二戰軍用飛機的革新之作,英國民間航空工業自發打造的“噴火”

第一次世界大戰中,英國雖然是獲勝國,但實際上卻為這所謂的勝利付出了巨大的代價,導致其國力損耗嚴重。為此,一戰結束之後,

英國政府工作重心就擺在了經濟復甦方面,希望能夠儘快恢復伴隨一戰而來的戰爭創傷。然而,上世紀三十年代初,經濟危機席捲全球,對於“受傷嚴重”的英國而言更加是雪上加霜,元氣大傷的經濟情況直接導致英國無力發展更新武器裝備,致使其軍備水平低下。

二戰軍用飛機的革新之作,英國民間航空工業自發打造的“噴火”

△戰爭給英國經濟帶來了巨大的創傷,所以戰後經濟復甦成了英國政府第一要務

另一方面,1933年,希特勒上臺,納粹德國開始大興軍備,積極備戰。然而,一心復甦經濟狀況的英國,並不想與納粹德國“正面交鋒”,於是醉心於通過綏靖政策來滿足希特勒的貪婪野心,甚至於在重整軍備方面一點像樣的計劃都沒有,根本不管隨時都有可能降臨的戰爭危險。

重振大不列顛航空工業——來自民間的自發行動

由於英國政府的“錯誤戰略”,當時英國國內的國防工業——特別是軍事航空工業方面——簡直可以說是一團糟,甚至已經達到了“瀕臨廢棄”的邊緣。而英國皇家空軍當時所裝備的軍用飛機也都是“老古董”了,都是些飛行時速在300公里以下、雙翼設計、開放式座艙的老傢伙,新一代軍用飛機的裝備計劃根本沒提上日程,可謂是“遙遙無期”。

另一邊,納粹德國在軍備擴充和更新換代方面可謂是“緊鑼密鼓”,尤其是納粹第二號人物戈林任命“空軍總司令”之後,其空軍建設的發展更是迅猛無匹。當然除了德國之外,其他各國也都在重視航空工業的發展,對於下一代軍民用飛機的研製工作都已展開。

二戰軍用飛機的革新之作,英國民間航空工業自發打造的“噴火”

△納粹德國的第二號人物赫爾曼·戈林

所有這一切讓英國國內航空工業的“有識之士”感到了巨大的危機,於是一場來自“民間”的自發行動開始了——在既沒有政府項目計劃,也沒有政府經費支持的情況下,許多飛機制造商們開始自主投資研製下一代飛機——其中,超級馬林(Super Marine)飛機制造公司和霍克飛機制造公司就是其中的領頭羊,他們先後研製出了“噴火”和“颶風”戰鬥機,這兩種戰鬥機在第二次世界大戰初期成為了英國皇家空軍最為重要的軍用飛機。

提到“噴火”戰鬥機就不能不提超級馬林公司的總設計師雷金納德·J·米切爾(Reginald J· Mitchell),米切爾在高速飛機設計方面成就很高。上世紀二十年代,他設計的不少水上飛機就在著名的“施耐德杯”飛機競賽中表現亮眼,為人所熟知。1933年,米切爾在224型戰鬥機中採用羅爾斯·羅伊斯公司的“蒼鷹”發動機作為動力系統,希望藉此吸引英國空軍的注意。然而,“蒼鷹”發動機採用了當時剛問世不久,成熟度還不高的蒸氣冷卻系統,所以可靠性不甚理想,其潛在最大輸出功率本可以達到600馬力,但是由於該冷卻系統技術不過關,導致潛能無法發揮,直接導致了224型戰鬥機動力不足,速度很慢,兼之該機仍採用了開放式座艙和固定起落架設計,總體來說既不算新穎,性能也不算出眾,英國空軍自然也對此沒有任何興趣。

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△參與“施耐德杯”並獲勝的超級馬林公司的S.5競速型水上飛機

一次的失利自然無法擊垮米切爾,痛定思痛之後,他決定改換思路,採用開創性的機身結構技術,嘗試設計一種全新的更為先進的戰鬥機。米切爾同時也為這種新飛機選擇了一款日後註定會聲名赫赫的發動機,也就是羅爾斯·羅伊斯公司最新研製出來的PV12型發動機

,當然該型發動機有一個更廣為人知的名字“梅林”(Merlin)

Merlin一詞在英文原意為“灰背隼”,這是一種頸部藍灰色、背部藍色(成年雄性)的小型猛禽,不過在英國的神話中,還有一位傳奇魔法師其名正是“梅林”。梅林魔法師法力強大、智計出眾,甚至具備預知未來的能力,當然,他最大的特點就是經常會變身為灰背隼,其最著名的事蹟就是幫助傳奇的亞瑟王登上寶座。

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△羅爾斯·羅伊斯公司的梅林發動機

那麼羅爾斯·羅伊斯公司將這種最新型發動機命名為“梅林”,其寓意自然就是希望這種發動機能如同梅林魔法師一樣強大。當然,梅林發動機也確實沒辜負這個響亮的名字,最初型號的梅林發動機輸出功率就達到了1000馬力,這一數據在當時世界航空發動機領域中都是相當領先的。

誕生即引人矚目的“噴火”戰鬥機

1934年11月份,超級馬林公司的母公司,維克斯公司,向英國空軍相關部門提交了米切爾設計的新方案,這個編號300的方案充滿創新而且潛力強大,立刻就獲得了英國軍方高官的濃厚興趣。次月,英國空軍直接撥付維克斯公司1萬英鎊,作為米切爾研製原型機的初期經費,並同時也給賦予了該機F37/34的設計編號。

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△“噴火”戰鬥機的締造者米切爾先生(前排正中間)

當然,作為“技術宅”的米切爾先生,他毫不在意這些高層的運作,經費一到位,他立刻全身心投入設計工作。在花費大半年的時間和心血之後,第一架原型機誕生了。1936年3月5日,在位於南安普頓的伊斯萊爾機場,超級馬林公司的首席試飛員馬特·薩默斯駕駛這架原型機進行了首次試飛。就是在這次試飛中,這架原型機飛出了561公里的最高時速,遠遠高於當時的戰鬥機400公里的時速水平,豔驚四座。更令人稱讚的就是米切爾先生通過理論計算出的最高時速是563公里,這也說明其理論計算方法置信度相當高。米切爾先生本人也對這個速度非常滿意。

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△編號300的超級馬林“噴火”戰鬥機原型機

有意思的是,試飛員馬特·薩默斯駕駛該機著陸之後,對前來迎接他的人說的第一句話就是“別動任何東西”。雖然現在很難再去搞清楚薩默斯當時到底是否不想有人去碰這架出色的原型機,但是更多人都將這句話解讀為“這已經是一架完美的飛機了,任何地方的改動都只能有反作用。”

當然,該機此次出色的試飛表現同樣也引起了英國空軍的高度重視,他們認真對這架新飛機進行了評估,評估結果認為該機的各項指標都相當人令人滿意,甚至有超標的表現。為此,在首飛成功三個月之後,也就是1938年6月份,英國空軍直接就訂購了310架該型戰鬥機。不過,“天有不測風雲”,當時的米切爾先生雖然年歲尚輕,但卻已經身患重病,儘管如此,他還是在首飛成功之後,堅持對該機進行改進,甚至經常抱病去現場觀看飛行測試來確定下一步改進計劃。

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△一架停靠中的“Mark Ⅰ”型“噴火”戰鬥機

在過度操勞的情況下,米切爾先生的健康狀況每況愈下,最後在次年5月份病重去世,年僅42歲。米切爾先生去世之後,約瑟芬·史密斯(Joseph Smith)先生接任超級馬林公司的總設計師,在他的努力之下,這架成功的原型機也終於從研製階段走向了批量生產階段。

“噴火”(Spitfire)這個日後註定要名揚天下的名字本來是總公司維克斯公司的董事會主席羅伯特·麥克裡恩爵士為224型飛機準備的。要知道,在英國俚語中,“Spitfire”可不像中文“噴火”聽起來這麼威猛,與此相反,這個詞專門被用來形容那些脾氣火爆、特別容易激動的女性,如果按照原意翻譯成中文的話,大概會叫“潑婦”,因此是一個有幾分貶義的詞語。麥克裡恩爵士之所以會想到這個詞彙,是因為他認為他的寶貝女兒簡直是“小Spitfire”的代言詞;當然另一方面的原因就是新飛機在設計和試飛階段對於改動非常敏感,經常稍作改動就會對全機性能帶來難以預估的嚴重後果,令整個設計團隊傷筋動骨,但是往往改動成功之後,性能潛力又會再進一步,因此其改動工作有令人難以割捨,麥克裡恩爵士認為,這和“Spitfire”的特點頗有幾分類似,最後就敲定了這一名字。可惜的是,“噴火”戰鬥機的締造者,米切爾先生卻對這個名字相當不滿,他曾對身邊的人用“蠢到極點的名字”來描述“Spitfire”一詞。

“噴火”戰鬥機革命性的機身結構設計,特別是該機的半橢圓形機翼,對於提高飛行性能有很大作用,但是受限於當時生產製造技術,這些新的結構設計卻會直接導致該機在生產上費時費力,所以在進入批量生產階段之後,該機的生產工作給超級馬林公司帶來了無盡的煩惱。相比之下,結構簡單的“颶風”戰鬥機生產速度則要遠高於“噴火”戰鬥機。為此,直到1938年8月份,第一架生產型的“噴火”戰鬥機才正式交付英國皇家空軍使用。

出眾的性能與隨之而來的“麻煩”

“噴火”戰鬥機採用了半紡錘形機頭設計和半橢圓形機翼,這些特點使其在氣動外形方面在當時的戰鬥機設計中幾乎達到了無出其右的高度。當然,除了氣動外形之外,該機還採用了很多先進設計和技術,比如說該機的發動機直接安裝到了位於座艙前方的防火架上,而該機的機身則是採用了在當時極具創新性的半硬殼式結構,“噴火”戰鬥機還是英國空軍的第一種全金屬蒙皮的軍用戰機。所有這些新的設計和技術的應用使得“噴火”戰鬥機獲得了相當優異的綜合性能,但是凡事都要一分為二來看,這些新技術和設計也有糟糕的一面,那就是在當時的生產工藝水平下,要完成這些新設計的生產加工實在是太過繁瑣了,因此該機的生產速度大受影響,直接導致“噴火”戰鬥機交付英國空軍的進度一直都不能令人滿意。

二戰軍用飛機的革新之作,英國民間航空工業自發打造的“噴火”

△1938年,第19戰鬥機中隊的一架“Mark Ⅰ”型“噴火”戰鬥機,編號K9795

1938年8月4日,一架“噴火”戰鬥機(編號K9789)飛抵位於達克斯福特的英國皇家空軍第19戰鬥機中隊,這也是第一架正式服役的“噴火”戰鬥機,第19戰鬥機中隊也順理成章成為第一個列裝“噴火”戰鬥機的戰鬥機中隊。受限於較慢的生產速度,英國皇家空軍一直到當年年底,才形成了兩個裝備滿員“噴火”戰鬥機的戰鬥機中隊,而所謂“齊裝滿員”,其所有裝備的“噴火”戰鬥機數量也不過就是區區40架而已。

第一批入役的“噴火”戰鬥機被稱為“Mark Ⅰ”型,這一型號屬於小批量的預生產型,該型“噴火”戰鬥機最初配裝一臺“梅林-2”型發動機,後來換裝了“梅林-3”型發動機,換裝之後能夠在4500米的高度達到563公里的時速。

在螺旋槳方面,早期的“噴火”戰鬥機安裝的是瓦次(Watts)雙槳葉定距螺旋槳,後續型號則改用了三槳葉、雙槳距的德·哈維蘭(de havilland)和羅托爾(Rotol)螺旋槳。在雙槳距系統中,小迎角槳距用於起飛,大迎角槳距則用於巡航,這些措施都有效提高了飛機起飛和爬升的性能,但是飛行員需要確認螺旋槳的槳距到底是處於小迎角的起飛位置還是大迎角的巡航位置。再之後,“噴火”戰鬥機則換裝了恆速槳,飛行員就不再需要確認螺旋槳的槳距,減輕了其操縱負擔。

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△早期的霍克“颶風”戰鬥機,也採用了瓦次雙槳葉螺旋槳

在座艙設計方面,“噴火”戰鬥機的座艙蓋是最讓英國皇家空軍的飛行員糾結的地方,畢竟在過去多年來,這些飛行員長期使用的都是開放式的座艙,這已經形成了某種“習慣的力量”,所以英國皇家空軍的很多老飛行員仍然喜歡在飛行中打開“噴火”戰鬥機的座艙蓋。當然,這也有“噴火”戰鬥機本身的原因,該機的整體尺寸設計比較緊湊,座艙空間佈局就顯得比較侷促,對於身材高大的飛行員來說,就更顯得壓抑了。後來超級馬林公司在聽取了多名資深飛行員的建議之後,把該機最早期的扁平座艙蓋設計成為突起座艙蓋,總算是擴大了座艙的空間,稍微緩解了這一問題。而這種突起的座艙蓋設計在當時也成了“噴火”戰鬥機的顯著外形特徵。

二戰軍用飛機的革新之作,英國民間航空工業自發打造的“噴火”

​△噴火戰鬥機的部件結構剖面示意圖

在起落架設計方面,可收放式起落架也是“噴火”戰鬥機另一項令英國空軍飛行員“難以接受”的設計。畢竟在此之前的絕大部分飛機都是固定式起落架,同樣在“習慣的力量”作用之下,飛行員在降落的時候經常會忘了放下起落架,在早期引發了很多事故。實際上,“噴火”戰鬥機是配裝了收放起落架的警告喇叭的,但是在實際飛行中,這個警告喇叭會在飛行震動比較劇烈的時候就開始自動鳴響,不堪其擾的飛行員經常將氣關閉,致使其在降落的時候就聽不到告警了。

除此之外,該機在跑道上滑行的時候,為了越過長長的的機鼻觀察到前方的情況,飛行員總會採用“之字形”前進路線,而“噴火”戰鬥機起落架輪距設計較小,結構強度又不是特別高,在走“之字形”路線的時候,一旦遇到橫風,就容易發生事故。不過對於訓練有素的飛行員來說,這並不算是個大問題。

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△“Mark Ⅰ”型“噴火”戰鬥機編隊飛行中

在武器裝備方面,最早的“噴火”戰鬥機安裝了4挺78.7毫米機槍,不過後來在實際測試中,英國空軍發現要在以此標準的3秒點射中對目標造成致命性的損毀,至少要配備8挺機槍,為此,設計師就將“噴火”戰鬥機的機槍數量增加到了8挺,從而形成了“噴火”戰鬥機經典的8挺7.7毫米機槍配置方案。後來在實際飛行測試中,飛行員又發現在4500米以上的高空中,機槍非常容易被凍住,為此設計師又開始為嘗試安裝槍管加熱裝置,不過初期效果不是特別理想,為此,設計師後來又改進了機槍的整個設計,使得灰塵汙垢更不容易阻塞槍管或者彈鏈,這也從另一方面提高了極強的加熱效率,總算是徹底解決了機槍在高空中被凍住的問題。


在第二次世界大戰爆發之前,西方很多國家以及日本等國都對這架性能優異的新型戰鬥機表現出了相當濃厚的興趣,不少都提出希望能夠採購該機或者獲得其生產授權。不過到最後除了一架樣機飛到法國之外,所以生產出來的“噴火”戰鬥機最終都成了英國皇家空軍的“囊中之物”。

二戰軍用飛機的革新之作,英國民間航空工業自發打造的“噴火”

△不列顛之戰期間,一架來自第19戰鬥機中隊的“Mark Ⅰ”型“噴火”戰鬥機

到1939年9月3日,德國入侵波蘭,第二次世界大戰全面爆發的時候,英國空軍已經有9個戰鬥機中隊裝備了“噴火”戰鬥機,總的服役數量大概在200架上下。除此之外,英國空軍給超級馬林公司的訂單數量達到了1160架,給專門為生產“噴火”而打造的新工廠的訂單也達到了1000架。


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