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二战德国发明首款喷气式战斗机击落盟军5百架飞

时间:2019-05-01 08:51来源:中国制造
1942年7月18日, Me-262试验机在德国利佛海姆机场试飞成功,人类历史上第一种实用化喷气式战斗机诞生。 现代喷气式飞机的研究始于二十世纪三十年代,对喷气航空引擎的研究催生了这

  1942年7月18日, Me-262试验机在德国利佛海姆机场试飞成功,人类历史上第一种实用化喷气式战斗机诞生。

  现代喷气式飞机的研究始于二十世纪三十年代,对喷气航空引擎的研究催生了这一新型飞行器的出现。

  1930年,英国人弗兰克·惠特尔获得了世界上第一个涡轮喷气式发动机专利,不过该技术并不被英国航空部门看好,故暂时搁置。

  1937年德国人汉斯·奥海恩制造出首个喷气式发动机试验机“HeS 3”,并制造出了世界上第一架喷气动力飞机“Heinkel He 178”。1939年8月27日在德国入侵波兰直前,“He 178”首次试飞并取得了成功。随后,奥海恩便极力向帝国航空部官员推荐喷气动力飞机,但是他的遭遇和英国同行一样。以保守派艾哈德·米尔奇为首的航空部高层对此漠不关心,他们认为“要打赢一场短时间战争用螺旋桨飞机就够了。”

  上图为汉斯·冯·奥海恩(1911年-1998年),德国物理学家。下图为英国人弗兰克·惠特尔爵士(1907年-1996年),惠特尔从小就立志成为空军飞行员,1926年就读于英国皇家空军克伦威尔学院。他在毕业论文《飞机设计的未来发展》中提出在未来要用热喷射式引擎替代活塞式发动机,那年他只有19岁。不过因为英国航空主管部门不重视,他研究的喷气式引擎直到1940年才首次装机试飞。两人为涡轮喷气式引擎的发明者。

  1938年中期,航空部喷气引擎研发主管黑穆特·崔普与汉斯·毛赫在研究了奥海恩的发动机后,意识到喷气引擎在军事上将拥有广阔的前景。于是他们绕开高层,拨款拨物给发动机生产商,鼓励它们研究喷气引擎。1938年年末这一研究扩大为“P.1065”项目,旨在研发配备双涡轮发动机的拦截战斗机。

  世界最早实用喷气动力战斗机,梅塞施密特Me-262就是该计划的产物之一。顺带一提,这种前后政令不一致,生产研究计划经常为个人意志为准的奇怪事在第三帝国并不少见

  当时设计者主要面临两个问题。首先是飞机的“心脏”,喷气式发动机的研制;其次是能适应高速飞行的机体。

  一开始,喷气动力系统研制工作主要在布拉莫公司和容克斯公司分别进行,后来前者的发动机项目被宝马公司收购,并在其技术基础上继续研究。

  与奥海恩和惠特尔的“离心式”涡轮喷气发动机不同,容克斯和宝马的新发动机均采用了“轴流式”原理。它具有横截面积小,气体压缩效率高的优点,这两者对高速战机来说非常重要。现代涡喷发动机均为“轴流式”,而在当年,说它是一种 “黑科技”也不为过。

  这是一种前所未有的革命性技术创新。喷气式发动机的设计难度很大,研制工作推进缓慢。相对的,机体设计的进展则要快得多。

  1935年,德国物理学家阿道夫·布斯曼首次提出后掠翼概念。战斗机设计大师威利·梅塞施密特的团队继承并发展了他的研究,已经对高速战斗机设计有了一定技术储备。所以机身设计的任务自然就落到了梅塞施密特公司的设计团队身上。

  威利·梅塞施密特(1989-1978),德国著名飞机设计师。他参与设计的Bf-109战斗机是“二战”中德空的主力战机,直至今日还保持着世界产量最高战斗机纪录。他所创办的梅塞施密特股份公司在战后和法国宇航、戴姆勒克赖斯勒航天公司合并,即后来“空中客车”公司的前身。右图为梅塞施密特公司标志。

  梅塞施密特本人希望在喷气机上直接安装35度后掠翼。由于该设计在技术上比较激进,故没有被采纳,最后采用带18.5度后掠角的薄机翼设计。带后掠角的机翼也起到了稳定机体重心的作用。

  我们知道现代高速战斗机多采用后掠翼,因为它可以显着提升高速性能。但同时会降低飞机的低速性能,为此在机翼前缘加装了前缘缝翼增强低速机动性。Me 262的机身截面为三角形,以保证有足够的空间容纳弹药和燃油。两个发动机舱分别挂载在机翼中部下方,方便修理维护和更换。

  经过数次修改,1940年5月“P.1065”计划被呈报给帝国航空部。两个月后批准订购3架原型机,命名为“Messerschmitt 262”(即Me-262)。

  1941年4月18日,第一架原型机“Me 262-V1”试飞。有意思的是,按原计划原型机将配备宝马BMW-003涡喷发动机。但喷气式发动机的研制赶不上计划,陷入了没发动机可用的尴尬境地,最终只能先在机鼻安装了一台Jumo 210G螺旋桨发动机试飞。所以从外形上来看与传统战斗机也没多大区别。不过好在首飞非常成功,航空部决定追加原型机订单。

  Me 262-V1试验机(上图),只配备了活塞发动机。而且是“后三点”式(前二后一)起落架,对于活塞引擎飞机来说没有问题。但在加装喷气式引擎后,起飞时尾翼被主翼和引擎遮挡失效,所以在V5号试验机(下图)上改为“前三点”式(前一后二)。

  宝马BMW-003型发动机。虽然没赶上Me-262,不过这种发动机后来被用在了He-162战斗机和Ar-234轰炸机上。发动机全长3.6米,直径0.69米,净重623千克。与Jumo 004的推重比相近,但要轻不少。

  1941年11月,首批两台BMW-003发动机终于安装到了V1号原型机上,机鼻上那台Jumo 210G也被保留下来。如果两台喷气发动机在空中同时熄火,飞行员还可以凭借螺旋桨发动机降落,事实证明这是个英明的决定。在1942年3月25日的试飞中,Me-262离地后不久两台喷气引擎全部停转。飞行员弗里茨·温德尔依靠螺旋桨引擎迫降,只受了点轻伤。

  V1号验证机,装有一台活塞发动机和两台喷气发动机。该机在测试事故中摔毁。

  宝马引擎可靠性很差而且改进工作迟迟不到位,所以梅塞施密特转而测试容克斯公司的Jumo 004型引擎。它的性能不如前者(推力低了约14%)但结构更为简单可靠。后续的V2和V3号试验机都只安装了两台Jumo 004A,试飞效果不错。所以该型引擎正式成为了Me-262的标配动力。

  Jumo 004型发动机。有A和B两种型号,Me-262主要装备简化版B型。发动机全长3.86米,直径0.81米,净重719千克,推重比1.25。

  作为轰炸机编队拦截机,Me-262配备了强大的火力:4门MK-108型30毫米口径机炮。仅用4发炮弹即可击落B-17或B-24这类大型飞机,而击落战斗机只需要命中1发。后来甚至还出现了将4门机炮增加到6门,或者替换成1门MK-214(或BK-5)型50毫米反坦克炮的重武装“编队杀手”改型。不过,这种30毫米机炮为了提升射速采用了反冲作用原理,这降低了炮弹初速,只有540米/秒。直接导致弹道下坠严重,使得Me-262要尽可能地靠近目标才能保证射击准度,对飞行员的驾驶技术和心理素质要求较高。

  上图为Me-262的机头部件,可以看到MK-108机炮的炮尾,下图为Me-262的主要武器:MK-108机炮,全长1.05米,重58千克,射速650发/分。由莱茵金属公司生产,广泛装备在BF-110、BF-109等德国主力战斗机上。因为其发射时极具特点的低沉声响,被盟军飞行员称为“气锤”。

  这种新奇玩意引起了战斗机总监阿道夫·加兰德空军中将的注意。1943年5月22日,他亲自驾驶V4号试验机飞行成功。在他的推动下,Me-262量产型获得了100架订单。

  Me-262量产型三视图(上)。该机量产型最大航程1050千米,实用升限11450米。速度最高可达870千米/时,比当时的一般飞机快100-150千米/时。于1944年试飞的高速验证机Me 262 HG系列(下),将后掠角进一步提升到35度,改用V型尾翼和流线型座舱,最高速度可达到0.8马赫左右,这种型号没有量产。

  但这架飞机距离真正具备战斗力还有很长的路要走,V4试验机之后还建造了十几架试验机用于各种测试。期间梅塞施密特工厂被盟军轰炸几近瘫痪,发动机供应严重不足质量也得不到保证。飞机在地下工厂甚至树林里生产,产量一直维持在较低水平。

  Me-262有多达27种改型,绝大多数只是实验性质没有量产。上图为德军尝试在Me-262的机头安装一个FuG 218机载雷达,改装为夜间战斗机,该型只生产了数架。中图为双座教练型,该机刚配发部队时没有专门的教练机,学员只能独自完成飞行训练。下图为改装50毫米炮的A-1a/U4型。

  这中间还有一段小插曲:1943年11月26日,希特勒参观了Me-262,认为它应该作为高速轰炸机使用,但是这个“意见”并没有得到执行。1944年5月,希特勒又问起高速轰炸机的研发进度,得知一架都没有生产出来,就对空军司令戈林大发雷霆。梅塞施密特公司这才开始赶紧研制轰炸型Me-262。它可以挂载两枚250KG炸弹,机鼻改为透明座舱以容纳投弹手。这个计划因为“Ar 234”喷气式轰炸机的出现而停止。为轰炸型Me-262 A-2a/U2型想象图。

  在这样的困境中,1944年4月第一支实验性装备Me-262战斗机的部队:“第262试飞队”成立,并于同年8月与盟军轰炸机编队发生第一次交火。战斗中美军P-47D攻击机击落了第一架Me-262。

  美军P-47D型攻击机,因为其粗短圆滚的外形被称为“大奶瓶”。这种对地攻击机本来不擅长空战,不过对付处在降落阶段的Me-262倒是绰绰有余。

  本来该机主要攻击战斗机。但往往会陷入在数量上占绝对优势的盟军战机的围攻,再加上本机低速机动性不良,要避免和螺旋桨飞机近距离缠斗,所以又转为主要攻击轰炸机。在实战中,德国飞行员逐渐总结出一套反轰炸机战术:从编队后上方接近,然后加速俯冲以获得高速,再改为平飞攻击轰炸机,打完就跑。或者两到三架Me-262组成一个“空中狼群”,每架挂载24枚R4M空对空火箭,在敌机防卫机枪射程外发起围攻。该火箭威力惊人,击落有着“空中堡垒”之称的B-17轰炸机也只需一两发。

  R4M火箭,绰号“飓风”(下图)。是德国在1944年研发的一种空对空火箭,也可以用于对地攻击。长0.81米,直径0.05米,重3.85千克,装在战斗机翼下的木制发射架上(上图)。

  1945年2月,第44喷气式战斗机联队成立,联队长就是极力推动喷气机发展的加兰德中将。他从各部队选拔了一批作战经验丰富的飞行员,基于“第262试飞队”的作战经验开始战术训练。并于3月初开始尝试拦截盟军轰战机编队。

  阿道夫·加兰德(1912年-1996年),二战期间曾任德国战斗机总监。30岁时即晋升至空军中将,他本身也是一名王牌飞行员,击落数达104架。他的座机内装有一个点烟器和一个雪茄匣,方便他在飞行过程中“来两口”,这也是全德国空军独一份的待遇。

  其中比较大的一次攻击行动发生在1945年3月18日,共37架Me-262挑战由632架护航战斗机和1221架轰炸机组成的超大型编队。结果自身损失3架,击落12架轰炸机和1架战斗机。以1比50的劣势数量比达成了1比4的战果交换比。

  喷气式引擎性能优秀,但也需要更好的机场设施支持,不能像螺旋桨飞机那样使用土砂跑道起降。这限制了Me-262的使用范围。

  战绩数据看似不错,但击落飞机仅占到编队总数的1%。据测算如果想有效阻击盟军轰炸,这一比例要达到5%以上Me-262已经不可能挽回德国空军在数量上的绝对劣势了。

  研制初期,对Jumo 004A发动机采用的材料并不做限制。所以原版引擎在燃烧室、叶片等重要部位大量使用了镍、钼等稀缺金属。量产型004B则修改设计,使用品质低劣的钢材制造,这简化了生产工艺但也极大缩短了引擎的使用寿命,不到50小时就要大修,可靠性也不如原版发动机。而且早期喷气式发动机普遍费油,这对缺油的德国显然不是一种经济的武器。

  此外,盟军在最初的惊诧之后,也针对德国喷气机的特点开发了应对战术,这使得Me-262在作战中处于不利地位。

  盟军飞行员会提前飞到编队上方,在Me-262俯冲攻击的同时也俯冲下去借此获得高速。待喷气机低速转向,机动不灵活时给予其致命一击。还有一部份P-51“野马”战斗机加装了氮氧化物喷射器,通过向引擎内注入氮氧化物从而在短时间内提升引擎马力,追击喷气机。

  当然,对付敌机最有效的方法还是将其击毁在地面或者起飞/降落阶段。盟军派出轰炸机对喷气机机场挨个“点名”,并让战斗机在机场附近来回巡逻,碰到喷气机就直接击毁。前述第一架被直接击落的Me-262就是在降落前,低空低速飞行时被P-47D打下来的。

  虽然德军在机场附近部署了高炮,还利用螺旋桨飞机来掩护喷气机起降。但成效甚微,在1945年的头一个月里大部分Me-262中队的飞机就被这么消耗掉了,已在强弩之末的纳粹德国也根本填不上这个漏洞。截止“二战”结束,Me-262共击落509架敌机,自损100架。

  虽然作战时间不长,但有总计28位德军飞行员在Me-262上获得了5个以上的击落纪录而成为王牌飞行员。图为Me-262头号王牌库特·维尔特中尉,共有22个击落记录,他1949年死于意外事故。

  Me-262等喷气式战机的出现也促使盟军研制自己的喷气式战机,例如1943年5月首飞的英国“格罗斯特流星”战斗机(右)和1944年1月首飞的美国P-80战斗机(左)。不过这些战斗机均用来训练、拦截V-1导弹等任务,“二战”期间没有发生喷气战斗机之间的空战。

  此外,Me-262和它的后继者Ta-183(未量产)成了战后苏美早期喷气机发展的参考对象。美军的F-86“佩刀”战斗机和苏联米格-9战斗机身上都有Me-262的技术痕迹。捷克斯洛伐克空军在战后还生产了12架Me-262,命名为S-92,在捷空军一直服役到1950年代初。

  2003年,美国空军爱好者陆续建造了数架复制版飞机,引擎则更换为美制J-85,加强了起落架等,用作收藏和飞行展示。

  昙花一现的Me-262和纳粹德国研制的其它“奇迹武器”一样,运用了当时世界上最先进的军事技术,妄图“以质量换数量”。但从古到今,战争中有一条铁律,那就是在绝对的数量优势面前高质量是不堪一击的。但它的出现,客观上推动了喷气动力在航空方面的应用,这也算是对科技进步的一大贡献吧。

编辑:中国制造 本文来源:二战德国发明首款喷气式战斗机击落盟军5百架飞