最后的活塞狂潮

时间:2022-04-19 09:04:21

Goppingen Go 9推进式布局试验机

出于对串联式发动机固有缺点的担心,一贯谨慎的多尼尔决定在Do P.59之前先建造一架使用加长传动轴的推进式试验机,以验证设想的可行性。这就是G6ppingenGo9的由来。

Goppingen G6 9由奥利奇・修特尔(ulrich Huter)博士设计,在斯其玛一赫斯(schempp-Hirth)滑翔机工厂建造完成。这是一架尺寸不大的袖珍飞机,除了采用推进式螺旋桨外,整体布局中规中矩,与一般的单座单发小飞机并无二致。外形基本上参考了同样出自多尼尔一门的“飞行铅笔”Do 17,只是按比例缩小。中单翼,机身截面呈椭圆形,其细长的机身相当于1/2.5的Do 17。在重心位置安装一台60千瓦的赫斯HMI 60R发动机。后机身内装有专门设计的加长传动轴,穿过尾部带动推进式螺旋桨。别致的十字型尾翼,在腹鳍上安装有尾轮。这样的设计是有其深意的,其目的是作为尾缓冲器,以避免起降时螺旋桨触地。座舱位于机身前部,机头由全透明材料制作,为飞行员提供了很好的视野。作为一项特色,Goppingen Go 9上装备了先进的可收放式前三点起落架。有趣的是,如果算上腹鳍的那个机轮,该机实际上是四点式起落架。

唯一的一架Goppingen Go 9于1940年出厂,无线电呼号为D-EBYW。按多尼尔一贯的谨慎风格,在地面进行了大量的先期测试后,由一架Do 17拖带飞上了天空,首飞的飞行员为克温茨勒(Quenzle)。在随后进行的一系列飞行测试中,Goppingen Go 9也曾依靠自身的动力起飞,并在飞行中表现出了良好的操纵性能与飞行稳定性,证明了这种后置推进方式以及传动组件的有效性和可靠性。但遗憾的是,没有进一步的资料可以让我们了解这架飞机的最终归宿,从而成为了航空史上的又一件疑案。

亨舍尔Hs P.75

亨舍尔Hs P.75是Goppingen Go9推进式布局试验机的最终成果之一。采用推进式动力加鸭式布局的Hs P.75并非如其外表那样给人以“轻佻”的感觉,恰恰相反的是,整个Hs P.75项目相当稳重、踏实,力求理论上的严谨与设计上的完美。1941年开始的该项目,也使德国工程师有充裕的时间去进行精细设计。因为担心引起人民的反战情绪,纳粹德国直到1943年的库尔斯克战役都没有进行全国动员,所以1941年时的德国在人力、物力、及总体环境上均处于一种相当令人满意的状态。这一点却是战争末期那些如雨后春筝般的“末日战机”们所无法比拟的――虽然就它们的外形、理念及所采用的各种新技术尔言,一架比一架夺目耀眼,但终因难以掩盖设计上的匆忙与粗糙,所以大多成为了航空史上仓促的过客,如流星般闪烁后,又如流星般地消逝了。因此,Hs P.75与“末日计划”并无关系,这与大多数人对该机的猜测并不相同。

而在1941年之前就开始的航空项目中,既便技术上的跨跃再大,也因当时的德国离“山穷水尽”相距堪远,整体战略环境相当宽松,德国人有相当充沛的精力与资源能投入其中。所以这一阶段开展的项目多有成果,Me 262/Me 163的部分成功就是最好的例证。因而,笔者认为HsP.75成功的可能性非常之大,还是有一定历史环境依据的。另据战后亨舍尔工程师自己宣称,依托鸭式推进布局所带来的便利,亨舍尔还曾打算为Hs P.75换装新锐的喷气发动机,即Hs P.75B。而Hs P.75B方案的风洞试验其实更是早在1941年未就已经开始,据称其理论速度预计将高达900千米/小时以上!可以想象,如若该机能按时服役,盟国空军面临的将不只是“第二个福克式灾难”这么简单了。

不过Hs P.75项目的最后中止,并非是德国人在技术上遇到了大麻烦,而是战争环境转变下的牺牲品。作为在战争形势一片大好时出现的机型,Hs P.75实际上是作为一种奢侈品出现在德国空军心目中的。在技术装备水与敌方基本持平,甚至还稍稍占优的情况下,德国空军当然乐得看到一种能够将这种优势进一步拉大的革命性机型出现,所以就算是Hs P.75的研制进程一再拖沓,空军都可以忍受。然而,一旦形势发生逆转,整个德国空军高层、戈林元帅、乃至希特勒本人对于技术装备的发展态度就变得短视起来,任何项目都要求在6个月的短期内能达到实用化,否则就只能下马。正是这种急功近利的心理,导致了相当数量本来甚有前景项目的夭折。显然Hs P.75就是这样的一种牺牲品,虽然并不是唯一的一个。因而,我们对于Hs P.75的无果而终,只能遗憾,却并不意外。

不过,就如同战争中经常发生的那样,技术成果在同一个阵营内注定是无法被垄断的,而且在赢得战争胜利这个共同的根本利益驱使下,也需要昔日的竞争对手之间能够主动分享彼此的一切,特别是对于掌握了某些先进技术的领先者更是如此。于是,利用Goppaingen Go 9的技术成果,包括亨克尔、多尼尔以及布洛姆&福斯(Blohm&Voss)在内的很多德国航空企业都推出了自己的实用化推进式单翼战斗机方案。它们本质上都是对Goppingen Go9的放大与完善,也可以形容为按照喷气动力思路设计的最后一代活塞式战斗机。

这其中,亨克尔的动作最快,早在1941年便为空军的“新型重型护航战斗机”(即Bf 110的接替者)提出了一个采用推进式动力形式的远距耦合鸭式布局方案――Hs P.75。该方案为全金属半硬壳结构,超前的翼身融合体构型,并计划大量使用埋头铆钉,从而使外壳光滑顺畅,再加上修长的纺锤状机身,总体风格干净立落。当然需要指出的是,亨舍尔之所以在Hs P.75上选择了推进式动力,除了这种布局有利于布置军械及保证飞行员的视野外,动力组件前置在鸭式布局飞机上的重心问题,及前置螺旋桨与鸭翼间的气流扰动太过复杂而不好解决的考虑也是重要原因之一。

从某种意义上说,Hs P.75是德国空军最后一种专门设计用来在对方空域与敌战斗机一争高下的“纯种”重型制空战斗机,而不是用来在轰炸机上开洞的“截击机”。否则,鸭式布局加翼身融合体给Hs P.75带来的大航程与高机动性就绝无必要。

Hs P.75的失败并非如某些人所想的,是因为技术上过于激进而导致的,因为后来在技术上跨越更大的H0 lx/Ho 229都上了天。虽然设计思想激进的Hs P.75最终没有为空军所接受,但亨克尔却并没有就此放弃,而是利用其技术成果,又在多尼尔的技术援助下接连推出了两个以HsP.75为蓝本的推进式布局简化型号――Do P.252重型夜间战斗机与Do P.247单座轻型战斗机。之所以新的项目被冠以多尼尔的前缀,主要为避免军方繁琐而挑剔的项目审批手续而与多尼尔公司联手,毕竟Hs P.75是一个已经被空军否定的项目,要打算让其以偷梁换柱的方式重新出山是需要动一番脑筋的。

从Do P.252/I到DoP.252/Ⅲ

Do P.252相对于Hs P.75的简化主要在以下几个方面:首先,新颖但技术风险过大的鸭翼从前机身两侧被移到了机尾,恢复为传统的尾翼式布局:其次,空气动力学效果良好,但制造工序繁琐、生产成本高昂的翼身融合体被界限分明的传统机身机翼设计所代替。同时,Do P.252仍然保留了Hs P.75的推进式动力布局,以及将两台大功率活塞式发动机合而为一的作法。所不同的是,Hs P.75的后机身内是将两台DB 603并联而成的DB 613:拥有24个汽缸、总功率达3500马力(约为2570千瓦):而Do P.252则是将2台Jumo 213J串联在一起放到了同样的位置。串联的动力形式也使Do P.252的机体要比并联的Hs P.75显得修长均称。

Do P.252项目正式启动于1943年初,共提出了3个机体尺寸略有差异、采用不同的机翼设计的方案。其中D0 P,252/l为前缘后掠后缘平直的传统机翼设计:Do P.252/Ⅱ则采用了在那个年代略显激进的40度角高速后掠翼:Do P.252/Ⅲ的机翼设计介于Do P.252/Ⅰ与Do P.252/Ⅱ之间,即机翼前缘后掠,后缘后掠角略小于前缘。不过由于多尼尔一贯踏实严谨的作风,在反复斟酌三个方案之优劣,并基本完成了大部分细部设计后,迟至1945年2月27日才以Do P,252/Ⅲ为最终方案向空军正式申报。Do P.252Ⅲ能够淘汰Do P.252/l与Do P.252/Ⅱ的原因显而易见:Do P.252/Ⅰ的平直翼设计不利于高速性能的发挥,而Do P.252/Ⅱ激进的大后掠翼设计却在这样一架活塞动力飞机上又显得过犹不及。40度的大后掠角虽然能够推迟飞机接近声速时机翼上表面激波的产生,但根据风洞测试表明,2台Jumo 213J提供的动力在平飞状态下,至多也就能够达到850~950千米/小时的速度。大后掠机翼的高速特性不但无法充分发挥,而且由于和前进方向成较大角度的机翼也使其上表面气流产生了较大的从翼根到翼梢的展向流动。因为只有纵向流动才能产生升力,所以后掠翼的展向流带来了一定的升力损失。此外,大后掠角设计带来的另外一个问题是后掠翼的结构和重心。平直翼和机身的连接处通常在重心附近,而后掠翼为了保持升力,压力中心和重心的位置则比较接近,后掠角越大机翼的连接处就越需要前移,但由于机翼不仅要承受向上的升力,还要承受向前的扭力,这就必须大大加强中央翼盒结构才能保持刚度,而这显然意味着在结构重量上又要付出代价。所以总得来讲,Do P.252/Ⅱ看似先进前卫的大后掠角设计是得不偿失的,Do P.252/Ⅲ的小后掠角设计则能够兼顾高速性与机动性的双重要求。

严谨细致的态度决定了Do P.252/Ⅲ方案虽然在本质上是Hs P.75的简化,但却不是一个平庸的设计。这是一架机翼前缘后掠角为22度的推进式布局3座重型战斗机,由2台通过长长的传动轴串联在一起的Jumo 213J驱动一幅直径3.2米的正反对转螺旋桨为其提供充沛的动力。单台Jumo 213J额定功率1750马力(约1290千瓦)并带有MW 50动力强化装置,前置发动机滑油散热器使用翼根进气口,后置发动机滑油散热器的进气口位于垂尾根部。值得一提的是,Do P.252/Ⅲ的尾部设计并没有采用传统的垂尾设计,而是较小的单垂尾与同尺寸尾部腹鳍相结合,且与水平尾翼形成了类似于现代潜艇十字舵的结构。这样一方面是在保证飞机具有足够纵向稳定性的同时,还能够在飞行员弃机逃生时减少因垂尾尺寸过大而与之发生碰撞的几率:另一方面也是考虑到尾部腹鳍也能起到防止螺旋桨触地的防撞缓冲器作用。这样的设计早在Goppingen Go 9上就被确定了下来,并被此后的所有采用推进式布局的型号所效仿。当然,对于这样一架高速重型战斗机来讲,能够适应高接地速度的前三点式起落架设计自然是必不可少的――飞行员可以在起落架轮胎触地伊始便放心地大力刹车,而不必再担心飞机会有拿大顶倾覆的可能。需要说明的是,出于优化高速翼型的考虑,主起落架收入机身而不是机翼,以减少机翼厚度。正因为Do P.252/Ⅲ如此的反传统设计以Bf 110为代表的上一代双发重型战斗机与之相比根本不可同日而语。准确地讲,DoP.252/Ⅲ是按照空战性能接近于一架单发单座战斗机的要求而设计的。理想的夜间战斗机

作为在德国空军夜间战斗机中装备量最大的一个型号,Bf 110G 4的身世与D0 P,252/lll颇为类似,该机也是由于不适合昼间重型护航战斗机的角色而被更改设计,成为了一架设备完善的夜间战斗机――Bf 11OG 4虽然不是最先进的德国夜间战斗机,但无疑是最成熟实用的。除了机首装有FG212或FG220空用雷达和八木式天线外,排气管还加装了灭焰器。这种灭焰器是一根弯曲的长管,它能让发动机排气管产生的火焰不致被敌机直视而暴露位置,使Bf 110能够取得空战的主动优势。Bf 110G系列自1943年初起开始出没夜空执行拦截任务以来,表现相当不俗。截止到1944年初德国夜间战斗机司令部实力达到颠峰时,双发夜战机队中Bf110G 4居然占了60%(320架),堪称中流砥住。这与从Hs P.75到Do P.252/Ⅲ的转变轨迹几乎完全一致,事实上我们有充足的理由相信,Bf 110G 4曾经获得的成功,Do P.252/Ⅲ同样可以得到。

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