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梅塞施密特认识到军用飞机的生产必须抛弃过去手工作坊式的生产方式,并要大幅降低造价,以适应未来战争所需的大规模生产方式。1935 年出现的 Bf109正是这种设计思想的最好体现,其简捷的生产技术和可替换性至今都给航空工程人员留下了深刻的印象(其启发意义甚至影响至今),该机成为二战期间产量最高的战斗机并不是偶然的。
在这个层面上,不说雷纳德的 R-36系列,甚至连“喷火”、P-51等声名显赫之辈都与之相距甚远。不过苏联人却在军用飞机制造技术的简捷化和产业化方面与德国人殊途同归,但原因却并不尽相同。苏联人受低劣的工业生产技术条件所限,为了避开技术含量要求高且复杂的金属部件加工,苏联军用飞机上大量采用了木制结构。西方曾讥笑苏联战斗机是“用斧头凿出来的”,就是这个原因。如此一来虽然牺牲了部分性能及结构寿命,却意外获得了在大规模生产上的便利。有趣的是,二战后期的Bf109/ Me109相当部分的机体结构也使用了木材,这就是为什么最终改进型 Me109K 被称作“混合结构飞机”的原因。
首架R-36原型机(注册编号OOARW)继1937年11月5日初次上天后,随后进行了大量的试飞。在这些试飞中,该机表现优异,飞出的大部分性能甚至超出了设计者本人的意料:如最大平飞速度417千米/小时(海平面),505千米/小时(4000米高度);巡航速度400千米/小时(4000米高度);爬升到4000米高度只用时4分56秒;航程1000千米;实用升限12400米,用时45分26秒。如果以上枯燥的数字不足以说明什么的话,我们可以对比一下同时期刚刚进入英德法空军服役的“喷火”MKI、BF-109E、D.520的相关数据,从中我们可以发现,R-36在发动机总体性能及功率都较上述三款老牌空中强国的新锐机型逊色的条件下,在主要性能上却没有落后太多,基本仍可算是同一水准的战机,这不能不说是个小国诞生的奇迹。客观地说,雷纳德R-36在整体设计上虽然前卫先进,不过与“喷火”或Bf-109相比至多是实力相当罢了。但这样的一架飞机,却因为出现在比利时这样一个在航空工业领域无足轻重的小国而显得不同寻常,所以不折不扣地算是个奇迹了。
在当时,先进战斗机可供选择的范围十分有限,仅有的几种不是禁止出口就是产量在本国还供不应求,因而R-36所取得的成绩在国际上引起了广泛的注目。罗马尼亚、匈牙利、中国甚至还有法国纷纷对该机表示了浓厚的兴趣,而雷纳德也受此鼓舞,开始根据R-36原型机在试飞中的表现对其进行改进,主要是调整了发动机散热器的位置及扩大了方向舵的面积。改进还包括安装防弹风挡、在发动机舱后隔板以及飞行员座椅后安装 6 毫米装甲板。6架R-36预生产型的生产准备也开始着手,因为该机最初设想的主要客户——比利时空军已经下达了40架的意向订货。
然而,这一切美好的前景都随着R-36原型机在一次飞行中的坠毁而成为了泡影。1939年1月7日,在尼韦勒(Nivelles)附近机场正在接受比利时空军官方测试的OO-ARW,由于至今无法搞清的原因而莫名其妙地坠毁了。唯一一架R-36原型机的损失,令比利时空军找到了借口,3月份正式取消掉了先前40架的订单,而英国人则又一次趁虚而入,提供了霍克“飓风”MKI取代本国的“萤火虫”II(总数100架,前20架由英国提供整机,后80架由比利时按许可证自行组装)。
当然,比利时空军放弃R-36并不仅仅因为一次原型机坠毁事故这么幼稚的理由,更深层次的原因还是出在R-36所装备的法国伊斯帕诺·苏莎12YCRS发动机上。随着1939年3月慕尼黑协定的签署,欧洲上空的火药味已经浓的可以用刀子割开,现在就连最迟钝的人都能意识到一场大战已不可避免,所以基本上所有的国家都在整军备战,而伊斯帕诺·苏莎公司连对法国空军的供货都力不从心,更别提国外的订单了。伊斯帕诺·苏莎12Y系列发动机同时也是德瓦蒂纳D.520的动力,供该机使用的型号是伊斯帕诺·苏莎12Y-45。R-36的发动机来源问题,才是比利时空军最为担心的。
雷纳德R-36战斗机主要数据:
北美航空公司研制的P-51“野马”战斗机采用了先进的层流翼型、简洁的机身设计、视野良好的气泡式座舱盖等多项航空新技术,再结合罗·罗公司的默林Ⅱ发动机,造就了二战中综合性能最出色的战斗机。
福克·武夫公司研制的FW190也采用了气冷星形发动机,曾被盟军评价为战时德国空军最好的活塞式战斗机。
Bf109/Me109的最终改进型 Me109K相当部分的机体结构使用了木材,因此被称”混合结构飞机“。
最大起飞重量2470 千克,空重1770千克;伊斯帕诺·苏莎12YCRS12缸液冷发动机910马力;翼展11.64 米,机长 8.80 米,机高2.90 米,翼面积20.00 平方米;最大平飞速度505 千米/小时,巡航速度400千米/小时(4000米高度),实用升限12400米,爬升至4000米高度用时4分56秒,航程1000千米;军械20mm哈乞开斯机关炮×1,7.7mm勃朗宁FN机枪×4。
D.520是法国战役爆发时法国空军最好的战斗机,由著名的飞机设计师埃米尔·德瓦蒂纳设计。
二战中另一种采用气冷星形发动机的著名战斗机——美国共和飞机公司研制的P-47“雷电”战斗机。该机型产量达到15683架,是美国战斗机史上生产量最大的飞机之一。
前苏联的拉-5战斗机,由拉沃金设计局设计,使用 1600马力的 M-82气冷星形发动机,原型机于 1942 年5月完成测试。
发展
因为R-36原型机坠毁而莫名其妙的遭遇了滑铁卢后,阿尔佛雷德·雷纳德反而静下心来。在仔细分析了这次“到嘴的鸭子为何飞掉”的教训后,他坚信自己的机体设计是一流的,发动机才是关键所在。想明白这一点,雷纳德很快从最初的震惊与失落中恢复了出来,重新收拾心情,开始计划在R-36的机体上进行改进。这次的重点自然是发动机,毕竟比利时空军仅仅订购了100架霍克“飓风”MKI,这个数字相对空军的需求量还有相当大的差额,再加上很可能的国外订货,所以R-36改进型还是前途光明的。
在反复权衡了当时可得到的几种发动机后,雷纳德为R-36重新选择了最大输出功率达1100马力的法国土地神-罗纳(Gnome-Rhone)14N-21星形气冷发动机。为此,汽化器的进气口也延伸到了机头前下方。有意思的是,土地神-罗纳14系列这种法国发动机似乎是二流航空国家的首选,从波兰的PZL到罗马尼亚的IAR,一直到瑞士、瑞典和西班牙,该系列发动机在这些国家的很多机型上都能看到,算是一种成功的国际型发动机,许多国家都获授权生产,现在又轮到比利时了。
换装了土地神-罗纳14N-21后的R-36获得了一个全新的型号——R-37。R-37独辟蹊径地采用了阻力较大但在实战中生存性较好的气冷星形发动机,该设计按当时的标准实在有点另类。R-37是最早一批装备了气冷发动机的新型全金属下单翼战斗机,时间还要早于著名的福克·沃尔夫FW190。顺便提一句,更早使用空冷星形发动机的法国的MB.150,首飞时间是1937年5月4日,使用的也是土地神-罗纳14N-21发动机。
笔者之所以要强调气冷星形发动机,是因为当时各国空军高层大都是直列式水冷发动机的拥护者,对使用气冷星形发动机的战斗机方案并不认可。那时候,世界各国都流行在战斗机上装备液冷发动机——由于液冷发动机的迎风截面积较小,可以使飞机前机身设计线条流畅,飞行阻力较小。星形发动机的主要缺点是正面投影面积偏大,相比液冷发动机将增大空气阻力,并且影响起降时的视界。
但事实证明,这些缺点难以抵消气冷星形发动机的优点,其不利影响则可以通过巧妙地选择在机身上的安装方案而减至最小,这在后来的FW190、拉-5、P-47等其他国家的类似战斗机中得到了成功的验证。战后的统计数据表明,使用气冷星形发动机的战斗机在空战中的生存率要远高于使用液冷发动机的机型,主要原因是液冷发动机复杂的冷却系统一旦被击中,发动机停车几乎是无法挽回的。而气冷星形发动机在这方面优势明显,并且因为省去了沉重的液冷系统,所以其重量也减轻不少,且维护方便。
实战证明,装备了土地神-罗纳14N系列气冷星形发动机的MB.150系列战斗机格外地“抗打”,常常多处中弹还能飞回基地。曾有地勤人员在一架飞回机场的MB.152 型战斗机身上发现了 360 多处弹孔,其中还有不少是 20 毫米炮弹造成的!这其中固然有机体结构足够坚固的原因,但气冷星形发动机本身的皮实可靠也是个不容忽视的重要因素。
因而,为R-37选择了气冷星形发动机,雷纳德主要有两方面的考虑:其一,相对液冷发动机而言,气冷星形发动机更为坚固而耐用;其二,这种 14 缸双排星形气冷发动机的马力还要超过当时世界上大多数液冷发动机,其紧急输出功率约1350 马力,超出其液冷同类达100~200马力,从而部分弥补了空气阻力增加的缺点。由此可见,当其他人还在对气冷星形发动机与单发战斗机这对组合犹豫不决时,雷纳德却在这方面又一次成为了第一批敢于吃螃蟹的人,走在了各国同行的前列。当然,也不排除是在没有选择余地情况下的无奈之举。
除了换装发动机、修改了进气口位置并取消了位于螺旋桨传动轴中央的20mm哈乞开斯机炮,R-37的其他部分与R-36相比基本原封未动。为了解决发动机冷却问题,R-37将空气进气口设计在发动机罩内,并采用一个尺寸巨大的螺旋桨桨毂整流罩覆盖其上。这种设计既增大了冷却空气流量,又减小了空气阻力。此外,在发动机整流罩后还设计了一个特殊喷口,发动机空气进气口的剩余空气与发动机废气混合后可从此喷出,以为飞机增加一些额外推力。
这种设计虽然在欧洲国家的军用飞机中并不多见,但在同时期的日本产品上却屡见不鲜,比如“彩云”战斗机。换发后的R-37其性能将比R-36有所提高,预计其最大平飞速度将在达510千米/小时(5000米高度)。不过个人认为R-37的前向视野并不理想,重新设计的发动机整流罩由于正面投影面积巨大,使观通性能比R-36恶化了许多,再加上那个毫无改进的框架式扁平座舱盖,更是使视野雪上加霜。相比之下,同样使用气冷星形发动机的Fw190因为选择了气泡式座舱盖却使视野要好的多。库尔特·谭克博士认为:“根据我自己的试飞经验,我知道,在空战中良好的环视视野对于战斗机飞行员来说是多么的重要,因此,我决定在新飞机上安装气泡式座舱。”虽然,气泡式座舱在随后的战斗机设计中非常地常见,但是在 1938年这绝对是一项重大的革新。在此之前的 Bf 109 和“喷火”视野均不佳,后视视野几乎为零,R-36系列估计也好不到哪去。
虽然在1939年7月,R-37原型机就已出厂,并于布鲁塞尔向空军高级官员进行了静态展示,但该机直 到1940年5月28日德军占领比利时之前都没有进行首 飞。其原因有二:一是雷纳德认为R-37发动机冷却系统的效能不足,还需要改进,因而对首飞信心不足;其二,也是最主要的原因,就是更新型R-38的出现,使雷纳德的注意力完全转移到后者身上去了。唯一的一架R-37原型机在比利时投降后,于埃韦尔(Evere)附近被德军俘获,随后一位不知名的德国飞行员驾驶该机转场至列日。此刻又有谁能想到,R-37居然在如此屈辱的一种状态下进行了处女飞行。虽然以后有资料显示德国人对R-37原型机进行了一些飞行测试,但在战争结束后这架飞机却再无了踪影。另一种说法是,该机在那次转场飞行中毁于着陆事故。另外,在比利时卷入战火前,雷纳德曾打算在R-37的基础上发展出一种双座的R-37B对地攻击机,主要还是看上了气冷发动机那强悍的战场生存率,但德军的入侵使这一切都无从谈起了。
雷纳德R-37主要数据(因为该机从未进行过正式试飞,所以部分数据为推测):
最大起飞重量2460 千克,空重1810千克;土地神-罗纳14N-2114缸星形气冷发动机,1350 马力;翼展11.64 米,机长8.40 米,机高2.90 米,翼面积20.00 平方米;最大平飞速度510 千米/小时,巡航速度400千米/小时(4000米高度),实用升限13000米,航程1000千米;军械7.7mm勃朗宁FN机枪×4或13.2mm机枪×2
在R-37原型机还孤零零的停在地面上时,雷纳德就将注意力向了R-36的另一种改型R-38,改进重点仍然集中在发动机上。与R-37相比,R-38更接近于R-36的原貌——又走回了使用液冷发动机的老路。这次雷纳德直接选择了当时世界上最顶级的发动机——著名的罗尔斯·罗伊斯公司默林Ⅱ作为R-38的心脏。默林Ⅱ(即“灰背隼”)同样是“喷火”MKI与霍克“飓风”MKI的动力装置。这种12缸V型发动机的初始型号就有近 1000 马力的功率,一旦与代表了当时最高技术水平的机身结合起来,将会产生出令人瞠目结舌的高性能战机。日后“喷火”、“飓风”的成就可以说全拜默林发动机所赐。更令人意想不到的是,德国的Bf-109这种同样声名显赫的战机,其诞生与罗·罗的默林发动机也有着莫大的关系。梅塞施密特博士曾坦言,Bf-109的研制初衷就是将当时性能最好的默林发动机塞进结构最为紧凑的机体中。为了适应默林Ⅱ发动机,雷纳德将化油器进气管装在机头下方以适应发动机的上吸式进气系统,并将中冷散热器集成到机身中段的翼下散热器组中,进气口为不可调节的固定式;油冷散热器则独立出来放置在散热器进气道的前方,并有自己的放气门。
随着R-38原型机的出现,比利时已经拥有了一款世界一流的国产版“喷火”,这在风雨飘摇中的欧洲是件令人眼红的事情。
或许是选择了著名的默林Ⅱ发动机这样响当当的产品而从此不必再受动力问题的羁绊吧,再加上通过R-36上已经得到证明的机体(可见这个机体对发动机安装的设计冗余度相当大),两者结合出来的R-38顺顺利利地于1939年8月4日进行了首飞。在此后的试飞中,默林Ⅱ发动机果然不负所望,充份发挥出了R-38机体的潜力。在俯冲中,该机最大速度甚至飞出了632千米/小时的成绩,而在平飞中也达到了545千米/小时(6000米高度),真正达到了“喷火”MKI与Bf109E的性能水平,从而使这架比利时战机短暂而辉煌地爬上了一流战斗机的顶峰,这在当年的航空界绝对是一条冷门新闻。R-38是一匹名符其实的黑马,足够比利时人以此炫耀至今了。另外,英国皇家空军在“喷火”的使用中发现,用 100 号辛烷值的燃油替换了 87 号辛烷值的燃油后,默林的输出功率增加了不少。得益于此,“喷火”在海平面和 3048 米高度的速度分别增加了 40 千米/小时和 55 千米/小时。所以有理由相信,采取同样的措施后,在R-38上也能看到同样的效果。
遗憾的是,这唯一的一架R-38原型机(OO-ATK)的下场仍旧十分凄惨。在后来德军入侵比利时的战斗中,这架宝贵的原型机被转移到了法国的波尔多(盛产葡萄酒的好地方)。但当法国也遭到入侵时,流亡的比利时空军人员在撤退摩洛哥前别无选择,只能忍痛放弃了R-38原型机。随后,这架飞机被德国人俘获,在经过了一番测试后,唯一的R-38被德国空军拆毁了。
雷纳德R-38的主要数据:
最大起飞重量2600 千克,空重1950千克; 罗·罗默林II液冷发动机1030马力;翼展11.64 米,机长8.80 米,机高2.90 米,翼面积20.00 平方米;最大平飞速度545 千米/小时,巡航速度400千米/小时(4000米高度),实用升限11500米,爬升率4000米高度用时5分3秒,航程1350 千米;军械7.7mm勃朗宁FN机枪×4或13.2mm机枪×2。
本来比利时雷纳德R-36/R-37/R-38系列战斗机的故事应该就此打住了,不过事情却还没有完,因为关于该系列战斗机在航空史上出现了一桩疑案——雷纳德R-40的存在问题。
现在的航空史学界一直为雷纳德R-40是否存在而争论不休,根据一些航空史学家的说法,R-40是在保留了罗·罗默林II发动机的基础上,将R-38的机体重新设计而成,主要是围绕后机身的改进,一改管架式机体结构覆以帆布蒙皮的过时设计而变为了金属承力蒙皮结构,从而使R-40成为了名符其实的“全金属”战斗机。
当然,如果仅仅是这样,还不足以使人对R-40产生太大的兴趣,R-40之所以后来在航空史学界产生了广泛的争论,主要还在于“传说”中该机使用了一种“划时代”的增压座舱技术(可见R-40的设计目标是一种高空战斗机),并且可以在弃机时使座舱与机体整体分离,从而为飞行员提供最大限度的安全保证(如果事实果真如此,这就让我们想起了20年后F-111上的类似设计)。这架神秘的R-40据说在比利时投降前已经造出了原型机,并与R-38原型机一样,被送往了法国,不过在车站转运时遭到空袭,被德国飞机炸成了碎片,从而使这段传奇大概永远没有得到证实的机会了。
当然,以上说法只是航空史研究界一部分人的说法,还有一部分人则持否定态度,认为R-40不过是比利时人为给自己脸上贴金而杜撰出来的机型罢了。至于笔者本人则对R-40的存在持肯定态度,因为按照流传的说法来看,雷纳德要造出这种R-40并非是什么难事,只不过对那个所谓“划时代”的座舱笔者要打上一个问号。(未完待续)
采用星形气冷发动机的战斗机的特点是机头的发动机整流罩外形粗大,如果还采用传统的框架式座舱盖,空战时飞行员的视野会受到很大影响。
坚固的机体结构加上可靠的土地神-罗纳14N气冷星形发动机,成就了MB.152战斗机“打不死的小强”的名声。