共和XF-91“雷電截擊者”
一
1945年8月太平洋戰(zhàn)爭結(jié)束后，美國空軍的前身——美國陸軍航空隊航空器材司令部（USAAF/AMC）開始大規(guī)模裁減武器裝備研制經(jīng)費，只保留那些被認為戰(zhàn)后仍有需求的項目，其中就包括MX-809。該項目旨在研制一種高空高速晝間截擊機，“迎擊并摧毀任何潛在對手可能生產(chǎn)的戰(zhàn)略轟炸機”，保衛(wèi)美國領空安全。12月，陸軍航空隊開始向各家飛機制造商征集設計方案，并提出了具體的性能指標要求，其中最核心的一條，是要求飛機能夠在25.5分鐘內(nèi)完成一次截擊任務：2.5分鐘內(nèi)爬升至47,500英尺（約14,500米）高度（相當于爬升率要達到5,800米/分鐘），以900千米/小時速度巡航15分鐘，以1270千米/小時速度作戰(zhàn)3分鐘，最后5分鐘完成從47,500英尺高度下降并著陸。
速度和爬升率是衡量截擊機優(yōu)劣的主要性能指標，但在戰(zhàn)后初期的技術條件下，陸軍航空隊的上述要求幾乎是高不可攀的。首先當時就沒有哪種噴氣發(fā)動機能夠保證飛機達到1270千米/小時的超音速。直到22個月后的1947年10年14日，查克?耶格爾才駕駛X-1首次突破音障，而且那還是一架火箭動力的試驗機。火箭動力在速度和爬升率方面有優(yōu)勢，二戰(zhàn)后期德國的梅塞施密特Me ?163“彗星”的最大速度已經(jīng)突破1,000千米/小時，爬升率也高達3,700米/分鐘。但由于火箭發(fā)動機持續(xù)工作時間短，Me ?163的續(xù)航時間只有區(qū)區(qū)7.5分鐘，作戰(zhàn)半徑不過40公里，這樣的“小短腿”肯定無法滿足MX-809的需要。
X-1火箭飛機
采用渦噴/火箭發(fā)動機混合動力，是當時情況下兼顧速度和續(xù)航需要的幾乎唯一選擇。共和航空工程公司以亞歷山大?卡爾維利為首的團隊采用的就是這個方案。1946年1月，他們完成了AP-31方案的初步設計，準備使用一臺通用電氣J47軸流渦噴發(fā)動機作為主發(fā)動機，同時安裝一臺研制中的寇蒂斯-萊特XLR27-CW-1火箭發(fā)動機用于緊急起飛和爬升，并在空戰(zhàn)時提供額外推力。XLR27的4個燃燒室同時工作時，總推力預計將達到13,000磅（約5,900千克），遠遠超過J47提供的5,000磅推力，這是飛機獲得高爬升率、高速度的關鍵。
V尾設計的AP-31早期方案，具有巨大的翼尖副油箱
5月29日，共和憑借AP-31方案贏得陸軍航空隊合同，受權制造全尺寸工程模型、靜力試驗機體和2架原型機（序列號46-680和46-681，編號XP-91）。與它一起贏得合同的還有康維爾的XP-92。
XP-91全尺寸模型
模型的雷達機鼻
1949年2月24日，XP-91的首架原型機出廠。因為陸軍航空隊裝備編號規(guī)則中的P“驅(qū)逐機”已經(jīng)改稱F“戰(zhàn)斗機”，XP-91也就相應改稱XF-91。首架原型機在紐約州法明戴爾（Farmingdale）共和機場進行滑跑試驗后，被拆解運往位于加利福尼亞州穆羅克空軍基地（Muroc ?AFB，1949年12月改稱愛德華茲空軍基地）的研究發(fā)展試驗中心（Research and Development Test ?Center），并于5月9日完成了首次試飛，試飛員是卡爾?貝林格（Karl A. Bellinger）。此時按照共和的命名傳統(tǒng)，XF-91獲得了正式的綽號“雷電截擊者”（Thunderceptor）。9月，第二架原型機也運抵穆羅克空軍基地，并于10月14日進行了首飛。
首架XF-91原型機46-680
二
XF-91的機身和XF-84“雷電噴氣”相仿，有些部件甚至完全相同，但機翼卻是全新設計的后掠式中單翼，1/2弦線處后掠角為40度。安裝角可以在-2°到+5.65°之間調(diào)節(jié)，以保證飛機在起飛、巡航和著陸時都能獲得最佳迎角。XF-91機翼的最別致之處是翼尖比翼根還厚、還寬，翼根弦長為2.14米，翼尖則達到3.92米。這樣可以增加外翼段升力，減小飛機在低速或高迎角狀態(tài)下翼尖失速的可能，同時也能降低機翼機身結(jié)合部的氣動阻力。翼尖失速問題在后掠翼被采用后，曾在很長一段時期里困擾著空氣動力學家，XF-91為解決這個問題提供了一條可行的路徑，雖然它最后并沒有成為主流。
XF-91奇怪的機翼設計
XF-91的起落架為前三點式，單輪前起落架很普通，向前收入機身；主起落架卻別出心裁，采用類似火車轉(zhuǎn)向架的前后雙輪結(jié)構，并向外、而不是向內(nèi)收入機翼。這主要是因為XF-91的翼根太薄，無法布置起落架艙。由此倒是帶來了一個好處，即“雷電截擊者”可以在機翼內(nèi)側(cè)安裝掛架，攜帶較重的武器或者副油箱。
XF-91的串列雙輪主起落架
兩架原型機原先采用的都是十字形尾翼。在1951年夏天的一次試飛中，貝林格駕駛第二架原型機起飛沒多久，駕駛F-86伴飛的耶格爾就發(fā)現(xiàn)XF-91的后機身起火，并馬上通知了貝林格。因為高度太低，貝林格無法彈射跳傘，只能選擇冒險將飛機帶回愛德華茲空軍基地。從耶格爾發(fā)現(xiàn)起火到貝林格駕機降落，前后共經(jīng)歷了90秒鐘。迫降的XF-91很快燃起大火，等基地消防隊將其撲滅時，后機身已經(jīng)嚴重毀壞。修復后的第二架原型機后來改裝V形尾翼，又重新投入試飛。
第二架原型機的V尾
發(fā)動機則一直是“雷電截擊者”的軟肋。共和期待的J47-GE-17渦噴發(fā)動機和XLR27-CW-1都遲遲未能到位，渦噴發(fā)動機只能先使用推力僅4,850磅的J47-GE-3，后來還試過-7、-9、-11等其他改型。火箭發(fā)動機則在XF-91的最初試飛階段一直都沒有安裝。最后因為研制過程中問題不斷，XLR27項目被徹底取消?！袄纂娊負粽摺北黄雀挠肦eaction ?Motor公司6,000磅推力的XLR11-RM-9四燃燒室火箭發(fā)動機，好在這種發(fā)動機也被用在X-1試驗機上，是一種比較可靠的動力裝置。但XF-91的尾噴管不得不進行重新設計，原先設計的4個火箭發(fā)動機噴口是垂直排列，對稱分布在渦噴發(fā)動機噴口的上下方；后來把4個噴口都移到了下方，呈菱形排列，渦噴發(fā)動機下方的整流罩也相應放大。換裝火箭發(fā)動機后，項目代號也由MX-809改為MX-909。
XLR11-RM-9
XF-91最初使用機頭進氣布局，后來才改裝成類似F-86D的頜下進氣道，以便在機頭布置雷達，這也是戰(zhàn)后截擊機必不可少的配置。使用機頭進氣時，XF-91在進氣道周圍布置了4門20毫米M-3機炮，每門備彈200發(fā)。共和還曾經(jīng)為量產(chǎn)型F-91設計過多種武器配置方案，包括“巨鼠”（Mighty ?Mouse）火箭彈、休伊F-98“隼”空-空導彈（當時美國空軍給了它一個戰(zhàn)斗機編號，后來才改成AIM-4）等。由于“雷電截擊者”最終并沒有投產(chǎn)，這些方案也就全都無疾而終。
左邊就是改成雷達機鼻的1號原型機
三
1951年11月，在首飛2年多后，首架原型機終于裝上了XLR11火箭發(fā)動機，而5,425磅推力的J47-GE-17此時也已經(jīng)到位，“雷電截擊者”終于真正成為一架渦噴/火箭混合動力飛機。12月9日，共和試飛員羅塞爾?羅斯（Rossell ?M. ?Roth）駕駛首架原型機升空，并迅速爬升至35,000英尺高度。改平后，羅斯首先打開J47的加力燃燒室，將推力開到最大，然后啟動了火箭發(fā)動機的4個燃燒室。XF-91很快突破音速，達到1.07馬赫，成為首架在平飛時達到超音速的美國作戰(zhàn)飛機。在此后的試飛中，XF-91的最大速度甚至達到過1.71馬赫，這在1950年代已經(jīng)是非常了不起的成績。如果寇蒂斯-萊特公司能把推力更大的XLR27研制出來，XF-91突破兩倍音速或許并非沒有可能。
新的火箭發(fā)動機
但與戰(zhàn)后很多采用渦噴/火箭混合動力的飛機相似，XF-91的續(xù)航時間少得可憐。由于火箭發(fā)動機及其燃料占用了大量機身空間，XF-91在攜帶兩個翼下副油箱的情況下，燃料仍然只夠J47渦噴發(fā)動機在不開加力燃燒室的情況下工作25分鐘，這意味著它只能承擔非常有限的要地防空任務?？紤]到美國疆域之遼闊，這樣一架截擊機的實用價值是很值得懷疑的。后來，隨著噴氣發(fā)動機技術的快速發(fā)展，混合動力很快就失去了其存在的意義，“雷電截擊者”最終沒有投入批量生產(chǎn)。
XF-91的兩架原型機在5年時間里完成了192次試飛。1955年5月9日，第一架原型機在首飛整整6年后，被運到位于俄亥俄州代頓的美國空軍博物館，成為永久性展品。第二架原型機則沒有那么幸運，在愛德華茲空軍基地作為訓練模擬器一段時間后，最終被拆解。
