发展沿革

研制背景

利皮施博士研制的 DFS 194

二战期间，德国在飞行器设计研究领域一直处于前沿的地位，种种在当时甚至是21世纪都让人感觉奇特的飞行器设计理念被付诸于试验，亚历山大·利皮施博士（Dr. Alexander Lippisch）就是其中的一员4。

1930年代，亚历山大·利皮施博士在德国滑翔研究院（DFS）设计了一系列无尾研究机，最著名的是DFS194。1943年，亚历山大·利皮施博士任奥地利维也纳航空研究院院长，开始进行超音速飞机的基础研究5。

DFS194

1945年5月，美国两位道格拉斯公司的空气动力学专家基尼·罗特（Gene.Root）和 A.M.O·史密斯来到巴黎接收从德国缴获来的空气动力学数据资料。他们获得了海量的资料，其中特别对由亚历山大·利皮施博士设计的无尾飞机模型的风洞试验数据产生了兴趣。道格拉斯公司之所以会对这种无尾/半无尾三角翼布局的飞行器设计如此着迷，其原因在于早期的喷气发动机一方面耗油量巨大，经济性不佳导致航程不足，另一方面由于技术上的限制，发动机推力普遍不足，导致飞机爬升性能不佳。这两项对于当时战斗机很看重的高空高速性能的影响很大。而三角翼布局不仅在气动力方面保证可以更为有效率地利用发动机的动力，另外其宽大的翼内空间足以容纳更大的机内油箱4。

1946年，进行的模型风洞测试给出了令人振奋的结果，使得道格拉斯的工程师们确信他们走在了正确的道路上4。尽管无尾/半无尾三角翼布局有潜力使用在包括轰炸机、战斗机、运输机等多种不同用途的飞机设计中，但研究工作被集中到了研制一种三角翼拦截机的项目上2。

建造沿革

XF4D-1 前视图

1947年1月1，美国海军签发了一份招标书，要求研制一种能够在100英里雷达探测范围内追击并击落以925.75 千米/小时的速度，12192米的高度接近的敌方轰炸机的陆基或者舰载喷气截击机。这要求飞机能够在5分钟内爬升到40000英尺高度并且在那个高度进行作战任务。道格拉斯公司推出了一个纯粹的三角翼截击机方案，并赋予公司编号D-5712。最先的D-571的设计由A.M.O·史密斯和罗伯特·格兰特·.史密斯完成。此方案采用带尾翼的长直三角翼布局，外观上与以前的飞机相比，看不出明显的机身，就像一只正在进化成鸟的爬虫，几乎就是一个“飞翼”。这种布局几乎是翻版了德国战时利皮施那些未完成的先进喷气战斗机的设计。

1947年6月16日，海军航空署（BuAer）在众多提案中选择了道格拉斯公司的方案，并与之签署了一份预研合同。整个工程项目完全由公司在加利福尼亚州艾尔斯贡多工厂的首席工程师被称为“攻击机先生（Mr.Attacker）”的爱德华·海因曼领导2。早期方案不能令人满意，研究小组转而欣赏半无尾三角翼布局。主要变动有机翼被设计得更为轻薄，具有低展弦比，翼尖较圆滑的类似心形的大后掠角三角形中单翼，且外翼段可以折叠，以方便在舰上停放；一台涡轮喷气发动机由位于机身两侧从 机翼前缘缝翼开始到后缘副翼为止的进气道供气；机翼后边缘靠近排气口的位置装上了可上下偏转海狸尾，以增加起飞时的升力；由于飞机起飞和降落时都有很大的仰角，为避免机尾触碰航母甲板，又在机身后部加装了可收放的尾轮。经过这样的变化，方案编号演变为 D-571-4，海军批准了道格拉斯的方案。

1948年12月16日，海军给与道格拉斯制造两架原型机的合同，并赋予原型机型号为XF4D-1，其中“D”代表道格拉斯公司，而海军航空署编号为BuNo124586和BuNo124587。由于外形为三角性机翼，机翼外缘为弧形，类似于鳐鱼（ray fish）或蝠鲼（manta ray），因而就取了个“Skyray”的绰号，而英语里“ray”有光的意思，所以翻译时就称其为“天光”。原型机的建造在秘密的条件下进行，并于1950年完成了机体制造。但原定安装的威斯汀豪斯公司（西屋）具有7000磅推力的XJ40-WE-6发动机一时还不能提供使用。这就迫使道格拉斯公司不得不让所有的原型机使用艾利逊J35-A-17发动机进行先期测试，该发动机推力仅22.3千牛，这样的性能使得飞机严重动力不足12。

1951年1月21日，首架原型机BuNo124586在木洛克空军基地（爱德华兹空军基地）进行了首飞。试飞员是拉里·佩顿（Larry .Peyton）。佩顿发现由飞机边条控制面引起的不自主的危险性俯仰，使得他难以驾驭手中的飞机。在经历了几次看似将要坠毁的跃升和俯冲后，他控制住了局势，并成功地将飞机降落在跑道上。在经历了这样一场劫难后，试飞员拉塞尔·肖（Russell Thaw）“有幸”成为了他的“替补队员”，他的任务是为解决这一问题做好相关的预备工作2。

Allison J35

1951年10月，试飞员拉塞尔·肖的继任者鲍伯·拉恩决心试飞XF4D-1。试飞中过载压力非常大，飞机设计限制过载为7G，实际飞行中却达到了9.1G，不仅如此，XF4D-1在高速时非常难以操控。飞机在速度200节以内并且气流较为顺畅的条件下还是易于控制的，超出这个范围，驾驶飞机将变得十分困难2。虽然艾利逊J35-A-17发动机动力不足，但是除了些小的操纵问题，飞机还是表现出了不错的机动性和爬升率。与同时期在役的F-86E相比，原型机并没有什么特别出彩的地方。即使这样，海军还是在1951年2月订购了预生产型批次12架飞机。不久，飞机换装威斯汀豪斯XJ40-WE-6无加力涡喷发动机，发动机推力3175千克，这使其具备了超音速飞行的条件。经过这样的改进，飞机进行进一步的试飞测试2。

威斯汀豪斯 J40 发动机

1952年中，海军及海军陆战队的试飞员对“天光”的生产型飞机进行试飞评估，他们注意到了该机的独特飞行品质，承认该机的机动性确实好过当时已服役的飞机，五破爬高速度世界记录。拉恩开始最后的超音速飞行。经过调试准备，拉恩在30000英尺高空的一次极小的俯冲中成功地超过了音速，从而使它成为第一种能够做超音速飞行的三角翼飞机。

1952年，鉴于XF4D-1的表现，海军与道格拉斯公司签订了230架F4D-1的订购合同，合同约定这些飞机将被安排在位于加利福尼亚州的托兰斯原来为政府所有的工厂生产2。