本文原载于《兵器》杂志2002年11月刊。本次转载时经重新二次内容完善及编辑、补充部分插图和整理,以与同好共同分享。个人认为《兵器》杂志是一本专业、客观的军事杂志,推荐持续订阅,丰富自身的军事知识。转载其上的一些年代比较久远的文章主要是想让读者以另一种比较独特的视角审视曾经的事物和观点。
人说“夕阳无限好,只是近黄昏”,这话用在纳粹德国的航空工业上也非常贴切。在第三帝国即将覆灭的前夕,其航空工业取得了突破性的进展,一大批研究成果已经进入试验乃至实用阶段。但由于盟军的快速推进,使得这些成果未能发挥其应有的作用,也来不及销毁,大部分落入盟军手中,遂成为战后冷战格局中美苏对抗的重要技术基础。在这些成果当中,有一项就是Tal83“乌鸦”喷气式截击机。
发展概况
Ta183截击机起源于1942年,当时革命性的动力装置涡轮喷气发动机已经问世。福克·武尔夫飞机公司以工程师汉斯·马尔特霍普(一个年轻的天才航空工程师)为首的设计小组开始构想一种以这种先进发动机为基础的高速截击机。
Ta183的设计师汉斯·马尔特霍普
到了1944年1月,德国航空部要求研制“应急战斗机”,布洛福姆·赫斯、容克、梅塞斯米特、亨克尔以及福克·武尔夫均加入竞争行列。马尔特霍普小组的第5号设计方案(设计代号279)获得突破,在德国航空部的首肯下成为官方正式发展计划。在这个计划中包括两种新型战斗机。第一种(即5号设计方案)采用研制中的HeS011A发动机,用于46000英尺(14000米)高空拦截作战。该设计经德国航空部批准,赋予设计代号Fw2522,成为官方3号工程进一步发展(取代了已放弃的原3号设计方案概念研究计划)。这就是所谓“Ta183/Ⅲ号设计”的由来。事实上,该机虽与Ta183起源于同一个方案,但并非Ta183家族成员。
Ta183最初的木制模型
第二种飞机,才是真正的Ta183,该机(即6号设计方案)在获得航空部批准后,成为官方2号工程(取代早已于1943年下马的2号概念研究计划)——也因此被误作“Ta183/Ⅱ号设计”。需要说明的是,在最初福克·武尔夫公司向航空部呈报的设计代号是Fw232。但航空部考虑到德国空军中已经有代号232的飞机(即阿拉多公司的Ar232运输机,装备数量极少),遂将该机设计代号改为183,并允许加上库特·谭克教授姓氏的头两个字母构成完整的设计代号——即Ta183。
但很快人们就为它取了一个绰号“哈克本”,这是威廉·布斯写的卡通故事里一只四处捣蛋的可爱乌鸦的名字。当时一位工程师吉姆·达克沃斯曾称它为“一个机灵的小捣蛋鬼”,可见当时人们对这种小巧的新型飞机的喜爱程度。
随后的一年间,马尔特霍普小组先后推出了四种Ta183改型,以便进行对比。第一种是Ta183Ra-1,采用HeS011R组合发动机,该发动机由一台HeS011涡喷发动机和一台辅助火箭发动机(推力1000千克)组成;第二种是Ta183Ra-2,和Ra-1类似,但翼展略有加大,改用Jumo 004B涡喷发动机(该发动机实际是为著名的Me262准备的)。
第三种是Tal83Ra-3,装备HeS011涡喷发动机,取消了Ra-1的辅助火箭发动机。第四种Ta183Ra-4和前三种大体相同,但采用HeS011A发动机,是最接近生产型的型号。遗憾的是Ta183虽然进展很快,但HeS011发动机的研制进度却严重滞后,不得已,福克·武尔夫于1945年1月接收了少量Jumo 004B发动机,准备装备原型机供试飞用。
1945年2月27~28日,“应急战斗机”计划竞争结束,由德国空军最高司令部裁定,福克·武尔夫公司的Ta183获胜,作为对抗盟军战略轰炸机的高空高速截击机原型机进一步发展并批量投产。
用于试验的原型机共有16架,已有的Ta183Ra-2、Ta183Ra-3和Ta183Ra-4被重新命名为Tal83V-1、Tal83V-2和Ta183V-3,使用已存放在福克·武尔夫公司的Jumo 004B发动机。新生产的Ta183V-4~V-14则预定采用进展缓慢的HeS011发动机,作为0批次预生产型。Tal83V-15、Tal83V-16用于全机静力试验。原型机首飞预定于1945年5、6月间进行,第一架生产型预计于10月完成。
设计人员正在进行Ta183模型自由飞实验
设计人员正在进行Ta183模型自由飞实验
1945年4月8日,英军占领了福克武尔夫的飞机工厂,Ta183计划就此终止。一种也许是当时最有前途的后掠翼喷气式战斗机尚未试飞就夭折在襁褓中。
但Tal83的故事并未结束。
1947年,库特·谭克教授应阿根廷总统胡安·庇隆的邀请赴阿根廷定居。在那里他以Ta183为基础为阿根廷空军研制新型喷气式战斗机“Pulqui Ⅱ”,这是Tal83的直接延续。谭克教授修改了马尔特霍普的部分设计,主要是将机翼改为上单翼。1950年6月27日Pulqui Ⅱ首次试飞。尽管试飞中没有发生问题,但试飞员埃德蒙多·维斯上尉认为该机的飞行品质并不好。其原因之一是机翼位置的改变意外地造成飞机气动特性恶化。于是,在生产了6架原型机之后Pulqui II战斗机计划于1954年下马。
阿根廷“箭II”(Pulqui II,土著语的音译)喷气式战斗机。
设计特点
Ta183采用单座单发,机头进气,正常式(中单翼 T型尾翼)布局。
◎机身
短小壮硕的机身是Ta183的一个主要外形特征,看起来就好像一个发动机短舱再加上一个座舱而已!而事实上,采用这种设计实在是不得已。对于常规机身而言,如果采用机头进气,势必造成进气道过长,导致发动机推力损失;如果将发动机前移,采用较长的尾喷管,同样会有推力损失。
而对于HeS011发动机那可怜的、仅为1300千克的推力而言,这点损失已经令人难以接受了。折中的办法之一就是采用短机身设计。事实上,如果留意早期单发喷气式飞机,从进气口到尾喷口的距离一般都很短,就是这个原因。
◎机翼
Ta183采用40°后掠薄翼型机翼,中单翼布置。机翼为金属-木材混合结构,由两条钢缘铝合金翼梁组成扭力盒,利用一个固定接头与机身连接(非常简单!);翼肋和蒙皮均采用胶合板制作。这是为了适应1944年后德国战略物资紧缺的需要,当时几乎所有生产的战斗机都在次要或非受力部位采用了木制部件。当然,这样设计的结果是机翼承载能力下降,这也说明Ta183本来就是作为截击机设计的,强调的是爬升和加速能力,而对盘旋能力要求不多(这似乎已成为德国战斗机的传统)。
Ta183电脑模拟飞行图
机翼后缘内侧布置有襟翼,以改善起降性能。后缘外侧为升降副翼(没错,是升降副翼!),用以提供横侧和俯仰操纵。每侧机翼内设计有6个机翼油箱,载油量1565升。在Ta183Ra-1的设计中,还包括两个翼下可投放副油箱,用于为辅助火箭发动机提供燃料(工作时间200秒)。
Ta183的机翼可以说是具有划时代意义。薄翼型40°后掠翼,几乎指明了未来高速飞机的发展方向。根据德国在20世纪40年代进行的研究,减小翼型厚度,不仅具有较低的阻力,还能推迟激波的出现。遗憾的是,后来的美、苏两国研制的战后第一代喷气式战斗机只引入了后掠翼技术,而没有采用薄翼型设计。到后来不得不又走回头路,北美F-100扬弃了原F-86的厚翼型(相对厚度12%),重新采用相对厚度7%的45°后掠翼。这是后话了。
◎尾翼
Tal83的垂尾前缘后掠角相当大,达到60°。笔者认为,采用这样的设计主要是出于保证飞机方向稳定性和布置平尾的需要。由于机身太短,如果采用常规尾翼设计和布局,方向稳定性可能会有问题,而且由于平尾力臂短,势必增大配平阻力。类似的例子不是没有,如苏联的I-16,过短的机身造成飞机稳定性不佳,操纵品质不好。但Ta183采用这种大后掠垂尾设计,方向舵的操纵效率就差了。
Ta183采用带有一定上反角的T型平尾设计,相当引人注目,这也是它和米格一15在外观上的明显差异之一。平尾后缘装有气动操纵面,用于飞机平飞时配平,这也是笔者不称其为“升降舵”的原因。由于具有较长的力臂,操纵面只需偏转较小角度就可以完成配平,高速飞行时阻力较小。
从Ta183模型中可以明显看出带有一定上反角的T型平尾设计
相比之下,那个被称为Ta183/Ⅲ的Fw2522设计就要传统得多。该机采用单尾撑加“倒T形”尾翼设计,利用尾撑来增大力臂,保证稳定性,但重量却也因此增大了。
◎起落架
Ta183采用前三点式起落架,均为单轮。前起落架为支柱式结构,向后收入机身;主起落架为支柱式结构,向前向内收入机身。在当时的单发战斗机中,一般都将主起落架收入机翼,采用机身起落架的相当罕见。事实上由于Tal83机翼相对厚度和绝对厚度都不大,很难有足够的空间收藏主起落架。采用机身起落架,可以将起落架承受的载荷直接传递到机身受力结构上,无需经过机翼结构,简化了机翼设计,还可以留出机翼空间装载燃油。由于机身太短,已经没有空间布置燃油箱了。
◎武器
Ta183的固定武器为四门MK108 30毫米航炮,也有资料认为是两门MK108航炮(每门备弹60发)和两门MG151/20 20毫米航炮(每门备弹100发)。如此强大的火力显然是针对盟军战略轰炸机的。不过,MK108航炮后坐力相当大,弹道弯曲不易瞄准,不怎么受德国空军欢迎,在Bf109、Fw190等著名战斗机上并未广泛采用。倒是MG151/20久经考验,是二战期间德国空军使用的主要航炮之一。
除了固定武器外,Ta183还可以携带500千克炸弹,如一枚SD/SC-500炸弹,或一枚BT-200炸弹,或四枚SC-50炸弹,采用半埋式悬挂。侦察型可以携带一台RB-20/30航空侦察相机。
米格-15
这是一个未经证实的传说。
攻克柏林的苏军在德国航空部办公室找到了一套Ta183部件和图纸。以此为蓝本,米高扬设计局于1946年3月开始试制6架原型机,并装备从英国进口的“尼恩”涡喷发动机。1947年7月2日,第一架苏制Ta183首次试飞。后来发现,由于采用较大后掠角,Tal83存在较严重的翼尖失速问题。为此需要采用自动缝翼或翼刀来解决。米高扬的设计人员选择了较为简单的四翼刀方案。同时为了兼顾高、低速飞行的需要,Ta183原设计的T型平尾布局被改造成十字型布局。多方改进后,新飞机于1947年12月30日再次试飞——这就是大名鼎鼎的米格-15。1948年米格-15投产。
但笔者并不认为米格-15是Ta183的仿制改进型——尽管米格-15肯定应用了Ta183的技术,气动布局也比较相似。事实上,若论相似,拉-15比米格-15更像是Ta183的李生兄弟,不论气动外形还是重量甚至起落架布置都非常接近;而米格-15则明显大了一圈,重量也更重。
和Ta183相比,米格-15有主要有以下不同:
◎翼型厚度
这是区别最大但也是最容易被人忽略的一点。米格-15仍继承传统的设计思想,采用二战时期流行的相对厚度较大的翼型。这种设计固然有结构重量相对较轻,内部容积大的优点,但并不适合高速飞行。遗憾的是,Ta183的薄翼型设计被苏联航空工程师忽略了,他们只看到了它的缺点,而没有意识到薄翼型将成为未来高速飞机的主流设计,因此直到苏联第一代超音速战斗机米格-19,仍然沿用厚翼型设计。
◎飞控方式
这也是容易被人忽略的重大区别。由于机身短,重心较靠前,Ta183利用机翼上的升降副翼已经有足够的力矩进行俯仰操纵,再利用平尾控制面进行配平。而米格-15则采用传统的平尾升降舵进行俯仰轴控制和配平。但这样一来就必须考虑到操纵力的折中,Ta183的平尾只需考虑最大速度时的配平,因此采用T形平尾,具有最长的力臂,但这样的操纵力矩在低速时明显偏大,这对于米格-15这种传统控制方式是不利的。
笔者认为,这正是米格一15采用十字形尾翼的主要原因——平尾前移,缩短了尾力臂。高速时操纵杆力虽有所加大,但低速飞行时却不会感觉杆力太轻。减小整个速度范围内的杆力变化范围和幅度,对于机械-液压操纵系统时代的飞机来说是十分重要的。杆力太轻、太重或变化幅度太大的飞机都不怎么受飞行员欢迎。著名的Bf109中速时杆力尚可,但高速时极为沉重,这是它被称作“空中石板”的主要原因,以致它在德国空军中受欢迎程度远不如Fw190。
◎失速控制
由于采用后掠翼,附面层向翼尖堆积导致翼尖失速和飞机自动上仰的问题就比较突出了。但显然马尔特霍普小组并未意识到这一问题,因为传统的平直翼通常都是翼根首先失速的(视机翼设计的不同而有明显差别)。看起来Ta183没有进行这方面的风洞试验,也没有机会试飞,因此我们看到的Ta183机翼上没有任何控制翼尖失速的装置。米格-15采用了简单的翼刀设计,利用四副翼刀阻止附面层向翼尖流动。当然,翼刀的控制效果不是很好,在后来的朝鲜空战和我国国土防空作战中,米格-15及其后继者米格-17多次因失速进入螺旋坠毁。
◎机翼结构
由于战争期间战略物资紧张的状况已经过去,米格-15没有再采用Ta183那种金属-木材混合结构的机翼,而采用了全金属半硬壳结构。
◎起落架布置
由于采用厚翼型机翼,有足够的内部空间,米格-15仍然采用将主起落架收入机翼的传统设计。
◎武器配备
米格-15的武器继承了典型的俄系风格,固定武器为两门23毫米航炮和一门37毫米航炮,威力倒是和Ta183不相上下。但Ta183的武器配置初衷是为了对付战略轰炸机,米格-15却是源于苏联强调单发弹药*伤力的思想。也正因为如此,装备米格-15的志愿军空军战果中击落多,击伤少。
不管怎么说,那个传说有一点是可以确定的,即苏联肯定得到了Ta183的相关技术,并应用于新型战机的设计(包括米格-15)。但米格-15却并非简单仿制Ta183。如果将米格-15的赫赫名声都归功于福克·武尔夫,那对于米高扬设计局就太不公平了。
不是结局的结局
1950年朝鲜战争爆发。吸收了Ta183技术的米格-15遇到了同样具有德国“血统”的F-86。两种外形相似、性能相当的战机在朝鲜上空展开殊死拼*。弥漫的硝烟中,人们仿佛又看到了第三帝国末日战机的身影——哈克本。这只喜欢到处制造麻烦的“乌鸦”,此刻是否会在一旁偷笑呢?
Copyright © 2024 妖气游戏网 www.17u1u.com All Rights Reserved