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F6F战斗机 发展沿革 技术特点 美国一单座单发平直翼活塞式舰载战斗机

2023-05-25 20:16 F6F战斗机

F6F战斗机  发展沿革 技术特点 美国一单座单发平直翼活塞式舰载战斗机

F6F战斗机 发展沿革 技术特点 美国一单座单发平直翼活塞式舰载战斗机

美国一单座单发平直翼活塞式舰载战斗机

F6F战斗机(英文:F6F fighter,绰号:Hellcat,译文:地狱猫,又称:悍妇/泼妇),是美国一型单座单发平直翼活塞式舰载战斗机。

F6F战斗机是F4F战斗机“野猫”的后继型号,是二战美国海军的标准舰载战斗机,它不是最快速的二战战斗机,但是与以往的美国战斗机不同,通过与日本飞机在低空玩“猫捉老鼠”的死亡游戏,成功地压制住零式战斗机取得空中优势,成为当时美国海军的一张王牌,令日军飞行员谈“猫”色变。

F6F战斗机由美国格鲁曼公司于1938年开始研制,1942年6月26日首飞,1943年9月服役,二战时期总共生产约12272架,而当中的11000架是在两年之间建造的,而最后一架则于1945年11月交付,有不少F6F存放于世界各地博物馆,部分更能够飞行。

中文名

F6F战斗机

外文名

F6F fighter

前型/级

F4F战斗机

研制单位

美国格鲁曼公司

研制时间

1938年-1942年

服役时间

1943年9月

国 家

美国

服役情况

退役

退役时间

1954年

机 型

活塞式舰载战斗机

首飞时间

1942年6月26日

发展沿革

研制背景

F4F 野猫

1938年,格鲁曼公司的F4F-2原型机XF4F-2正在试飞中,美国海军和格鲁曼公司都想给F4F塞进一台马力更大的发动机以进一步提高性能。但是基于XF4F-1的基本设计,单换发动机并不能保证性能的全面提升,还需要增加翼面积,于是出现了非常成功的XF4F-3,这些都为日后F6F的研制提供了宝贵的经验。  

1939至1940年期间,为获得一种能与日本零式战斗机匹敌的舰载战斗机,美国海军开始着手发展新一代的舰载战斗机,钱斯·沃特公司的倒鸥翼XF4U-1和格鲁曼公司的双发XF5F-1是此计划的两个竞争者。在试制XF5F-1的同时,格鲁曼并未停止单发战斗机的研究,仍在继续改进F4F战斗机,期间借鉴了在太平洋战争中以及英国皇家空军在欧洲战场上得来的教训。值得一提的是,新的F4F-4首次引入了折叠机翼,大大减小了航母甲板占用面积,从而有可能设计出更大的舰载战斗机。    

建造沿革

XF5F-1

1940年末,格鲁曼公司的XF5F-1受到海军的质疑,出于舰载机安全性考虑而设计的双发XF5F-1战斗机原本是个很好的设想,但是XF5F-1的两个发动机在座舱之前,飞行员着舰时更本无法看见着陆信号官LSO的信号,这是个严重的问题,并且XF5F-1原型机的式飞结果也不理想,海军要求格鲁曼拿出另一个替代方案。  

1941初年,格鲁曼提出了XF6F-1方案,考虑到采购成本与便于生产,发动机选用1700马力的14缸气冷莱特R2600,这种发动机已经应用在格鲁曼XTBF-1鱼雷机上,并开始批生产。格鲁曼飞机制造厂对飞机图纸的修改反映了珊瑚海战役的战斗经验,这包括降低了机翼中央部分,以便起落架可以更倾斜,在驾驶舱周围安装更多装甲钢板以保护驾驶员,加大了飞机的载弹量,以满足6挺0.5英寸机枪的需要。    

安装了 R2800 的 XF6F-3

1941年6月30日,美国海军在评估了格鲁曼的设计方案后,订购了两架原型机,这两架飞机分别安装不同的发动机,以便进行对比测试,其中XF6F-1使用了莱特R2600发动机,另一架原型机使用了普惠R2800-10“大黄蜂”发动机。迫于战争形势,在试飞前就开始建立生产线。

1941年7月30日,试飞员R.霍驾驶XF6F-3首飞成功。1942年6月26日,XF6F-1也完成了首飞,尽管试飞结果和人们预期的一样,XF6F-1性能相对F4F有了台阶性的提高,但XF6F-3的性能更加优异,因而型号也由F-1改为F-3,很快就进入了生产。    

1942年11月,XF6F-3首飞后的5个月后,首架生产型F6F-3飞上蓝天,在排除了一些微小的设计缺陷后。1943年1月16日,格鲁曼开始向海军交付F6F-3,埃塞克斯号航母上的VF-9中队成为首个装备F6F-3的单位,到1943年底,F6F-3已经交付了2500架之多,生产如此迅速的原因除了美国强大的航空工业实力外,F6F-3与F4F相似性也帮助了格鲁曼迅速地转产。  

F6F战斗机发展了多种型号,包括XF6F-1(原型机),XF6F-3(始祖机),F6F-3,F6F-3N/E,XF6F-2,XF6F-4,F6F-5,英国海军型,F6F-5N/E,F6F-5P,XF6F-6,F6F无人机等。    

服役历程

F6F

1943年8月31日,约克城号航母的VF-5中队的F6F-3首次参加实战。二战争中所有的优秀海军飞行员都驾驶过F6F,太平洋战场上首屈一指的战斗机中队VF-15,驾驶着坚固的F6F击落了310架敌机;自首战以后,F6F基本上参与了1943年以后太平洋战争中所有空战。包括了号称“马里亚纳射火鸡大赛”的菲律宾海战,绝大多数的空战击落成果都是由此机获得。    

F6F的设计由于较为保守无法有效提高性能,因此二战末期在美军航母上的F6F已开始用解决降落问题的F4U进行替换,战争结束后以更优秀的F8F取代。此后F6F仅剩少量的F6F-5K在朝鲜战争时曾经使用,大多则是转往二线作为训练用,法国海军的F6F-5也在印度支那地区使用,乌拉圭海军的F6F-5更一直使用到1960年代初。    

技术特点

总体设计

F6F战斗机

F6F战斗机在内部结构与装备上,比起旧式F4F更为先进,但外观上除了机体更大以外,却所差无几,故此也被戏称为“野猫的大哥”(Wildcat's big brother)。   由于美国海军需要一种更快、更多火力、更大载弹量、能够飞得更远的飞机,因此需要设计一种更大的飞机,这样就有更大的空间安放马力强劲的发动机、安放更多武器和更多燃油。为了保持起飞和降落的速度维持在可操纵的范围内,格鲁曼把F6F的机翼造的比其他飞机都大(包括P-47的27.8平方米)来降低翼载,是二战中单引擎战斗机中最大的。F6F显得太大,让人担心是否能在航母上安全降落。但是格鲁曼制铁工厂设计出色,使得飞机完全能够在航母上使用   。

二战中典型战斗机的翼载都在150至220千克/平方米之间,其中零式仅有107.5千克/平方米。而F6F可以说是完全针对零式战机研制的一种制空武器。零式发动机功率不大,但机身轻、翼载低,机动性很好。在F6F的设计中同样引入了这种概念,其翼面达到31平方米,翼面积的增大势必会增加阻力,所以格鲁曼公司为F6F安装了大功率发动机,然而发动机体积不大,这使得F6F座舱到机头有3度的下倾角,对舰载战斗机而言,良好的前下方视野非常有利于舰上起降。同时F6F的发动机剩余功率大,做剧烈的机动动作后能量损失小。而零式战斗机虽然有极低的翼载,但是发动机马力太小,限制了性能的进一步发挥。为了进一步降低阻力,F6F机身蒙皮使用平头铆钉铆接,机身外表光洁,英国使用的恶妇Mk.II(F6F-5)甚至进一步进行了蒙皮抛光。这样这种低翼载大马力的战斗机理所当然的获得了极佳的机动性。F6F如果作为陆基战斗机派驻欧洲的话,仅从机动性而言,其盘旋机动性可能将优于德军任何一种战斗机     。

气动结构

F6F

F6F战斗机机身为全金属硬壳式结构,铝合金蒙皮使用了埋头铆接技术。低中单翼以最小角度安装在机身上以利于将飞行阻力减小到最低水平,引擎的安装没有沿着推力线的方向而是略低于推力线安装,这样就可以使引擎获得相当大的向下攻角——这个设计有利于改善前下方的视野以方便在航母甲板上起飞。飞机所有的控制面均有织物覆盖。F6F发动机安装了三叶标准汉密尔顿螺旋桨。发动机、油冷器和冷却油箱都安装在由大量挡板保护着的引擎罩内部。所有机内油箱均为自封闭设计。飞机的主油箱有两个,肩并肩的安装在机体中部,每个容积73英制加仑(87.5美制加仑),此外还有一个容积62英制加仑(74.5美制加仑)的油箱安装在紧贴着飞行员座位后下方的位置,引擎启动使用火药式启动方式。飞机拥有一个宽敞的驾驶舱,由于飞行员居于飞机最高点的驼背式机身设计以及整流罩倾斜向下的机鼻设计,即使是坐在驾驶舱内的地面视野也是不错的   。

武器系统

F6F战斗机机翼中装有6挺12.7毫米勃朗宁M-2机枪,配弹2400发,后期型号靠近机翼内段的2挺机枪被20毫米机炮取代。通常,F6F都在机腹下挂载一枚900千克炸弹或在机翼下挂载6枚火箭弹   。

性能数据

机体参数(XF6F-3)

乘员

1人

长度

10.24米

翼展

13.06米

高度

4.11米

机翼面积

31平方米

空重

4152千克

最大起飞重量

6991千克

动力装置

1台普惠R2800-10“大黄蜂”发动机

飞行速度

最大612千米/小时

实用升限

11369米

最大航程

2462千米

推重比

0.21千瓦/千克

衍生型号

XF6F-1

XF6F-1,注意其巨大的螺旋桨导流罩

原型机XF6F-1安装有R2600-16发动机和寇蒂斯电气的三叶螺旋桨,发动机2400转/分时可产生最大1600马力的功率。机翼内并列安装六挺12.7毫米勃朗宁机枪,每挺备弹400发。XF6F-1的宽敞的座舱位于机身主油箱之上,位置较高,飞行员具有良好的前向视野,座舱四周有完善的装甲保护。  

XF6F-1借鉴了F4F的大量成熟技术,使这种飞机可以在短期内设计出来,其可以看成为是F4F的放大型,正常起飞重量5896公斤,比F4F重了一倍,几何尺寸上也增大了20%。两者都出自格鲁曼“铁匠铺”设计小组之手,所以这两种飞机在外观上的相似就不足为奇了。XF6F-1机身和尾翼结构都继承自F4F,仅仅了几何尺寸不同。XF6F-1重新设计了中翼段,使主起落架可以向后收进机翼内而不是F4F那样收入机身,这样F6F的主起落架轮距比F4F宽了许多,更适合在航母上操作。XF6F-1还加强了飞行员装甲并增加弹药容量,舰载机的大型化使得XF6F-1大大提高了战术性能。    

XF6F-3

XF6F-3是F6F的第二架原型机,由于换装了R2800-10W发动机,细节处和XF6F-1有些不同,左侧发动机排气管开口减小了一些,并且将空速管移到了右翼前缘底部。1941年7月30日,试飞员R.霍驾驶XF6F-3首飞成功。随后格鲁曼又把第一架原型机XF6F-1改成XF6F-3标准,这两架XF6F-3成为后来4400架各型F6F-3战斗机的始祖。    

F6F-3

F6F-3为生产型,和原型机相比,F6F-3改动很多,主起落架舱门经过修形以降低阻力;用汉米尔顿-标准全天候螺旋桨替代了寇蒂斯电气的产品;发动机罩和排气管也有少许改动,但F6F-3的武器仍沿用原型机的六挺12.7毫米博朗宁机枪。F6F-3早期型使用R2800-10发动机,1943年末,F6F-3后期型换成了带注水加力的R2800-10W发动机,并增加了机腹中线挂架,可以挂载炸弹或者150加仑副油箱。    [1]

F6F-3N/E

1943年11月,F6F-3基础上发展出的先进的夜战型,大约生产了200架F6F-3N和18架F6F-3E。F6F-3N和F6F-3E都在右机翼安装有雷达天线,不同的是F6F-3E的AN/ASP-4雷达天线单元以吊舱形式安装在右翼挂架上,F6F-3N的AN/ASP-6雷达天线单元则安装在右翼的流线型整流罩中。两种型号的雷达波接收器都安装在机身内,在座舱仪表面板中增加了雷达显示器,这两种型号都安装有R2800-10W发动机。到1944年4月停产时为止,F6F-3各型共生产了4402架。其中根据租借法案,英国海军获得了252架。    

XF6F-2

测试评估中的 XF6F-2

XF6F-2是与XF6F-1同期生产的原型机,机身与XF6F-1相同,但是加装一个波曼涡轮增压器以增大发动机输出功率。XF6F-2造好后一直没有进行试飞,在海军的督促下,XF6F-2的工作才又重新运作。

一开始XF6F-2准备安装怀特R2600-15发动机,但后来格鲁曼又相中了功率更大的普惠R2800-21“大黄蜂”发动机。1944年1月7日,安装有新发动机的XF6F-2终于开始了处女航,试飞员卡尔.艾伯。由于涡轮增压器未能提高XF6F-2的性能,这架唯一的XF6F-2原型机去掉涡轮增压器后被改成了F6F-3卖给了海军。    

XF6F-4

F6F-3的首架原型机XF6F-1,后来改成XF6F-3,之后又改成了XF6F-4原型机。XF6F-4主要改进之处是加强了火力,机枪被换成了两门20毫米航炮,每门备弹200发,发动机换成了更新的普惠R2800-27。位于马里兰州帕图森特河畔的海军航空测试中心在对XF6F-4进行广泛的测试后,决定不投产这种型号的F6F。这架1942年就首飞并改装过三次的飞机接受了最后一次改装,变成了F6F-3进入现役。    

F6F-5

1944年春,F6F-3正式停产,取而代之的是F6F-5。F6F-5的各种型别-5E、-5K、-5N、-5P一共生产了7870架之多。F6F-5在主起落架内侧的翼根部分增加了一对挂架,可以挂载两枚450公斤炸弹,另外在外段机翼下增加了六个HVAR(机载高速火箭)火箭导轨,每侧三个。  

F6F-5部分型号安装两门20毫米机炮和4挺12.7毫米机枪,加强了火力。F6F-5的发动机导流罩与R2800-10W发动机之间的间隙缩小,显得更加流线。F6F-5在外观上与F6F-3最大的不同是,除了早期型外大多数F6F-5取消了座舱后的侧窗。在7000米高度,F6F-5最大速度达到了611公里/小时,并且能在7分钟内爬升到6100米的高度。英国海军获得了930架F6F-5,另外法国和乌拉圭也有少量装备。    

英国型

英国海军的 Hellcat MK.I

英国海军的F6F-3最开始被重编型号为塘鹅Mk.I,装备给英国海军800舰载战斗机中队,后又改称为恶妇Mk.I,F6F-5则是恶妇Mk.II。    

恶妇Mk.I与标准的F6F-3并无二致,恶妇Mk.II在F6F-5基础上改进了发动机注水加力装置、重新设计了发动机导流罩和副翼、加强了座舱装甲,并抛光机身蒙皮。这样恶妇Mk.II的最大速度和机动性比F6F-5稍好,最大速度达到644公里/小时。英国海军也获得过70架F6F-5夜战型,重编号为恶妇NF.MkII。    

F6F-5N/E

F6F-5P

F6F-5N装备AN/ASP-6雷达,F6F-5E装备AN/ASP-4雷达。F6F-5N/E通常配置两门20毫米机炮和4挺12.7毫米机枪。除了海军在舰上使用F6F-5N/E外,海军陆战队也在陆上机场上操作这种夜间战斗机。和F6F-3N/E一样,F6F-5N装备AN/ASP-6雷达,F6F-5E装备AN/ASP-4雷达。F6F-5N/E通常配置两门20毫米机炮和4挺12.7毫米机枪。除了海军在舰上使用F6F-5N/E外,海军陆战队也在陆上机场上操作这种夜间战斗机。    

F6F-5P

XF6F-6

F6F-5P是F6F-5的侦察型,F6F-5P在座舱下的左侧机身安装了一具机载照相机,通常跟随大编队一起行动,进行战果评估照相。F6F-5P保留了标准型的武器,空战能力并未降低,在几次行动中F6F-5P还击落过日本飞机。      

XF6F-6

F6F-6的原型机,共制造两架。由F6F-5的机体改造而成,换装了新的普惠R2800-18W发动机和汉密尔顿-标准四叶螺旋桨。XF6F-6在试飞中达到了671公里/小时,成为飞得最快的恶妇。正在格鲁曼公司计划投产之际,1945年8月日本宣布无条件投降,海军随即取消了订单,这种恶妇的终极型未能赶上战争末班车。    

F6F无人机

马里亚那海战中,从蒙特里号起飞的恶妇

F6F的庞大家族中,有两种机型的编号比较特殊,这就是F6F-3K和F6F-5K。在它们编号之中的“K”代表这是一种装有遥控装置的无人机(类似于美军用F-4改装的QF-4遥控无人靶机)。这些F6F-3K/5K由标准的F6F-3/5改装而成,部分飞机安装了固定的翼尖副油箱。无人机保留了全部座舱设备,除了可以由地面基站、水面舰艇或另一架飞机进行遥控飞行外,还可以由飞行员常规驾驶。美军在太平洋比基尼岛进行核爆时,F6F-3K无人机首先穿越了核爆云。朝鲜战争期间,这些二战剩余物资安装了高爆炸药,在道格拉斯AD-4Q引导机的操纵下,对朝鲜的桥梁进行自杀攻击。残存的F6F-3K和F6F-5K涂着醒目的橘色,成为靶机在后来的空空导弹试验中被一一击落。    

服役动态

1943年1月,F6F-3正式交付海军后,越来越多的F4F“野猫”中队换装了恶妇机,到年底美国海军的大型航母都装备了F6F-3,老式的F4F移交给小型护航航母。某日的黄昏,一个恶妇编队巡逻至关岛附近,发现日本占领的关岛奥若特机场上空有49架日本舰载机盘旋进入着陆航线。他们跟在这些飞机后并未被发现,并将其中的30架逐个击落,剩下19架也被击毁在跑道上。另一次是一位恶妇飞行员将他的副油箱准确地投在一架零式上,将其“砸落”。

1944年6月,美国进攻日军在太平洋上的据点马里亚纳群岛。6月19日上午,太平洋战争中最大的空战爆发,日军舰队抢先出动4波共计326架飞机攻击美军。但日军的攻击并没有收到预期的效果。10时许,空战进入高潮,埃塞克斯号航母的战斗机大队长麦坎贝尓驾驶F6F冲入日机编队,一举击落4架日机;来自列克星顿号航母的弗雷西尓中尉冲入日机机群,在60米的近距开火,耗弹360发就击落日机6架。在美机打击下,日机纷纷中弹坠海,甚至出现同时有15架飞机坠毁的场面,日军的326架飞机被击落315架,美机损失26架,一位美军飞行员在无线电里兴奋地大叫:“这真像古代的猎火鸡啊!”于是,这场激烈的海空大战以“马里亚纳猎火鸡”彪炳史册。

1945年,日本组织神风特攻队,驾驶满载炸弹的飞机,直接冲撞敌舰,与敌舰同归于尽。F6F舰载战斗机参加了拦截“神风”的战斗,那些没有任何自卫武器的特攻机,成了靶机。  

1945年中旬,战争的最后几个月,日本海军已经荡然无存,F6F机队通常只能执行一些武装侦察/搜索任务,在这些任务中,F6F通常在机腹下挂载一枚900千克炸弹或在机翼下挂载六枚火箭弹,一旦发现日本的军舰、商船,就给于打击   。

总体评价

F6F战斗机的座舱装甲和自密封油箱使它能经受住零式7.7毫米机枪弹丸的射击,与零式相比,F6F在速度、火力、垂直机动上占优,续航力、盘旋性能处于劣势。零式占优的地方在于小半径转弯与盘旋,零式被F6F追尾后常使用小半径斤斗摆脱,有时还能反咬住F6F。在3000米以下零式略占优势,但在5000米以上零式动作变得僵硬,成为F6F的活靶子。战争后期,F6F-5已经能够切入正在急转的后期型零式(A6M5)内圈,一方面与F6F-5的机动性改进有关,另一方面也与后期型零式追求提高速度而机动性下降有关     。

F6F

二战中美国海军飞行员都称F6F战斗机为“铝坦克”,其6挺机枪,当进行暴风雨般攻击的时候,没有日本飞机能够逃脱被摧毁的命运。战后,日本飞行员谈到他们战时的恐惧与绝望的时候,总是会提起“地狱猫”。另一方面,F6F可以经得住严重的攻击并仍能把飞行员带回航母,飞行员经常的口头禅是“这是一种多孔的飞机”和“通过孔洞的空气比通过飞机周围的多”,曾经有一架F6F在着陆到航母以前已经燃烧了数百英里。美国海军第一王牌戴维·麦克坎贝尔曾经看见“双黄蜂”发动机里的活塞和联动装置到处乱飞的“地狱猫”仍能够飞回航母,因此格鲁曼公司经常被叫做“格鲁曼制铁工厂”。

F-6F战斗机能够可靠地从航空母舰上起飞,在二战期间美国海军发起的大规模航母攻势中发挥了重要作用。自正式参与作战以来,美国海军航空部队在太平洋上所取得的75%的胜利都是拜这种飞机所赐。美国海军王牌飞行员戴维·麦坎贝尔驾驶“地狱猫”,在一天的时间里打掉9架日本飞机。F-6F配备重型武装,比同时代的其他机型能够造成大得多的战斗损伤。据统计,F-6F在空战中以损失270架的代价共击落5200架敌机,其中相对于零式战斗机的损失比率为1比13。F6F也孕育了美国最多的王牌飞行员,总共306位。除了机体的优势外,这佳绩某程度上也要归功于日军飞行员的质素下降,以及美军的策略得宜。至于对地攻击,F6F总共投下了6503吨的炸弹。

二战众多战机中,F6F创造了一项无可比拟的纪录:在不到2年的时间内,共击落5155架敌机,占美国海军和海军陆战飞行队击落6477架敌机中的80%!作为专门对抗日本第一流零式飞机而设计的战机,不负众望充分发挥了其优势。尽管F6F略嫌笨重,但坚固、耐用、故障少,令其成为二战中美国海军最佳战机之一   。

参考资料

1.F6F Hellcat·ww2db.com

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