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二战德国舰载机发展史(下)

2016-03-03寒鸦

现代兵器 2016年1期
关键词:喷气阿拉战斗机

寒鸦

Ar 195/Fi 167    尽管将“斯图卡”搬上“齐柏林伯爵”号甲板的想法十分务实,不过一向谨慎的德国人还是留了后手。所以,在舰载型“斯图卡”项目上马的同时,帝国航空部也指定阿拉多与菲斯勒两家公司为其研制“备份”型号。当然,为了给两家公司吃颗“定心丸”,帝国航空部很是动了些心思(毕竟没有人会对注定没有结果的竞标感兴趣),承诺两家公司的“备份”型号只要能够兼具侦察和轰炸的双重用途,并且具备比舰载型“斯图卡”更好的起降性能,那么既便舰载型“斯图卡”进展顺利,获胜的“备份”方案也将获得订单进入量产。在对投资有了回本的把握后,阿拉多与菲斯勒公司很快拿出了各自的方案。其中,阿拉多的方案被称为Ar 195,系由Ar 95双翼水上侦察/鱼雷机衍生而来,实际上可以视为后者去掉浮桶改装固定式起落架的轮式型号。其基本设计比较保守,空重2380千克,最大起飞重量3745千克,载弹量700千克,机长10.5米、机高3.6米、翼展12.5米,全机为双翼半硬壳结构,机身采用钢管焊接结构,后机身和操作翼面由织物覆盖,在机首的1台819马力BMW 132 M星型气冷发动机驱动下,最大平飞速度可达282千米/时。

至于菲斯勒公司的Fi 167,同样是一架双翼半硬壳金木混合结构、布制蒙皮飞机。该机空重 2800千克,最大起飞重量 4850千克,翼展 13.5米,长11.4米,高4.8米,翼面积45.5平方米。为适应航母降落需要,该机还安装了着舰钩,发动机为1台戴姆勒-奔驰DB601B发动机。不过,就整体设计而言,Fi 167要比保守的Ar 195有看点。该机应用了固定前缘缝翼和后缘襟翼技术,机体被设计成细长型。其主起落架脚柱被延伸得很长,在降落时可以耐受较大的下降速度。由于起落架脚柱的位置处于机体重心的前方,配合强力油压刹车装置,可以在较短的距离内使飞机制动。事实上,这是一架围绕低空操纵性能和短距起降性能来构思的奇异设计,但的确效果斐然。结果,在1937年3月,2架Ar 195原型机与2架Fi 167原型机的对比测式中,两者一下子高下立判:Ar 195不但在最大平飞速度、升限和载弹量上处于下风(Fi 167最大平飞速度325千米/时,实用升限 8200米,战斗航程 1500千米,最大载弹量1000千克),而且在舰载部署至关重要的短距起降性能上更是一败涂地。

Fi 167展示了极其优异的性能,测试过程中携带250千克的配重还能在78千米/时的时速下控制飞机。只要约23千米/时的逆风,它就可以在50米的距离内起飞,降落也只需要不到29米的距离,这个距离只比它的翼展多一倍左右,最短的降落距离纪录仅有15米,可谓令人瞠目结舌。于是,这场竞争最后以Fi 167毫无悬念的获胜而告终。可惜的是,Fi 167的命运是随着“齐柏林伯爵”号航母的命运来决定的。当1939年10月希特勒决定“暂时”中止这艘航母的建造时,Fi-167的生产优先权也被随之取消。而当在1942年决定重新开始“齐柏林伯爵”号航母的舾装时,帝国航空部却认为双翼的Fi-167已经完全过时,其角色将由容克斯公司的Ju 87E来承担。已经生产出的12架Fi 167原型机命运各不相同,11架先是被运到驻扎在荷兰的第167试验中队进行测试飞行,其中的9架在1943年运回到德国,然后被卖到了罗马尼亚,另有3架送到位于捷克的德国航空试验协会,用于对起落装置进行特别测试。

多用途舰载机

Ar 198    尽管对发展舰载机热情有限,但在1936年,帝国航空部还是认为应该为建造中的“齐柏林伯爵”号提供一种用于联络、校射乃至要员运输的多用途舰载勤务机。在帝国航空部的要求中,主要包括两点内容。一方面,要求为这种多用途舰载勤务机装备动力强劲的引擎,该机必须在其速度包线内具备良好的适应性,失速速度要尽可能的低,短距起降性能要好,并为其乘员提供极佳的观察视野;另一方面,要求该机具备优秀的防御手段及在必要时拥有一定的对地攻击能力。在接到该机计划书后,阿拉多、福克·沃尔夫、汉堡飞机制造厂、亨舍尔等公司纷纷作出了响应。每家公司都尽可能的依据其各自原来的设计成果或是经验,针对这份计划书拿出了初步方案,供德国空军在最短的时间内比对研究,以便获得进一步发展的许可。按照以往航空器发展惯例,哪个方案的设计细节最符合德国空军的心意,哪个方案就最有可能获得进一步发展的合同,并最终可能得到大批的订单。因而,为了争夺最后的订单,各厂商纷纷各显神通,但其走的路线大至可分为两个流派:一个流派是拼命游说德国空军接受其自己的思路,也就是说最后的方案尽管可能会不太符合计划书,但最终却仍能为军方所接收;另一个流派则与之相反,他们深信,既然计划书是由德国空军自己提出的,那么这自然就是军方最终想得到的东西了,他们需要作的就是让自己的方案尽最大的可能对照上计划书中的每一项。按照此种思路,福克·沃尔夫与汉堡飞机制造厂提出对该项计划书进行延展,以便发展一种更大型的多用途作战飞机,而阿拉多与亨舍尔则坚持严守计划书。

飞行中的Fi 167舰载侦察/轰炸机

事实证明,阿拉多的谨慎押对了宝,其Ar 198方案被认为最符合帝国航空部的要求。在经历了多次基本规格的变动后,一份关于建造几架V0批次Ar 198原型机的合同终于在1937年7月同帝国航空部签订了。从细节上看,Ar 198是1架采用上单翼布局的三座轻型飞机,其机组成员分别是飞行员、机枪手/无线电操作员及观察员。由于要兼顾优良的观察视野与高速性能,所以为此特意设计了一个能容纳全部三名机组成员的全封闭式驾驶舱,这一点与同时期用途类似的亨舍尔Hs-126相比是个进步。对于一架战术侦察机来讲,由于特别要强调环形视界的重要性,所以观察员的位置被安排在机翼下部的机腹中,看上去就如同机腹开裂了一般,这个造形奇特的观察舱也就成为了Ar 198最具特色的识别标志,同时这里也作为两支结实的固定式起落架的支撑结构。而飞行员与机枪手则分别位于机翼上方的全玻璃机舱中,相向而坐,从而三名机组成员就都有了一个非常适宜的位置来完成自己的任务。整个舱室分为以机翼为中界的上下两部分,而中间部分是贯通的,这样的布局极利于三名机组成员之间的沟通。顺便还要提一下,由于Ar 198的驾驶舱非常光滑平整且透明材料覆盖面积巨大,从而使该机获得了“飞行玻璃缸”的绰号。

Ar 198的整个前机身包括驾驶舱及发动机支架,均使用轻型钢管结构框架,表面采用薄金属蒙皮覆盖。这是因为阿拉多公司的设计师们认为,采用钢管骨架薄壁金属蒙皮结构,非常有利于塑造出符合空气动力学特征的外形。而该机的后机身,采用了结构紧凑的无尾桁式全金属结构,当然这样先进的制造工艺对于一架战术侦察机来说似乎有些浪费。至于Ar 198的发动机选型,则可谓是一波三折。在Ar 198的发展中,曾至少考虑3种以上的引擎。最初,阿拉多公司的设计师们为Ar 198选择了新锐的宝马 BMW 132引擎,这是一种起飞功率达1000马力的星型空冷发动机,其功率/重量比非常高,整体性能十分先进。而其他的备选方案则包括,戴姆勒-奔驰的DB 600/DB 601 A或是容克发动机制造厂的Jumo 210 G等引擎。这些发动机看上去都很不错,但阿拉多公司的设计师们却忽略了一件事,这些发动机均为实验引擎,其可获得性很值得考虑。结果,当这些计划中的引擎一个个因为这样或那样的原因而不能在短期内交付时,阿拉多公司才发现这很可能会对Ar 198项目进程造成严重的耽搁。不得以,最终阿拉多只能退而求其次,在Ar 198上安装了功率稍逊一筹的勃兰登堡发动机制造厂Bramo 323 A-1,其最大起飞功率900马力。

Ar 198拥有一个能容纳全部三名机组成员的全封闭式驾驶舱,这一点与同时期用途类似的亨舍尔(Henschel)Hs-126相比是个进步

尽管最终选择了相对成熟的Bramo 323 A-1引擎,但仍然由于需要对该发动机的燃油喷射系统进行重新设计,导致Ar-198的首架原型机Ar 198 V1直到1938年3月初才从阿拉多的工厂跚跚下线。为掩人耳目,该机的民用注册号为D-ODLG。在不久之后进行的首飞中,人们发现,总的来说,在巡航中该机的飞行特性可以被认为是非常安全的,但在低速状态下,Ar 198 V1在各个轴向上均缺乏足够的稳定性,好在由于试飞员经验丰富,总算没有在首飞中出现什么事故。但可想而知,这样的飞机在起飞降落中将是十分危险的。对于一架用于进行舰载部署的多用途勤务飞机来说,这确实是个严重的问题。之所以出现这种情况,阿拉多认为是由于过份延展了相对机翼来讲位置过低的机身的缘故。因而,在后两架原型机上,对这一布局作了一定的调整。此外,为了改善飞行性能,阿拉多公司为Ar 198 V1加装了先进的自动襟翼。虽然此举确实在一定程度上提高了该机的性能,但对于普通飞行员来说,这套装置的使用过于复杂。抛开性能上的问题不谈,由于过高的造价、装配过程的繁复以及阿拉多的工厂被认为缺乏足够的生产能力等等又引来了新的批评,所以最终帝国航空部终止了一切有关Ar 198继续向大规模生产发展的计划,转而以Fi 167来取代Ar 198的角色。

Ar 198结构示意图:1. 夜航灯 2.滑油箱 3.燃料箱 4. 乘员(3)5. 飞行员工具箱 6. 氧气瓶 7. 观察员工具箱 8. 无线电 9. 照相机 11.急救包 12. 2x MG 17 机枪 13.250发机枪弹 14. MG 15机枪 15. 500发机枪弹药

Ar-198 V1 原型机(无线电呼号D-ODLG)

“齐柏林伯爵”号航母完工服役时的想象模型

有意思的是,尽管生产计划被取消了,但阿拉多却仍然决定自筹资金继续对Ar 198项目原型机进行测试。第二架Ar 198原型机Ar 198 V2很快完成,但该机随后却被移交给了德国空军飞行器测试中心。不久之后,在进行了一系列非常成功的试飞后,V2原型机在一次着陆中严重损毁。当时由于在高速飞行中,V2号机的左舷襟翼突然打开,造成了机翼结构的部分破坏,飞行员被迫将该机强行迫降在了粗糙的地面上。虽然没有造成人员伤亡,但V2的机体却损坏严重,最后只能报废了事。有趣的是,那架Ar 198 V1 D-ODLG却在消除了前述的设计瑕疵之后,成功飞行了很长一段时间。由于其性能逐渐开始变得成熟起来,这又重新激起了阿拉多工程师们极大的热情。此后,由于该机具备良好的下方全向观察视界,所以阿拉多又进行了在观察员舱装备专用的侦察设备,以及将该机改装为战场救护机等的尝试。另外,更鲜为人知的是,Ar 198其实还有第三架原型机V3,但只完成了80%,用于地面静力测试。

喷气式舰载机

通常认为,德国人只打算为“齐柏林伯爵”号航母配备三种型号的舰载机,总计39~41架,即8架Fi167侦察/校射机/鱼雷轰炸机(位于下层机库后部区域)、8~12架Bf 109T战斗机(位于上层机库后部区域)以及13架Ju 87C俯冲轰炸机(位于下层机库前部区域)。然而,更多的资料却显示,德国人对于航母舰载机的发展有着一个更为庞大、更为野心勃勃的计划,其涉及的型号和用途远远超过了上文。

1943年,德国航空技术发展所面临的现状是既有机遇又有挑战,这其中的一个机遇便是航空动力领域的喷气革命。随着5年前(1938年)He 178伴随着一阵不寻常的轰鸣上天后,德国人亲手开启的航空动力喷气时代在5年后似乎已经瓜熟蒂落。对此,代表世界顶尖水准的实用型喷气战斗机Me 262V3于1942 年 7 月 18 日的一飞冲天,向世人准确无误地揭示了这一点:航空史上的喷气时代真正来临了。而更重要的是,BMW 003E与He S 011这类1000千克以上推力级别涡轮喷气引擎的成功,确立了德国人在喷气技术领域至少5年的领先优势。令人感兴趣的是,尽管1943年2月2日,正在干船坞中加装水下防雷隔舱的“齐柏林伯爵”号航母被勒令停止施工,1943年4月15日,再次被改名为“祖格维格”号的“齐柏林伯爵”号先是被拖回戈腾哈芬,然后在4月23日又转移到斯坦丁(既今天波兰的什切青),最后在奥德河口的一处锚地被伪装成一个小岛。然而,纳粹德国将喷气机搬上航母甲板的狂想却还是不可思议地展开了。

从1944 年下半年开始,德国的天空中就开始出现一种奇怪的战斗机,没有螺旋桨,速度很快,飞行时发出尖利的啸叫。今天的人们都知道,这是世界上第一种投入实战的喷气式战斗机 Me 262。“火箭之父”康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基很早就提出喷气推进原理,尽管这一般被认为是火箭推进原理的基础,实际上这也是喷气推进原理的基础。因为从某种意义上,喷气发动机可以看作使用空气作为氧化剂的液体火箭发动机。早在 20世纪30 年代,英国的弗兰克·惠特尔和德国的冯·奥海因就开始研究喷气式发动机。英、德两国理论水平上的先后高下可以争论,但德国首先将喷气发动机实用化,并将之用于和盟军飞机的空战这一点则无可质疑。Me 262 究竟是否有可能改变战争,这是一个可以永远争论下去的问题,但该机无疑在一夜之间惊醒了依然沉迷在螺旋桨里的全世界的空军:航空的未来在于喷气。也正因为如此,最早出现的纳粹喷气式舰载机项目实际上是Me 262的衍生版本。更具体的说,是在侦察型Me 262Aufklare的基础上衍生而来的舰载版本,该型号被称为Me 262T-1。与Me 262A/B/C等陆基标准型号相比,脱胎自Me 262Aufklare的Me 262T-1机体进行了重新设计,驾驶舱位置前移,由标准型的翼根处前移至机首,以改善视野范围,利于舰上起降(这也是为什么选择以侦察型Me 262Aufklare衍生舰载型的原因所在)。另外,Me 262T-1还安装了舰载机必不可少的着舰钩,起落架也进行了加固,以满足粗暴的着舰动作。

Me 262T-1喷气式舰载机双面图

Me 262T-1喷气式舰载机双面图

可惜的是,Me 262T-1最终仅仅停留在绘图板阶段便止步不前。至于这其中的原因不难理解。首先,计划为Me 262T-1装备的BMW 003喷气发动机大修间隔仅有12小时,这使该机的可出勤率几乎只有活塞式战斗机的1/5不到,其糟糕的可维护性成了地勤人员的噩梦。加兰德在战后接受访谈时曾经说,在地面滑跑阶段,Me 262的发动机便已经很难控制,节流阀必须十分缓慢地操作,还要注意发动机温度。有时,即使已经很小心地把节流阀关上了,发动机仍有可能烧坏。最好是把节流阀开到某一点,然后开始飞行,期间不要去动它,等到要着陆的时候再去关小节流阀。其次,由于其基本设计起源于战前1938年的Me P.1065,因此到1943年年底投入批量生产时,Me 262其实已经过时。在这种情况下,由Me 262Aufklare衍生而来的Me 262T-1自然也不被看好。具体说来,Me 262采用的并列双发布局迎风面积大、阻力大,沉重的发动机远离机身轴线,横滚时的转动惯量大,机动性不好,单发失效后偏航力矩也大。虽然类似的布局是当时喷气战斗机的主流布局,但风洞试验表明,在发动机推力有限的情况下,这样的喷气战斗机速度潜力并不大。最后,同样由于发动机温度问题,使得Me 262T-1在起飞时无法将节流阀推到最高位置,如果不借助大功率弹射器,完全没有可能从不到250米的航母甲板上自行起飞。虽然在“齐柏林伯爵”号航母开工时,按照设计其飞行甲板前端装有2部以压缩蒸气为动力的FL24飞机弹射器,这种弹射器导轨长23米,能将1架2吨半的舰载机在不到10秒的时间内,以145千米/时的速度送入空中,然而问题在于,Me 262T-1仅仅空重便高达3.8吨(战斗全重更是高达7.1吨)。结果,种种先进外衣下的不成熟,注定了Me262T-1纸面计划的命运。

福克.沃尔夫FW PTL-8喷气式舰载战斗机双面图

福克.沃尔夫FW PTL-8喷气式舰载战斗机双面图

从哲学角度上来讲,新东西的潜力要远远大于陈旧的,Me 262T的夭折只是新事物在发展初期还不甚成熟的一个必然阶段。由于还指望用喷气机来保证这场战争至少能够继续下去,所以首先将喷气战斗机投入战场的德国当然注意到了Me 262T这类喷气战斗机上舰所存在的问题。于是,继Me 262T之后的第二代喷气式舰载战斗机从1943年年底开始纷纷出笼,但其规模之大、涉及公司之多,却出乎人们的意料。由于新一代喷气式舰载机的研制生产被帝国航空部视为一项具有最高优先权的战略任务,很多赫赫有名的德国航空制造商都被要求参与进来,福克·沃尔夫便是其中之一。事实上,1943年年底,在福克·沃尔夫工程师的绘图板上至少出现了2种喷气式舰载战斗机方案,其中之一被称为FW P250-T。该方案机长12.75米、机高4.06米、翼展12.5米、战斗全重7.4吨,以2台He S 011涡轮喷气发动机为动力,采用机头进气的后掠翼布局,前三点式起落架,机身短粗,以机首环形布置的4门30毫米 MK 108机炮为主要武器,整体设计极为丑陋。不过,这也引出了一个有趣而又深奥的问题是,长久以来人们一直对德国战争末期令人眼花缭乱的喷气战斗机项目中,但凡采用机头进气布局的型号却鲜有机身修长匀称者而大惑不解。其实,采用这种短粗的酒桶状机身设计完全是为了迁就当时的涡喷发动机的结构和性能,实属无奈。

福克.沃尔夫FW P250-T喷气式舰载战斗机双面图

福克.沃尔夫FW P250-T喷气式舰载战斗机双面图

20世纪40年代中期,德国设计的喷气机均采用涡喷发动机,其动力装置布局不外乎两种——翼下吊挂和机头进气。后者在气动外形上显然占有优势,但同时也带来一个问题,如果在机头进气的布局下再采用常规的机身结构,势必造成进气道过长,也就意味着发动机推力的损失。需要说明的是,作为二战中德国实用化喷气发动机最高水准的He S 011,也只有可怜的1300千克推力。所以如果功率再有损失,就失去了喷气动力的意义了。解决办法之一就是采用短机身设计,缩短进气道长度。事实上,不仅是德国人采用这种方法,战后各国第一代单发喷气式战机几乎都是粗短机身。直到发动机技术不断进步,最后涡扇发动机取代涡喷发动机成为各国战斗机主流动力后,才算彻底解决了机身长度与发动机输出功率之间的矛盾。有意思的是,也许是意识到了FW P250-T的丑陋,福克·沃尔夫工程师的绘图板上还出现了一个采用两侧进气布局的FW P250-T方案。为了弥补因采用两侧进气而带来的推力损失,福克·沃尔夫的工程师们为FW P250-T方案大胆选用了推力达1600千克的He S 021喷气发动机。由于机体结构变动过大,这个两侧进气的FW P250-T方案最后干脆被赋予了FW PTL-8的全新编号。然而,无论是FW PTL-8还是FW P250-T,最后都没能走下绘图板——前者计划装用的He S 021喷气发动机从来没有达到过堪用程度,而后者则被认为军械设计存在重大缺陷(机首环形布置的4门MK 108机炮在开火时,产生的大量烟雾很可能被发动机吸入造成停车)。最后值得一提的是,在目前已知的纳粹喷气式舰载战斗机方案中,亨克尔也曾经推出了一个采用He S 011发动机的单发方案,被称为P1078A。其整体布局与福克.沃尔夫的FW P250-T方案类似,机长9.48米、翼展8.8米,但机首的2门MK 108机炮被巧妙地布置在进气口后方,从而避免了FW P250-T那样的尴尬。事实上,历经多次设计演进以及大量令人精疲力竭的风洞测试与结构强度试验后,P1078A已经是相当成熟的方案了。但可惜的是,P1078A最终也没能修成正果。随着纳粹彻底放弃航母平台的建造,一切喷气式舰载机方案都只能永远停留在纸面阶段了。

同时我们应当看到,德国人之所以狂热的在喷气式舰载机上投入了精力,一方面是因为喷气动力的确代表了未来航空动力发展的潮流,另一方面也与自己在对活塞动力的研发上遇到了瓶颈,特别是在至关重要的涡轮增压器领域几乎一败涂地不无关系。事实上,MW50/GM-1之类“兴奋剂”在Ta152与Bv 155这两架代表了最高水准的实用化德国活塞战斗机上仍然得到了普遍应用(盟军活塞式战机仅装备了与MW50类似的喷水助力装置,但由于增压器技术的成熟可靠,危险性极大的GM-1在盟军方面并没有相应的对照),这本身便从一个侧面揭示了德国在活塞战斗机领域的穷途末路。与之相对的是,以BMW 003、Jumo 004等几个典型型号为代表,德国航空发动机技术在喷气领域却进展相对顺利。尽管遇到的技术问题同样不胜枚举,但毕竟在实用化阶段已经领先对手相当一段距离。尤其是在醉心于以超级武器扭转乾坤的纳粹高层看来,当时比较超现实的喷气式发动机、火箭之类的东西与其“超人”思维非常合拍。于是,在几方面原因的共同作用下,以实用化的Me 262、He 162为掩盖,德国航空工业在战争末期进行了一场爆发式的喷气动力革命——各种喷气化动力项目呈百花齐方的姿态纷纷涌现,令人眼花缭乱,连舰载机这个偏僻的“角落”也没能放过。不过,作为新生事物,当时喷气动力技术的发展毕竟尚显稚嫩,过于迟钝的油门响应、过高的油耗、过短的大修间隔以及过于低下的可靠性等等,是这些初代喷气引擎不可回避的致命伤。这使人们对将如此新锐技术应用于纳粹本来就经验不足的舰载机领域不免心存疑虑。

结语

虽然两艘“齐柏林伯爵”级航母在1936年年底相继开工,但我们可以认为,这很大程度上只是为了满足希特勒的虚荣心,标志着德国对《凡尔赛和约》的公然藐视和重回海军列强的荣耀。毕竟当时的一流海军国家都拥有这种“最时髦的军舰”,由此激起的民族自豪感对当时纳粹政权合法性的巩固显然大有裨益。然而,希特勒真的重视这两条航母的军事用途么?显然不。既然无意于挑战英国人最为看重的海权(至少纳粹自己是这样认为),对法作战又派不上用场(对纳粹德国来讲,如果从陆上战场就有把握战胜法国,在海上战场与法国舰队拼个你死我活就毫无必要),那么“齐柏林伯爵”级航母对纳粹的吸引力暂时也就止于一场华丽的下水典礼了。于是,很少有人意识到,1938年12月8日一经下水,“齐柏林伯爵”号的身份便从“王子”变成了可有可无的“鸡肋”。而在这种情况下,为其配套研制的各型舰载机虽然方案种类繁多,但也不过是些没有根基的浮萍而已。

(编辑/弓鸣)

亨克尔P1078A喷气式舰载战斗机双面视图

亨克尔P1078A喷气式舰载战斗机双面视图

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