動於1952年8月26日被空軍核准。此時USAF還增訂了250架F-100A。
由於設計的改動，YF-100的型號也遞增為YF-100A。YF-100A的主翼厚度/弦長比為0.082，比F-86的0.1降低了許多，此外在機翼前緣還安裝了具有翼剖面的前緣縫翼，使得機翼的厚度/弦長比進一步降到了0.07。副翼安裝在機翼後緣的內側而不是傳統的外側，以減少高速時副翼偏轉造成的主翼扭曲。由於YF-100A沒有襟翼，作為補償，前緣縫翼可以根據受到的氣動力在低速時自動沿著導軌向前伸出並呈略微下傾狀，與主翼之間的間隙可以加快流經機翼上表面的氣流速度，增加起降時的升力，並可以避免機翼抖振、增進近失速時的橫向控制、並且能做出更小的轉彎動作。
YF-100A的機腹安裝有一片可收放的減速板，垂尾高而後掠，厚度很薄。主起落架向內收起在機身內，雙輪前起落架向後收入。機翼內沒有設定油箱，所有內部燃料都容納在5個非自封軟體油箱內，總容量2,838.75升，此外翼下掛架還可以掛載兩個容量為1040.88升的副油箱。
試飛
YF-100A的動力裝置是普惠的J57-P-7，額定推力4232.26千克，最大加力推力6713.58千克。但在實際使用中發動機沒有被調校到可以達到全功率的狀態，最大推力沒有達到以上數字。1952年8月26日，USAF將F-100A的定購數量增加到273架，另加一架靜力試驗機。在第一架YF-100A接近完工時，空軍認識到僅憑兩架原型機不足以完成試飛工作，於是決定將首批10架F-100A都作為試驗用機。
1953年4月24日，首架YF-100A(52-5754)終於出廠，並在高度保密的情況下，從北美洛杉磯工廠轉移到愛德華茲(Edwards)空軍基地。北美公司試飛員喬治.S.韋爾奇(GeorgeS.Welch)在1953年5月25日駕機作了處女航，並在這次飛行突破音速。7月6日，YF-100A在一次從15,545米高空開始的俯衝中達到了1.44馬赫的速度，創下了新的速度紀錄。
在初期的試飛中YF-100A遭遇到了方向舵顫振的問題，安裝了方向舵液壓阻尼器後解決。USAF試飛員飛過YF-100A後認為其性能比空軍現有的戰鬥機都優越，但是也發現了有可能影響飛機服役進度的若干嚴重缺陷：起降時前向視野很差；高速平飛時縱向穩定性不足；低速操縱性差，並有偏航和顛簸失速的傾向；左翼掛架投放失靈;在沒開加力的情況下爬升速度太慢，到達12192米高度要耗時16分鐘；接地速度太大造成著陸困難。
1953年9月15日第二階段試飛工作完成，YF-100A已經完成了39次飛行，總時數19小時42分鐘。1953年10月14日，第二架YF-100A(52-5755)首飛。為了炫耀新式戰機，USAF決定使用YF-100A原型機來打破速度紀錄。當時的直線速度紀錄是道格拉斯XF4D-1天光(Skyray)創造的1212.22公里/小時，需要在一段3公里直線航線上從兩端通過兩次，計算平均成績。超配刀的速度必須要超過原紀錄百分之一以上，才能承認為新紀錄，這就意味著3公里航線的平均時速至少達到1224.29公里。弗蘭克K.(皮特)埃佛勒斯(FrankK.(Pete)Everest)中校被選中進行破紀錄飛行。他的第一次嘗試在薩爾頓海(SaltonSea——美國加州東南部帝王谷(KingsGanyon)中的一個鹽湖，1905年以前一直被稱為薩爾頓灰岩坑，是被鹽覆蓋的低地，1905年科羅拉多河的洪水形成了此湖)上空展開，埃佛勒斯中校駕駛YF-100A(54-5754)在3公里航線上空進行了4次穿越，平均時速1,219.22公里，比天光快但並未超出百分之一，因此未被承認。在首次嘗試受挫後，YF-100A又轉向打破15公里航線的速度紀錄，這裡沒有“百分之一”的限制，根據國際航聯(FAI)的規則，任一航向上的最快速度都可被計為正式的世界紀錄。1953年10月29日，埃佛勒斯中校以1,215.03公里/小時的平均速度創造了新的世界速度紀錄。在整個破紀錄飛行中，埃佛勒斯中校駕機始終保持離地高度30米，這也是航空史上最後一個在低空創造的紀錄。
性能
美國空軍使用的第一種超音速飛機是北美“超佩刀”戰鬥機即F-100戰鬥機，它的設計於1951年1月得到美國空軍的支持。最初研製這種飛機時稱作“佩刀-45”計畫，因為該機的機翼後掠角為45度。1951年11月1日，空軍訂購兩架YF-100原型機和110架F-100A生產型飛機，樣機於1952年8月26日得到批准。YF-100A原型機於1953年5月23日飛行，同年10月29日達到1,220公里/小時的速度，成為世界上第一種平飛速度超過音速的戰鬥機。F-100採用後掠45度的大展弦比低單翼。全機採用整體結構，抗扭性能好，進氣口設在機頭，為扁圓形。水泡形座艙蓋後有一條機脊一直通到垂尾。
單機成本為663354美元的生產型F-100A飛機於1953年10月開始出觀，1954年9月美國空軍第479戰鬥機聯隊開始改裝F-100，但由於超音速飛行的新問題而造成一系列事故，結果它們不得不於1954年11月停飛之後進行了大量的試驗，其中包括1955年2月26日的一次俯衝，在這次俯衝中，試飛員被迫在1250公里/小時的速度下跳傘，這是有史以來第一次成功地從超音速飛行的飛機逃出。在對尾翼、翼尖和操縱系統作適當的修改後，F-100A復回現役。這種飛機頭70架改裝了F-100A-5批的較大的機翼和尾翼。F-100裝一台普拉特·惠特尼J57-P-7(後幾批裝J57-P-39)發動機，推力約為4540公斤，高速衝刺時可打開加力燃燒室。簿簿的下單翼後掠45度，平尾是全動的，兼起了安定面和升降舵的作用。減速板位於粗短的機身底部;機尾阻力傘可以減小這種戰鬥機的著陸滑跑距離。機頭進氣道下安裝4門20毫米M-39機炮；為增補機身內的燃油，最多可以掛4個副油箱。
早期的“超佩刀”飛機(203架F-100A)被看作是空中優勢戰鬥機，然而F-100C飛機增加了轟炸和空中加油能力，1953年12月30日訂購的F-100C於1955年1月17日首次飛行，它裝一台推力更大的J57-P-21發動機；有6個翼下掛架，最多掛3180公斤炸彈或副油箱，並採用F-100A後期型的較大的機翼和尾翼。1955年8月，一架F-100C飛機創造了1322.89公里/小時的世界速度紀錄。在F-100A與F-100C之間還存在著一種戰鬥轟炸改型——F-100B，因設計變更大，外形氣動布局發生很大變化，又稱F-107A，未投產。
在俄亥俄州哥倫布，開闢了第二個生產基地，製造F-100C和F-100D“超佩刀”。1956年1月24日在英格耳烏德首次飛行的F-100D與F-100C相似，但為了改善“超佩刀”的遠程適航性而採用了自動駕駛儀，並且加裝了“響尾蛇”飛彈，執行對地攻擊時，還可加掛空對地飛彈。F-100F是雙座的戰鬥轟炸、截擊或教練用型號，機身放長，機炮減半。RF-100是照相偵察改型。
F-100A、C、D、F等各型共生產2350多架，1959年全部停產。使用國家除美國外，還有法國、土耳其、丹麥等。1956年美國“雷鳥”飛行表演隊換裝F-100“超級佩刀”式戰鬥機，成為第一支裝備超音速戰鬥機的飛行表演隊，“雷鳥”一直使用了13年。F-100曾在越南戰爭中執行戰鬥轟炸任務，是美國空軍在越戰中使用的主要機型之一。1973年F-100從美國戰術空軍退役轉入美國空軍國民警衛隊服役，有些被改裝成無人駕駛靶機使用。
1969年底美國眾議院通過軍援台灣空軍一個中隊的F-4鬼怪式戰鬥機，但參議院以為F-4的攻擊性過強而否決。美軍則改以軍援25架F-104A/B以及34架的F-100A，但最後台灣空軍獲得了35架F-100A，因為使用零備件組裝了一架。隨後美軍又出售4架F-100F，使得台灣F-100總數達到39架。台灣空軍使用F-100A一直到1984年，但當年6、7、8月連摔3架F-100A，F-100A於1984年9月正式退役，成為全世界最後退役的F-100。
參數
發動機：一具普拉特&惠特尼XJ57-P-7渦輪噴氣發動機
最大推力4,309.38千克，加力推力5987.77千克
