二战军用飞机的革新之作,英国民间航空工业自发打造的“喷火”

第一次世界大战中,英国虽然是获胜国,但实际上却为这所谓的胜利付出了巨大的代价,导致其国力损耗严重。为此,一战结束之后,

英国政府工作重心就摆在了经济复苏方面,希望能够尽快恢复伴随一战而来的战争创伤。然而,上世纪三十年代初,经济危机席卷全球,对于“受伤严重”的英国而言更加是雪上加霜,元气大伤的经济情况直接导致英国无力发展更新武器装备,致使其军备水平低下。

二战军用飞机的革新之作,英国民间航空工业自发打造的“喷火”

△战争给英国经济带来了巨大的创伤,所以战后经济复苏成了英国政府第一要务

另一方面,1933年,希特勒上台,纳粹德国开始大兴军备,积极备战。然而,一心复苏经济状况的英国,并不想与纳粹德国“正面交锋”,于是醉心于通过绥靖政策来满足希特勒的贪婪野心,甚至于在重整军备方面一点像样的计划都没有,根本不管随时都有可能降临的战争危险。

重振大不列颠航空工业——来自民间的自发行动

由于英国政府的“错误战略”,当时英国国内的国防工业——特别是军事航空工业方面——简直可以说是一团糟,甚至已经达到了“濒临废弃”的边缘。而英国皇家空军当时所装备的军用飞机也都是“老古董”了,都是些飞行时速在300公里以下、双翼设计、开放式座舱的老家伙,新一代军用飞机的装备计划根本没提上日程,可谓是“遥遥无期”。

另一边,纳粹德国在军备扩充和更新换代方面可谓是“紧锣密鼓”,尤其是纳粹第二号人物戈林任命“空军总司令”之后,其空军建设的发展更是迅猛无匹。当然除了德国之外,其他各国也都在重视航空工业的发展,对于下一代军民用飞机的研制工作都已展开。

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△纳粹德国的第二号人物赫尔曼·戈林

所有这一切让英国国内航空工业的“有识之士”感到了巨大的危机,于是一场来自“民间”的自发行动开始了——在既没有政府项目计划,也没有政府经费支持的情况下,许多飞机制造商们开始自主投资研制下一代飞机——其中,超级马林(Super Marine)飞机制造公司和霍克飞机制造公司就是其中的领头羊,他们先后研制出了“喷火”和“飓风”战斗机,这两种战斗机在第二次世界大战初期成为了英国皇家空军最为重要的军用飞机。

提到“喷火”战斗机就不能不提超级马林公司的总设计师雷金纳德·J·米切尔(Reginald J· Mitchell),米切尔在高速飞机设计方面成就很高。上世纪二十年代,他设计的不少水上飞机就在著名的“施耐德杯”飞机竞赛中表现亮眼,为人所熟知。1933年,米切尔在224型战斗机中采用罗尔斯·罗伊斯公司的“苍鹰”发动机作为动力系统,希望借此吸引英国空军的注意。然而,“苍鹰”发动机采用了当时刚问世不久,成熟度还不高的蒸气冷却系统,所以可靠性不甚理想,其潜在最大输出功率本可以达到600马力,但是由于该冷却系统技术不过关,导致潜能无法发挥,直接导致了224型战斗机动力不足,速度很慢,兼之该机仍采用了开放式座舱和固定起落架设计,总体来说既不算新颖,性能也不算出众,英国空军自然也对此没有任何兴趣。

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△参与“施耐德杯”并获胜的超级马林公司的S.5竞速型水上飞机

一次的失利自然无法击垮米切尔,痛定思痛之后,他决定改换思路,采用开创性的机身结构技术,尝试设计一种全新的更为先进的战斗机。米切尔同时也为这种新飞机选择了一款日后注定会声名赫赫的发动机,也就是罗尔斯·罗伊斯公司最新研制出来的PV12型发动机

,当然该型发动机有一个更广为人知的名字“梅林”(Merlin)

Merlin一词在英文原意为“灰背隼”,这是一种颈部蓝灰色、背部蓝色(成年雄性)的小型猛禽,不过在英国的神话中,还有一位传奇魔法师其名正是“梅林”。梅林魔法师法力强大、智计出众,甚至具备预知未来的能力,当然,他最大的特点就是经常会变身为灰背隼,其最著名的事迹就是帮助传奇的亚瑟王登上宝座。

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△罗尔斯·罗伊斯公司的梅林发动机

那么罗尔斯·罗伊斯公司将这种最新型发动机命名为“梅林”,其寓意自然就是希望这种发动机能如同梅林魔法师一样强大。当然,梅林发动机也确实没辜负这个响亮的名字,最初型号的梅林发动机输出功率就达到了1000马力,这一数据在当时世界航空发动机领域中都是相当领先的。

诞生即引人瞩目的“喷火”战斗机

1934年11月份,超级马林公司的母公司,维克斯公司,向英国空军相关部门提交了米切尔设计的新方案,这个编号300的方案充满创新而且潜力强大,立刻就获得了英国军方高官的浓厚兴趣。次月,英国空军直接拨付维克斯公司1万英镑,作为米切尔研制原型机的初期经费,并同时也给赋予了该机F37/34的设计编号。

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△“喷火”战斗机的缔造者米切尔先生(前排正中间)

当然,作为“技术宅”的米切尔先生,他毫不在意这些高层的运作,经费一到位,他立刻全身心投入设计工作。在花费大半年的时间和心血之后,第一架原型机诞生了。1936年3月5日,在位于南安普顿的伊斯莱尔机场,超级马林公司的首席试飞员马特·萨默斯驾驶这架原型机进行了首次试飞。就是在这次试飞中,这架原型机飞出了561公里的最高时速,远远高于当时的战斗机400公里的时速水平,艳惊四座。更令人称赞的就是米切尔先生通过理论计算出的最高时速是563公里,这也说明其理论计算方法置信度相当高。米切尔先生本人也对这个速度非常满意。

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△编号300的超级马林“喷火”战斗机原型机

有意思的是,试飞员马特·萨默斯驾驶该机着陆之后,对前来迎接他的人说的第一句话就是“别动任何东西”。虽然现在很难再去搞清楚萨默斯当时到底是否不想有人去碰这架出色的原型机,但是更多人都将这句话解读为“这已经是一架完美的飞机了,任何地方的改动都只能有反作用。”

当然,该机此次出色的试飞表现同样也引起了英国空军的高度重视,他们认真对这架新飞机进行了评估,评估结果认为该机的各项指标都相当人令人满意,甚至有超标的表现。为此,在首飞成功三个月之后,也就是1938年6月份,英国空军直接就订购了310架该型战斗机。不过,“天有不测风云”,当时的米切尔先生虽然年岁尚轻,但却已经身患重病,尽管如此,他还是在首飞成功之后,坚持对该机进行改进,甚至经常抱病去现场观看飞行测试来确定下一步改进计划。

二战军用飞机的革新之作,英国民间航空工业自发打造的“喷火”

△一架停靠中的“Mark Ⅰ”型“喷火”战斗机

在过度操劳的情况下,米切尔先生的健康状况每况愈下,最后在次年5月份病重去世,年仅42岁。米切尔先生去世之后,约瑟芬·史密斯(Joseph Smith)先生接任超级马林公司的总设计师,在他的努力之下,这架成功的原型机也终于从研制阶段走向了批量生产阶段。

“喷火”(Spitfire)这个日后注定要名扬天下的名字本来是总公司维克斯公司的董事会主席罗伯特·麦克里恩爵士为224型飞机准备的。要知道,在英国俚语中,“Spitfire”可不像中文“喷火”听起来这么威猛,与此相反,这个词专门被用来形容那些脾气火爆、特别容易激动的女性,如果按照原意翻译成中文的话,大概会叫“泼妇”,因此是一个有几分贬义的词语。麦克里恩爵士之所以会想到这个词汇,是因为他认为他的宝贝女儿简直是“小Spitfire”的代言词;当然另一方面的原因就是新飞机在设计和试飞阶段对于改动非常敏感,经常稍作改动就会对全机性能带来难以预估的严重后果,令整个设计团队伤筋动骨,但是往往改动成功之后,性能潜力又会再进一步,因此其改动工作有令人难以割舍,麦克里恩爵士认为,这和“Spitfire”的特点颇有几分类似,最后就敲定了这一名字。可惜的是,“喷火”战斗机的缔造者,米切尔先生却对这个名字相当不满,他曾对身边的人用“蠢到极点的名字”来描述“Spitfire”一词。

“喷火”战斗机革命性的机身结构设计,特别是该机的半椭圆形机翼,对于提高飞行性能有很大作用,但是受限于当时生产制造技术,这些新的结构设计却会直接导致该机在生产上费时费力,所以在进入批量生产阶段之后,该机的生产工作给超级马林公司带来了无尽的烦恼。相比之下,结构简单的“飓风”战斗机生产速度则要远高于“喷火”战斗机。为此,直到1938年8月份,第一架生产型的“喷火”战斗机才正式交付英国皇家空军使用。

出众的性能与随之而来的“麻烦”

“喷火”战斗机采用了半纺锤形机头设计和半椭圆形机翼,这些特点使其在气动外形方面在当时的战斗机设计中几乎达到了无出其右的高度。当然,除了气动外形之外,该机还采用了很多先进设计和技术,比如说该机的发动机直接安装到了位于座舱前方的防火架上,而该机的机身则是采用了在当时极具创新性的半硬壳式结构,“喷火”战斗机还是英国空军的第一种全金属蒙皮的军用战机。所有这些新的设计和技术的应用使得“喷火”战斗机获得了相当优异的综合性能,但是凡事都要一分为二来看,这些新技术和设计也有糟糕的一面,那就是在当时的生产工艺水平下,要完成这些新设计的生产加工实在是太过繁琐了,因此该机的生产速度大受影响,直接导致“喷火”战斗机交付英国空军的进度一直都不能令人满意。

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△1938年,第19战斗机中队的一架“Mark Ⅰ”型“喷火”战斗机,编号K9795

1938年8月4日,一架“喷火”战斗机(编号K9789)飞抵位于达克斯福特的英国皇家空军第19战斗机中队,这也是第一架正式服役的“喷火”战斗机,第19战斗机中队也顺理成章成为第一个列装“喷火”战斗机的战斗机中队。受限于较慢的生产速度,英国皇家空军一直到当年年底,才形成了两个装备满员“喷火”战斗机的战斗机中队,而所谓“齐装满员”,其所有装备的“喷火”战斗机数量也不过就是区区40架而已。

第一批入役的“喷火”战斗机被称为“Mark Ⅰ”型,这一型号属于小批量的预生产型,该型“喷火”战斗机最初配装一台“梅林-2”型发动机,后来换装了“梅林-3”型发动机,换装之后能够在4500米的高度达到563公里的时速。

在螺旋桨方面,早期的“喷火”战斗机安装的是瓦次(Watts)双桨叶定距螺旋桨,后续型号则改用了三桨叶、双桨距的德·哈维兰(de havilland)和罗托尔(Rotol)螺旋桨。在双桨距系统中,小迎角桨距用于起飞,大迎角桨距则用于巡航,这些措施都有效提高了飞机起飞和爬升的性能,但是飞行员需要确认螺旋桨的桨距到底是处于小迎角的起飞位置还是大迎角的巡航位置。再之后,“喷火”战斗机则换装了恒速桨,飞行员就不再需要确认螺旋桨的桨距,减轻了其操纵负担。

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△早期的霍克“飓风”战斗机,也采用了瓦次双桨叶螺旋桨

在座舱设计方面,“喷火”战斗机的座舱盖是最让英国皇家空军的飞行员纠结的地方,毕竟在过去多年来,这些飞行员长期使用的都是开放式的座舱,这已经形成了某种“习惯的力量”,所以英国皇家空军的很多老飞行员仍然喜欢在飞行中打开“喷火”战斗机的座舱盖。当然,这也有“喷火”战斗机本身的原因,该机的整体尺寸设计比较紧凑,座舱空间布局就显得比较局促,对于身材高大的飞行员来说,就更显得压抑了。后来超级马林公司在听取了多名资深飞行员的建议之后,把该机最早期的扁平座舱盖设计成为突起座舱盖,总算是扩大了座舱的空间,稍微缓解了这一问题。而这种突起的座舱盖设计在当时也成了“喷火”战斗机的显著外形特征。

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​△喷火战斗机的部件结构剖面示意图

在起落架设计方面,可收放式起落架也是“喷火”战斗机另一项令英国空军飞行员“难以接受”的设计。毕竟在此之前的绝大部分飞机都是固定式起落架,同样在“习惯的力量”作用之下,飞行员在降落的时候经常会忘了放下起落架,在早期引发了很多事故。实际上,“喷火”战斗机是配装了收放起落架的警告喇叭的,但是在实际飞行中,这个警告喇叭会在飞行震动比较剧烈的时候就开始自动鸣响,不堪其扰的飞行员经常将气关闭,致使其在降落的时候就听不到告警了。

除此之外,该机在跑道上滑行的时候,为了越过长长的的机鼻观察到前方的情况,飞行员总会采用“之字形”前进路线,而“喷火”战斗机起落架轮距设计较小,结构强度又不是特别高,在走“之字形”路线的时候,一旦遇到横风,就容易发生事故。不过对于训练有素的飞行员来说,这并不算是个大问题。

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△“Mark Ⅰ”型“喷火”战斗机编队飞行中

在武器装备方面,最早的“喷火”战斗机安装了4挺78.7毫米机枪,不过后来在实际测试中,英国空军发现要在以此标准的3秒点射中对目标造成致命性的损毁,至少要配备8挺机枪,为此,设计师就将“喷火”战斗机的机枪数量增加到了8挺,从而形成了“喷火”战斗机经典的8挺7.7毫米机枪配置方案。后来在实际飞行测试中,飞行员又发现在4500米以上的高空中,机枪非常容易被冻住,为此设计师又开始为尝试安装枪管加热装置,不过初期效果不是特别理想,为此,设计师后来又改进了机枪的整个设计,使得灰尘污垢更不容易阻塞枪管或者弹链,这也从另一方面提高了极强的加热效率,总算是彻底解决了机枪在高空中被冻住的问题。


在第二次世界大战爆发之前,西方很多国家以及日本等国都对这架性能优异的新型战斗机表现出了相当浓厚的兴趣,不少都提出希望能够采购该机或者获得其生产授权。不过到最后除了一架样机飞到法国之外,所以生产出来的“喷火”战斗机最终都成了英国皇家空军的“囊中之物”。

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△不列颠之战期间,一架来自第19战斗机中队的“Mark Ⅰ”型“喷火”战斗机

到1939年9月3日,德国入侵波兰,第二次世界大战全面爆发的时候,英国空军已经有9个战斗机中队装备了“喷火”战斗机,总的服役数量大概在200架上下。除此之外,英国空军给超级马林公司的订单数量达到了1160架,给专门为生产“喷火”而打造的新工厂的订单也达到了1000架。


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