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最后的活塞狂潮

2013-12-29 00:00:00云中子
航空世界 2013年2期

Goppingen Go 9推進式布局試驗機

出于對串聯式發(fā)動機固有缺點的擔心,一貫謹慎的多尼爾決定在Do P.59之前先建造一架使用加長傳動軸的推進式試驗機,以驗證設想的可行性。這就是G6ppingenGo9的由來。

Goppingen G6 9由奧利奇·修特爾(ulrich Huter)博士設計,在斯其瑪一赫斯(schempp-Hirth)滑翔機工廠建造完成。這是一架尺寸不大的袖珍飛機,除了采用推進式螺旋槳外,整體布局中規(guī)中矩,與一般的單座單發(fā)小飛機并無二致。外形基本上參考了同樣出自多尼爾一門的“飛行鉛筆”Do 17,只是按比例縮小。中單翼,機身截面呈橢圓形,其細長的機身相當于1/2.5的Do 17。在重心位置安裝一臺60千瓦的赫斯HMI 60R發(fā)動機。后機身內裝有專門設計的加長傳動軸,穿過尾部帶動推進式螺旋槳。別致的十字型尾翼,在腹鰭上安裝有尾輪。這樣的設計是有其深意的,其目的是作為尾緩沖器,以避免起降時螺旋槳觸地。座艙位于機身前部,機頭由全透明材料制作,為飛行員提供了很好的視野。作為一項特色,Goppingen Go 9上裝備了先進的可收放式前三點起落架。有趣的是,如果算上腹鰭的那個機輪,該機實際上是四點式起落架。

唯一的一架Goppingen Go 9于1940年出廠,無線電呼號為D-EBYW。按多尼爾一貫的謹慎風格,在地面進行了大量的先期測試后,由一架Do 17拖帶飛上了天空,首飛的飛行員為克溫茨勒(Quenzle)。在隨后進行的一系列飛行測試中,Goppingen Go 9也曾依靠自身的動力起飛,并在飛行中表現出了良好的操縱性能與飛行穩(wěn)定性,證明了這種后置推進方式以及傳動組件的有效性和可靠性。但遺憾的是,沒有進一步的資料可以讓我們了解這架飛機的最終歸宿,從而成為了航空史上的又一件疑案。

亨舍爾Hs P.75

亨舍爾Hs P.75是Goppingen Go9推進式布局試驗機的最終成果之一。采用推進式動力加鴨式布局的Hs P.75并非如其外表那樣給人以“輕佻”的感覺,恰恰相反的是,整個Hs P.75項目相當穩(wěn)重、踏實,力求理論上的嚴謹與設計上的完美。1941年開始的該項目,也使德國工程師有充裕的時間去進行精細設計。因為擔心引起人民的反戰(zhàn)情緒,納粹德國直到1943年的庫爾斯克戰(zhàn)役都沒有進行全國動員,所以1941年時的德國在人力、物力、及總體環(huán)境上均處于一種相當令人滿意的狀態(tài)。這一點卻是戰(zhàn)爭末期那些如雨后春箏般的“末日戰(zhàn)機”們所無法比擬的——雖然就它們的外形、理念及所采用的各種新技術爾言,一架比一架奪目耀眼,但終因難以掩蓋設計上的匆忙與粗糙,所以大多成為了航空史上倉促的過客,如流星般閃爍后,又如流星般地消逝了。因此,Hs P.75與“末日計劃”并無關系,這與大多數人對該機的猜測并不相同。

而在1941年之前就開始的航空項目中,既便技術上的跨躍再大,也因當時的德國離“山窮水盡”相距堪遠,整體戰(zhàn)略環(huán)境相當寬松,德國人有相當充沛的精力與資源能投入其中。所以這一階段開展的項目多有成果,Me 262/Me 163的部分成功就是最好的例證。因而,筆者認為HsP.75成功的可能性非常之大,還是有一定歷史環(huán)境依據的。另據戰(zhàn)后亨舍爾工程師自己宣稱,依托鴨式推進布局所帶來的便利,亨舍爾還曾打算為Hs P.75換裝新銳的噴氣發(fā)動機,即Hs P.75B。而Hs P.75B方案的風洞試驗其實更是早在1941年未就已經開始,據稱其理論速度預計將高達900千米/小時以上!可以想象,如若該機能按時服役,盟國空軍面臨的將不只是“第二個福克式災難”這么簡單了。

不過Hs P.75項目的最后中止,并非是德國人在技術上遇到了大麻煩,而是戰(zhàn)爭環(huán)境轉變下的犧牲品。作為在戰(zhàn)爭形勢一片大好時出現的機型,Hs P.75實際上是作為一種奢侈品出現在德國空軍心目中的。在技術裝備水與敵方基本持平,甚至還稍稍占優(yōu)的情況下,德國空軍當然樂得看到一種能夠將這種優(yōu)勢進一步拉大的革命性機型出現,所以就算是Hs P.75的研制進程一再拖沓,空軍都可以忍受。然而,一旦形勢發(fā)生逆轉,整個德國空軍高層、戈林元帥、乃至希特勒本人對于技術裝備的發(fā)展態(tài)度就變得短視起來,任何項目都要求在6個月的短期內能達到實用化,否則就只能下馬。正是這種急功近利的心理,導致了相當數量本來甚有前景項目的夭折。顯然Hs P.75就是這樣的一種犧牲品,雖然并不是唯一的一個。因而,我們對于Hs P.75的無果而終,只能遺憾,卻并不意外。

不過,就如同戰(zhàn)爭中經常發(fā)生的那樣,技術成果在同一個陣營內注定是無法被壟斷的,而且在贏得戰(zhàn)爭勝利這個共同的根本利益驅使下,也需要昔日的競爭對手之間能夠主動分享彼此的一切,特別是對于掌握了某些先進技術的領先者更是如此。于是,利用Goppaingen Go 9的技術成果,包括亨克爾、多尼爾以及布洛姆&福斯(Blohm&Voss)在內的很多德國航空企業(yè)都推出了自己的實用化推進式單翼戰(zhàn)斗機方案。它們本質上都是對Goppingen Go9的放大與完善,也可以形容為按照噴氣動力思路設計的最后一代活塞式戰(zhàn)斗機。

這其中,亨克爾的動作最快,早在1941年便為空軍的“新型重型護航戰(zhàn)斗機”(即Bf 110的接替者)提出了一個采用推進式動力形式的遠距耦合鴨式布局方案——Hs P.75。該方案為全金屬半硬殼結構,超前的翼身融合體構型,并計劃大量使用埋頭鉚釘,從而使外殼光滑順暢,再加上修長的紡錘狀機身,總體風格干凈立落。當然需要指出的是,亨舍爾之所以在Hs P.75上選擇了推進式動力,除了這種布局有利于布置軍械及保證飛行員的視野外,動力組件前置在鴨式布局飛機上的重心問題,及前置螺旋槳與鴨翼間的氣流擾動太過復雜而不好解決的考慮也是重要原因之一。

從某種意義上說,Hs P.75是德國空軍最后一種專門設計用來在對方空域與敵戰(zhàn)斗機一爭高下的“純種”重型制空戰(zhàn)斗機,而不是用來在轟炸機上開洞的“截擊機”。否則,鴨式布局加翼身融合體給Hs P.75帶來的大航程與高機動性就絕無必要。

Hs P.75的失敗并非如某些人所想的,是因為技術上過于激進而導致的,因為后來在技術上跨越更大的H0 lx/Ho 229都上了天。雖然設計思想激進的Hs P.75最終沒有為空軍所接受,但亨克爾卻并沒有就此放棄,而是利用其技術成果,又在多尼爾的技術援助下接連推出了兩個以HsP.75為藍本的推進式布局簡化型號——Do P.252重型夜間戰(zhàn)斗機與Do P.247單座輕型戰(zhàn)斗機。之所以新的項目被冠以多尼爾的前綴,主要為避免軍方繁瑣而挑剔的項目審批手續(xù)而與多尼爾公司聯手,畢竟Hs P.75是一個已經被空軍否定的項目,要打算讓其以偷梁換柱的方式重新出山是需要動一番腦筋的。

從Do P.252/I到DoP.252/Ⅲ

Do P.252相對于Hs P.75的簡化主要在以下幾個方面:首先,新穎但技術風險過大的鴨翼從前機身兩側被移到了機尾,恢復為傳統的尾翼式布局:其次,空氣動力學效果良好,但制造工序繁瑣、生產成本高昂的翼身融合體被界限分明的傳統機身機翼設計所代替。同時,Do P.252仍然保留了Hs P.75的推進式動力布局,以及將兩臺大功率活塞式發(fā)動機合而為一的作法。所不同的是,Hs P.75的后機身內是將兩臺DB 603并聯而成的DB 613:擁有24個汽缸、總功率達3500馬力(約為2570千瓦):而Do P.252則是將2臺Jumo 213J串聯在一起放到了同樣的位置。串聯的動力形式也使Do P.252的機體要比并聯的Hs P.75顯得修長均稱。

Do P.252項目正式啟動于1943年初,共提出了3個機體尺寸略有差異、采用不同的機翼設計的方案。其中D0 P,252/l為前緣后掠后緣平直的傳統機翼設計:Do P.252/Ⅱ則采用了在那個年代略顯激進的40度角高速后掠翼:Do P.252/Ⅲ的機翼設計介于Do P.252/Ⅰ與Do P.252/Ⅱ之間,即機翼前緣后掠,后緣后掠角略小于前緣。不過由于多尼爾一貫踏實嚴謹的作風,在反復斟酌三個方案之優(yōu)劣,并基本完成了大部分細部設計后,遲至1945年2月27日才以Do P,252/Ⅲ為最終方案向空軍正式申報。Do P.252Ⅲ能夠淘汰Do P.252/l與Do P.252/Ⅱ的原因顯而易見:Do P.252/Ⅰ的平直翼設計不利于高速性能的發(fā)揮,而Do P.252/Ⅱ激進的大后掠翼設計卻在這樣一架活塞動力飛機上又顯得過猶不及。40度的大后掠角雖然能夠推遲飛機接近聲速時機翼上表面激波的產生,但根據風洞測試表明,2臺Jumo 213J提供的動力在平飛狀態(tài)下,至多也就能夠達到850~950千米/小時的速度。大后掠機翼的高速特性不但無法充分發(fā)揮,而且由于和前進方向成較大角度的機翼也使其上表面氣流產生了較大的從翼根到翼梢的展向流動。因為只有縱向流動才能產生升力,所以后掠翼的展向流帶來了一定的升力損失。此外,大后掠角設計帶來的另外一個問題是后掠翼的結構和重心。平直翼和機身的連接處通常在重心附近,而后掠翼為了保持升力,壓力中心和重心的位置則比較接近,后掠角越大機翼的連接處就越需要前移,但由于機翼不僅要承受向上的升力,還要承受向前的扭力,這就必須大大加強中央翼盒結構才能保持剛度,而這顯然意味著在結構重量上又要付出代價。所以總得來講,Do P.252/Ⅱ看似先進前衛(wèi)的大后掠角設計是得不償失的,Do P.252/Ⅲ的小后掠角設計則能夠兼顧高速性與機動性的雙重要求。

嚴謹細致的態(tài)度決定了Do P.252/Ⅲ方案雖然在本質上是Hs P.75的簡化,但卻不是一個平庸的設計。這是一架機翼前緣后掠角為22度的推進式布局3座重型戰(zhàn)斗機,由2臺通過長長的傳動軸串聯在一起的Jumo 213J驅動一幅直徑3.2米的正反對轉螺旋槳為其提供充沛的動力。單臺Jumo 213J額定功率1750馬力(約1290千瓦)并帶有MW 50動力強化裝置,前置發(fā)動機滑油散熱器使用翼根進氣口,后置發(fā)動機滑油散熱器的進氣口位于垂尾根部。值得一提的是,Do P.252/Ⅲ的尾部設計并沒有采用傳統的垂尾設計,而是較小的單垂尾與同尺寸尾部腹鰭相結合,且與水平尾翼形成了類似于現代潛艇十字舵的結構。這樣一方面是在保證飛機具有足夠縱向穩(wěn)定性的同時,還能夠在飛行員棄機逃生時減少因垂尾尺寸過大而與之發(fā)生碰撞的幾率:另一方面也是考慮到尾部腹鰭也能起到防止螺旋槳觸地的防撞緩沖器作用。這樣的設計早在Goppingen Go 9上就被確定了下來,并被此后的所有采用推進式布局的型號所效仿。當然,對于這樣一架高速重型戰(zhàn)斗機來講,能夠適應高接地速度的前三點式起落架設計自然是必不可少的——飛行員可以在起落架輪胎觸地伊始便放心地大力剎車,而不必再擔心飛機會有拿大頂傾覆的可能。需要說明的是,出于優(yōu)化高速翼型的考慮,主起落架收入機身而不是機翼,以減少機翼厚度。正因為Do P.252/Ⅲ如此的反傳統設計以Bf 110為代表的上一代雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機與之相比根本不可同日而語。準確地講,DoP.252/Ⅲ是按照空戰(zhàn)性能接近于一架單發(fā)單座戰(zhàn)斗機的要求而設計的。理想的夜間戰(zhàn)斗機

作為在德國空軍夜間戰(zhàn)斗機中裝備量最大的一個型號,Bf 110G 4的身世與D0 P,252/lll頗為類似,該機也是由于不適合晝間重型護航戰(zhàn)斗機的角色而被更改設計,成為了一架設備完善的夜間戰(zhàn)斗機——Bf 11OG 4雖然不是最先進的德國夜間戰(zhàn)斗機,但無疑是最成熟實用的。除了機首裝有FG212或FG220空用雷達和八木式天線外,排氣管還加裝了滅焰器。這種滅焰器是一根彎曲的長管,它能讓發(fā)動機排氣管產生的火焰不致被敵機直視而暴露位置,使Bf 110能夠取得空戰(zhàn)的主動優(yōu)勢。Bf 110G系列自1943年初起開始出沒夜空執(zhí)行攔截任務以來,表現相當不俗。截止到1944年初德國夜間戰(zhàn)斗機司令部實力達到顛峰時,雙發(fā)夜戰(zhàn)機隊中Bf110G 4居然占了60%(320架),堪稱中流砥住。這與從Hs P.75到Do P.252/Ⅲ的轉變軌跡幾乎完全一致,事實上我們有充足的理由相信,Bf 110G 4曾經獲得的成功,Do P.252/Ⅲ同樣可以得到。

作為晝間驅逐戰(zhàn)機,Bf 110在不列顛空戰(zhàn)中被證明是失敗的。其實戈林的很多思想非常先進而且超前,但他的超前沒有技術作為保證,所以很容易弄巧成拙。不僅是德國,當時各國都對雙發(fā)戰(zhàn)斗機太理想化了,他們認為這是一種萬能戰(zhàn)斗機,不光能為轟炸機進行全程護航,還能與敵戰(zhàn)斗機爭奪制空權,或攜帶炸彈攻擊地面目標??上聦嵅⒉皇沁@樣的。但這種飛機由于機身空間大,因此可改裝潛力頗大,Bf 110G 4就是這種改裝的范例之一。二戰(zhàn)中德國空軍頭號夜戰(zhàn)王牌、空軍少校海茵茨·沃爾夫岡·施瑙費爾(第一夜間戰(zhàn)斗機聯隊第二大隊,總戰(zhàn)績121架),由于性格上的固執(zhí)以及偏愛,在其整個戰(zhàn)斗生涯中,一直駕駛著性能并不出色的Bf110系列夜間戰(zhàn)斗機??梢韵胂?,如果D0P.252Ⅲ能夠投入實用的話,在海茵茨·沃爾夫岡·施瑙費爾這樣的夜戰(zhàn)老鳥手中,這些性能上超越了前一代夜間戰(zhàn)斗機足足一個數量級的推進式重型夜間戰(zhàn)斗機將能夠創(chuàng)下什么樣的可怖戰(zhàn)績。

二次大戰(zhàn)中,Ju 88G-6是德國空軍投入實戰(zhàn)的最好的夜間戰(zhàn)斗機之一。但采用傳統雙發(fā)布局的Ju 88G-6在空戰(zhàn)性能上完全無法同Do P.252/Ⅲ這類采用推進式布局的新一代雙發(fā)重型夜間戰(zhàn)斗機相提并論。后者擁有類似于一架單發(fā)單座戰(zhàn)斗機的性能,但在機載設備的完善性以及火力性能上卻又與Ju 88G-6相當甚至超出。

當然,作為一架夜間戰(zhàn)斗機,機載設備的完善性以及具有足夠毀傷能力的火力性能是首要的,包括速度與機動性在內的空戰(zhàn)性能反倒是其次。而早在1940年,德國空軍少校魯道夫·斯科納特(RudolfSchOnert)便為Do P.252/Ⅲ這類未來將要配備的主力夜間戰(zhàn)斗機勾畫了一幅理想藍圖,其內容主要包括以下幾點:這必須是一架雙發(fā)飛機,以便有足夠動力和航程在高空長時間追逐英國皇家空軍的四發(fā)重型轟炸機群:兩名飛行員(一個駕駛飛機,另一個操作儀表為其導航)必須并肩而坐于一個雙人座艙里,擁有良好的協同操作能力:戰(zhàn)斗機的機炮必須以一定角度設置于駕駛員身后,以避免夜間炮口火光使得飛行員暫時致盲。

從Do P.252/Ⅲ的實際來看,其采用的推進式布局有著得天獨厚的優(yōu)勢,不但能夠在獲得雙發(fā)飛機動力的同時保有接近于單發(fā)飛機的機體尺寸,而且在為機組提供良好前向視界的同時,更可以很容易地將包括FuG 244/245“Bremenanlage”夜間搜索/跟蹤雷達在內的復雜機載設備、4門Mk 108 30毫米機炮、2門MK 213c30毫米機炮,以及操縱這一切的3名機組成員統統塞入沒有動力系統羈絆的前機身。FuG 244/245“Bremenanlage”是德國可用于實戰(zhàn)的最先進厘米波機載雷達。與過去老式的FuG218或FuG350型雷達相比,FuG 244/245的先進之處在于其以一個小型的碟狀拋物線天線取代了以前的鹿角狀天線組。這使機首可以采用光滑的低阻機頭雷達罩。在Do P.252/Ⅲ上,3名機組成員均位于機首的駕駛艙內,其中飛行員居中,領航員位于飛行員前下右側,雷達操作員則以背靠背的方式被安排在飛行員左后方。

顯然,推進式布局天生是一架優(yōu)秀夜間戰(zhàn)斗機的理想形態(tài),這使Do P.252/Ⅲ超出了按照魯道夫·斯科納特此前為夜間戰(zhàn)斗機所制定的規(guī)劃性設計原則。由于在速度與機動性上與單發(fā)單座戰(zhàn)斗機相當,這使Do P.252/Ⅲ沒有采用德國大型夜間戰(zhàn)斗機所貫用的“斜樂曲”機載斜射炮,而是選擇了在機首安裝6門與機身縱軸平行的30毫米機炮,以便最大限度地利用其優(yōu)異的空戰(zhàn)性能,提高作戰(zhàn)效率。因此,該機甚至于可以參加生存環(huán)境嚴峻的晝間防空截擊作戰(zhàn)。

遺憾的是,盡管多尼爾對一切都作了細致的考慮,但此時空軍是否批準建造Do P.252/Ⅲ原型機或是能否最終進入量產階段都無關緊要了。1945年2月這個過晚的申報時間本身就說明了一切。開始于1943年初的Do P.252項目之所以一直拖到1945年2月才正式申報批準,一方面要歸結于多尼爾過于穩(wěn)健的行事風格,另一方面也與1943年后軍方對于此類項目所持的態(tài)度有關:如果一個項目沒有采用噴氣動力,那便引不起空軍過多的興趣。這種態(tài)度自然使多尼爾心存顧忌。實際上,Do P.252高達930千米/小時的最大平飛速度(理論值)與Me 262之類的最初噴氣型號不相上下,而且長達4個小時的滯空時間更不是后者所能比擬的。更何況盡管采用了活塞動力,但推進式布局其實是非常容易向噴氣動力過渡的。以J-21R為代表,這樣的例子在航空史上實在是不勝枚舉。

我們可以清晰地看出變身前的薩伯(saab)J-21基本型與變身后的J-21R在外觀上的區(qū)別。對于類似s.s.4、DoP.252/Ⅲ這樣的推進式飛機可以很容易的改為噴氣動力的說法,筆者并不是沒有根據地信馬由韁胡說一氣?,F實中,瑞典的薩伯J-21在戰(zhàn)爭剛剛結束不久,就由一架活塞螺旋槳式飛機一舉跨入了噴氣時代。型號也相應的變?yōu)镴-21R,R是瑞典語Rea的縮寫,意為噴氣機。瑞典人對該機所作的僅僅是更換發(fā)動機而已,這正采用推進式布局的飛機得天獨厚的特殊優(yōu)勢所在。

意大利人更是這方面的行家好手。戰(zhàn)后就在瑞典人擺弄J-21R的差不多同一時間內,意大利人硬是將一架常規(guī)布局的SAI.7單發(fā)活塞式教練機改為了噴氣動力的“半人馬座”(sagittario)SAI一,使之成為了意大利的噴氣先驅之一!很多國家在研制噴氣機過程中都采用過這種作法——將螺旋槳飛機的活塞發(fā)動機換成噴氣發(fā)動機,但這些改裝過的飛機大多僅作為試驗機使用,極少批量生產。在航空史上只有兩種這樣改裝的戰(zhàn)斗機被批量生產:一種就是薩伯-21R,另一種是前蘇聯的雅克-15型——基本就是換裝噴氣發(fā)動機的雅克-3。不過筆者本人認為,這種大量訂購尚不成熟的實驗型噴氣機的作法實在是有欠妥當,當然話題有些扯遠了。(未完待續(xù))

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