「航空史話」“高肩翼”傳奇——二戰英國“梭魚”式艦載攻擊機

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「航空史話」“高肩翼”傳奇——二戰英國“梭魚”式艦載攻擊機

前言

英國人很有趣,他們既有保守古板的一面,創新上卻又充滿想象力,而且幾乎完全不講究法國式的浪漫與審美,因此給航空史留下了不少造型奇葩的飛機。本文的主角雖然不算太過於離經叛道,卻也全身上下都是地道的英倫風——專注解決問題而惶論其它。

冰海出擊

1944年4月3日清晨,北極圈內距離挪威阿爾塔峽灣約120海哩的海面上十分清冷。薄霧中幾架老掉牙的雙翼“劍魚”式轟炸機在空中巡邏——它們的速度雖慢不過起飛距離也短,因此早早升空警戒可能出現的潛艇。在“劍魚”拱衛之下,兩艘較大型艦隊航母率領三艘小一些的護航航母正轉入逆風航向。

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早期的“暴怒”號,前甲板起降飛機,後甲板還保留了18吋炮

這兩艘艦隊航母正是英國皇家海軍最老和最新的航母。最老的是“暴怒”號,前身還是一戰時建造的“大型輕巡洋艦”,這種軍艦充分體現了英國人的一板一眼——準備用於波羅的海作戰,所以吃水淺、航速快,火力更是達到戰列艦級別,而“暴怒”號更是搭載過和“大和”號戰列艦口徑相同的18吋(457毫米)巨炮!然而“暴怒”號沒開兩炮就改裝成了英國最早的航母,之後“鐵打的航母,流水的戰機”,“暴怒”號多次改裝後一直用到二次大戰。

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航母編隊轉向逆風

而另一艘“勝利”號則是最新銳的“光輝”級裝甲航母的第二艘。這一級航母帶有全封閉艦艏和裝甲飛行甲板,以皮糙肉厚扛打聞名於世,曾一氣扛下6顆炸彈沒有沉沒,但是僅僅40架左右的載機量卻只有日、美航母的一半。同行的“暴怒”號也只有這個數量的艦載機。

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輕一些的戰鬥機率先起飛,負責護航及掃射壓制高射火力

4時20分左右,輕一些的戰鬥機們——全是美國貨——“野貓”、“海盜”、“地獄貓”率先相繼起飛,在空中盤旋編隊和等待。2艘艦隊航母上,第8飛行大隊的指揮官貝克·福克納海軍少校把節流閥推到底,放下楊曼襟翼,略顯得有些古怪的飛機開始加速,所有人都有些擔心地看著,它離開甲板後略微一沉然後穩穩地開始爬升,大家才鬆了一口氣——福克納少校的座機起飛如此困難,是因為它掛載了一枚巨大的730公斤炸彈,炸彈上還有地勤人員用粉筆留下的字句:“提爾皮茨這是給你的”。

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量身訂製的730公斤穿甲炸彈

皇家海軍的這次行動代號為“鎢作戰”,目標正是綽號“北方的孤獨女王”的“提爾皮茨”號戰列艦——它的姊妹艦“俾斯麥”號更加出名,曾經擊沉了皇家海軍的掌上明珠“胡德”號戰列巡洋艦。福克納少校攜帶了重磅炸彈的座機正是皇家海軍的航母攻擊的主力——造型略顯怪異的“梭魚”式艦載攻擊機。

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攻擊機需要較長的跑道,起飛順序靠後

雙翼機接替者

說起來頗令英國人羞愧,雖然他們最早開始研究航空母艦最早開始改裝和建造航母,也最早成立獨立的海軍航空兵,但是直到二戰爆發,英國的艦載機卻沒幾種好用的!比如艦載戰鬥機,英國海軍古板地認為1名駕駛員的飛機在海上飛行不安全,於是1938年搞出來的是“大鵬”式戰鬥機。不過它的另1名乘員是坐在一個巨大的“玻璃花房”一樣槍塔裡操作4挺7.7毫米機槍!對於海上飛行安全毫無幫助。這樣佈局的本意是戰鬥機可以朝各個方向開火,彌補機動性的不足。可這個槍塔帶來了巨大的阻力,以至於“大鵬”只能飛出315公里的時速——比對手德國的“斯圖卡”俯衝轟炸機還要慢!4挺機槍也過於孱弱,終其一生可查的戰績只有1架水上飛機。

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“大鵬”戰鬥機拖累了皇家海軍好幾年的時間

後續的“管鼻燕”式艦載戰鬥機總算正常了一些,裝備了與著名的“噴火”相同的“灰背隼”發動機,也有了一些戰績,但卻還是2名乘員!看著更像是架艦載轟炸機或者教練機。多出的這個人讓“管鼻燕”的速度怎麼也超不過500公里,這架“戰鬥教練機”很快落伍,皇家海軍情急之下只好裝備了所有型號的美製艦載戰鬥機,還加上本國的“海颶風”、“海噴火”,弄得英國航母載機型號特別雜亂,活像個海上動物園。

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“管鼻燕”這幅尊容實在不像戰鬥機

而英國的艦載攻擊機也絕不輸於它們的戰鬥機拍檔。奇襲意大利塔蘭託港、擊傷“俾斯麥”號這些著名戰役中,英國航母上放飛的還是老掉牙雙翼機“劍魚”式,它雙翼間還是一戰風格的的張線和支柱,後機身還是用布蒙著的!雖然像一個老紳士一樣忠實可靠,但實在太慢了,只有222公里時速,連德國的轟炸機都能輕鬆擊落它。好容易英國海軍盼來它的接班人“大青花魚”式,居然還是架慢呑吞的雙翼機!在上一次追殺“提爾皮茨”號戰列艦時,“大青花魚”號掛著沉重的魚雷逆風追趕,竟然只比“提爾皮茨”號快40節!好容易追上去笨拙地發射魚雷,被全部躲開。

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短命的“大青花魚”式,英國人對雙翼機有著謎之熱愛

皇家海軍自己也很著急,從1937年起就開始了新型艦載攻擊機的研發,無奈英國參戰較早而且初期連連失利疲於保命,新飛機的研發受到一些影響。此外皇家海軍還有些比較超前的想法:讓新型攻擊機既能俯衝轟炸又能投放魚雷——使用的靈活性比美國、日本把雷擊和俯衝轟炸分開成兩種飛機要強得多,但技術難度也相當大。拖拖拉拉到了1943年,本文的主角“梭魚”式艦載攻擊機才進入皇家海軍。“梭魚”是一種非常靈活兇猛的肉食魚,和電腦裡用的希捷公司生產的“酷魚”硬盤英文名字相同。這種魚能把海邊嬉戲的人的小腿撕咬下一大塊肉!新飛機取這麼個名字自然被寄予了厚望,然而飛行員們第一眼看到它時忍不住心裡冒出一串問號——它依然像典型的英國飛機一樣那麼與眾不同,不知道這次是個骨骼清奇的王者,還是個怪異醜陋的青銅?

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“梭魚”是架魚雷、俯衝兩用攻擊機

特立獨行的上單翼

許多人初看“梭魚”會覺得有點說不出來的怪異,要遲疑一下才會發現,它採用的是單發戰機中極為罕見的上單翼。所謂上單翼就是機翼橫架在機身的上部,港臺那邊也常常稱為“高肩翼”。當時單發戰鬥機較為常見的是下單翼,比如耳熟能詳的“野馬”、“噴火”、Me109……也有一小部分採用中單翼的,如F4F“野貓”、“紫電”等等,而且即使這些採用中單翼的戰鬥機,機翼也在機身偏下的地方,全然不像“梭魚”這樣把機翼高高挑在肩上。

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“梭魚”模型,高肩翼非常顯眼

上單翼最顯著的特點在於這是一個“自穩定”的力學結構。所謂“自穩定”,是指當穩定被打破以後,它總是有自動恢復穩定的趨勢,在沒有其它外力的影響時會最終恢復穩定。常見的比如繩子吊著的鉛錘,給鉛錘一個力,穩定會被打破並擺起來,如果不再碰它,它就會在重力(重心在下)和支撐點(掛繩子的點,在上)形成的復位力矩作用下慢慢又回到穩定懸垂的狀態。上單翼由於機身的重心在機翼之下,一旦受到橫向的力,飛機也會發生傾斜,在重力(重心也在下)和支撐點(在上)的復位力矩作用之下,也會有恢復原來的穩定姿態的趨勢,所以也是一種橫向(也稱展向,沿翼展的方向)“自穩定”結構。

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上單翼“自穩定”,而下單翼“自不穩定”

上單翼這種“自穩定”特性,對於低空攻擊機來說很有意義——低空有很多因地形、風等等引起紊流氣流,以及敵方的高射炮火,都會推動飛機使其顛簸不已,進而使低空飛機的投彈失去準頭。而上單翼的“自穩定”特性能使得這種顛簸大為減小,投彈的精度自然也會比較高!儘管當時主流的美國、日本的攻擊機如“無畏”、97艦攻、99艦爆沒有采用上單翼,但二戰後的主流艦載攻擊機卻都走上了上單翼之路——A-5、A-6、A-7……甚至連陸基的變後掠翼“狂風”攻擊機、我國的“飛豹”都是。“狂風”在實戰中就被飛行員盛讚對低空氣流不敏感,無論是超低空貼地飛行時的乘座品質(不顛簸飛行員比較好受)還是投彈精度都相當不錯,這其中上單翼功不可沒。

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低空飛行品質出眾的“狂風”,上單翼也有一份功勞

飛機設計中的類似上單翼這種“自穩定”結構還有不少。比如後掠翼和前掠翼,由於空氣阻力恆定向後,後掠翼飛機一旦偏航,偏離一側的機翼相對航向夾角變小受到的阻力變小,而另一側機翼夾角變大阻力變大,有恢復航向的趨勢,是航向上的“自穩定”。而前掠翼剛好相反,會使得航向偏離有增大的趨勢;再比如發動機和槳裝在頭部的“拉進式”和裝尾部的“推進式”、鴨式佈局和常規佈局,淘金客就不再贅述了,請讀者自己來分析一下穩定度的變化。

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後掠翼不僅可以降低跨音速阻力,還能增加航向穩定性

但是這種“自穩定”特性使飛機在需要改變姿態時就很不靈敏,太過於穩定的飛機機動性和敏捷性就會很差,所以不受對靈活性要求很高的制空戰鬥機歡迎。二戰時的戰鬥機幾乎都是清一色的下單翼,它的特點正好相反:一旦平衡破壞後,機身的重力會使不穩定繼續發散,因此只需要很小的力矩就能快速橫滾,非常靈活。

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對機動性要求較高的戰鬥機幾乎全是下單翼

實用的英倫風

“梭魚”採用了穩定的上單翼,英國設計師們就圍繞著這個來一點點解決面臨的問題。首先,上單翼由於機翼過於靠近座艙,導致視野不佳,尤其是向側下方的視野幾乎完全沒有。不過,視野對於以空戰為主的戰鬥機很重要,而攻擊機對此可以容忍,因此並未做特別的處理。

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這張照片可以明確感受到上單翼對飛行員視野的遮擋

但是另一個大麻煩不容量忽視——起落架不好佈置!如果像其它飛機一樣裝在機翼下的話,上單翼會讓起落架非常的長,而長就意味很容易折斷,偏偏“梭魚”是架常常要重載的攻擊機,偏偏它還要在航母上進行比陸地機場上粗暴得多的降落(艦載機降落常常要帶著油門,以便降落失敗後加速復飛拉起,因此比陸地降落難度大沖擊力大)!而象日本的“紫電”式戰鬥機原來採用中單翼,結果起落架過長降落時多次折斷機毀人亡,後來“紫電改”時改成下單翼才緩解了一些。

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“紫電”(上)到“紫電改”(下),中單翼變成下單翼以縮短起落架的長度

如果把起落架安裝在機身上,又會使主起落架兩個主輪的間距,受到機身寬度的限制變得很小,降落時稍微一歪就會橫向傾斜,嚴重時翼梢還會擦到地面!英國人在輪距小的“噴火”上吃夠了降落的苦頭!為此英國人給“梭魚”設計了一套堪稱複雜的機構:主起落架剛性安裝在機身側下的一塊強壯的三角形的基座上,與之成90度。要收起落架時,上方的液壓筒直接將三角形基座收進機身,而起落架隨之翻轉正好嵌進機翼下的凹槽裡。這樣既不會讓起落架過長,又不會讓輪距太小,付出的代價是結構更復雜和重量少許的增加。

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三角形基座沿藍色箭頭收進機身,會帶動起落架沿紅色箭頭收進機翼下的凹槽

接下來是上單翼對平尾的影響。機翼後方氣流是向後下方流動的,如果吹到平尾上,會造成平尾裡的升降舵舵效過大——升降舵稍一偏轉飛機就會大幅抬頭或低頭過於敏感,更麻煩的是飛機低頭時,這股尾流可能很可能又吹不到平尾上,操作手感和舵效就會忽大忽小。通常的做法是把平尾升高到機翼下洗氣流之上。如果是普通戰鬥機那樣的下單翼,平尾只需要比機翼高一點,仍然還能裝在機身上。然而“梭魚”的機翼本來就高,平尾只好再抬到更高的垂尾中間——這裡結構比起機身尾部要弱得多,設計師又在平尾下方加了支撐杆。因此“梭魚”的尾部看起來頗有一戰的古風,當然會增加額外的阻力。至於這樣不太好看不那麼現代化,對不起,英國設計師從不在乎這個。

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為了避開主翼的氣流,“梭魚”的平尾位置很高

為了讓艦載的“梭魚”既能掛魚雷又能俯衝轟炸,英國設計師還給它配了少見(但英國設計師特別喜歡)的大塊楊曼襟翼,它還能向上偏轉!起降時襟翼增加升力(往下轉),高速時減阻(打平),俯衝時當阻力板用(往上轉,只增阻力不增升力),一舉多得,相當好用!代價是結構複雜,尤其在艦上機翼摺疊時比其它飛機要麻煩一些——要先把它連同機翼內側的一部分整個翻上去,再將整個機翼折向後方才能完成。

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多功能的楊曼襟翼


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"梭魚"的機翼摺疊狀態,襟翼被整個翻到上面

執著的英國設計師認準了上單翼結構以後,又認真解決了連帶產生的一系列問題,最終“梭魚”雖然外形上與其它國家的攻擊機差異較大,但卻是性能相當優秀

完美融合了魚雷攻擊和俯衝轟炸兩種截然不同的任務。通常魚雷轟炸機要能重載,“梭魚”能掛載750公斤重航空魚雷,還巧妙利用發動機散熱器為外掛的魚雷整流減阻;而俯衝轟炸機要能抗住“俯衝-拉起”時的高G過載,結構強度較大往往掛載能力不足,如日本主力的99式艦爆只能掛250公斤的炸彈(嘗試過500公斤炸彈,但飛行品質、航程嚴重惡化,只好作罷),而“梭魚”這次為重裝甲的“提爾皮茨”準備的是3倍重量的730公斤炸彈!比中途島威名顯赫的“無畏”式的炸彈還多出50%,只略低於德國“斯圖卡”俯衝轟炸機。

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既能雷擊又能俯衝的多面手,使英國航母攻擊威力大增

重創北方女王

福克納少校率領的第一波21架“梭魚”直撲 “提爾皮茨”號戰列艦所在的阿爾塔峽灣。藝高膽大的海航飛行員竟然全程以10-20米高度貼著海面飛行,浪花甚至濺到風擋玻璃上。接近海岸時機群開始緩緩爬升到3000米高度,只有從這個高度俯衝下去,730公斤穿甲炸彈才能獲得足以擊穿“提爾皮茨”水平裝甲的速度。

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飛翔在阿爾塔峽灣之上

好天氣也讓德軍部署在周圍山坡上的防空部隊很快發現了英國機群,立刻施放煙幕而且高射炮猛烈開火。尚未進入攻擊位置,福克納就看見1架“梭魚”失控地栽了下去,他大聲呼叫,但毫無反應。周圍護航的戰鬥機們迅速散開,“海盜”機升上高空防備德國戰機,“野貓”和“地獄貓”負責掃射艦上和岸上的高射炮,為“梭魚”開路。

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“提爾皮茨”周圍的防空陣地正施放煙幕

躲避炮火使福克納損失了一些高度,他一馬當先從2400米開始俯衝,為了瞄得更準並排除煙幕的干擾,他以70度角俯衝到900米投下了那顆“提爾皮茨這是給你的”!其它“梭魚”也紛紛跟上,有一架直到610米才投下730公斤穿甲彈!“梭魚”們投下的五花八門的炸彈立刻包圍了停泊狀態的戰列艦——由於炸彈數量不足、航母起飛的限制,這一波“梭魚”只有7架帶了730公斤炸彈,其餘的是225公斤半穿甲彈、225公斤高爆炸彈,還有專門破壞水下結構270公斤深水炸彈。

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俯衝!這架梭魚投下的是225公斤的小炸彈

短短2分鐘內全部“梭魚”攻擊完畢,錨泊的“提爾皮茨”號不像航行時可以高速機動躲避炸彈,只能靠高射炮來抵擋,被命中3枚730公斤炸彈、5枚225公斤高爆炸彈和1枚270公斤深水炸彈。由於投彈高度太低,均未能擊穿水平裝甲板,只是把上層建築炸得面目全非。這不能怪皇家海軍的飛行員們——濃密的煙幕迫使他們俯衝到低空才能有效瞄準,而且低空被防空火力擊中的可能性更大,英勇無畏的飛行員們已經竭盡所能。

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B炮塔和C炮塔之間燃起大火

約1小時後,第二攻擊波投入攻擊。21架“梭魚”中,1架發動機在寒風中啟動失敗,1架在超低空編隊時墜海,偏偏都是掛730公斤炸彈的,這樣一來第二波只剩下2枚730公斤炸彈!德國人已經有所準備,19架“梭魚”冒著濃煙和高射炮火衝向北方女王,730公斤炸彈命中1枚,200多公斤小雜魚4枚。重裝甲的“提爾皮茨”燃起了大火,主要結構雖然沒有被破壞,但是以1944年的戰爭形勢來看,想徹底修好它繼續作戰已經沒多大的可能了。

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第二波攻擊煙幕更濃,命中率不如第一波

用第二攻擊波空中指揮官的話來說:“我們閹掉了那頭野豬,可惜沒有徹底宰掉它。”雖然沒有徹底結果“提爾皮茨”,但“梭魚”的堅固、穩定得到了充分的肯定

結語

經此一役,上單翼的“梭魚”被認為是二戰中最好的艦載攻擊機之一,發展了數個改型,其中還有裝備了ASV III釐米波雷達的先進型號,雖然只有英國一家用它,但也生產了2000多架,成為戰爭後期皇家海軍的絕對攻擊主力。但是,二戰結束後隨著高速噴氣攻擊機的崛起,俯衝和魚雷轟炸兩種主要手段也迅速被反艦導彈取代,以及工黨政府大刀闊斧的裁軍,“梭魚”很快就被徹底淘汰。但誰也沒想到淘汰得如此徹底!1架完整的“梭魚”都沒有保留下來,只有皇家海軍航空兵博物館留有部分殘骸。

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昔日功臣如今只剩了這點東西

淘金客說:“梭魚”艦載攻擊機體現了英國人的執著、講求實際,儘管不那麼養眼,出現的時間也較晚,但不失為二戰中最優秀的艦載攻擊機。特別是它的多用途,使得皇家海軍航空兵的使用靈活性大大提高!儘管航母的載機數只有同期美國艦隊航母的一半,但“梭魚”的多用途使英國航母能出動的魚雷機和轟炸機數量並不輸於美國同行!這種多用途通用化的思想在戰後得到了極大的發展,這裡的智慧也值得我們深思。

史海漫遊,淘盡黃沙終得金


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