第一次世界大战期间,军用飞机(Military aircraft)被大量应用于战场上。早期的军用飞机,结构都非常简单,其机身及主翼骨架均采用木材制造,骨架外覆盖有织物(大多数为布料)制成的蒙皮。
1915年12月初,一架采用全金属结构制成的单翼飞机,被送到位于德国勃兰登堡州(Brandenburg)“第一飞机替换部”(Fliegerersatz-Abteilung 1 FEA 1)所属的达高·德贝里茨(Dallgow-Dberitz)机场。它的到来,立刻引起“第一飞机替换部”人员的围观。在仔细的检查了这架飞机之后,他们先是对其采用的全金属结构,感到非常的惊讶,随后开始严重怀疑,它能否像其他飞机一样飞起来。
12月12日上午,试飞员西奥多·马林克罗德(Theodore Malincrow)中尉,在朋友的帮助下爬进了那架全金属结构飞机的驾驶舱。在一切都准备就绪后,考虑到起飞距离会很长,马林克罗德中尉驾机选择用机场里最长的一条跑道起飞。随着滑行的速度越来越快,令在场人员感到惊讶的一幕出现了,这架飞机竟然成功的离开了地面,并且飞到了离地3米的高度。虽然在随后的降落过程中,横风致使机身向左倾斜、左翼翼尖撞到地面损坏严重,但此次试飞,还是证明了将金属材料应用于飞机的可能性。
第一次世界大战结束后,各国积极裁减军备,同时减缓了在国防工业上的投资。在这一段时间中,民用航空领域的需求,带动了包括机体材料(从木材、布料向金属材料转变)等众多技术的发展与成熟。
到20世纪30年代中期左右,随着各国对于制空权越来越重视,加之民用航空技术的飞速发展,各国战斗机的结构,大多数已经演变成更为结实的全金属半硬壳结构,即机身和主翼骨架,采用金属材料制成,蒙皮则采用部分金属和其他非金属材质制造。但就在这个时候,在美国又出现了用木材来制造战斗机的情况,咱们今天就来聊聊这个事。
“模型32”三视线日,德国闪击波兰,第二次世界大战爆发。后来不断恶化的战局,让美国察觉到,未来战略物资(例如石油、金属等)可能会出现匮乏的情况,从而对武器制造,特别是军用飞机的大规模生产产生影响(铝材)。另外,日本在太平洋地区的不断扩张,也将不可避免的损害美国的利益,参加第二次世界大战只是时间问题。
在这一大背景之下,1941年10月,美国陆军航空军(United States Army Air Forces, USAAF)派出代表与各大飞机制造商展开讨论。讨论的目的,是希望能够开发一种大量使用“非战略物资”制造,尺寸小、速度快、机动性好的“轻型战斗机”。之所以会出现这种需求,第一是因为当时的美方认为,未来可能爆发的战争,会是一场艰苦且长期的战争;第二是如果与日本开战的话,“轻型战斗机”将非常适合在太平洋诸岛使用。
10月30日,美国陆军航空军将该开发计划,交由贝尔飞机制造公司(Bell Aircraft)的首席工程师罗伯特·J·伍兹(Robert J. Woods)和他的团队来完成。
在贝尔飞机制造公司,“轻型战斗机”的这个项目,最初被命名为“模型32”(Model 32)。后来,为了响应美国陆军航空军提出的三个性能要求,即发动机功率400匹、重量1814.36千克(4000磅)、每小时400英里(643.73公里),被改为“Tri-4”(即上述三点的简写)。在获得开发计划的六个月后,罗伯特·J·伍兹向美国陆军航空军提交了“Tri-4”的设计方案。
“Tri-4”方案,采用了大展弦下单翼(配手动襟翼)、低平尾布局加一个十分紧凑的机身。发动机舱布置在机体前方,几乎占据了机体总长度的一半。驾驶舱布置在机体靠后的位置,配备了“水滴型”座舱盖。与贝尔飞机制造公司设计的战斗机一样,“Tri-4”方案,采用的也是“前三点”式起落架(区别于当时许多战斗机采用的“后三点”式起落架)。前起落架(单轮)布置在发动机舱下方,主起落架(单轮)布置在主翼下。方案中建议采用的武器装备,为一门20毫米机炮及两挺12.7毫米重机枪。
“Tri-4”方案最大的特点,即准备大量使用所谓的“非战略物资”、也就是木材进行制造。其机体和主翼骨架,均为木材制成,并通过胶粘或钉子进行连接及固定。机体前部,即发动机舱部分覆盖的蒙皮,采用钢和硬铝制造;而机身后部的蒙皮,有资料显示是用塑料来制造的。
1942年5月,贝尔飞机制造厂将“Tri-4”方案的报价,提交给了美国陆军航空军。5月16日,后者在批准购买25架原型机的同时,提出了需要具备挂载136千克(300磅)、147千克(325磅)航空炸弹或145升的附油箱能力的附加要求。由于这样做的话,重量肯定会有所上升,为保证机动性等方面不受影响,罗伯特·J·伍兹等人只好放弃装备20毫米机炮的计划。至此,“Tri-4”方案的固定武装,只剩下两挺12.7毫米重机枪。
最早计划为“Tri-4”设计方案选择的发动机,是游骑兵发动机公司(Ranger Engines)开发的“Ranger”XV-770-9型倒置直列式风冷增压发动机,它可提供580匹马力。据设计团队工作人员计算,“Tri-4”方案在选用这种发动机后,可在8229.59米(27000英尺)的高度,达到每小时659.83公里的最高时速。
正当贝尔飞机制造公司准备开始生产原型机的时候,游骑兵发动机公司传来消息,称他们无法在一年时间内,准备好“Ranger”XV-770-9型倒置直列式风冷增压发动机。在这种情况下,贝尔飞机制造公司决定为原型机先安装功率较小的“Ranger”V-770-6型倒置直列式风冷发动机(功率下降到525匹)。但很不凑巧的是,这种“降档”发动机,贝尔飞机制造公司也只能获得6台。
由于发动机交付出现问题,1942年8月20日,美国陆军航空军将购买数量从之前的25架减少到8架(其中有两架不配备发动。
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