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第三帝国末日科技系列―夭折的乌鸦

热度68票  浏览176次 【共0条评论】【我要评论 时间:2010年1月26日 03:58

第三帝国末日科技系列--夭折的乌鸦

  福克武尔夫Ta-183喷气截击机

  ¤朝鲜上空的同门兄弟

  “哈克本(Huckebein)”是威廉布斯(Wilhelm Busch)的卡通故事里一只四处捣蛋,给所有人带来麻烦的乌鸦的名字。威廉布斯的漫画流传并不广泛。但哈克本这只德国乌鸦却借着二战纳粹德国“末日科技”中的一项重要成果――Ta-183截击/战斗机的名字而蜚声海外。

  第三帝国覆灭的前夕,其航空工业取得了狂飙突进式的进展,一大批研究成果已经进入试验乃至实用阶段。但盟军不可阻挡的前进步伐,使得这些成果要么因为数量太少而未能发挥其应有的作用,要么停留在制图板上都来不及销毁就落入盟军手中。上一期给大家介绍的梅塞施米特Me P.1101仅仅制造出了原型机,本期为读者带来的Ta-183乌鸦也同样如此,它的原型机连试飞都没来得及进行。如果欧战再晚上半年结束,作为德国“紧急战斗机竞争计划”的胜利者,也即德国空军二代喷气战斗机,Ta-183乌鸦或许就能翱翔在德国的天空。它的4门30毫米机炮和960公里的极速将成为盟军重型轰炸机的噩梦。但历史没有如果,纵使乌鸦能够上天,也终究无法挽救纳粹德国覆亡的命运,它不过是纳粹在覆灭前企图抓住的一根并不能救命的稻草。

  Ta-183乌鸦没能在波澜壮阔的二战战场上一展身手,却在二战结束仅仅5年后以另一种方式重返蓝天。在朝鲜战场上空,无论是美国空军的主力F-86,还是制造了“米格走廊”的苏制米格-15,都有着浓重的“德国血统”。两国在研制自己的第一代喷气战斗机的时候都借鉴了大量Ta-183的技术和设计。三千里江山上空,两种“哈克本”的直系后代捉对儿撕杀,人们仿佛又看到了第三帝国末日战机的身影。

  ¤划时代的Ta-183

  Ta-183截击/战斗机项目早在1942年就开始了。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(Hans Multhopp,一个年轻的天才航空工程师)为首的一个设计小组开始构想一种以涡喷发动机为动力的高速截击机,并进行了气动力方面的预研。

  1944年1月,德国航空部开始进行“紧急战斗机竞标计划”,布洛姆福斯、容克、梅塞斯米特、亨克尔以及福克武尔夫均加入竞争行列。福克武尔夫的设计师库尔特谭克(Kurt Tank)在马尔特霍普设计小组的研究成果基础上提出了5号方案(Project V),作为“紧急战斗机计划”的参选方案。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Fw-232。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Ar-232运输机,装备数量极少),遂将该机设计代号改为183,并允许加上库尔特谭克教授姓氏的头两个字母构成完整的设计代号――Ta-183。

  随后的一年间,库尔特谭克率领马尔特霍普设计小组在5号方案的基础上完成了三种方案的设计。第一种方案是前卫的火箭发动机方案,以增强拦截轰炸机的能力。该方案采用HeS-011R组合式发动机,该发动机由一台HeS-011涡喷发动机和一台最大推力1000公斤的辅助火箭发动机组成,火箭发动机由机翼下方吊挂的副油箱提供燃料,可供火箭发动机工作200秒。这种方案很快就被抛弃了,从时间顺序上讲它应该是Ta-183 I号设计方案,但笔者目前掌握的资料显示,福克公司似乎并没有将这个编号赋予它。但此后谭克带着设计小组搞出来的2个方案却又按照时间顺序定为Ta-183 II和Ta-183 III,显然在这两个正式方案之前还应有一个早期设计。这个早期设计应该就是夭折了的火箭发动机方案。

  Ta-183 II是库尔特谭克设计小组提交给德国空军部的正式方案,采用金属-木材混合结构,机身粗短,机翼后掠角达到40度,前三点式起落架,安装1台HeS-011涡喷发动机。该方案在气动外形上与梅塞施米特的Me P.1101方案十分近似,可谓不谋而合。为了与II号方案进行对比,选择出最优设计,设计小组还与Ta-183 II同步平行设计了Ta-183 III,它的布局与II方案近似,但是座舱更靠后,机翼后掠角也减小到35度,水平尾翼采用常规布局,安装在垂尾根部。

  Ta-183 II为单座单发飞机,机头进气,中单翼+T型尾翼布局。它的气动外形以今天的眼光来看称不上漂亮,的的确确就是一只丑陋的大“乌鸦”。短小粗壮的机身是Ta-183 II的主要外形特征,位于座舱下方的进气口延伸到后部与HeS-011发动机相连,全机看上去像一个粗短的箭头,座舱几乎直接骑在发动机舱上!采用这种设计完全是为了迁就当时的涡喷发动机的结构和性能。20世纪40年代中期,德国设计的喷气机均采用涡喷发动机,其安装方式不外乎两种――翼下吊挂(或直接安装在机翼上)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,导致发动机推力损失。HeS-011涡喷发动机本来就只有可怜的1300公斤推力,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系统,才彻底解决了机身长度与发动机输出功率之间的矛盾。

  Ta-183 II的机翼是薄翼型中单翼,后掠角40°。这个设计有待商榷,因为比起下单翼来,中单翼布局不太利于简化生产工艺,而且会对飞行员向下的视野产生严重影响(美国的第一代喷气战斗机F-86就改用了下单翼)。Ta-183 II的机翼为金属-木材混合结构――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。1944年后,德国战略物资严重紧缺,当时几乎所有生产的战斗机都在次要或非承力部位采用了木制部件,以减少钢、铝合金等金属材料的消耗。Ta-183 II也不能例外,它的机翼的翼肋由多层胶合的木板制成,蒙皮用的也是层压木板。当然,采用木制构件的直接结果是导致机翼承载能力的下降,德国空军能容忍这种情况的出现也说明他们本身就是将Ta-183作为高空截击机来看待的。截击机强调爬升率和加速能力,主要作战对象是盟军的重型轰炸机群,战争中德国战斗机部队已经形成了“一击脱离”的主要作战模式,利用德制战机出色的垂直机动能力和大威力机炮对盟军有战斗机护航的轰炸机群实施突袭式的打击。这种攻击模式对飞机的盘旋等水平机动能力的要求相对降低,对较低的机翼承载能力也可容忍。

  Ta-183 II的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,提供侧向和俯仰操纵。每侧机翼内设计有6个机翼油箱,燃油携载量1565升(这一点与梅塞施米特Me P.1101方案完全不同,Me P.1101将油箱布置在了机背发动机上方)。在Ta-183的早期设计中,两翼下还可携带可抛式副油箱,用于为辅助火箭发动机提供燃料(工作时间200秒)。

  Ta-183 II的机翼是最具有划时代意义的。这不仅仅是指它后掠角高达40°,有效的适应了动力系统的革命,为战后高速飞机的发展指明了道路。而且Ta-183 II采用了薄型机翼设计,这是德国航空界在20世纪40年代的研究成果,他们发现减小翼型厚度不仅降低了阻力,还能够推迟激波的出现。激波对于跨音速和超音速飞行有重要影响,战后美、苏两国在研制第一代喷气式战斗机时只引入了后掠翼技术,而没有采用薄翼型设计,到后来又不得不走回头路(北美F-100扬弃了原F-86的相对厚度12%的厚翼型,重新采用相对厚度7%的45°后掠翼),以实现更高的飞行速度。

  Ta-183 II的尾翼部分设计也很独特,其垂尾前缘后掠角高达60°。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,如果采用常规尾翼布局(即水平尾翼位于垂尾根部),飞机的方向稳定性可能会存在问题,而且这种布置方式会造成平尾力臂缩短,势必增大配平阻力。这方面比较典型的例子是苏联的I-16,过短的机身造成飞机稳定性不佳,操纵品质低下。Ta-183在设计时考虑到机身长度比较短,故改用高平尾和大后掠角垂尾结构,改善了飞机的操纵性能。但这样的布置也会使方向舵的操纵效率相对比较差。Ta-183 II采用带有一定上反角的T型平尾设计,相当引人注目。平尾后缘装有气动操纵面,只用于飞机平飞时配平。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。相比之下,Ta-183 III的设计就要传统得多,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。

  Ta-183采用前三点式起落架,均为单轮。鼻轮为支柱式结构,向后收入机身内部;主起落架也是支柱式,起飞后向前向内收入机身。这种将起落架收入机身的方式在当时的单发战斗机中十分罕见,大多数战斗机都将主起落架收入机翼内。这是因为Ta-183采用了薄型机翼,机翼相对厚度和绝对厚度都不大,而且由于Ta-183机身太短,所有油箱都布置在了机翼上,这样一来,几乎不可能留出足够的空间收纳主起落架。因此,机身起落架实在是不得已的措施。

  Ta-183生产型准备安装的固定武器为4门MK-108 30毫米航炮,也有资料认为是2门MK-108航炮(每门备弹60发)和2门MG-151/20 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,30毫米的大口径航炮炮弹只需一次命中就可对轰炸机机体造成严重损害。这也符合德国空军“一击脱离”的主要攻击模式。不过,由于MK-108航炮后坐力偏大,弹道弯曲且不易瞄准,因此不怎么受德国空军欢迎,在Bf-109、Fw-190等著名战斗机上并未广泛采用。倒是MG-151/20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,Ta-183还可以携带500公斤炸弹,如1枚SD/SC-500炸弹,或1枚BT-200炸弹,或4枚SC-50炸弹,采用半埋式悬挂。侦察型可以携带1台RB-20/30航空侦察相机。在Ta-183的设计方案中,并没有考虑采用当时已经研制出的X-4空空导弹,当然,如果Ta-183能进入量产,那么在生产型上稍做改进,安装空空导弹并非难事。

  ¤虚幻的胜利

  1945年2月27日和28日,纳粹德国空军组织了“紧急战斗机竞争”讨论会,会上对比了各大飞机生产厂商的设计方案,Ta-183战胜了包括梅塞施米特Me P.1101方案在内的其他竞标者赢得了德国空军的青睐。会上做出决议,作为对抗盟军战略轰炸机的高空高速截击机原型机,Ta-183可继续发展,生产原型机并为量产做准备。

  按照决议,福克武尔夫公司将先期制造16架“实验测试系列”(Versuchs)飞机。这16架飞机的编号和用途如下:V1-V3号机为原型机,由于HeS-011喷气式发动机交货迟缓,福克武尔夫公司已经于1945年1月接收了少量Jumo-004B发动机(Me-262战斗机的动力系统)。在HeS-011发动机无法按时到位的情况下,这3架原型机装上了Jumo-004B发动机;V4-V14号机为0系列预生产型,预定安装HeS-011发动机;V15和V16号机为全尺寸静力试验平台。原型机首飞预定于1945年5、6月间进行,进一步验证II号方案和III号方案的尾翼结构。第一架生产型预计于10月完成。然而这些预想都没有成功,因为1945年的4月8日,英国伞兵部队就已经占领了福克武尔夫飞机工厂。紧锣密鼓的Ta-183计划就此嘎然而止,福克武尔夫公司赢得“紧急战斗机竞标计划”也成了一场虚幻的胜利。而乌鸦这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了襁褓中。

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