会下蛋的A-5“民团团员”舰载攻击机
作者:Armstrong
来自空翼
1953年11月,北美飞机公司哥伦布分部启动了一项自筹资金的舰载机项目,企图研制一种比道格拉斯A3D“空中勇士”性能更好的核武器投送平台。北美公司内部把该项目称为“北美通用攻击武器”(NAGPAW),设想该机能以高达2马赫的速度投掷核武器,具有极强的突防能力。1954年,北美公司不请自来地把NAGPAW提交给美国海军。
北美公司设想中的以低空超音速突防方式进行上仰投弹的NAGPAW
NAGPAW让美国海军眼前一亮,双方一拍即合,该项目在军方在添加了一些要求后进入正式研制阶段。一开始NAGPAW被设想为一种低空突防攻击机,机翼面积足够小,翼载足够高,以获得可接受的低空高速飞行品质。不过小机翼无法满足美国海军提出的零甲板风弹射起飞要求,解决方案要么是加大机翼,要么是采用复杂的可变后掠翼,但前者会影响低空飞行品质。在格鲁曼XF10F-1“美洲虎”研制失败之后,美国海军已经对可变后掠翼飞机的研制进行了冷处理,于是在权衡之下提出可以为更好的舰载起降性能牺牲一些低空突防能力,并在1955年1月改变了要求,把2马赫高空冲刺能力放在首位,其次才是低空突防能力。
NAGPAW早期设计,机身内的水平管道式武器投掷系统此时就已经确定
随着设计的进化,1961年的NA-233方案已经具有了日后A-5的雏形
会下蛋的超音速舰载攻击机
北美公司的设计师最终采用了前缘后掠37.5度、翼面积71.44平方米的上单翼设计。机翼没有副翼,滚转控制通过机翼上布置的一系列前缘铰接扰流板和后缘铰接折流板提供。内翼段后缘有大尺寸襟翼,机翼前缘有前缘襟翼。外翼段后缘没有任何控制面,并且可向上折叠翼以缩小甲板占用面积。
A-5的机翼滚转控制系统
为了增加升力,机翼后缘安装有复杂的边界层控制系统,与襟翼自动联动。当襟翼开始下偏时,边界层控制系统就把发动机高压引气从其上表面排出,增加升力并降低着舰迎角。每侧机翼下方可安装一个外部挂架,用于挂载武器或副油箱。
A-5复杂的襟翼系统
NAGPAW早期方案是双垂尾布局,其全尺寸模型在1956年3月接受审查时具有两个巨大垂尾,不久后双垂尾就变成全动单垂尾以简化设计。襟翼收起时,垂尾偏转角被限制在左右各2度,此时全动垂尾巨大的舵面等效面积能提供足够的方向控制。襟翼下偏超过25度时,垂尾偏转角会增加到左右各25度,以提供必要的低速方向控制。由于垂尾过高,所以在中间有个铰链,使垂尾顶部可向左折叠以便进入航母机库。垂尾后缘约40%高度上有一个集成了电子对抗天线、编队灯和燃料系统通气管的整流罩。垂尾顶部的电介质整流罩中则安装了无线电天线。
A-5双垂尾布局全尺寸模型
折叠状态的全动垂尾
该机的平尾同样是全动设计,虽然能有限差动,却不负责滚转控制,因为这是机翼扰流板和偏流板的责任。
NAGPAW的机身相当细长,机鼻的雷达天线罩可向后折起便于航母机库停放。该机后机身并列安装两台通用电气J79加力涡喷发动机,通过机身侧面的两个斜切进气口进气。这种进气口不仅能调节喉道面积,还能通过水平压缩斜板产生的斜激波使超音速气流在到达发动机压气机之前减速到亚音速。A-5是首批采用这种进气口的超音速飞机之一。
A-5的斜切进气口
为了承受2马赫飞行的气动加热,该机的结构大部分采用钛合金制造。
NAGPAW的主起落架组件位于机身两侧,主轮向前收起并旋转90度收入轮舱,前起落架同样向前收起,这样设计的优点是在发生液压故障时,起落架可在气流吹动下自动锁定到位。
该机有两名乘员,分别是飞行员和投弹手/导航员,前后串列座舱有独立的蛤壳式座舱盖。前飞行员座舱有无框环绕挡风玻璃和全透明座舱盖,视野良好。投弹手/导航员的座舱盖是封闭式的,两侧只有一个小小的舷窗。而在最初的NAGPAW全尺寸模型上,后座座舱盖是完全不透明的,因为设计师认为不透明座舱盖利于观察雷达显示器,并能防护核爆闪光。但这种设计遭到一些投弹手/导航员的抗议,因为完全封闭的座舱盖会引起幽闭恐惧症。于是北美就设计出妥协方案,在座舱盖每一侧都开一个小舷窗。投弹手/导航员没有任何前方视野,也不能操纵飞机。
投弹手/导航员的座舱盖是封闭式的,两侧只有一个小小的舷窗
NAGPAW将安装HS-1/1A紧急逃生系统,两名机组拥有各自的弹射座椅,飞行员可以通过拉动面帘或座椅下方手柄来启动弹射程序。启动后,座椅会自动拉紧束带,将乘员固定成弹射姿势,然后抛掉两个座舱盖,启动火箭把座椅推离飞机。座椅在飞行虫会放出一个稳定伞来稳定姿态,不久后乘员与座位分离,降落伞自动展开,整个程序只需3秒。如果飞行员失能,投弹手/导航员也可自行弹射。HS-1弹射座椅的最小弹射速度是100节(185公里/小时),A-5A后期型的HA-1A座椅具有零零弹射能力。
NAGPAW将采用奇葩的水平管道式武器投掷系统,以“下蛋”的方式投掷核弹。该机没有采用具有机腹舱门的传统弹舱,因为这种弹舱不能在超音速下投掷核弹,而是在两个发动机舱之间的机身内设置了被称作“线性弹舱”的管道弹舱。Mk 28型核弹被容纳管道弹舱的最里端,与两个油箱固定在一起被统称为“载荷列车”。投掷时,在火药筒燃气的驱动下,“载荷列车”作为一个整体向后以30节(56公里/小时)的速度被弹出弹舱。由于在飞抵目标时,两个一次性油箱一般会被用空,所以空油箱和尾部油箱上展开的弹翼能保持核弹在飞向目标过程中的稳定性。此外弹舱中还有一个电子对抗装置,在核弹前先行弹出。管道弹舱尾部一开始是个可掀开的口盖,后来改成抛弃式尾锥。
NAGPAW将采用奇葩的水平管道式武器投掷系统
A-5执行低空超音速拉起投弹时,由于投弹速度高,炸弹作抛物线飞行时的滞空时间长,使该机能更容易避开冲击波。北美公司还计划在线性弹舱内塞进一台以喷气燃料和过氧化氢为燃料的火箭助推器,进一步提高A-5的冲刺速度。但美国海军并不喜欢在航母上装载剧毒且不稳定的过氧化氢,就此作罢。
Mk 28型核弹容纳管道弹舱的最里端,并与两个油箱固定在一起,统称为“载荷列车”
空油箱和尾部油箱上展开的弹翼能保持核弹在飞向目标过程中的稳定性
A3J-1上仰投弹连续照片
这架飞机将配备北美自动化公司的AN/ASB-12轰炸导航系统,提供基本导航和飞机定位功能。该机机鼻内将安装一台通用电气多模雷达,此外还有北美公司的NASARR雷达计算机、用于白天目视识别的闭路电视、装有雷达的惯性导航系统、多功能数字分析仪,雷达罩后面的小鼓包中还将安装电视光学扫描仪。
NAGPAW还将能通过前机身左侧的可伸缩探管进行空中加油。
NAGPAW将安装一套较原始的电传飞控系统,操纵杆动作被转换成电信号传输给进行横向和纵向操纵执行器,后者再以机械方式控制液压控制阀、平尾和扰流版致动器。万一这套电传系统出问题,飞行员还可通过一套机械备份系统驾驶飞机。
不成熟的舰载攻击机
1956年6月29日,北美公司终于收到美国海军的意向书。1956年8月29日,海军正式订购两架XA3J-1原型机,后改为YA3J-1。两年后的1958年5月16日,第一架YA3J-1(BuNo 145157)下线。在下线仪式上,该机正式被命名为“民团团员”(Vigilante)。
试飞中的YA3J-1(BuNo 145157)
YA3J-1在1958年8月31日首飞,由北美首席试飞员理查德·文策尔驾驶。该机在首飞中只暴露了一些小问题,YA3J-1在9月5日就进行了首次超音速飞行。11月第二架原型机加入试飞。
美国海军在1959年1月授予北美公司第一份生产合同。1959年6月3日,第二架原型机(BuNo 145158)因液压和电气系统故障而失控坠毁。
“民团团员”第一种生产型A3J-1中有14架被用于试飞。1960年7月,第6架“民团团员”在“萨拉托加”号航母(CVA-60)上完成了14次弹射起飞和拦阻降落,并进行了甲板适应性测试。
A3J-1生产型
试飞中的A3J-1
A3J-1早起批次安装两台J79-GE-2涡喷发动机,单台加力推力6872千克。后续生产的A3J-1很快就换装J79-GE-4,紧接着是J79-GE-8,两者加力推力都增加7484千克。
J79-GE-2涡喷发动机
1960年12月13日,勒罗伊·希思中校和拉里·门罗中尉驾驶一架A3J-1创造了27874米的高度纪录。
首批A3J在1961年6月加入佛州桑福德海军航空站的VAH-3中队,这是一个补充航空团(RAG),任务是为该机培训机组人员和地勤人员。“民团团员”在1962年8月开始执行作战任务,VAH-7中队被部署在“美国”号航母上(CVAN-65)上在地中海进行短途巡航。此后不久,A3J被交付给VAH-1和VAH-3中队。
1962年“企业”号上的A3J-1。隶属VAH-7中队
1961年美国海军航空兵建军50周年选美活动,佳丽在A3J面前合影
该机的线性炸弹舱从来就不可靠,很多情况下不能正常“拉”出炸弹,不是电气连接故障就是弹射火药筒问题。炸弹和两个油箱的合体在分离后稳定性差。此外在A3J弹射起飞期间,整个载荷从弹舱内滑出的情况并不少见,把油箱和炸弹遗留在航母甲板上。由于实在不靠谱,“民团团员”在服役中从未在航母上用线性炸弹舱系统装载过实弹。后来的RA-5C侦察机把弹舱用于装载3个副油箱,但该机在弹射起飞期间曾发生过三次油箱在弹射器冲击下从弹舱滑出,落在甲板上起火燃烧的事故,并因此损失了一架飞机。
RA-5C在弹射起飞期间曾发生过三次油箱在弹射器冲击下从弹舱滑出,落在甲板上起火燃烧的事故
1962年9月,A3J-1根据全新的三军编号系统被重新命名为A-5A。
为了利用弹舱空间,A-5A可在线性炸弹舱安装一套软管-锥套伙伴空中加油系统。这套不可抛弃的系统由一个1098升加油油箱、两个弹舱油箱、一个燃油泵和24米长的软管组成。
软管-锥套伙伴空中加油系统
为A-4空中加油的A3J-1
A-5A在服役中很快就因着舰困难而声明狼藉。由于飞行员经验不足、着舰速度高,导致了数起着舰事故,损失了几架飞机和其机组。
20世纪60年代初,潜射弹道导弹成为美国海军最主要的战略威慑武器,A-5A不再需要执行核打击任务。1963年,美国海军决定停止进一步采购A-5A,该机只生产了59架。RA-5C从1964年1月开始交付后,A-5A就从重型攻击中队中退居二线,执行训练任务。这批飞机中的大多数最后返厂被改装成RA-5C,数量43架。
A-5A三面图
驼背的故事
A3J-2(NA-269)是“民团团员”的改进型,安装了推力更大的J79-GE-8涡喷发动机,最大起飞重量增加到36.29吨。
A3J-2的前缘襟翼也增加了附面层空气吹除系统,并增加了襟翼面积。
该机最引人注目的变化在机身,从座舱到尾部的机背明显加高,形成一个独特的驼背外观。加高的背部内安装了额外油箱,增加了飞机的航程。座舱后机背内的两个油箱的容积是3577升,而A3J-1只有2630升。此外A3J-2还在中央翼段内部增加了一个横跨中线的全新机翼油箱,又增加了795升燃油。
A3J-2从座舱到尾部的机背明显加高,形成一个独特的驼背外观
A3J-2座舱后机背内的两个油箱的容积是3577升,还在中央翼段内部增加了一个横跨中线的全新机翼油箱
该机还增加了两个额外的翼下挂架,使挂架总数量增加到四个。此外还提高了起落架制动能力,增加了发动机进气道截面积以增强高空性能。该机保留了A3J-1的水平管道式武器投掷系统。
A3J-2的外挂武器
美国海军订购了18架A3J-2用于重型攻击任务,但其中只有两架以攻击机构型交付。在美国海军决定不用“民团团员”执行核打击任务后,该机将成为一个专用高速侦察机。于是这18架A3J-2中的4架被改装成YA-5C,虽然构型与RA-5C相同,但缺乏照相设备,被作为RA-5C的教练机。最终所有18架A3J-2都被改装成RA-5C。
变身舰载侦察机
A3J-3P(1962年被重新编号为RA-5C)是“民团团员”的照相侦察型。该机包含了A3J-2所带来的大部分改进,如带额外燃油的驼背机身,更大的机翼面积,前缘吹气襟翼以及四个翼下硬点。
为RA-5C安装侦察相机
两者的不同之处在于A-5C的机腹增加了一个个长长的“独木舟”形整流罩,内部容纳多个传感器和照相设备。传感器包括APD-7侧视雷达、AAS-21红外传感器和电子对抗设备。照相设备包括几台可以拍摄连续照片的分帧照相机、用于中高空作业的KA-58A全景相机,用于低空作业的KA-57A相机。后座侦察/攻击导航员负责操作照相机,不过飞行员也可以操作一台倾斜照相机。RA-5C保留了AN/ASB-12轰炸指挥系统,因为该系统有助于稳定照相机。在稳定系统发生故障的情况下,侦察/攻击导航员也能关闭该系统,他通过座舱内的一个取景器来监控相机。RA-5C可在翼下挂载闪光灯吊舱,用于在夜间照相时照明,但该机在越战中很少使用这种吊舱,因为会吸引高炮注意。
闪光灯吊舱
RA-5C保留了早期型号的线性弹舱,但弹舱内安装的是两个油箱而不是核武器。A-5A的尾锥在发射武器前会被抛掉,RA-5C的尾锥则是永久性的,只能在维修时拆下。
RA-5C的三个弹舱副油箱和尾椎
AN/AAS-21红外探测系统位于照相窗口后面,该系统可提供140度视场的连续条形红外图像,可以探测到军车或物资仓库的红外辐射,夜间作业效果最佳。
RA-5C的AN/ALQ-61电子侦察系统被用于探测敌方雷达的无线电辐射,并记录它们的位置、频率、脉冲重复频率和脉冲宽度,从而提供关于敌方雷达站位置和型号的宝贵情报。该机安装两台J79-GE-8涡喷发动机,单台加力推力7711千克。
RA-5C翼下可挂载4个副油箱,但由于机身内部有充足的燃油,所以几乎用不着挂副油箱。
挂载4个副油箱的RA-5C
由于美国海军决定把A-5A重新制造成RA-5C,所以RA-5C仅生产了43架。59架A-5A中有43架被最终改装为RA-5C,另外所有18架A-5B也被改装为RA-5C。
1963年7月RA-5C开始交付RVAH-3中队,1963年12月10日,第一架RA-5C交付桑福德海军航空站。从1964年春开始,装备A-5A的“民团团员”重型攻击中队都换装了RA-5C,并重新获得了侦察重型攻击(RVAH)的前缀。RA-5C共装备了九个RVAH作战中队。
越战期间,由于损失惨重,北美在1968-1970年间又补充生产了36架RA-5C,全部安装8119千克推力的J79-GE-10发动机。该批次还在进气口两侧增加了前缘边条,改善了低速操控性,并修改了进气口外形。由于改进较为重大,这批飞机本来要被叫做RA-5D,但由于未知原因而保留了RA-5C的编号。最后为了便于区分,这批最后生产的“民团团员”就按照其156打头(BuNos 155608~155643)的序列号被称为156系列飞机。
早期批次RA-5C的进气口外侧唇口呈外凸曲线,注意机翼没有边条
156系列RA-5C的进气口外侧唇口是直线,并具有边条
“民团团员”各型别侧面图对比
大多数RA-5C都采用标准的海军徽章白和鸥灰色涂装,有一些RA-5C接受了各种迷彩涂装试验,如中绿/暗绿/土黄迷彩。但新涂装使飞机在空中变得更加醒目,美国海军于是放弃了继续试验迷彩涂装。
RA-5C的迷彩涂装,有些类似美国空军的东南亚迷彩
战火中的“民团团员”
东京湾事件之后,第一批RA-5C搭载“突击者”号航母参加越战。该机的大多数作战任务是在轰炸前侦察北越目标,并在轰炸后进行毁伤评估。RA-5C被认为是美国海军最好的战术侦察机,当然这只是在该机能正常工作的情况下。RA-5C非常复杂,难以维护,可靠性问题导致许多飞行任务被迫取消。
1968年RA-5C拍摄的荣市机场毁伤照片
A-5C从1964年8月开始执行这种危险的中高度侦察任务。飞越北越领空时,RA-5C飞行员通常会打开加力,速度不低于1马赫,以2100米至2400米的高度进入目标区。RA-5C的照相机具备一定的侧向拍摄功能,一般不用从目标正上方飞过。每次空袭前后,RA-5C都必须到战区上空转一圈,初期空袭前侦察还是比较安全的,因为北越不愿意过早暴露自己的地空导弹。
1969年越南上空的RA-5C
1971年3月1日,RVAH-6中队的RA-5C 156624从“小鹰”号(CVA-63)航母起飞,前往越南北部执行一次侦察任务。该机的呼号是“Field
Gold 602”,机组是巴里·加斯特洛克中校和艾米·康拉德中尉,他们绝对不会预料到自己会在这次任务中拍摄到一张令人意外的照片。
RA-5C 156624
机组起飞后按照预定航线飞行,这是一个交叉航线,任务是拍摄蓝江入海口区域的详细照片。但他们不知道的是,这片空域已被部署在荣市附近的北越地空导弹覆盖。
RA-5C先是飞过入海口处的义兴村向西,不到4分钟后又转向南再次飞越这个村子。当RA-5C第一次飞越该地区时,地面已经出现零星的高炮射击,再一次飞过义兴村时,RA-5C座舱中的萨姆警报并没有响起,这让机组不禁松了一口气。此时康拉德突然在自己的侦察取景器中看到了一道闪光,赶紧大叫“拉杆”,加斯特洛克中校立即做了一个大过载转弯。同时两人听到嗡的一声,有什么东西擦着飞机飞过了,同时感觉到了一阵猛烈晃动,两人被座椅安全带死死勒住。
意识到飞机遭受萨姆攻击并可能受损后,RA-5C立即返航,以1111公里/小时的速度向海岸线高速飞行,很快就“湿了脚”进入东京湾上空,然后安全降落在“小鹰”号上。
机组并未在RA-5C身上发现任何外伤,胶卷盒立即被拆下送去冲印。
不一会儿,舰上情报中心的一名照片判读员把冲印好的六寸胶卷从一个卷轴卷到另一个卷轴上,开始仔细观察胶卷内容。他惊呆了,因为他看见RA-5C垂直摄像机完美地拍摄了一枚高速飞行的SA-2地空导弹。
这架RA-5C拍到的地空导弹
这名判读员赶紧叫来其他人见证奇迹,由于照片中看不到可见地形,所以他们认为这枚导弹是在加斯特洛克中校做急转弯时拍到的。此时RA-5C正处于大坡度姿态,所以才能使垂直相机拍到空中的目标。通过摄像机的焦距和SA-2的尺寸数据,判读员们计算出导弹距离RA-5C的机腹仅有31米,处于其战斗部的有效杀伤范围内。
RA-5C 156624与萨姆擦肩而过的景象
没有人知道导弹为什么没爆炸,最有可能的是导弹飞到RA-5C处时,其战斗部还没有来得及解除保险。
虽然RA-5C具有速度和机动性优势,但该机在越南战争期间还是被击落了18架,其中14架被高炮击落,3架被地空导弹击落,1架被米格-21击落。另外还有5架因事故损失。RA-5C的损失率是海军参战飞机中最高的。
越战结束后,RA-5C继续在航母甲板上服役多年,参加了在地中海和西太平洋的巡航。
RA-5C也是一种能喷火的战斗机,该机的放油口在尾部,先放油再开加力就能拖着长长的火焰飞行
1974年5月1日,随着美国开始撤出越战,第一个RA-5C中队(RVAH-14)被解散。在接下来的几年中,越来越多的RA-5C中队被解散,他们的飞机被送到亚利桑那州戴维斯-蒙森空军基地的军用航空航天处置中心(MASDC,也就是飞机坟场)进行存储和最终处置。
1979年9月21日,最后一架“民团团员”在“突击者”号航母上弹射起飞。1979年11月20日,最后一架“民团团员”被送到飞机坟场,结束了该机在美国海军的服役历史。
几年后,当RF-8“十字军”退役后,美国海军已经没有了专用侦察机,由挂载TARPS吊舱的F-14“雄猫”执行侦察任务。
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