“尋寶隊”挖到布茲曼後掠翼技術,成為飛機突破音速的最大功臣

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二戰德國是當時世界研發噴氣式發動機技術和噴氣式戰鬥機最積極的國家之一,也是成果最多、貢獻最大的國家。在當時,英國的噴氣式動力技術和噴氣式戰鬥機技術雖然也非常了得,但要和德國比,英國在思路和理念方面就差了一大截。單是德國ME262噴氣式戰鬥機將戰鬥機機翼設計從平直翼引向後掠翼的貢獻,英國就很難企及。

德國是最早推出噴氣式戰鬥機的國家


“尋寶隊”挖到布茲曼後掠翼技術,成為飛機突破音速的最大功臣

(二戰英國流星戰機也是世界著名的早期噴氣式飛機之一)

第二次世界大戰前和第二次世界大戰期間,德國人才輩出,其中就包括美國火箭技術和航天探索的奠基人馮布萊恩。而在航空領域,當時的德國也出現了兩個傑出的領軍人物,即噴氣式發動機天才漢斯-約阿西姆.帕勃斯特.馮.歐海因和後掠翼技術的開創者阿道夫·布茲曼。

漢斯-約阿西姆.帕勃斯特.馮.歐海因是噴氣式發動機技術天才,二戰德國噴氣式發動機的技術發展就來源於他的一項燃氣渦輪技術專利。馮歐海因生於1911年,是德國噴氣式發動機技術天才,他對噴氣式發動機產生興趣據稱和一次坐飛機的經歷有關。

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(論對現代飛機的影響,德國ME262世界第一)

據稱,當馮歐海因第一次坐飛機時就對當時活塞式螺旋槳飛機的巨大噪音非常反感,他認為,與飛機優美的氣動外形相比,這種飛機較大的噪音水平極不相稱,據稱從此開始,馮歐海因就考慮發明一種噴氣發動機。早在1933年,還在攻讀博士學位的馮.歐海因就“開始研究以燃氣輪機為基礎設計先進航空發動機的可行性,1934年,歐海因開始進行初步工程設計,並把方案呈送給自己的指導教師波爾教授審閱”。在其後,在慧眼識珠的波爾教授極力支持下,在當時很多人“都認為燃氣輪機的重量不適合用做航空發動機”的質疑聲中,馮歐海因在車庫中完成了一個“渦輪噴氣發動機”演示模型。

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1936年4月,年僅25歲的馮歐海因開始研發試製實用性的噴氣式發動機,1937年9月,馮歐海因研發的第一臺噴氣式發動機運轉,1939年,馮歐海因設計研發並經過改進的噴氣式發動機幫助世界第一款噴氣式戰鬥機HE178完成首飛。He178是世界第一款噴氣式戰鬥機,該機“採用頭部進氣,機身筆直設計。應用了高置梯形機翼和常規尾翼佈局,馮歐海因設計改進的HeS 3B發動機安裝在機身中後部。為繞過飛行員座椅和燃料箱,進氣道向下彎曲,該機採用了可收放後三點起落架”。

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(S形流線,德國在二戰時期就開創了後掠翼技術)

在HE178噴氣式戰鬥機首飛成功的第二年,也就是1941年4月2日,推出HE178的德國亨克爾公司再次推出世界第一架實用化的雙發噴氣式戰鬥機HE280,該機在測試中的表現非常優異,被認為是世界第一款真正的噴氣式戰鬥機。但是,在當時德國軍方高層對這種新的飛機並未表現出應有的重視,當時的德軍認為,“戰爭不會持續太久,不需要這種高性能的戰鬥機”。

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與此同時,HE178和更加完善的HE280雖然率先開創了噴氣式戰鬥機的思路,但是在機體設計方面,這兩款機型的進展並不是很大,和英國同期的噴氣式戰鬥機一樣,這兩款機型也同樣採用活塞螺旋槳戰機時代的機體。在這些因素的綜合作用下,HE178和HE280都沒能量產服役,直到ME262服役,德國才最終列裝了噴氣式戰鬥機。

引領現代戰鬥機設計發展的後掠翼ME262噴氣式戰鬥機

早在1938年之前,德國就要求梅塞施米特飛機廠研發一款兼容噴氣式發動機的全新戰鬥機,1939年一款代號為P1065的雙發方案通過審核,這個方案就是後來的ME262噴氣式戰鬥機。

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(阿道夫·布茲曼率先將後掠翼技術應用到ME262戰鬥機和火箭動力ME163身上)

1941年1月份,ME262V1原型一號機出廠,在其後,經過發動機方面的改進換裝之後的ME262在1942年成熟。1943年6月份,ME262噴氣式戰鬥機投產,隨後該機開始裝備部隊。

ME262設計非常不錯,是早期型噴氣式戰鬥機當中最成功的型號之一,該機也是世界上最早應用後掠翼技術的噴氣式戰鬥機。

眾所周知,早期的飛機一般都採用平直翼,這種機翼設計隨著飛機飛行速度的提高,迅速暴露出嚴重問題,比如一旦飛機高速俯衝時達到相應的速度,平直機翼飛機很可能就會迅速解體墜毀,“飛行速度接近音速時,飛機會遇到極大的激波阻力”。而平直機翼的這種缺陷,也在一定程度上限制了飛機的速度提升。也就是說,在當時,想要再提升飛機速度,機翼的問題必須解決。

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(美國在二戰後期開始發展的F86最初還是平直翼,在獲得德國後掠翼技術後改用後掠翼設計)

這個時候,二戰德國另一個天才阿道夫·布茲曼就發揮出作用。早在年輕時候,阿道夫·布茲曼就認識到後掠翼的價值,並開始後掠翼設計的研發,在其後布茲曼發現,“當飛機的飛行速度達到比較高的速度後,翼面會出現局部超音速流,後掠翼可以推遲局部超音速流的出現,對提高飛機的飛行速度,具有很重要的應用價值,尤其對軍事航空來說意義更大”。而對於這個理論,德國在當時非常重視,隨後就將布茲曼隱藏保護。在其後,經過細緻的研究之後,布茲曼的後掠翼技術被應用到ME262戰鬥機和火箭動力ME163身上。

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多次改進後的ME262戰鬥機後掠角達到45度,最大速度可以突破音障。戰後英國對繳獲的ME262進行的測試中,該機速度就達到0.84馬赫。

而在當時,英國甚至還在為戰機突破音障苦惱,德國的後掠翼技術也成為二戰德國技術領先地位的標誌,並在戰後迅速普及成為現代戰機標準設計。後來的世界知名戰鬥機美國F86,前蘇聯米格15的後掠翼設計都以布茲曼後掠翼技術為基礎。

“尋寶隊”挖到布茲曼後掠翼技術,成為飛機突破音速的最大功臣

(美國的F86和蘇聯的米格15後掠翼設計都來自二戰德國的科研成果)

“尋寶隊”挖掘到布茲曼後掠翼技術

在二戰結束德國投降之後,當時的戰勝國開始組織大批的“尋寶隊”蒐集二戰德國的科技成果,“美國尋寶隊就發現德國航空工程師已用風洞測試過了人類所能設想的所有氣動外形,甚至包括一些奇形怪狀的佈局”,在這其中,美國“尋寶隊”也發現了德國後掠翼技術的蛛絲馬跡。在其後,所有的“盟國軍隊都開始搜尋布茲曼的研究成果,包括後掠翼的實驗數據和其它資料等,一旦發現,便迫不及待地搶掠一空”。在最終,根據蒐羅到的布茲曼的後掠翼研究成果,尤其是試驗數據,美國和前蘇聯相繼發展出第一代噴氣式戰鬥機F86和米格15,美國還將布茲曼本人連同家人接到美國。後掠翼技術也和噴氣式發動機技術一起,成為飛機突破音速的最大功臣。

“尋寶隊”挖到布茲曼後掠翼技術,成為飛機突破音速的最大功臣

值得一提的是,F86戰鬥機的最初設計並未採用後掠翼,該機最初仍是早期的平直翼設計,在二戰結束後,在布茲曼後掠翼技術成果被美國獲取之後,該機才最終改用後掠翼設計佈局,F86機翼幾乎就是ME262戰鬥機後掠機翼的翻版。而在此後,直到今天為止,後掠翼設計仍然是戰鬥機機翼設計的最重要思路。


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