《陸海空》Me 262,沒能救命,但革了活塞式發動機命

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話說,除了有一位神智不太正常的“元首”,德意志第三帝國還有兩個“豬隊友”,其中尤以自上至下對軍國主義狂熱至極但又外強中乾的大日本帝國最坑。

本來納粹在發動東線進攻的時候,西線大體是穩定的,英國孤懸海外,即便在不列顛之戰後一時拿不下來,但也不用擔心英國會隨時反撲。結果1941年底,正當德國中央集團軍的先鋒已經看見克里姆林宮的“洋蔥頭”時,希特勒的東方盟友給他捅了一個世界上最大的馬蜂窩——差點把美國太平洋艦隊給連鍋端了。

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從1935年參眾兩院聯席會議通過了《中立法案》之後,美國就只是在道義上站在盟國一邊,歐洲戰事對他們來說頗有點看熱鬧不嫌事兒大的意思。結果這下可好,被惹急了的美國不僅對日宣戰,這時也完全可以不顧國內龐大的德裔族群馬上對納粹德國宣戰了。我並不是太清楚當時在軸心國內部對作戰計劃是不是互相溝通,不過我想“元首”當時的內心一定是崩潰的。

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對於美國這個後來的天空霸主我們暫且按下不表,先把目光移回到這場大戰的策源地。其實第三帝國在身體被戰爭掏空之前,憑藉第二次工業革命以來建立起來的家底、特別是還有一大批世界頂尖的科學家坐鎮,無論是基礎科學還是軍事工業上已經完全可以和英國平起平坐,比那時剛富起來不久的美國不知高到哪裡去了。

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不過我們現在要講的,是一位初出茅廬的年輕工程師,漢斯·馮·奧海因。這位1911年出生於薩克森-安哈爾特州德紹的年輕人,在哥廷根大學攻讀物理和空氣動力學時,便產生了研製一種新型飛機發動機代替活塞式內燃機的想法。他認為活塞的往復運動不僅振動大,而且效率低下,無法讓飛機的速度再快多少了。經過長期的研究以後,奧海因設計出了一種具有背靠背安裝的離心式壓氣機和燃氣渦輪的推進系統。

而馮·奧海因的博士論文卻與飛機毫不相干,他設計了一種能在拍電影時同步錄音的麥克風,不過這項發明被西門子公司看中,給奧海因帶來了3500帝國馬克的不菲收入(1936年德國工人平均週薪為15.75帝國馬克),讓他得以繼續自己感興趣的研究。

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資金問題解決了,奧海因又碰到一個問題:設計機械他沒問題,但怎麼給它造出來就不是他擅長的了。這時候他突然想起來,他經常去一家叫Bartles and Becker的汽車修理廠給自己的跑車做保養,廠裡有個師傅叫馬克斯·哈恩,手藝特別好。奧海因於是和哈恩商量,用大約1000帝國馬克在汽車修理廠裡試製出了第一臺噴氣發動機原理樣機。

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這臺樣機被運到哥廷根大學進行試車,開始很不順利:它的壓氣機工作不穩定,燃料經常被渦輪葉片吹到發動機外,噴出的火舌讓用來啟動的電動機過熱。不過不管怎麼說,這臺樣機證明了奧海因的噴氣發動機原理是可行的。

奧海因拿到博士學位之後,在導師推薦下加入了著名的亨克爾公司。老闆恩斯特·亨克爾是一位頗有創新精神的飛機設計師,對奧海因的新式發動機很感興趣,並對他的研製工作提供了大量人力物力支持。到1937年3月,在眾人的努力之下,代號為HeS 1的噴氣發動機誕生了。它的機體大量使用了金屬板以方便製造,最初使用氫作為燃料,但很高的燃氣溫度容易讓金屬殼體燃燒。直到9月,HeS 1的換上了新的燃燒室,才首次使用汽油作為燃料。

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經過HeS 1對原理的驗證,奧海因決定研製第一臺用於實際飛行的發動機。1939年8月27日,由HeS 3b推動的一架亨克爾He 178飛機呼嘯著飛向天空,宣告著噴氣時代的正式開始。隨著戰爭的打響,納粹德國的戰爭機器全速開動,對於新式武器的研製更是快馬加鞭。很快,奧海因又研製出了更大的HeS 6和HeS 8發動機。噴氣發動機的出現讓帝國航空部(RLM)興奮異常,有關項目獲得了豐厚的資助,在整個德國,這種新式動力系統呈現出大幹快上的態勢。

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RLM向另一家著名的飛機制造商容克斯以及我們都很熟悉的巴伐利亞發動機工廠有限公司——BMW,提出了研製推力690公斤噴氣發動機的合同。容克斯和BMW都採用了不同於奧海因的離心式發動機結構,而用軸流式壓氣機取代了離心式壓氣機,這使同等狀態下發動機的截面積更小、增壓比更高,從而帶來更大的效能。

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實際上,BMW本來並沒有開發噴氣式發動機,但巴伐利亞人在1939年收購了勃蘭登堡發動機公司,因而獲得了相關的技術。BMW 003的原型機在1940年8月開始試車,但是工程師們大失所望,原計劃300多公斤的推力實際才達到150公斤。到了1941年中,推力終於達到了裝機試飛的要求,BMW 003開始裝在一架梅塞施密特Bf 110上進行飛行試驗。而此時,納粹德國計劃中的首架噴氣式戰鬥機梅塞施密特 Me262已經完成了機體的研製,發動機開發進度的落後讓軍方懊惱不已。

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BMW 003在1941年11月終於安裝在Me 262上進行了試飛,為了保險起見,這架飛機的機頭還裝了一臺活塞式發動機。試飛員一定會感謝出這個主意的人,因為在試飛中兩臺003發動機都中途熄火了!從此BMW的噴氣發動機就被排除在了Me 262的備選動力之外。取而代之的是容克斯的Jumo 004。

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Jumo 004本來的進度不如BMW 003,但是在試車過程中遇到的問題相對少一些。到1941年12月,它已經通過了1000公斤推力的10小時耐久測試。這臺發動機具有8級軸流式壓氣機、6個由鋼板製成的燃燒室以及帶有中空葉片的單級渦輪。

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首架裝有Jumo 004發動機的Me262於1942年7月18日首飛成功,RLM隨即要求容克斯開始量產這款發動機。投入量產之後,設計師將德國緊缺的戰略金屬——耐高溫的鎳、鈷、鉬——在發動機中的使用量降到了最低,改用鍍鋁的低碳鋼製造燃燒室,用克虜伯公司開發的含鉻12%、鎂18%、鐵70%的新型合金製造中空渦輪葉片。這樣雖然發動機的壽命變短了,但既節省戰略物資又易於製造。

量產版的004B減輕了重量,也數次通過了100小時的測試。正當一切看起來都很順利的時候,1943年底,渦輪葉片破裂事故開始出現。容克斯的工程師們百思不得其解,他們考慮了材料缺陷、加工質量等等原因,但都無果而終。直到RLM的葉片振動專家馬克斯·本特勒出馬,才發現是葉片的固有頻率和發動機工作產生了共振。通過把葉片縮短1毫米並將發動機最高轉速從9000轉降低到8700轉,這個問題才算是徹底得到了解決。

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這樣一來二去,配備Jumo 004發動機的Me 262直到1944年4月才開始裝備部隊。的確,這架世界上第一款實用化的噴氣式戰鬥機以每小時900公里的速度足以碾壓當時盟軍的任何活塞式飛機,但是它的出現對德國來說實在是太晚了:在東線,徹底緩過勁兒來的蘇軍已經開始全面反攻;在西線,盟軍已經在緊鑼密鼓地準備在諾曼底登陸開闢第二戰場,法西斯的敗局已定。

本文作者為 踢車幫 關柯


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