真·超級奶瓶--共和XP-72

來自專欄 RAE漢普郡活塞發動機與阻力優化研究所13 人贊了文章

原文在http://oldmachinepress.com

1941年，共和P-47剛進入量產階段，鹿航也已經訂購了大量飛機。不過亞歷山大.卡特維利領導的共和設計組仍然在努力將新發動機放進新機身設計，以研究新的戰鬥機方案。7月，共和將兩個新設計提交給鹿航，所謂的AP-18和AP-19。AP-18是一種獨特的設計，安裝萊特R-2160發動機，AP-19則更為常規，安裝普拉特.惠特尼的黃蜂X（即後來的R-4360）發動機。此時這兩種發動機還在設計階段，而後R-2160收到了鹿航的矚目，期望可先投入使用。結果AP-18在當年12月就成了共和XP-69方案。

到了1943年，R-2160發動機遇到了很多大問題，但是另一邊的R-4360還在穩步進行。共和公司認為AP-19方案潛力更大，想終結XP-69。鹿航同意了，於是在這年的5月11日正式取消XP-69。而後在6月18日下了兩架AP-19設計案訂單，並編號XP-72。此外，共和認為XP-72勝於XP-47J，向鹿航詢問取消第二架XP-47J原型機的可行性。鹿航又同意了這次的請求，於是共和就集中研發XP-72。

XP-72經常被叫做超級雷電（Super Thunderbolt,），或者超級雷電（Superbolt，如果不是有雷電這個通用譯名，可以叫超級螺栓了），或者極限雷電（Ultrabolt）。它受益於所有共和在P-47上學到的東西，包括XP-47J。飛機的機翼、機身、機尾都是氣泡蓋P-47D的組件，再加上XP-47J形式的發動機整流罩。當然，作為一種新設計，其他的各種改動讓XP-72表面上看起來像某種過度精簡的P-47。緊湊的發動機罩內是R-4360發動機，發動機同時驅動一個風扇，用於輔助冷卻。發動機罩兩側有小型散熱片，散熱片可自動或者手動控制。在散熱片這裡，冷卻空氣和發動機排氣一起排出，以提供一定程度的推力。

R-4360是一種二級機械增壓發動機，第一級（或者通常所說的輔助級）安裝在座艙後方，在P-47上這裡是廢氣渦輪的位置。傳動軸穿過座艙下方，向這個增壓器提供動力。發動機級增壓器則是R-4360標配的形式，與發動機本身融合在一起。

機身下與機翼前緣齊平的位置有一個進氣道，內部分成三根進氣管，左右管道通向滑油散熱器，兩個滑油散熱器的散熱出口位於機腹進氣道這個結構的中間。較大的中央進氣管則通向後機身的增壓器和中冷器，中冷器本身位於增壓器後方。空氣進入增壓器後，通過兩個出口流經中冷器，再分開從兩根管道向前進入發動機級增壓。冷卻中冷器的空氣通過機腹的進氣道末尾，從尾輪前的位置排出。最後，共和沒給XP-72或者生產型計划過安裝廢氣渦輪。

有些說法稱XP-72的起落架加強過，令一些說法則稱就沿用了原本的P-47起落架。（加高過倒是很確定的，因為螺旋槳直徑增加了）機翼內安裝6隻.50機槍，每隻備彈267發。固定武器可更換為4門37mm炮。機翼下的重掛點可以掛載150加侖（568l）副油箱或者1000磅炸彈。和P-47一樣，右側機翼前緣有一個進氣口，向座艙內提供空氣。俯衝襟翼安裝在機翼下方，主起落架後面的位置上。

XP-72尺寸和重量與P-47D相當，但是氣動外形更好，動力也強大概50%。翼展為40英尺11英寸（12.47米），長度36英尺8英寸（11.18米），高度16英尺（4.88米）。飛機空重11375磅（5160公斤），正常重量14760磅（6695公斤），最大起飛重量17492磅（7934公斤）。

飛機最大速度490mph（789kph），高度25000英尺。海平面爬升率5280fpm（26.8m/s），到了25000英尺時下降到3550fpm（18m/s）。能在5分鐘以內爬升到20000英尺。使用升限為42000英尺。內油370加侖（1401升），外油是兩個150加侖副油箱。以300mph巡航時，飛機航程為1200英里。

第一架XP-72原型機（編號43-36598）使用R-4360-13發動機，單向旋轉螺旋槳。四葉的寇蒂斯電動變距槳直徑為14英尺2英寸（4.32米），是世界大戰中最大的螺旋槳之一，很可能是最大的戰鬥機螺旋槳。槳尖距地高度只有5英寸，飛行員必須使用三點起飛或者著陸的操作方式，以確保螺旋槳不觸地。R-4360-13有一個輔助級增壓器，但是某些說法對此表示否定。在以二級增壓模式運轉時，-13發動機輸出功率3450馬力，以一級增壓運轉時輸出動力為3000馬力。第一架原型機在1944年1月29日完成，2月2日在法明岱爾的共和公司機場首飛。

第二架原型機（編號43-36599）使用13英尺6英寸（4.11米）直徑的六葉對轉螺旋槳，由航空產品公司生產。這個較小直徑的螺旋槳把凈空高度提高到了9英寸，不過三點式起落仍然是標準的操作方式。某些說法講飛機安裝了不同型號的發動機，比如說第二架原型機用的是R-4360-3發動機，但是-3發動機用的是一級一速增壓器，再適配對轉螺旋槳。但是-3發動機用SAE#60-80鋼的花鍵軸傳動，而航空產品的螺旋槳用SAE#50-70鋼的花鍵軸傳動，所以看起來不大可能用-3發動機。很多來源說第二架XP-72也用的-13發動機。但是-13發動機是單向輸出的，使用SAE#60鋼傳動軸，不能安裝對轉槳。不過給-13安裝一個其他發動機用的對轉齒輪箱是可行的。海軍的-8（XTB2D）和-10（XF8B）都用SAE#50-70鋼的花鍵軸。這樣一個改進的發動機沒有獲得新編號很奇怪，但是-13發動機是最可能驅動第二架原型機上的型號。其他說法稱發動機是-19，然而沒有證據表明-19確實生產過。

不論發動機編號如何，第二架原型機在44年6月26日首飛。對轉槳對飛機穩定性有一些負面影響，但是在可控的範圍內。飛機的飛行特性仍然非常出色。經常有報道稱第二架原型機在飛行中起火後進行了緊急降落，導致無法修復的損毀。但是試飛員肯尼思.耶恩斯泰特稱根本就沒發生過這件事。在他的記錄里，當時正從新澤西州的考德威爾進行一次高動力起飛，機械增壓器的油封失效，造成了大量滑油泄露。熱滑油流進了座艙，滴到他腳上，還飛散到座艙外。在他駕駛飛機試圖儘快降落的時候，一架起火的F4U從他面前飛過。他只能猛然轉向繞開海盜再降落，飛機在事故中受損，本可以修好，但是沒多久XP-72項目就結束了。

共和XP-72是一架異常快速而且性能出色的飛機，外觀也很美。經常有報道說試飛員卡爾.貝林格在海平面達成了480mph的速度，但是這個速度很可能是在高空達成的。幾乎所有資料都說兩架原型機在25000英尺飛到了490mph

1944年末，鹿航訂購了100架P-72。生產型P-72會使用R-4360-19發動機，再加上航空產品公司的對轉螺旋槳，以及類似於-13型的輔助增壓器。-19發動機計劃輸出功率是海平面3650馬力，25000英尺是3000馬力，讓P-72飛到計算的504mph速度。所謂的540mph速度指標有點樂觀了。一種升級過的機翼，類似於P-47N用的那種，會安裝到P-72生產型上。這種機翼可以讓飛機攜帶更多燃油，並增加翼展大概2英尺。以上提到的速度指標很可能是用比較小的舊機翼算出來的。

雖然P-72可以很優秀，但是戰爭形勢表明並不需要這種飛機，噴氣機的出現也很快使得P-72的速度指標過時了。100架訂單在1945年1月4日取消，以便讓共和集中精力搞P-84，同樣在這一天，鹿航轉而訂購了100架P-84。兩架XP-72原型機活過了戰爭，但是也沒留存多久。一架沒有發動機的機體，在1946年8月送給了紐約當地的飛行童子軍組織。另一架飛機最終拆毀。

--------------------------以上為譯文---------------------

發動機布局是不是在哪裡似曾相識，前面風扇，後面兩個集中排口。。。。。。。

1943年，紐約的兩架飛機公司，格魯曼和共和都畫風突變，明明之前都還在大大咧咧的搞些胖子。格魯曼是在現有的主流發動機基礎上，盡量縮小飛機，為了縮小飛機連二級增壓都不要了，於是帶來了強大的性能。共和則是在現有飛機的尺寸裡面，塞了一個下一代的大型發動機。曾經陸航夢想的廢氣渦輪也丟了，這東西很重。最後發動機太大，不可能把二級增壓裝在一起，那即使搞一根傳動軸也要放在後面，然後帶來了更強大的性能。

這兩家的人員經常串門，也許發生了一些難以名狀的交易也未可知。。。。。。

從PW的產品表可以看出，-19型發動機沒有生產，-3型沒有飛機實裝，XP-72隻有-13型可用。

另外實際不能確定輔助級增壓是否可切掉。就產品表的其他發動機型號來講，比如圖後面帶的這個-20型，絕大多數發動機都是在無噴水條件下輸出3000馬力（100/130），噴水條件下輸出3500或者更高功率。

所以原文所說按增壓級數分功率很可能是錯誤的說法，實際上是按照噴水/不噴水來分檔。

關於整機的重量問題

XP-72：

對轉發動機的減速齒輪比單向旋轉的重很多，由PW產品表可見一斑，但是給出的飛機空重完全不知道是哪一架的，姑且當做第一架。

發動機總重3685磅（目測已包括輔助級），單向旋轉的螺旋槳可能有700磅左右，總空重11375磅。

內油看來是完全沿用後期型P-47的油箱，總量370加侖。

作為對比的P-47D：

D-25的發動機重2283磅，發動機附件（主要是渦輪系統）977磅，螺旋槳659磅，總空重10198磅。

後期D型的內油370加侖。（3個機械增壓器的2800-32W也只有2705磅）

作為對比的F2G：

發動機（R-4360-4）重量3400磅，總空重10249磅。

內油309加侖。

XP-72比P-47D多出了1177磅重量，發動機實際上只多出425磅，當然是對轉發動機的話還要多佔一部分。剩下的是螺旋槳和結構區別帶來的重量差異，鑒於很多組件直接用P-47的，主要差距大概是在前機身的結構強化上，發動機重了很多，支架也會相應增強。

XP-72展現出了和F2G完全不同的步調，雖然它們都大量使用了現有的零件，但是XP-72是大幅度優化氣動，同時以取消廢氣渦輪控制了重量。注意那個機械增壓比廢氣渦輪要輕不少，吸收了一大截髮動機增加的幅度，當然量產型還是會增重。F2G卻是劣化了氣動，並且在原型機階段就對於海盜增重了不少，同時沒有二級增壓，於是就只能瞎吹。

二級增壓器的主要作用是把臨界高度提高到了25000英尺，而不像一級增壓R-4360-4型發動機的只有13500英尺。F2G的臨界高度是16900英尺，飛得更快的XP-72衝壓效應應當還要強一些，實際上的臨界高度大致在29000英尺左右，因為各處說法都說最大速度在25000英尺，開了噴水把臨界高度拉下來的可能性很高，至少比「搞錯了」這種借口更合理。那麼在這樣的前提下，可以大致畫出飛機的速度包線。

無掛架指標的可能性比較大，畢竟是原型機。

斜率不一定是這樣的，低空畫的比較憑感覺。但是整體指標毫無疑問與另外兩種飛機在一個等級上。甚至可以說由於是液力傳動的增壓器，消除了換擋折點，包線還要好些。

對轉槳的性能不可能和普通槳完全一樣，首先發動機就要增重，不過XP-72缺乏細節，暫且不論。

量產型號的性能還要低一些，主要是由於換用較大的機翼，可參見P-47M到N的性能變化。

另外裝甲、無線電設備、告警雷達這一類從原型機到量產型會添加的東西，還有發動機改進，自然都會增加飛機重量，拖低爬升率。

飛機航程指標，按照原文給的數據畫在F2G的航程包線上，圖中2是無外油，3是一個150加侖外油。

XP-72的航程指標高度不明，與F2G的低空無外油航程相比，遠了350英里，略微過量。因此應該是高空，可能是15000或者25000英尺的無外油航程。

對比P-51H的內油航程。

取305和300mph巡航速度，對應15000和20000英尺高度，航程為1250/1350英里。可見XP-72的內油航程不算很差。

這個指標與P-47D-25相比實際上還遠很多，這種飛機在同樣條件下航程還不到900英里。氣動修型的效果很明顯，原型機比較乾淨的細節也有所幫助。同樣的巡航速度，XP-72所需的功率和油耗都更低。

因為飛機機腹設計了大型進氣道，地面停放時空間不夠，這裡沒有P-47上的中央掛架，只有主翼兩個外油掛點，在加掛外油的情況下，飛機航程擴展性就比較差了，常用的2個165加侖油箱相對於飛機370加侖的內油是比較少的。P-51H用較小的110加侖副油箱就能達成相同的效果。所以P-47N的機翼對於P-72來講是必需品。

即使整機重量達到略微超過P-47N的水平，由於發動機會多出800馬力左右，P-72的性能顯然會強很多。P-51H後來加大了垂尾，怨恨也是早期生產型，以後加些東西也會拖低性能。總的來說P-72仍然會與那兩種保持相當的性能。

不過這飛機的問題主要是

1，單價得又是野馬2倍，然後性能跟野馬差不多，就是硬一大截。

2，R-4360還在發展初期，V-1650已經在發展末期了，說起按時交貨的話..............

下100架訂單的時候，鹿航還需要新活塞機，P-51H和P-47N都是在那之後交付的。P-72是看長遠，還有新發動機的風險性，共和自己也想轉業，就過不下去。

45年初的時候，氣冷戰鬥機表現出明顯的乏力，主要是由於氣冷發動機的單位功率增長比較有限。P-51H和怨恨在各種高度都有平均的高性能。而高性能的而氣冷戰鬥機，主要是P-47M和F8F-1，還處於高空低空分化的階段，而且有明顯航程問題。F4U-4尚未拿到115/145，性能要差一截，F2G在泥潭裡打滾。

在其他國家，寶馬801正在被歷史淘汰。ASH-82FN完全沒有高空性能。HA-45在可靠性上一塌糊塗。且不說後面這三種的功率也不夠。布里斯托進展緩慢，搞得半人馬座的高空性能也比較局限。

如果鹿航和共和能下定決心推進工作，P-72可以名副其實的成為氣冷戰鬥機的巔峰，而不用等到1947年的F4U-5。

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