皎　潔

在很多介紹航空史的書(shū)刊和資料中，極少見(jiàn)到由道格拉斯公司研制的D－588－1型飛機(jī)的身影。但它確是在20世紀(jì)40年代，為突破“音障”和超音速戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)的試驗(yàn)研究機(jī)。

“閃光”遮住“亮點(diǎn)”

耶格爾、貝爾X－1、音障、馬赫數(shù)1，早已成為航空航天界乃至航空知識(shí)愛(ài)好者眾所周知的名字和名詞；這是因?yàn)槊绹?guó)飛行員耶格爾，駕駛貝爾X－1試驗(yàn)研究機(jī)，在世界上首先突破了“音障”，超過(guò)了音速即馬赫數(shù)1（M1）。該事件使得由貝爾公司研制的以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的X－1型實(shí)驗(yàn)飛行器，吸引了媒體的注意和公眾的想象力而閃閃發(fā)光。但傳統(tǒng)的、直翼的、正常尾翼的、單臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的、道格拉斯公司的D－588－1試驗(yàn)研究機(jī)，卻被許多人遺忘變得鮮為人知，從而使此亮點(diǎn)黯然失色。

時(shí)至20世紀(jì)40年代初期，空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家還是不能完全解釋這樣一種現(xiàn)象：當(dāng)時(shí)最強(qiáng)大的美、英和德國(guó)的螺旋槳式戰(zhàn)斗機(jī)，在俯沖中追求盡可能快的速度時(shí)，在機(jī)翼上卻產(chǎn)生了由超音速而形成的劇烈振動(dòng)；尾翼表面產(chǎn)生的空氣阻力妨礙了飛機(jī)的操縱；飛機(jī)的升力中心發(fā)生了偏移，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)失去控制。

上述現(xiàn)象被稱(chēng)為“音障”——當(dāng)飛機(jī)的飛行速度接近音速時(shí)，飛機(jī)的阻力激增；升力下降，產(chǎn)生很大的低頭不穩(wěn)定力矩；機(jī)翼和尾翼出現(xiàn)抖動(dòng)，使其進(jìn)一步提高飛行速度遇到了障礙。一個(gè)時(shí)期，人們較難精確地推算出飛機(jī)達(dá)到多大速度才會(huì)出現(xiàn)“音障”現(xiàn)象，粗略估計(jì)大約在0.75～1.2馬赫數(shù)之間。這時(shí)流經(jīng)飛機(jī)某些部位的氣流速度已超過(guò)了音速?！耙粽稀爆F(xiàn)象出現(xiàn)的飛行速度范圍被稱(chēng)為“跨音速”區(qū)域，也被稱(chēng)為空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的“百慕大魔鬼三角”。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，幾乎所有的戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)工程師為了查明跨音速時(shí)出現(xiàn)“音障”現(xiàn)象的原因并尋找解決辦法，往往需要挑選勇敢的試飛員駕機(jī)進(jìn)行跨音速俯沖飛行測(cè)試。當(dāng)時(shí)最常用的一種研究方案是：在美國(guó)國(guó)家航空咨詢(xún)委員會(huì)的P－51“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼上，放置小型的機(jī)翼模型，讓飛機(jī)進(jìn)行高速俯沖來(lái)測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但每次飛行只能獲得幾秒鐘的少量數(shù)據(jù)，同時(shí)還要冒著極大的危險(xiǎn)。

由此，人們想到要研制一種相對(duì)安全而且能測(cè)量飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的飛機(jī)，專(zhuān)門(mén)用于跨音速飛行試驗(yàn)?；诖耍悹栵w機(jī)公司于20世紀(jì)40年代中期，為美國(guó)空軍研制了一種專(zhuān)門(mén)用于突破“音障”的X－1研究機(jī)；該機(jī)以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，由B－29轟炸機(jī)掛帶升空投放，而后點(diǎn)火進(jìn)行超音速飛行試驗(yàn)。與此同時(shí)，道格拉斯公司受命為美國(guó)海軍和國(guó)家航空咨詢(xún)委員會(huì)研制了一種正常式氣動(dòng)布局的軸流式渦輪噴氣式飛機(jī)，即從地面滑跑起飛的D－588－1試驗(yàn)研究機(jī)。

在一些人的記憶中，D－588－1試驗(yàn)研究機(jī)當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為“飛行試驗(yàn)管”。這是因?yàn)榇朔N飛機(jī)機(jī)身呈簡(jiǎn)單的管狀外形；飛機(jī)頭部為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道；飛機(jī)尾部為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管而得此稱(chēng)號(hào)。后來(lái)，“飛行試驗(yàn)管”就成了試驗(yàn)研究飛機(jī)的代名詞。

頭兩架D－588－1試驗(yàn)研究機(jī)曾被涂成鮮艷的火鳥(niǎo)紅色，以區(qū)別于原先涂成南瓜紅色的X－1試驗(yàn)研究機(jī)。

為了讓X－1研究機(jī)作幾分鐘的超音速飛行，需要先用母機(jī)把它帶入高空，投放后再由其自身的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力推進(jìn)。與此相反，由愛(ài)德華·海涅曼領(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計(jì)隊(duì)伍研制出一種簡(jiǎn)潔的單發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式飛機(jī)——D－588－1研究機(jī)；該機(jī)可以傳統(tǒng)的方式從地面起飛，而且能以超音速飛行更長(zhǎng)的時(shí)間。

愛(ài)德華·海涅曼是道格拉斯公司的主管飛機(jī)設(shè)計(jì)師，研究方向?yàn)檐娪蔑w機(jī)。他研制了從第二次世界大戰(zhàn)中使用的俯沖轟炸機(jī)到越南戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)的A－4“空中之鷹”攻擊機(jī)，取得了很多成果。

應(yīng)該記住的還有英國(guó)20世紀(jì)40年代中期的原型跨音速研究飛機(jī)——無(wú)尾的、薄翼的德·哈維蘭DH－108“麻雀”飛機(jī)。此機(jī)在試驗(yàn)飛行中，有3名飛行員喪生，其中包括小杰弗里·德·哈維蘭。

D－588－1真容

D－588－1是美國(guó)海軍和國(guó)家航空咨詢(xún)委員會(huì)投資，由道格拉斯公司負(fù)責(zé)研制的一種噴氣式試驗(yàn)研究機(jī)，取名“空中條紋”（Skystreak）。它是美國(guó)空軍戰(zhàn)后X－系列試驗(yàn)研究機(jī)的臨時(shí)替代品。該機(jī)是為解決飛機(jī)在跨音速區(qū)飛行時(shí)的“音障”問(wèn)題而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。

D－588－1“空中條紋”采用正常式氣動(dòng)布局，如圖一所示。機(jī)身呈兩頭收縮的細(xì)長(zhǎng)圓管形，內(nèi)置一臺(tái)機(jī)頭進(jìn)氣的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)；機(jī)翼為懸臂式梯平直下單翼；垂直尾翼與水平尾翼呈十字形配置裝于機(jī)身尾部；采用前三點(diǎn)式可收放起落架，可參看題圖。D－588－1全機(jī)長(zhǎng)10.68米，機(jī)高3.7米，翼展7.62米，翼面積13.9平方米；機(jī)重4422.6公斤；最高飛行速度1047.5公里／小時(shí)；裝一臺(tái)艾利遜J35－A－11型軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為2223千牛。

D－588－1于1947年4月15日首次試飛。時(shí)至當(dāng)年9月，該機(jī)已經(jīng)兩次改寫(xiě)了官方的飛行速度紀(jì)錄。第二次試飛時(shí)，由美國(guó)海軍飛行員馬里恩·卡爾（二戰(zhàn)時(shí)的王牌飛行員，曾擊落18架敵機(jī)，后晉升為將軍）駕機(jī)飛行，時(shí)速差點(diǎn)達(dá)到1047.5公里。當(dāng)飛機(jī)的飛行速度越接近馬赫數(shù)1（音速）時(shí)，控制飛機(jī)翻滾的能力越差。當(dāng)時(shí)解決此問(wèn)題的辦法是在機(jī)翼上裝一個(gè)擾流裝置。其作用是攪動(dòng)氣流，以改善翼表面氣流的分離狀況。這種裝置是D－588－1研制中的一項(xiàng)發(fā)明。直到今天，在許多航班客機(jī)和噴氣式公務(wù)機(jī)的機(jī)翼上，都裝有這種擾流裝置，有的還裝在垂直尾翼上?！翱罩袟l紋”飛機(jī)采用的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為突破“音障”提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。以上都是D－588－1“空中條紋”對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)作出的突出貢獻(xiàn)。

在X－1第一次超音速飛行之后差不多一年的1948年9月29日，于一次急劇俯沖飛行中，D－588－1“空中條紋”的速度達(dá)到了馬赫數(shù)1.01,即超音速。隨后，美國(guó)海軍宣布D－588－1“空中條紋”是世界上第一架達(dá)到超音速的飛機(jī)。他們認(rèn)為空中發(fā)射的X－1不能算是一架真正意義上的飛機(jī)，它猶如一顆步槍子彈。

受了刺激的美國(guó)空軍，隨即停止開(kāi)發(fā)空中投放的X－1，轉(zhuǎn)而將其改制成能從地面滑跑起飛的X－1，誓與D－588－1一決雌雄。由于改后的X－1降落速度過(guò)大，而且起落架的輪胎又太窄，因此只能承受空機(jī)著陸，否則會(huì)因飛機(jī)太重而在落地時(shí)爆胎；所以X－1在起飛時(shí)，只能加一半燃料，以便著陸前耗盡燃料而能輕裝安全落地。一切準(zhǔn)備就緒后，耶格爾駕駛最后一架X－1從地面滑跑起飛了。雖說(shuō)起飛時(shí)脫落了兩個(gè)副翼，耶格爾還是使飛機(jī)爬升到7000多米，飛行速度達(dá)到了馬赫數(shù)1.03，讓美國(guó)海軍閉上了嘴。

D－588－1的駕駛艙位于機(jī)身前部上方，是一種非常狹窄的側(cè)操縱桿座艙，不適合安裝彈射座椅。為解決飛行員救生問(wèn)題，采用了將飛機(jī)頭部通過(guò)爆炸螺栓與機(jī)身固定連接的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況需要逃生時(shí)，由飛行員引燃爆炸螺栓使頭部與機(jī)身分離，而后飛行員把座椅靠背放平，再爬到后部跳傘逃生。實(shí)際上，在如此狹小的座艙內(nèi)完成上述復(fù)雜的操作和行動(dòng)十分困難，這是設(shè)計(jì)師所沒(méi)想到的。

D－588－1“空中條紋”選用的J35－A－11噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，是美國(guó)政府開(kāi)發(fā)軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃的一項(xiàng)研究成果。J35試驗(yàn)型是由美國(guó)通用電氣公司研制的JG－108改制而成，后又改造成生產(chǎn)型。1946年9月，J35發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)被遷移到美國(guó)通用汽車(chē)公司的艾利遜分部進(jìn)行。直至1955年F－89戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃結(jié)束，各型艾利遜J35發(fā)動(dòng)機(jī)已生產(chǎn)了14000多臺(tái)。由于是軸流式設(shè)計(jì)，艾利遜J35渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)迅速成為眾多早期噴氣式飛機(jī)的最佳選擇，例如北美FJ－1“憤怒”戰(zhàn)斗機(jī)、XF－86“佩刀”戰(zhàn)斗機(jī)、XB－45“旋風(fēng)”轟炸機(jī)；馬丁XB－48轟炸機(jī)；諾斯羅普YB－49轟炸機(jī)、F－89“蝎子”戰(zhàn)斗機(jī)以及共和F－84“雷電噴氣”戰(zhàn)斗機(jī)等。

一些航空史專(zhuān)家評(píng)價(jià)：象D－588這樣的飛機(jī)動(dòng)力不足。盡管這是事實(shí)，但在當(dāng)時(shí)的條件下，要想達(dá)到超音速飛行，也只能采用J35這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。而且在當(dāng)時(shí)的條件下，能研制出象D－588－1上的艾利遜J35－A－11這樣的，推力高達(dá)2500馬力的輕型軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)已是一項(xiàng)巨大的成就。

實(shí)際上，“空中條紋”只研制了D－588－1和D－588－2兩個(gè)型號(hào)。D－588－2是在D－588－1基礎(chǔ)上的改進(jìn)型，采用了后掠翼，以渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)加助推火箭為動(dòng)力。D－588－2“空中條紋”是一種全新的、飛行速度達(dá)到2倍音速的第一架飛機(jī)。

由于D－588－1的一生平淡無(wú)奇，它幾乎已經(jīng)被人們所遺忘。最早的那架“空中條紋”，現(xiàn)被放置在美國(guó)佛羅里達(dá)州彭薩科拉海軍航空博物館的大廳中。僅存的另一架“空中條紋”，正在北卡羅來(lái)納州夏洛特的一個(gè)小博物館中修復(fù)；但由于存放在室外，它已嚴(yán)重?fù)p壞。

雖然D－588在航空史上很平常，但相對(duì)于它那些漂亮的對(duì)手——X－系列試驗(yàn)研究機(jī)而言，“空中條紋”更能讓我們對(duì)實(shí)用的、高效的高速戰(zhàn)斗機(jī)有更深刻的認(rèn)識(shí)。

責(zé)任編輯：育 林■