XF5F
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本条目介绍的是美国螺旋桨战斗机 XF5F 。 关于其他版本，请参阅 XF5F。
载具历史
格鲁曼XF5F“天箭”（Grumman XF5F Skyrocket） 是美国格鲁曼飞机工程公司于20世纪30年代末为美国海军研制的双发舰载战斗机原型机，公司内部型号为G-34，海军编号XF5F-1，航空兵局编号1442。该机是美国海军订购的第一款双发舰载战斗机，也是格鲁曼公司历史上首个双发战斗机设计。XF5F仅建造了一架原型机，于1940年4月1日首飞，最终因技术问题及作战需求变化而未能投入量产，项目于1942年终止，原型机则作为飞行试验平台继续使用至1944年12月。
研制背景
XF5F诞生的根本背景，是1930年代后期航空技术发展造成的一个新问题：轰炸机的速度正在迅速提高，而传统单发战斗机的性能优势逐渐缩小。1935年初，美国海军航空局（Bureau of Aeronautics, BuAer）开始认真研判未来舰载防空的技术需求。当时刚进入一线中队服役的格鲁曼F2F双翼战斗机最大速度远低于400千米/时，而同期世界范围内已出现全金属半硬壳结构的悬臂式单翼机，这种悬臂式单翼结构因为不需要张线或者撑杆支撑机翼，气动外形干净，速度可达500千米/时。海军航空局意识到，即便采用功率超过1000马力的赖特R-1820“旋风”（Wright R-1820 Cyclone）或普拉特·惠特尼R-1830“双黄蜂”（Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp）星型发动机，单发战斗机的最大速度提升仍然有限。海军认为，若要将性能提升至1800至2000马力级别发动机所能达到的水平，单发飞机将因发动机重量和燃油消耗大幅增大而变得过于庞大笨重，进而带来航母甲板起降、机库调度和甲板作业等一系列问题。一个可行的替代方案是研制一款小型双发战斗机，以两台功率较小的发动机实现超过483千米/时（300英里/时）的速度指标。
1937年3月18日，海军航空局正式向多家飞机制造企业发出双发舰载战斗机的设计方案征集书。格鲁曼、布鲁斯特（Brewster）、寇蒂斯（Curtiss）、洛克希德（Lockheed）、舍维尔斯基（Seversky）和沃特（Vought）等公司均提交了方案。格鲁曼方案的内部编号为“第25号设计”（Design 25），拟采用两台涡轮增压的艾利逊V-1710（Allison V-1710）液冷V型12缸发动机。然而，海军对所有方案均不满意，认为它们与正在研制的单发舰载战斗机相比未能体现出足够的性能优势，因此第一轮竞标未取得实质成果。
1938年2月1日，海军航空局发出经过修改的新方案征集书，放宽了动力装置的限制：允许采用一台涡轮增压液冷发动机，或两台带机械增压器的气冷发动机。推荐动力方案包括普拉特·惠特尼R-1535星型发动机、普拉特·惠特尼R-1830星型发动机和艾利逊V-1710液冷发动机。武器配置标准为2门20毫米机炮加2挺7.62毫米机枪，另可挂载200磅炸弹。对最大平飞速度无硬性指标，但要求尽可能提升，同时要求失速速度不超过70英里/时（112千米/时），在25节逆风条件下起飞滑跑距离不超过200英尺（60米）。
格鲁曼在此轮中提交了G-34方案，采用两台普拉特·惠特尼R-1535-96星型发动机（单台额定功率750马力）。经过方案评审，格鲁曼的双发方案与沃特（Vought）的单发方案一同进入原型机研发阶段。沃特方案即日后著名的XF4U-1，后来发展成为F4U“海盗”。1938年6月30日，海军与格鲁曼正式签订原型机制造合同，总金额261,000美元。
“XF5F-1”这一编号体现了当时美国海军航空器的命名体系：X表示试验性飞机（Experimental），F表示战斗机（Fighter），后面的数字和厂商代码则按照海军当时的型号序列规则组成。海军的历史型号名录把XF5F-1列入格鲁曼战斗机系列，并正式列名为“天箭”。
总体布局
XF5F最令人印象深刻的地方，就是它的外形。它采用单座,下单翼，双发，双垂尾，配备可收放起落架以及折叠式翼尖；两台发动机安装在机翼短舱内；机身前段异常短，早期构型中，机翼前缘几乎就是机头的最前端。这使它从侧面看起来非常不寻常：普通飞机通常由机头—驾驶舱—机翼依次向后排列，而XF5F的早期形式更像是把一个中央座舱“嵌”进两台发动机之间。
XF5F的核心理念，是把两台发动机放在机身左右，而不是像传统双发飞机那样把机身向前延伸形成明显的长机头。其动力装置原设计计划采用两台普惠R-1535十四缸星型发动机，但普惠公司无法按时提供带两级涡轮增压的型号，最终更换为两台莱特XR-1820-40“旋风”（Wright XR-1820 “Cyclone”）九缸星型气冷发动机，单台最大功率1200马力。
更值得注意的是，它使用了反向旋转螺旋桨，也就是说，两边的螺旋桨的旋转方向相反。这一安排的主要设计目的，是减轻双发飞机起飞时螺旋桨旋转产生的不对称操纵影响。后来的试飞员回忆尤其肯定这一特点，认为其对起飞操纵品质很有帮助。
XF5F是格鲁曼首款采用机翼折叠设计的战斗机，机翼在发动机短舱外侧向上折叠，可大幅缩减航母机库与甲板停放空间。起落架为后三点式，主起落架收入两侧发动机短舱内，尾轮可完全收放，符合舰载机起降的结构要求。其双垂尾设计与发动机布局具有明显的整体设计联系。两台大尺寸气冷发动机占据了机翼很大一部分空间，中央机身又非常短，因此格鲁曼需要在有限的机身布局下获得足够的方向稳定性与操纵能力。双垂尾于是成为这个设计体系的一部分。而且尾翼的水平安定面带有明显上反角，以提升横向稳定性。它的“奇怪”实际上是高度工程化的结果，而不是单纯的审美选择。 后期随着机头加长，飞机越来越接近常规双发战斗机的比例，这恰好反映了工程师最终需要向传统空气动力布局作出的妥协。
武器配置方面，XF5F-1的原始武器方案为两门23毫米麦德森机炮（Madsen cannon），安装在机头位置。但由于麦德森机炮的供应与适配问题迟迟无法解决，后续改进中将武器统一更换为四挺12.7毫米勃朗宁M2机枪（游戏中为2挺12.7毫米机枪和2挺7.62毫米机枪，这是另外的史实备选方案，估计是平衡考虑，因为实际原型机什么武器也没有安装），另可挂载两枚165磅（约75千克）炸弹（游戏里没有给）。
研发改进
XF5F研发过程中非常值得注意的一环，是它在真正首飞之前就接受了系统性的全尺寸风洞研究。1938年12月，格鲁曼制造的XF5F全尺寸模型在美国国家航空咨询委员会（NACA）的兰利全尺寸风洞（Langley Full-Scale Tunnel）中进行了一系列详细试验，持续约两个月。研究内容包括发动机短舱位置、短舱外形、机翼与机身连接方式、动力影响以及飞机稳定性等。也就是说,XF5F相当早就开始采用系统空气动力学试验的方法进行预改进，而非“先造出来再根据经验调整”。风洞试验直接促成了一些后来真正应用于原型机的修改，例如机翼与机身之间的整流处理就是根据试验结果发展的。从美国航空工业发展史角度看，XF5F属于美国战前逐渐走向风洞试验—原型机—飞行试验—重新设计这一现代航空研发模式的典型项目。
XF5F-1于1940年4月1日完成首飞。首飞试飞员为格鲁曼资深试飞员 罗伯特·L·“鲍勃”·霍尔（Robert L. “Bob” Hall） 首飞之后，XF5F很快展现出一个非常鲜明的优点：爬升性能相当突出。“天箭”这一名称的流传，本身就与其出色的爬升表现有关。
飞机进入实际飞行阶段后，最早暴露出来的问题之一就是发动机和润滑油冷却不足（游戏中也有所体现，对局后期很容易过热）。工程师必须重新处理冷却系统和发动机短舱，而这又牵涉到阻力、气流以及发动机安装方式等多个相互耦合的问题。发动机、冷却系统、短舱气动外形和整机阻力之间没有形成理想平衡，此类问题是早期高性能活塞发动机飞机非常典型的工程难题。
1941年，根据海军测试反馈，格鲁曼对原型机实施了第二轮重大改进，全部改装工作于1941年7月15日完成，包括：向前延长机身的机头段，优化飞机纵向稳定性；降低座舱盖高度并优化外形，减少气动阻力；重新设计发动机短舱尾部整流罩，为螺旋桨加装桨毂罩；正式将武器系统优化为四挺12.7毫米重机枪。
1941年2月22日，完成首轮改进的原型机正式交付阿纳卡斯蒂亚海军航空站（Naval Air Station Anacostia），由海军试飞团队开展官方验收测试。改进后的XF5F-1由海军试飞员康妮·康弗斯（Connie Converse） 完成全面性能测试。官方试飞报告显示：该机操纵响应灵敏，反向螺旋桨基本消除了起飞阶段的扭矩偏转，单发停车时的飞行稳定性良好，常规特技动作均可轻松完成，且前向视野优于同期所有单发舰载战斗机。
在随后的多机型对比试飞中，XF5F-1与XF4U-1、P-40“战鹰”、“喷火”、“飓风”等机型同台竞技，爬升率优势极为突出。海平面爬升率达到4,000英尺/分钟（20.3米/秒） ，远超XF4U-1的2,660英尺/分钟，爬升至一万英尺高度的时间大幅领先所有参试机型。有试飞员回忆：“我在爬升至一万英尺的测试中与XF4U对抗……我把‘海盗’甩得那么快，以至于我以为它的发动机出了故障。”
但最大平飞速度存在明显短板。早期测试中最大速度在两万英尺高度达到383英里/小时（616公里/小时），低于XF4U-1的404英里/小时。而在俯冲测试中XF5F曾达到485英里/小时的速度。
起落架则是这个项目另一个长期存在的问题。XF5F经历了数次与起落架有关的故障和损伤。尤其对于舰载机而言，这一点非常严重。XF5F虽然具有舰载机所需的某些结构特征并安装了着舰尾钩，但它从未真正成为可以在航空母舰上形成常规作战运用的飞机。
1942年2月，XF5F原型机移交海军进行正式评估时，前景已不被看好。1942年9月，经与海军协商，XF5F项目正式终止，原型机转为飞行试验平台继续使用。其下马是多方因素共同的结果：首先是单发战斗机的发展速度超出预期。 XF5F最初成立的逻辑之一，是“双发能够在速度和爬升上压倒快速轰炸机”。但1938—1941年间，单发战斗机自身的发展速度极快，特别是沃特的XF4U“海盗”等新一代下单翼战斗机已经展现出非常高的性能。美国海军由此发现，想要获得高性能并不一定非要接受双发飞机的复杂性。于是XF5F面对的是一个越来越尴尬的局面：双发动机带来的理论优势是真的，但单发动机技术进步得太快，以至于XF5F没有获得足够大的“性能差”。同时，改进导致的重量增长削弱了原设计理念。 XF5F最初设想的是一种相对轻巧的双发战斗机。但随着冷却装置、结构强化、设备和外形修改不断增加，飞机不可避免地出现重量增长。双发系统本来就增加发动机、传动、螺旋桨、油路、控制系统和结构重量；如果为了修复问题而不停增加设备，那么飞机原本依靠轻量化获得的优势就会逐渐消失。而且，舰载环境要求比陆基环境严苛得多。舰载战斗机不仅要求性能优秀，还要求可靠、紧凑、易维护、适于甲板停放、起落架可靠、着舰操纵良好、飞行员视野适合进场、在有限维护条件下长期工作，双发带来的复杂度很明显是个扣分点。战时产能与供应链限制也是重要因素， 1941—1942年美国海军航空工业全面进入战时动员状态，产能优先向成熟可靠的单发机型倾斜。双发战斗机的零部件供应链、生产工艺复杂度均显著高于单发战机，在战争形势紧迫的背景下，海军更倾向于快速量产F4F“野猫”、F4U“海盗”等经过验证的机型。自家兄弟“争奶”也给“天箭”背后捅了一刀：当时格鲁曼公司的主要生产线已被F4F“野猫”的量产订单占满，同时F6F“地狱猫”的研发已进入关键攻坚阶段，公司无力再投入大量资源推进双发战机的量产与后续改进。
即使XF5F已经失去量产希望，它仍继续承担测试任务。这架唯一的XF5F-1原型机最后总计进行了211次飞行，累计飞行时间约155.7小时。1944年12月11日，XF5F进行了最后一次飞行。飞机在起落架收放方面发生故障，最终进行了腹部着陆，并因损伤严重而退出飞行状态。随后从现役装备清单中除名，剩余机体被用于结构冲击测试。至此，这架从1938年开始设计、1940年首飞的唯一原型机，结束了将近五年的试验生涯。
衍生机型
XF5F还有一条很重要、但经常被忽视的支线——XP-50。XP-50的设计理念与XF5F明显同源，可以看作是XF5F的陆基化、重新工程化发展。XP-50在陆军双发截击机竞标中位列XP-38之后，排名第二。美国陆军航空兵同样对格鲁曼的双发战斗机概念感兴趣，因此在XF5F基础上发展了陆基型号，公司型号为G-46。1939年11月25日，陆军航空兵订购了一架XP-50原型机。XP-50不再需要受到航空母舰甲板尺寸和舰载起降的严格约束，因此采用了更长的机头（不是汤姆猫了）以及前三点式起落架设计，机身头部经过修改以容纳前轮，并增加了自封油箱和飞行员装甲。计划武器为两门20毫米机炮和两挺12.7毫米机枪。
XP-50于1941年2月18日首飞，由罗伯特·L·霍尔参与试飞。但1941年5月14日，原型机因涡轮增压器爆炸而坠毁于长岛湾（Long Island Sound）的史密斯敦湾（Smithtown Bay），霍尔成功跳伞逃生。这个项目随即失去了继续发展的基础。
当然，XF5F项目没有白费。其最大的历史价值之一，就是格鲁曼获得了第一次系统研制双发战斗机的经验。1941年，美国海军开始提出一项更具雄心的要求：面向计划中的中途岛级航空母舰（Midway-class aircraft carrier） 研制更大、更强的双发舰载战斗机。这一次，格鲁曼不再试图把双发战斗机压缩到XF5F那样的“小型化”尺度，而是在新的设计中彻底扩大飞机尺寸和功率储备。公司内部型号为G-51，随后成为XF7F-1“虎猫”（Tigercat） 。
历史评价
20世纪40年代，由优质漫画公司（Quality Comics）出版的美国漫画《黑鹰》（Blackhawk）中，黑鹰中队（Blackhawk Squadron）从秘密基地“黑鹰岛”（Blackhawk Island）出击，驾驶的正是格鲁曼XF5F“天箭”战斗机，并喊出他们的战斗口号“Hawk-a-a-a!”。XF5F独特的外形无疑使其成为漫画中引人注目的视觉符号。黑鹰中队在漫画中一直使用天箭直到1949年，使这架实际上从未投入战斗的原型机获得了远远超出其军事用途的公众知名度。
从航空工程史角度看，XF5F具有两个非常值得肯定的特点。第一，它很早就探索了双发舰载战斗机。 在单发舰载战斗机仍然占绝对主流的时代，这本身就是一次重要技术冒险。第二，它在首飞前进行了全尺寸风洞研究。 这是XF5F真正具有时代意义的地方之一。NACA对其进行了专门的阻力和气动研究，并且一部分风洞成果直接反馈到了飞机修改上。
真正导致它失败的，是综合工程性。它必须同时解决：双发系统的复杂性；发动机冷却；气动阻力；结构重量；起落架可靠性；舰载适应性；视野与着舰要求；后期新增装备造成的重量与空间压力。而与此同时，美国单发战斗机正在高速进步。它所面临是一个残酷的航空工业问题：它所代表的技术方向还没成熟，它的竞争对象却已经进步得更快。
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