共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機

縱觀英國航空史,只有少數幾種飛機能與韋斯特蘭“飛龍”(Wyvern)一樣獲得如此高的曝光度,具有如此多亮點,並取得如此多第一。

雖然“飛龍”在其整個生命過程中一架頗具爭議的飛機,研發時間冗長,服役時間卻又相對較短,但該機當時仍是英國海軍航空兵軍械庫中最強大的武器之一。它是世界上第一架渦槳動力的艦載機,也迄今唯一一種以這種動力形式實際服役的艦載打擊戰鬥機,還是英國研製過的最重單座戰鬥機。

該機問世時安裝的羅爾斯·羅伊斯生產過的最強大也是最後一種活塞式發動機,並採用了英國開發的第一種八葉反轉螺旋槳系統。“飛龍”也是韋斯特蘭公司自1921年以來為英國皇家海軍研製的第一種艦載機,同時也是該公司生產的最後一種固定翼飛機。

“飛龍”還創造了另一個匪夷所思的第一,在1954年10月13日創造了史上第一次水下彈射逃生。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


“飛龍”S Mk.4

“飛龍”出世

“飛龍”“故事”始於1944年初,當時在董事長愛德華·培特的領導下,韋斯特蘭公司開始研究一種新型單座艦載戰鬥機,其目的是設計一種魚雷戰鬥機。這是一種自二戰開始以來就在不斷髮展的新型飛機,在具有強悍空戰能力的同時還能攜帶炸彈、火箭和魚雷實施反艦和對地攻擊任務,以英國海軍航空兵麻煩不斷的布萊克本“火把”(Firebrand)魚雷戰鬥機為代表,後者在戰爭末尾開始服役。


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布萊克本“火把”

儘管韋斯特蘭新機是作為艦載機研製的,但英國皇家空軍也表現出了興趣。韋斯特蘭研究了幾種方案,其中最有前景的是一種下單翼設計,發動機被安裝在機鼻或機身中部,驅動一副共軸反轉螺旋槳。英國空軍為新機指定了羅羅研製中的3500馬力“鷹”活塞發動機,海軍部採納了下單翼方案,具有傳統佈局、前置發動機和“駝峰”機背外形,為飛行員提供良好的全方位視野。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


“鷹”24缸H型發動機

之所以採用反轉螺旋槳,是因為單螺旋槳已經無法適應功率越來越大的發動機。兩組螺旋槳反向旋轉能互相抵消扭矩,飛行員無需在飛行中通過調整副翼和方向舵對螺旋槳扭矩效應進行配平。此外同軸反轉螺旋槳的兩組葉片在旋轉時,葉尖產生的渦流能互相抵消,降低了渦流能量損失,一般來說能比同直徑單螺旋槳的效率提高6%-16%。


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“飛龍”早期中置發動機方案,通過驅動軸驅動機鼻螺旋槳

海軍部隨後為該機起草了N.11/44設計規範,並在1944年4月14日在沒有公開競標的情況下授予韋斯特蘭研製合同。新機最初被稱為P.10,在6月被重新命名為W.34,於次年9月完成設計。此時A·達文波特接替培特成為總管項目,J·迪戈比被任命為總設計師。與此同時,英國空軍也在討論未來遠程護航戰鬥機​並制定了F.13/44規範,W.34能輕易滿足其要求。

W.34是一種傳統的下單翼全金屬結構飛機,機身經過加強可承受艦載彈射或火箭助推起飛(RATO)的應力。該機具有寬輪距主起落架,一個尾刺式著艦鉤和大型楊曼襟翼。“鷹”式發動機驅動一副由羅托爾公司(Rotol)研製的六葉片共軸反轉螺旋槳。工程師在項目早期階段也考慮了採用納皮爾公司(Napier)“佩刀”(Saber)或羅羅“灰背隼”(Griffon)發動機的可能性。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


羅托爾共軸反轉螺旋槳的槳轂結構

英國海軍要求W.34機翼內置四門20毫米機炮作為標準武器,並能在機身下方掛載一枚18英寸魚雷或一枚水雷,或3枚454千克炸彈,或6枚27千克火箭彈。該機具有動力摺疊機翼和翼尖以符合航母機庫高度限制。擬議中的英國空軍型取消了摺疊翼和尾鉤,其他方面與艦載型類似。

原型機與試飛

1944年11月韋斯特蘭獲得了六架W.34原型機(序列號分別是TS371,TS375,TS378,TS380,TS384和TS387)的訂單,其中包括一架空氣動力學測試機,三架艦載型和兩架英國空軍的岸基型,之後英國國防部計劃為海軍採購20架、為空軍採購10架預生產型。但由於英國空軍因集中力量研製噴氣式戰鬥機而退出該項目,兩架岸基型原型機被改為艦載型交付海軍,預生產型訂單被也被取消。

首架原型機TS371於1946年12月16日在博斯坎比頓(Boscombe Down)首飛,由韋斯特蘭首席試飛員H·潘羅斯駕駛。在接下來的一個月該機獲得了“飛龍”這個名字,也就是一種奇特的龍類動物。第二架原型機TS375在1947年9月首飛,和首架原型機一樣具有固定機翼,沒有武器和著艦裝備,之後出現的原型機才是艦載型。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


“飛龍”TS371原型機

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“飛龍”原型機和早期生產型機鼻安裝的“鷹”22活塞發動機

頭兩架原型機主要被用於空氣動力學測試,其餘原型機在1948至1949年期間進行了各類試飛,包括武器測試、發動機試飛、模擬著艦和甲板操控測試。新機體與新型螺旋槳相結合帶來了不可避免的磨合問題,導致首架原型機在1947年10月因螺旋槳軸承失效而墜毀,韋斯特蘭助理試飛員P·加納遇難。TS378在試飛中測試了德哈維蘭公司研製的六葉反轉螺旋槳,同時第二架原型機根據試飛結果進行了改進,平尾增加上反角,增加外翼段減速板和ML彈射座椅,試飛漸入佳境。第四架原型機被用於結構測試,取得令人滿意的結果。

英國海軍在1946年6月下達了20架“飛龍”TF Mk.1預生產型訂單,但很快就削減至10架。由於此時英國軍方命令羅爾斯·羅伊斯停止研製“鷹”活塞發動機的研製,全力發展更有前途的燃氣渦輪發動機,因此最後只有七架TF Mk.1(VR131-VR137)在1949年中期下線。這批飛機與與原型機很相似,都配備“鷹”22二十四缸液冷式臥式H型46升發動機,這些早期“飛龍”的特徵是小尺寸垂尾和方向舵,無上反角的平尾、弧形風擋、翼下扁平散熱器、大型副翼和無減速板的機翼。


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“飛龍”TF Mk.l

前四架預生產型被用於螺旋槳開發、操控性試飛以及魚雷和水雷投擲試飛。1953年VR133在範保羅機場的皇家航空研究院(Royal Aircraft Establishment)參加了對轉螺旋槳攔阻網研究,因為在緊急著艦中該機機鼻的反裝螺旋槳可能會撕裂攔阻網導致緊急著艦失敗。VR135-VR137最後成為地面教學機身。

渦槳野獸

根據英國海軍航空兵的要求,“飛龍”必須換裝羅羅“克萊德”(Clyde)或阿姆斯特朗·西德利“蟒蛇”(Python)渦槳發動機,稱為“飛龍”TF Mk.2,內部代號W.35。韋斯特蘭公司在1946年2月獲得了一份合同,根據N.12/45規範製造三架W.35原型機,其中一架安裝“克萊德”,兩架安裝“蟒蛇”。


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羅羅“克萊德”渦槳發動機

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阿姆斯特朗·西德利“蟒蛇”

然而由於每種發動機的改裝都需要單獨設計,所以導致了重複勞動和隨之而來的延遲。第一架原型機VP120於1949年1月18日飛行,該機安裝了“克萊德”發動機,具有九級軸流式壓氣機和一個離心式渦輪,驅動一副羅托爾六葉反轉螺旋槳。雖然它是一種強大的動力裝置,在試飛期間能發出4030馬力的強大功率,但羅羅早在1947年4月就已經停止了該發動機的研製工作,僅造出小批,使VP120成為唯一安裝這種發動機的“飛龍”。


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“飛龍”TF Mk.2羅羅渦槳發動機原型機

VP120在僅完成50小時試飛後就在1950年4月被扔到納皮爾工廠,用於改裝E.125“遊牧民”(Nomad)複合發動機,變身為“飛龍”Mk.1A。這是一種活塞/燃氣渦輪混合發動機,被設計用於從廢氣中回收能量來提高燃油經濟性,但由於過於複雜和機械問題沒能研製成功,VP120最後在範保羅的攔阻網試驗中被毀。


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“遊牧民”複合發動機

另外兩架原型機(VP109和VP113)安裝了功率較弱的“蟒蛇1”發動機和八葉反轉螺旋槳,分別於1949年3月和8月飛行。由於“蟒蛇”的塊頭比“鷹”和“克萊德”都大,所以設計師在把發動機塞進機身上花費了大量額外工作。該機機身深度增加了22.86釐米,飛行員座椅被升高到機身中心線以上以保持原有視野。與“克萊德”一樣,“蟒蛇”發動機的廢氣通過機身兩側的分叉噴射排氣管排出。“蟒蛇1”具有14級軸流式壓氣機和兩級軸流式渦輪,以及兩根同軸螺旋槳驅動軸,起飛功率3670馬力,尾噴管也能產生522千克剩餘推力。


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安裝“蟒蛇1”發動機的VP113原型機

1947年9月在原型機首飛之前,英國海軍就迫不及待地訂購了20架安裝“蟒蛇1”發動機的“飛龍”TF Mk.2預生產型。由於原型機在試飛中遭遇方向穩定性和發動機/螺旋槳控制問題,於是整批飛機(VW867-VW886)被用於操控性和發動機發展試飛,這大大推遲了該機的服役時間。


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“飛龍”TF Mk.2預生產型

通過採用更高的垂尾(VP109原型機測試了包括背鰭在內的幾種新垂尾),並把平尾改成具有10度上反角,方向穩定性問題得到了解決。外翼段也得到了改進,縮短了副翼展長並改進噴配平翼片,襟翼和副翼之間的機翼後緣增加了蹺蹺板式減速板。

前13架預生產型飛機安裝了“蟒蛇2”發動機,配備了更長的發動機整流罩並改進了螺旋槳控制單元。由於“蟒蛇”發動機對輕微油門調節的反應很差,所以通過把發動機改為恆速運轉並通過改變螺旋槳螺距來進行控制。VW880和之後的飛機以“飛龍”生產型標準制造,具有“蟒蛇3”發動機較短的發動機整流罩,使起動機彈藥筒的裝載更容易,並引入了尖頭葉片的羅托爾螺旋槳。除了三架TF Mk.2原型機之外,所有預生產型都使用馬丁-貝克Mk.1B彈射座椅取代了ML座椅。


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“飛龍”TF Mk.2生產型具有了上反垂尾

TF Mk.2於1950年6月21日開始在“光輝”號航母進行了首次上艦測試,但發動機油門響應仍很不理想。

韋斯特蘭公司還按照T.12/48規範研製了“飛龍”T Mk.3雙座教練型,內部代號W.38,原型機編號VZ739,該機於1950年2月11日在“蟒蛇1”發動機的驅動下進行了首飛。“飛龍”T Mk.3的設計基於TF Mk.2,機身後部加深以容納教官的第二個座艙,前後座艙都配備有彈射座椅,氣泡座艙蓋之間通過有機玻璃隧道連接,併為教官配備了周視鏡以提供更好視野。該機安裝有大型垂尾並拆除了尾鉤,但最後沒有投產。韋斯特蘭保留了這唯一一架T Mk.3用於聯絡用途,在渦槳發動機葉片發生故障後,該機於1950年11月報廢。


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“飛龍”T Mk.3雙座教練機

生不逢時

經過漫長研發後,“飛龍”終於迎來最後一種改型——“飛龍”S Mk.4,其中“S”代表打擊之意。該機一開始被命名為TF Mk.4,改名錶示“飛龍”不再以投擲魚雷反艦為主要任務。

“飛龍”S Mk.4的問世標誌著這種渦槳戰鬥機終於走向成熟,該機安裝了“蟒蛇3”發動機,英國海軍先後訂購了四批:第一批是1948年10月簽訂訂單的50架飛機,第二批和第三批訂單分別在1950年12月和1951年1月簽訂,各有13架,第四批是1951年2月訂購的11架飛機,另有11架飛機則由生產線上的TF Mk.2改裝而來,總數量98架。

“飛龍”S Mk.4邊生產邊改進,1951年發動機廠商開始為“蟒蛇3”研製新的慣性控制單元(ICU)以增強發動機響應速度,該機同時進行了一項空氣動力學改進,在平尾上增加小型輔助鰭片併為方向舵增加凸角補償。“飛龍”S Mk.4在1952年底終於獲得有限服役批准,但僅限於岸基操作。直到1954年4月最後定型的ICU控制系統才被安裝集成在“飛龍”S Mk.4上,為該機上艦清除了障礙。


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著艦中的“飛龍”S Mk.4,平尾垂直安定面清晰可見

“飛龍”僅裝備了四個一線中隊,第一個獲得S Mk.4的1953年5月福特海軍航空站的第813中隊,取代了布萊克本“火把”。隨後是第827中隊。這兩個中隊在1955年11月被解散後,“飛龍”被第830和831號中隊接手。

“飛龍”先後被部署在“阿爾比恩”、“鷹”和“皇家方舟”號上,1954年9月第813中隊的“飛龍”首先登上“阿爾比恩”號航母,參加地中海巡航。雖然該機獲得了服役資格,但艦載操作表現仍令人擔憂,“蟒蛇”發動機會因為縱向過載導致的油料供應不足在彈射起飛中熄火,一些“飛龍”就這樣墜入“阿爾比恩”號艦艏前的大海中。1954年10月13日,B·麥克法蘭中尉於駕駛“飛龍”從“阿爾比恩”號上彈射起飛時遭遇發動機熄火,飛機墜海後被航母一切兩段,他還是成功從水下彈射逃生,創造了彈射救生史上的奇蹟。這次部署也導致“飛龍”被暫停艦載作業,直到1955年3月“飛龍”的問題得到解決後,第813中隊才重返“阿爾比恩”號。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


準備彈射起飛的S Mk.4

“飛龍”進入中隊服役後仍繼續改進,如升級馬丁-貝克Mk.2B彈射座椅,改用平板擋風玻璃而不是早期型的彎曲風擋,改用整體式加強座艙蓋,加裝螺旋槳順槳/停車剎車。WL885及之後的飛機安裝了一對新的多孔中心面俯衝減速板,VZ792及之後的飛機具有了固定翼尖,VW883機及之後的飛機安裝了第二臺發電機,在機身左側上方發動機附件艙後面增加了一個額外進氣口。在1955年下半年和1956年初,幾乎所有現役S Mk.4都追加了上述改進。後期型S Mk.4還能在機腹掛載一個682升副油箱。

1955年10月“鷹”號航母搭載的第830中隊9架“飛龍”參與了英法對蘇伊士干預的“火槍手行動”,對埃及目標進行了轟炸和掃射,並做了偵察飛行。“飛龍”在作戰中共飛行了79架次,埃及輕型防空火力導致兩架飛機被擊落,飛行員在海上彈射後都被直升機救回。除了上述一線中隊外,二線中隊的“飛龍”還執行了換裝訓練和研發發展飛行任務,到1957年全部退役。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


參加“火槍手行動”的“飛龍”被塗上了黃黑相間的識別條

雖然“飛龍”研發時間長達十多年,服役時間相對短暫,但對於英國海軍航空兵來說是活塞和噴氣時代之間的一座橋樑,從而使該機成為航空史上獨一無二的飛機。發動機問題解決後的“飛龍”飛行起來輕鬆愉快,最大起飛重量11噸,最大速度達616公里/小時,爬升率11.9米/秒,升限8500米,翼載291千克/平方米,載彈量1.36噸,是一種強大的武器平臺。但該機安全記錄很糟糕,韋斯特蘭共生產了124架“飛龍”,該機在試飛和服役過程中共發生68起事故,損失39架,導致13人死亡,其中包括兩名英國空軍飛行員和一名美國海軍交換飛行員。


共軸反轉螺旋槳的野獸——英國飛龍艦載戰鬥機


“飛龍”S Mk.4三面圖

轉自 空軍之翼


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