XF-103战斗机

20世纪50年代美国研制试验的高空高速战斗机

XF-103战斗机（英文：XF-103 Fighter），是20世纪50年代初期美国共和飞机公司研制的一种高空高速战斗机。

发展沿革

历史背景

1949年，美国空军需要一种先进的超音速截击机，新项目一开始被称作1954年截击机。空军于1950年6月18日提出要求，截至1951年1月竞标结束，共和公司提交了AP-57方案。1951年9月11日，共和公司的设计获得通过，编号XF-103。经过空中器材司令部评估，该型飞机的最高速度达3马赫。XF-103战斗机采用三角形上单翼，前缘后掠角55度，机翼安装角是可变的。水平尾翼采用三角形布局，其前缘后掠角为60度。起落架为三点式，可以收入机身。发动机采用怀特公司的加力式XJ-67-W-1。采用两维式进气道，涡喷发动机的推力在高马赫数条件下是有限的，使进气口的温度以达到容许的标准。采用加力燃烧室，确保推力使飞机的速度达2马赫以上。

大多数电子和控制系统倍于雷达装备附近的一个舱内。XF-130计划装备6枚MX-904“鹰”导弹和36枚2.75英寸的巨鼠FFA火箭。导弹发射系统比较复杂，使用6个单独的导轨和作动筒。

研制历程

二次世界大战之后军用飞机，尤其是战斗机的设计与构造愈来愈复杂，无论是机身结构，发动机，航电系统与武器系统等等，都无法继续视作是能够独立设计的单一系统，而必须考虑到与其他系统之间相互依靠与相容。美国空军在这时候提出武器系统（WeaponSystem）的设计概念，这个概念将整架飞机的所有次系统在设计阶段就开始整合的工作，XF-103战斗机设计案也正好运用上这项新概念，整架飞机包含全天候搜索与射控雷达，空对空导弹，整合在适合超音速飞行的机体之内。 1950年10月休斯公司取得航电系统的合约，机体的部分则在当年6月由空军提出需求，次年1月一共有6家公司提出9项不同的设计案，其中光是共和飞机公司就提出三份。1951年7月，美国空军宣布由康维尔飞机公司、洛克西德公司与共和公司取得先期发展合约。这三家公司将会提出他们的模型，交由军方评估最后的获胜者。然而稍后美国空军觉得让三家公司同时进行耗资甚巨，因此将洛克西德公司在这一阶段剔除。

设计阶段预估XF-103战斗机的起飞重量为18160千克（40000磅），所牵涉的材料、生产方式与各项系统即使到了20世纪末尾依旧是极大的挑战。

共和公司于1953年3月完成全尺寸模型并交给美国空军审查。

1954年6月军方授与3架原型机生产合约，可是生产的过程相当缓慢，许多问题有待克服，尤其是在钛合金的施工程序上面。由于设计目标与风险相当的大，预期在1954年服役的计划已经是不可能实现，而一再出现的问题以及预算超支，使得原型机生产计划降为只有一架，除此之外，莱特公司的XJ67发动机也遭遇一连串的耽误而最终遭到取消的命运。

1957年8月21日，美国空军取消了XF-103战斗机的发展合同，当时XF-103战斗机还处于模型阶段。与共和公司同时竞争的康维尔公司以失败的XF-92A战斗机为蓝本，放大之后提出的拦截机设计被美国空军接受并且进入量产，这也就是后来的F-102战斗机。

技术特点

总体设计

XF-103战斗机机身细长，座舱与机身一体化，是整体式逃离救生舱，并有潜望镜用于观察前方，机身由钢与钛制成，采用三角翼，向后倾斜55度，水平尾翼也为三角形，后掠60度。

机身是完全光滑的，具有高细度比，用于在超音速下的低阻力。该设计是在发现区域规则之前开发的，并且不显示在1952年以后主要开发的飞机的任何蜂鸣。机身轮廓主要是圆柱形的，但是混合到围绕翼根开始的进气中，通过中间的圆形，矩形轮廓，然后在发动机喷嘴处再次返回到纯圆柱形状。

XF-103战斗机主要的设计要求之一是超过两马赫的高速飞行，因此机身外型极为流线，没有任何传统飞机突起的部分，包括座舱罩在内。飞行员坐在机身内，无法直接看到前方，仅有两侧各有一扇小窗户能够观察外界的状况。

机翼为中单翼，包括水平与垂直安定面在内，翼面外型都是三角翼形，水平尾翼位于垂直安定面的根部下方，比主翼略低的高度，以避开主翼后缘气流对控制与稳定性的影响。

进气口位于机腹，大约与机翼的位置相当。进气口的外型为长方形，下缘向前突出，使得正面与迎风方向有一个斜角。这个突出的下唇也是产生斜震波，将进入进气口的气流减速的结构。

内置弹舱位于机身两侧，与进气口错开，避免任何火箭或者是导弹发射的废气器入进气道导致发动机运作不顺或者是熄火的危险。

XF-103战斗机的的设计只有进行到全尺寸模型阶段，许多高速飞行下可能出现的问题与严重性都无法得知。

机翼控制

所有的控制表面都是纯三角翼。主翼以55度扫掠，并且可以围绕翼梁旋转以提供可变的入射。对于起飞和着陆，机翼向上倾斜以增加攻角，同时保持机身几乎水平。机身的长度使得难以通过向上倾斜整个飞行器来实现相同的目的，这将需要在起落架上非常长的延伸。该系统还允许机身以各种速度平坦地飞行到气流，从而将修剪角度设置为独立于整个飞行器。这减小了纵倾阻力，从而提高了航程。

机翼分裂在跨度的三分之二左右。该线以外的部分能够独立于机翼的其余部分旋转。这些可移动部分起大型副翼的作用，或称为共和国称他们为恐龙。为了保持枢轴点前面和后面的表面积有点相似，分割线更靠近枢轴前面的机身。大型常规襟翼从机身跑到机翼。在从翼根出口的约1/3处可获得滴罐的硬点。

水平稳定器看起来尺寸过小，并安装在机翼的线下方。较大的垂直翅片由用于高速稳定性的腹鳍补充。这个翅片向后折叠，从后面看，在起飞和着陆期间避免撞击地面。两个花瓣型空气制动器直接安装在水平表面后面，以大约45°角向上开口并进入水平表面和垂直表面之间的间隙。制动降落伞的规定在模型或各种艺术品上并不明显，虽然这是该时代的飞机的常见附加物。

动力系统

共和公司的设计案参考他们在1948年提出的一架全天候，高高度防御战斗机设计，新飞机预估可以在24240米（80000英尺）高度达到4马赫（4160千米/时）飞行速度。因为飞行速度非常高，全机身将以钛合金为主要材料以抵抗高速飞行下产生的高温。达成预估飞行性能的关键来自于即为复杂的动力系统。在起飞、降落与速度较低的飞行范围内，XF-103战斗机由一台莱特公司生产的XJ67-W-3涡轮发动机推动，这颗发动机是由英国授权生产的奥林帕斯发动机（Olympus），具有6810千克（15000磅）最大军用推力与9988千克（22000磅）最大后燃推力。当飞行速度进一步提高的时候，另外一颗XRJ55-W-1冲压发动机将加入和XJ67一起工作，其中XRJ55可以提供额外8535.2千克（18800磅）的推力，两颗发动机需要的空气由同一条大型进气道负责供应。为了降低阻力以及避免任何气流干扰，机身外型非常平滑，几乎不能有任何突起，包括传统座舱罩。飞行员坐在机身内部，仅有两扇位于侧面的窗户提供朝外的视野，前方式也只能依靠潜望镜代替一般的设计。翼展相当短的机翼平面为三角翼形，不过XF-103战斗机具有水平安定面，因此不能归类为一般的三角翼设计。机腹下方有一块可以在地面时折叠的垂直安定面。

XF-103战斗机使用了莱特公司带加力燃烧室的XJ-67-W-1涡喷发动机和一个冲压发动机。由于涡喷发动机的涡轮入口温度限制了高马赫数时发动机的推力，因此XF-103战斗机利用冲压发动机来满足对推力的要求。当空气经过引擎压缩机和涡轮的时候使用加力燃烧室作为冲压发动机的燃烧室，这样使得可用推力增加到两马赫以上。

XF-103战斗机的燃油装在5个压力燃料电池内，但是燃料电池没有自我封闭装置或者装甲保护。

武器系统

在武器方面，XF-103战斗机能够在机身两侧武器舱内携带6枚GAR-3导弹与36枚无导引火箭，空对空导弹由装在机鼻的雷达控制。它配备了六个GAR-1 / GAR-3猎鹰（当时称为MX-904），可能安排三或四个每个GAR-1和GAR-3，成对发射（每个雷达和红外引导）以提高命中的几率。 XF-103战斗机还配备了36个2.75英寸的“Mighty Mouse”FFAR。

机载电子

飞机的整个鼻子部被大型休斯雷达集所占据，当时它提供了长的探测范围。引导和消防控制由为所有WS-201设计开发的相同MX-1179包提供。休斯赢得了他们的休斯MA-1消防系统的合同，该系统正在开发中。武器在位于驾驶舱后面的机身侧面的舱内进行，通过向上翻转而打开，从而将导弹旋转离开其舱。它配备了六个GAR-1 / GAR-3猎鹰（当时称为MX-904），可能安排三或四个每个GAR-1和GAR-3，成对发射（每个雷达和红外引导）以提高命中的几率。 XF-103战斗机还配备了36个2.75英寸的“Mighty Mouse”FFAR。

性能数据

基本参数：

乘员：1人

机长：23.5米

翼展：10.5米

机高：5.1米

翼面积：37.2平方米

空机重量：11,317千克

最大起飞重量：17,466千克（19,443千克）

动力装置：

发动机：一台莱特公司生产的XJ67-W-3涡轮发动机

最大起飞重量：19,443千克