超马林公司的“喷火”战斗机最初是围绕罗尔斯·罗伊斯PV-12发动机设计的，该发动机后来被冠以“灰背隼”（Merlin）的商标，沿用了该公司航空发动机产品以猛禽命名的传统。
“灰背隼”是一种27升排量的V-12液冷（水/乙二醇混合物）增压“右旋式牵引”航空发动机（从驾驶舱观察时，螺旋桨顺时针旋转）。 PV-12发动机由罗罗自筹资金研制，于1933年首次运行，经过多次改进后在1936年推出了第一批生产型。
“灰背隼”46发动机
“灰背隼”是第二次世界大战时期最成功的航空发动机之一，由罗罗在英国的德比、克鲁和格拉斯哥工厂，以及英国福特在其特拉福德公园工厂生产了60多个不同的型号，并由帕卡德公司在美国按许可证制造。到1956年停产时，“灰背隼”的总产量已超过20万台。
“喷火”战斗机先后装备过20种不同型号的“灰背隼”，尽管大多数人将这种发动机与“喷火”和“飓风”战斗机联系在一起，但实际上“灰背隼”装备了大约30种主要飞机，大部分产量被用在了4发的阿芙罗“兰开斯特”重型轰炸机上。
著名“喷火”战斗机的“灰背隼”发动机
“灰背隼”在战争年代得到了一系列快速进化，特别在增压器技术方面，大大改善了性能和耐用性，提高了发动机本已令人印象深刻的功率重量比。“灰背隼”早期生产型具有单速单级机械增压器，可产生约1000马力的功率，随后通过升级两速增压器和配备中冷器的两速两级增压器，性能得到大幅提高。战争后期的大多数“灰背隼”能产生1700马力以上的功率，并能在更高高度维持功率输出。
“灰背隼”61的两级两速增压器
对“灰背隼”的这些改进虽然增加了发动机的整体长度和重量，但仍保留相对紧凑的正面轮廓，一直是宽78.7厘米、高101.6厘米，迎风面积0.69平方米。安装了两速两级增压器“灰背隼”的“喷火”战斗机具有更长的机鼻，这是因为更大增压器导致发动机长度增加到226厘米。后期型“灰背隼”干重是744千克（1640磅），早期型是623千克，最大油门时功率重量比约为1马力/磅。
“灰背隼”最大弱点在于其浮子室化油器，在倒飞或其他负过载机动中，早期型发动机将会因混合气过浓而熄火，而梅塞施密特Bf 109战斗机的戴姆勒-奔驰发动机因采用燃油喷射设计避免了这个问题。皇家航空研究院女科学家比阿特丽斯“蒂莉”席琳设计的简单而聪明的改进部分解决了此问题，她在燃油供应管线中增加了一个限流器，并为化油器浮子室中引入隔膜，改善了负过载时的燃油流量。这项改进虽然帮助很大，但并未完全解决问题，没有彻底解决“灰背隼”的熄火问题。罗罗工程师继续对化油器进行改进，以及随着本迪克斯-斯特龙伯格压力化油器/喷射化油器的引入，逐解决了“灰背隼”的这个著名缺陷。
解决“喷火”倒飞尴尬的女士
“兀鹫”出世
战前英军高层就希望罗罗能为英国海军航空兵的一项需求研制37升排量的V-12“兀鹫”（Griffon）发动机了，就在1939年11月“兀鹫”原型机开始在罗罗实验部门首次试车的同一个月，英国空军部建议罗罗将“兀鹫”安装在“喷火”战斗机上。这导致发动机附件布置的改变，以尽可能缩小发动机正面投影面积，结果就是“兀鹫”的宽度刚好超过30英寸（76.2厘米），几乎与“灰背隼”一样，发动机高117厘米，形成了0.74平方米的“裸露”迎风面积。虽然“兀鹫”的排量比“灰背隼”增加36%，迎风面积却仅增加6％。“兀鹫”后期型长205.7厘米，比后期新“灰背隼”还要短。经过重新设计的发动机在1940年6月首次运行，并以“兀鹫”II的名字投入生产。
V-12“兀鹫”发动机
但是在1940年初，随着不列颠战役的临近，根据飞机制造部长比弗·布鲁克勋爵的命令，“兀鹫”的工作被暂时停止，使罗罗专注于生产和开发“灰背隼”，当时这种发动机在功率输出上已经超过“兀鹫”早期型了。
“兀鹫”也按照罗罗传统以猛禽命名，是一种液冷（水/乙二醇混合物）增压V-12“左旋式牵引”航空发动机 （从驾驶舱观看时螺旋桨为逆时针旋转）。“兀鹫”最初装备有两速单级增压器和四叶恒速螺旋桨，经过优化后可在低空提供最大功率。发动机在后续改进中获得了两速两级增压器和加大直径的增压器叶轮，提高了最大功率输出额定高度，在此高度下，两速增压中的任意一速均可产生最大功率，这些型号还装备了五叶螺旋桨。“兀鹫”随后又进化出两级三速增压器，“兀鹫”130成为该系列发动机50种不同型号中的最后一种，驱动一副共轴反转螺旋桨。
安装“兀鹫”130的“海毒牙”F.32舰载战斗机
“兀鹫”配备了带自动混合控制的双管或三管本迪克斯-斯特龙伯格上吸式压力喷射式化油器，尽管不是将缸内直喷，却完全解决了困扰“灰背隼”的负过载熄火问题。
“兀鹫”的点火顺序和气门正时与“灰背隼”不同，使这种更大的发动机具有了独特的“兀鹫咆哮”声音。“兀鹫”成为罗罗设计和生产最后一款V-12航空活塞发动机，在1955年停产。
第一种安装“兀鹫”发动机的“喷火”是Mk.XII，于1943年2月进入英国空军第41中队服役，配备了针对低空性能优化的“兀鹫”Mk.III和Mk.IV发动机。这种“临时喷火”仅生产了100架。
“喷火”Mk.XIV原型机
随后的“喷火”Mk.XIV、XVIII和PR.XIX安装了两速两级增压的“兀鹫”65和66发动机，干重948千克，比“灰背隼”后期型重了约20％。这些“兀鹫”在3350米（11000英尺）高度以2750转/分的最大转速运转、并处于最大紧急功率状态和燃烧150辛烷值汽油时的额定功率达2220马力，功率重量比与“灰背隼”后期型的1马力/磅接近，但绝对马力的增加进一步提高了“喷火”战斗机的性能。
“喷火”PR.XIX
我们不一样
无论在外观上还是在感觉上，安装“兀鹫”发动机的“喷火”都与“灰背隼”兄弟有所不同，尽管两者的机身基本相同，但从内到外都是完全不同的飞机。即使对于精通驾驶“灰背隼喷火”的飞行员来说，“兀鹫喷火”也有些令人生畏，后者虽然具有“喷火”的经典线条，但却是打了“类固醇”的“喷火”，具有更长的机鼻和巨大的螺旋桨桨毂整流罩，更大的垂尾和两侧机翼下更大的散热器吊舱，内含冷却剂散热器、机油冷却器和增压器中冷散热器。“兀鹫喷火”更大、更重，实际上几乎重了30％，这一定会大大影响在飞行员地面和空中的感觉。
完全不同的“兀鹫喷火”
虽然与“灰背隼喷火”具有明显区别，但“兀鹫喷火”无疑仍是“喷火”，狭小的驾驶舱空间让飞行员仍感觉自己就是飞机的一部分。“兀鹫喷火”的油门杆具有更长的行程，这是根据早期操作经验做出的改进，行程几乎是“灰背隼喷火”的两倍，使飞行员更容易控制发动机巨大的2000匹以上的马力。
“兀鹫喷火”没有采用“灰背隼喷火”的小型凯加斯燃油注油泵，而是更大的T型手柄“手压泵”，具有更大冲程和缸径，操作也更费力，用于在发动机启动之前向其加注燃料。
“兀鹫喷火”座舱的大多数其他方面，包括起落架操纵杆在内都保持了这种经典战斗机的设计，飞过“灰背隼喷火”的飞行员能一眼认出来。
“兀鹫”发动机的启动顺序与“灰背隼”稍有不同，但对于任何熟悉大型老式航空发动机的人来说相对直接，只是需要更多体力劳动！
“喷火”Mk.XIV展示巨大的“兀鹫”发动机
平衡问题
由于重心靠前，所有“喷火”如果在地面上施加过多的动力，就会轻易抬起尾巴，甚至可能损坏螺旋桨。“兀鹫”进一步增加了这个趋势，在启动时需要注意不能把油门开太大。
“兀鹫喷火”战斗机在滑行时也感觉较重，不再像早期“喷火”那样是“风中的纸袋”，感觉更多贴在地面，这在遭遇强风或阵风时是一件好事。更长机鼻的确会遮住前方视野，因此与“灰背隼喷火”相比，飞行员在滑行中要更加注意从风挡两侧进行观察。
更长机鼻的确会遮住前方视野
所有螺旋桨飞机在起飞时都有偏航倾向，除非安装了共轴反转螺旋桨，后三点式起落架飞机放大了这种趋势，马力强大的战斗机更是如此。造成这种现象的原因通常被归咎于“扭矩效应”，但这只是故事的一部分。
当油门全开起飞时，扭矩反作用力会使飞机向螺旋桨旋转的相反方向滚转，这将增大一侧起落架机轮的滚动阻力，导致飞机出现向该方向转弯的倾向，直到机翼产生的升力完全承担主起落架承受的重量为止。
螺旋桨飞机的扭矩效应
此外，在螺旋桨快速旋转且飞机缓慢移动的情况下，螺旋桨滑流将在飞机周围旋转并在垂尾和方向舵上不对称流动，从而产生导致飞机向扭矩效应相同方向偏航的气动力矩。
螺旋桨滑流的影响
在后三点式起落架飞机上，尾轮触地时螺旋桨旋转轴向上倾斜，这产生了所谓的非对称叶片效应，一侧的下降叶片产生的拉力大于另一侧的上升叶片，使飞机出现向与上述两种效应相同方向的偏航趋势。
迎角导致的螺旋桨不对称拉力
在起飞滑跑中抬尾轮时，螺旋桨桨盘变成了一个陀螺仪。当推杆低头力矩作用在桨盘时，陀螺进动现象会在螺旋桨旋转方向上产生90°反作用力，这也导致飞机向与上述其他效应相同的方向偏航。
这四个因素的共同作用使飞机向同一方向偏航，值得一提的是侧风会进一步加剧问题或在一定程度上进行抵消，取决于侧风方向和螺旋桨旋转的方向。
对于从座舱看螺旋桨是顺时针旋转的“灰背隼喷火”来说，飞机在起飞中向左偏航，要求飞行员登右舵纠正，方向舵配平可设置为完全向右以协助完成起飞任务。
在“兀鹫喷火”上，螺旋桨旋转方向相反，从座舱中看是逆时针方向，所以会向右偏航。由于“兀鹫”的巨大扭矩、五叶螺旋桨刚度、以及长机鼻导致的更长力矩臂，偏航效应被放大了。因此建议飞行员缓慢将油门推到最多+7in的位置，不到最大可用增压的一半，并在功率起来前蹬左满舵，方向舵配平应该设置在完全向左以便起飞。如果油门推得过快，即便只设置了7英寸增压，左满舵也无法阻止飞机向右偏航。此时保持直线运动的唯一方法就是降低功率，这在起飞滑跑中是反直觉的。尾巴抬起时，仍需继续用力蹬左舵才能保持直线滑跑。飞行员此时无论如何已经意识到，他前面的发动机是怎样的一头怪兽！
起飞中的“兀鹫喷火”
自由翱翔
升空后，“兀鹫喷火”就成为一头性情更加凶猛的野兽，在空中自由翱翔，只需偶尔进行细致“能量管理”，该机直线飞行或俯冲中会迅速提高速度。与“灰背隼”的交响乐曲相比，“兀鹫”的声音不那么流畅，而且音符更加刺耳和喧嚣。如果油门收到慢车，尤其在高转速设置下，它会比“灰背隼”更吵闹并发出砰砰声。从这个方面看，“兀鹫”的表现就像是一台经过高度调教的赛车发动机。
“兀鹫”超过2000马力的功率使前端五叶螺旋桨产生巨大扭矩，由于机鼻更长，具有更大力矩臂，飞行员在改变功率或速度以及俯仰操作时会使飞机偏航。飞行员必须非常积极地踩踏方向舵踏板，才能保持机鼻笔直，避免出现侧滑。如果你快速拉杆进入+3-4g的拉杆转弯（凭借“喷火”的灵敏控制响应很容易做到），那么“兀鹫喷火”的机鼻会向左侧滑，需要飞行员预先踩右舵才能保持直线机动，与“灰背隼喷火”的操作正好相反，但侧滑倾向更明显。
转弯中的“兀鹫喷火”
在以较低速度巡航时，较长的机鼻也会挡住飞行员视线，飞行员确实需要提高速度才能获得勉强能接受的前方视野（迎角降低）。尽管不是最经济速度，但“兀鹫喷火”显然需要以240节（444公里/小时）的速度巡航。驾驶“兀鹫喷火”飞典型通场时前，地面会消失在长机鼻下方，理想情况下需要俯冲接近以保持视野。战时“喷火”PR.XIX在高空执行侦察任务时，机鼻和机身会遮住数公里范围的地景，要准确定位目标非常困难。
但是这些微小的不便之处已通过其他方式得到了弥补，显然“兀鹫喷火”仍然是架“喷火”，可轻松响应控制输入，只是格外“热情”了些。如果你喜欢动力和速度，那么“兀鹫喷火”就是你的理想选择。
如果你喜欢动力和速度，那么“兀鹫喷火”就是你的理想选择
毫不奇怪，“兀鹫”比“灰背隼”更饥渴。早期低功率“灰背隼”以1800转/分钟的转速进行经济巡航时每小时耗油136升，也就是以289公里/小时的速度巡航时的百公里耗油47升。战斗中该发动机油耗每小时接近318升，后来的两速两级增压“灰背隼喷火”的油耗增加了约15％。
安装更大“兀鹫”发动机的“喷火”以1800转/分钟的转速进行经济巡航时每小时耗油182升，也就是在337公里/小时的较高经济巡航速度下百公里耗油56升。在战斗中，这个数字约为每小时耗油454升。
“灰背隼”还是“兀鹫”？
在主流人群眼中，“灰背隼”始终是“喷火”的正统发动机，“兀鹫”从来没赢得过与前者相同的声誉或认可，但它的确是喷火战斗机所有后期型号的主要动力装置，使飞机的性能大为改善。
我很幸运能够成为同时驾驶过“灰背隼”和“兀鹫喷火”战斗机的飞行员，尽管早期型“喷火”（如Mk.II和Mk.V）颇具吸引力，具有出色的轻量化和灵敏的控制响应，但当被问到时，我会将永远说“兀鹫喷火”是我的最爱，仅仅因为它强大的力量。
评价“兀鹫喷火”战斗机的最后一句话也许应该交给著名超马林试飞员杰弗里·奎尔，他飞过所有型号的“喷火”，比其他任何人都更有资格做出评价。1943年1月20日，他驾驶了“喷火”Mk.XIV（JF316）原型机（当时被称为Mk.VIIIG）首飞，该机配备了两速两级增压的“兀鹫”65发动机。他在自己的书《喷火，来自试飞员的故事》中说：“该机表现出色，在7620米高度达到了716公里/小时的速度，海平面爬升速度超过每分钟1525米，令我印象深刻。在我看来，这种相对简单的改装带来了相当出色的变化，是一次质的飞跃，几乎等同于‘喷火’Mk.V到Mk.IX的改变。”
“喷火”Mk.XIV（JF316）
閱讀更多 空軍之翼 的文章
