F-107A

F-107A即F-100B ，最初是被作為 F-100A 的後繼型號而研製的。通過最大限度地利用 J57 渦輪噴氣發動機的推力，它的速度將快於 F-100A 晝間戰鬥機。現在已經停產。

基本介紹

• 中文名：F-107A
• F-100B 項目：始於 1953 年
• 機翼的截面：變薄
• 保留： F-100A 的後掠翼布局

飛機簡介

F-100B 項目始於 1953 年，這一年，北美航空工業公司（North American Aviation，NAA）在 F-100A 的基礎上進行改進，設計出了 NA-212。1952 年 3 月 4 日，北美公司管理層要求其設計隊伍對 F-100B 的工程技術指標進行評估。F-100B 將保留 F-100A 的後掠翼布局，但機翼的截面變薄，由原來 F-100A 的相對厚度（厚度/弦長）7% 減小到 5%。

飛機將採用經過改進的 J57 發動機，安裝可變截面進氣道和收斂-發散式尾噴管。新型發動機的最大推力可以達到 16,000 磅。由於安裝了雙輪起落架，飛機可以從缺少準備的野戰機場起飛執行任務。機身按面積率設計，長細比有所增加。機載燃油由機翼內部油箱攜帶，沒有外掛點可供掛載外部副油箱。F-100B 的尺寸和重量預計與 F-100A 相當，但由於增強了動力，改善了氣動外形，最大速度預計可以達到 1.80 馬赫。飛機計畫於 1955 年投產。

項目設計

與此同時，北美公司開始研究將“超佩刀”改進為全天候截擊機的可行性。這個項目被稱為 F-100I（I代表“截擊機”Interceptor）或者 F-100BI（這兩個編號都不是美國空軍的正式編號）。這種飛機的總體布局與 F-100B 相似，但重新設計了座艙，並且安裝有機頭雷達罩。為了安裝雷達罩，對前機身進行了重新設計，採用了安裝了機頭下方的可變截面進氣道。

增加了掛載副油箱的翼下掛架。機翼前緣可以加熱，以防止結冰。飛機將只配備火箭武器。F-100BI 與 F-100A 的關係有點類似於 F-86D 和 F-86A。1953 年 10 月 20 日，公司將這個項目編號為 NA-211，開始進行風洞實驗，同時還製造了一個詳細的座艙全比例模型，並開始製造整機的全比例模型。

尺寸型號

F-100B 全尺寸模型，進氣口的外形竟與 MiG-21 的 E-8 研究機十分類似

1953 年 11 月，北美公司又開始考慮將 NA-212 改造成一種戰鬥轟炸機。在翼下增加了六個外掛架，機翼結構、操縱系統和座艙也都做了相應的修改。飛機具有空中加油能力。風擋和座艙蓋經過重新設計，改善了飛行員的視野。安裝了可收放的尾撬。飛行控制系統進行了改進，增加了俯仰和偏航阻尼器。

F-100B 和 F-100BI 都未能引起空軍方面的多大興趣。結果，1954 年 1 月 15 日，根據北美公司總裁李·阿特伍德（Lee Atwood）的要求，該項目做了大幅度的裁減：批生產計畫被放棄，項目的規模減小，只作為一項綜合性工程研究繼續進行。

4 月 16 日，北美決定在 F-100B 上也基本採用 F-100BI 截擊機的總體布局。然而，同月晚些時候，北美公司得知空軍對 NA-212 的戰鬥轟炸機方案表現出了興趣，因此在 5 月 16 日下令終止 F-100B 項目的所有工作，將精力集中到戰鬥轟炸改型上來。不過，截擊型的機頭雷達罩和下顎進氣布局都得到了保留。與此同時，北美公司的工程師們發現，利用內翼段吹氣式襟翼來進行附面層控制，可以提高飛機的低速操縱品質，並使著陸速度降低約 30 英里/小時，於是在設計的早期階段，這項技術就得到了套用。——在設計 F-100A 時，沒有採用任何襟翼。為把 F-100B 改造成一架戰鬥轟炸機，還需要做其它一些改動，包括：載荷係數由 7.33 增加到 8.67；安裝機動飛行自動駕駛儀；安裝 AN/APW-11A 雷達信標、低空轟炸系統（Low-Altitude Bombing System，LABS），AN/ALF-2 箔條發射器，AN/APS-54 雷達告警系統，標航線盤和座艙計算機。此外，還設計了更大、更重的機輪和制動裝置；掛架則具備了為外掛物進行電子點火的能力。

1954 年 6 月 11 日，美國空軍簽訂了購買 35 架 F-100B 戰鬥轟炸機的契約。1954 年 7 月 8 日，空軍通知北美公司，該項目的編號已經正式改為 F-107A，——空軍認為這種飛機已經和原先的 F-100A 有了巨大的差別，因此應該獲得一個全新的編號。1954 年 8 月 4 日，契約被削減到了僅訂購 9 架服役試驗用機（編號 YF-107A，空軍序列號 55-5118/5126）。

性能指標

1954 年末，空軍公布了第 68 號總體性能指標（General Operational Requirement， GOR），要求研製一種戰術戰鬥轟炸機和一種晝間/夜間制空戰鬥機。北美公司顯然對此做出了回應，但不清楚 F-107A 是否就滿足了 GOR-68 的要求。無論如何，F-107A 的研製工作一直在緊張地進行。此時，普拉特·惠特尼公司已經在 J57 的基礎上研製出了推力更大的 J75 新型渦噴發動機，北美公司就馬上決定把它作為 F-107A 的動力。

北美公司的工程師們對F-107A戰鬥轟炸機的垂直尾翼進行了重新設計，把它設計成單片整體式全動垂尾，——類似的設計也被用在北美 A3J“民團員”（Vigilante，後來編號改為 A-5）艦載戰略轟炸機上。機翼採用一套複雜的擾流片-縫翼-導流片來進行橫向操縱。機翼前緣與 F-100A 相似，安裝有自適應縫翼，但後緣則完全由簡單襟翼和開縫式襟翼組成。機翼沒有副翼，橫向操縱由機翼上下表面的一組擾流片完成。飛機安裝由早期的線傳操縱系統——“縱向操縱增強系統”（Augmented Longitudinal Control System，ALCS），它利用空氣數據系統的輸入信息來進行俯仰角速度的控制。主要進攻性武器將包括一枚核武器，以半埋方式掛載在機腹中心線掛架上。

實驗結果

不幸的是，風洞實驗表明，由於機頭雷達罩和下顎進氣口造成的氣流干擾，機載武器的發射與投放會遇到很大的問題。為解決這一問題，進氣口被從機頭挪到了機身背部、座艙後方。進氣道內安裝有一套複雜的可調式斜板系統，可以保證發動機在不同速度下都得到合適的氣流。最早的兩架原型機在試飛初期，進氣道內安裝有一套雙位（3.25°和 12°）發動機進氣系統（two-position engine inlet duct system）。該系統是在進氣道中央安裝一塊垂直的楔形導流板，導流板兩側附有四塊液壓驅動的調節板，調節板可根據需要進行收放，以調節進氣截面，保證發動機獲得合適的氣流。在第三架原型機上，這套系統實現了自動化，調節板也實現了無級調節。

將進氣道“背”在背上的 YF-107A 原型機

主起落架安裝在機身，而不是像 F-100 那樣安裝在機翼下，向前收入機身輪艙。雙輪前起落架向前收入機身。機身尾段下方安裝有可收放的尾撬，以防著陸時因飛行員疏忽導致迎角過高而損傷機身。YF-107A 將在機頭安裝一套北美公司自動控制分部研製的 XMA-12 綜合火控系統。該系統可以同時發現多個空中目標，並選擇其中一個，計算使用機炮或火箭攻擊的追蹤曲線。由於其獨特的進氣道布局，F-107A 的座艙蓋只能直接向上開啟，而不是通常採用的蛤殼式。 在緊急情況下，飛行員可以直接穿蓋彈射逃生，而不必先拋座艙蓋。

正在進行火箭滑軌彈射試驗的 YF-107 座艙段

1957 年 1 月 1 日，YF-107A 的契約再次被修改，生產量減少到了僅 3 架飛機，外加一個靜力試驗機體。

第一架 YF-107A（序列號 55-5118）於 1956 年 9 月 10 日在愛德華茲空軍基地進行了首次飛行，試飛員是北美公司的鮑勃·巴克爾（Bob Backer）。它在首次飛行中就超過了音速，但在著陸時，由於阻力傘未能打開，飛機衝出水泥跑道的盡頭，掉進了一道溝渠，因而受到了一些輕微的損傷。不過它很快就被修復，三天之後又重返藍天。55-5118 號機於 1956 年 11 月 3 日進行了首次速度為 2.0 馬赫的飛行。

YF-107 座艙儀錶板

55-5119 號機於 11 月 28 日首飛。它裝備了四門 20 毫米機炮，承擔了性能測試和綜合火控系統試驗的任務，它還負責檢驗機腹中心線掛架的投放品質。

55-5120 號機於 12 月 10 日首飛。這是第一架安裝有全自動可調進氣截面系統的 YF-107A。然而，可調截面進氣道的表現卻是差強人意。55-5120 號機曾多次進行亞音速或超音速的持續爬升，也曾在 35,000 英尺高度嘗試以最大速度進行垂直爬升，但高度始終都沒能超過 51,000 英尺。問題主要就出在可變截面進氣道和 J75 發動機上，而兩者在當時都還是相對較新的設計。此外在高速飛行時，由於進氣道氣流不穩定，可變截面進氣道還會發出煩人的振動聲。

飛行中的 55-5120

55-5118 號機負責探索飛機的垂直爬升性能。試飛員艾爾·懷特（Al White）駕機以 2.1 馬赫的速度從 39,000 英尺高度開始爬升，達到的最大高度是 69,000 英尺。

55-5118 與伴飛的 F-100

55-5119 號機則承擔了對武器投放系統進行評估的任務。它是三架 F-107 原型機中，唯一一架安裝有四門 20 毫米 M39 機炮的飛機。風洞實驗曾表明，在超音速情況下，從流線型的機腹中心線武器艙投放武器可能會遇到一些問題。不過在經歷了最初的一些麻煩之後，1957 年 2 月 25 日在中國湖的海軍試驗靶場，試飛員艾爾·懷特在速度 1.87 馬赫的情況下，成功地投下了武器。

飛行實驗

注意半埋安裝的武器艙

為了獲得批生產契約，F-107A 不得不與共和 F-105“雷公”（Thunderchief）展開競爭。1957 年 3 月，美國空軍決定選擇 F-105，F-107 則被降格成只執行空氣動力試驗任務的飛機。為此，第一和第三架 YF-107A 被轉交給了國家航空諮詢委員會（National Advisory Committee For Aeronautics，NACA），進行高速飛行試驗工作。

第一架 YF-107A（55-5118）於 1957 年 11 月 6 日到達 NACA 位於德來頓（Dryden）的飛行研究中心，其 NACA 編號為 207。由於它在機械上很不可靠，僅僅進行了四次飛行就被停飛。後來 NACA“廢物利用”，從它身上拆取零配件，用來保證另一架 YF-107A 的飛行。

座艙開啟

第三架 YF-107A（55-5120）於 1958 年 2 月 10 日到達德來頓。由於機械故障問題，可變截面進氣道的試飛工作不得不縮短。最終，NACA 徹底放棄了在 YF-107A 的可變截面進氣道上所做的工作，並用螺栓將其固定住；同時將最大速度限制在 1.2 馬赫。這架飛機在高迎角時，也存在擾流抖振問題。1958-1959 年，55-5120 號機在 NACA/NASA（National Aeronautics and Space Administration，國家航空航天局）共進行了大約 40 架次的試飛。在 YF-107A 試飛的基礎上，北美公司改進了計畫用在 X-15 上的側位操縱桿。1959 年 9 月 1 日，試飛員斯科特·克羅斯菲爾德（Scott Crossfield）在駕駛 55-5120 號機起飛時，因為操縱系統故障，被迫放棄起飛，結果導致兩個機輪爆裂，左側制動系統起火。克羅斯菲爾德安然無恙，但 YF-107A 卻受到了嚴重的損傷。由於修復該機在經濟上已經不划算，NASA 決定將其拆解。在被分割開之後，機身被運到了德克薩斯州謝帕德空軍基地（Sheppard AFB），用作消防訓練設備。

另外兩架 YF-107A 得以保存至今。55-5118 號機在從 NASA 退役之後，被交給了位於亞利桑那州圖森（Tucson）的皮馬航空博物館（Pima Air Museum），它還在該館展出。55-5119 號 YF-107A 在俄亥俄州萊特-帕特森空軍基地（Wright-Patterson AFB）的空軍博物館。

性能數據

發動機

一台普拉特·惠特尼YJ75-P-9渦噴發動機（推力17,200磅，加力推力24,500磅）

性能

最大速度（海平面）：890英里/小時

（36,000英尺高度）：1,295英里/小時

起始爬升率：39,900英尺/分鐘

實用升限：53,200英尺

正常航程：788英里

最大航程：2,428英里

尺寸

翼展：36英尺7英寸

機長：61英尺10英寸

機高：19英尺8英寸

翼面積：376平方英尺

重量

空重：22,696磅

總重：39,755磅

最大起飛重量：41,537磅

機內總載油量：1,260美制加侖（裝在機身油箱和兩個機翼油箱內）

機腹中心線凹入式掛架和翼下掛架都可以攜帶副油箱

武器

四門20毫米M39機炮，每門備彈200發（僅適用於55-5119號機）

一個機腹中心線凹入式掛架

翼下可以安裝六個外掛架，總掛載量可以達到10,000磅