九霄破壘二戰德國空軍布洛姆 福斯BV 155高空截擊機史話
原標題:九霄破壘二戰德國空軍布洛姆 福斯BV 155高空截擊機史話
(溫馨提示:本文約5000字,配圖25幅,原創不易,感謝您的耐心閱讀。)
1942年夏季,美國第8航空隊的B-17「空中堡壘」轟炸機將自己碩大的身影投射在德國的大地上,伴隨著從天而降的滾雷,在德國空軍總司令戈林的胖臉上狠狠地扇了一記耳光!這種體格堅固、自衛火力強勁、能在高空來去自如的重型轟炸機令德國本土防空的壓力驟增,當時德軍的主力戰鬥機Bf 109和Fw 190主要針對中低空空戰設計的,在高空時性能明顯降低,如何對付「空中堡壘」成了德國空軍的一大難題。更令德國人感到驚恐的是,在萬里之外的美國本土,波音公司的工程師們正在研發更具威懾力的B-29「超級空中堡壘」轟炸機,其飛行高度更勝B-17。根據有關B-29的零星情報,德國空軍發現手中沒有一種戰鬥機能夠對「超級空中堡壘」構成有效威脅,因此迫切要求航空技術部門開發專用的高空截擊機,而本文的布洛姆&福斯BV 155戰鬥機就是這項計劃的產物之一。
■ B-29轟炸機是美國在二戰時期研製的最強大的重型轟炸機,關於B-29的情報促使德國空軍加快了研發高空截擊機的步伐。
志在凌霄
德國空軍對新型高空戰鬥機的要求是能在14000~16000米高度展開作戰,為了達到這一目標需要特殊的裝備和設計,比如能在高空環境中穩定運行的發動機、增壓座艙以及適於高空飛行的氣動外形等等,在這一基礎上德國空軍希望新型戰鬥機能在各個高度上都保持良好的空戰性能。
其實在B-17登陸歐洲戰場之前的1942年初,德國空軍就提出了研發高空戰鬥機的意向,其動機是攔截英軍的「蚊」式戰鬥機,這種性能優良的傳奇戰機讓德國人甚為頭痛。在1942年春季,德國空軍對於研發高空戰鬥機還缺乏明晰的思路。為了獲得良好的高空性能,技術專家提出了幾種可行方案,包括開發新型高性能發動機,使用應急加力裝置短時間內提升引擎性能,或者安裝獨立的增壓裝置等等。顯然,跨時代的噴氣式發動機是解決難題的最佳選擇,但當時這種新型引擎的應用前景尚不明朗,德國空軍傾向於使用技術成熟的活塞式發動機配合加力增壓裝置的穩妥方案,最終確立了以現有機型為基礎改進研發的基本方針,不過當時對於高空戰鬥機的需求尚不迫切。
■ 1939年12月正在舾裝中的「齊柏林伯爵」號航空母艦。1942年春,梅塞施密特公司接到研發新型艦載戰鬥機的任務,項目編號為Me 155。
1942年5月20日,航空部技術處召集兩大戰鬥機製造商梅塞施密特和福克-沃爾夫的高層在奧格斯堡開會,下達了研究特殊高空戰鬥機的指示,同時還要求設計一款具有良好高空性能的新型艦載戰鬥機,計劃搭載於正在建造的「齊柏林伯爵」號航空母艦上。對於新任務,梅塞施密特公司更加胸有成竹,因為該公司在艦載機研發上已有基礎且先行一步。在1940年至1941年間,梅塞施密特公司就基於Bf 109E設計了艦載型Bf 109T,同時制定了一項長期開發項目,以Bf 109G為基礎開發性能更好的艦載戰鬥機Bf 109ST,公司內部代號為Me 409,計劃採用三種動力方案:A方案安裝DB605引擎,B方案使用高空性能更好的DB628引擎,C方案採用Jumo 213引擎。於是,新型艦載機項目被梅塞施密特公司拿下。1942年夏季,梅塞施密特公司的Me 409項目獲得了航空部的裝備序號8-155,其型號名稱確定為Me 155。
■ 梅塞施密特Bf 109T型艦載戰鬥機側視圖,該機以Bf 109E型為基礎改進而成。
改頭換面
Me 155最初的動力配置採用Me 409的A方案,安裝一台1475馬力的DB605A-1液冷發動機。出於減輕設計難度,降低製造成本考慮,Me 155儘可能地採用Bf 109的成熟部件,其機身構造與Bf 109G基本一致,但主翼是全新設計的,其主起落架布局與Bf 109截然不同,安裝位置由機身下部改為主翼下方,由向外收起改為向內收起,從而增加了起落架間距,提高了起降的安全性,以適應航空母艦嚴苛的起降條件。Me 155還安裝了摺疊機翼、彈射器配適器、著艦鉤等艦載機的標準裝備。在武器配置上,Me 155安裝3門MG 151/20型20毫米機炮,其中1門為置於機首引擎內的中軸機炮,另外2門機炮安裝在兩側主翼內,此外,有資料顯示Me 155主翼內還安裝2挺MG 131型13毫米機槍,其火力強於標準型Bf 109G。由於Me 155沒有進入樣機試飛階段,其最大飛行速度為推測值,預計為649公里/小時。Me 155的細節設計於1942年9月完成,但是「齊柏林伯爵」號航母的建造卻斷斷續續,進展緩慢,預計至少需要兩年才能完工,航空部通知梅塞施密特公司暫時擱置Me 155項目。「齊柏林伯爵」號最終於1943年1月被取消建造,以集中資源建造更多的潛艇,而新型艦載機的研發也隨之中止。
■ 梅塞施密特Me 155艦載戰鬥機的側視線圖,注意機尾的著艦鉤。
梅塞施密特公司當然不甘心幾個月的心血就此鎖進保險柜,恰好德國空軍提出需要一款單座快速轟炸機,能夠攜帶一枚1000公斤炸彈對特定目標實施精確轟炸。1942年11月,梅塞施密特公司開始在Me 155基礎上按照快速轟炸機的要求進行改進設計,拆除了所有艦載機設備和部分武備,在機身內增設油箱以延長航程,並且安裝一個加長的固定式尾輪,以提高機身的離地間距,以便獲得足夠的空間掛載重磅炸彈,這一改進方案被稱為Me 155A。然而,Me 155A沒有獲得官方支持,僅止於設計構思階段。
■ 梅塞施密特Me 155A快速轟炸機的側視線圖,注意機尾的固定式加長尾輪和機腹下掛載的1000公斤炸彈,這一機型曇花一現,止於圖紙設計。
1942年12月,迫於美國陸航的晝間空襲強度持續提升和B-29可能投入歐洲戰場的威脅,德國空軍對於高空戰鬥機的需求變得極為迫切。梅塞施密特公司迅速做出反應,將Me 155項目轉變為高空截擊機,賦予Me 155B的編號。早在Me 409階段,梅塞施密特公司就已經考慮過提升高空性能的動力方案,所以這次轉型可以說水到渠成。
引擎波折
Me 155B計劃採用DB628型發動機,即裝有二級機械增壓裝置和冷卻器的DB605型發動機,其離地功率為1475馬力,在12000米高空的功率為1100馬力。1943年5、6月間,一架改裝了DB628型引擎的Bf 109G進行了試飛,毫不費力地達到了15000米的飛行高度,而且引擎運轉良好。Me 155B的初步方案於1943年2月基本成形,其機體仍以Bf 109G為基礎,翼展為13米,主翼面積21平方米,空重3276公斤,攜帶400升燃油時的起飛重量為3858公斤,在12000米高度的最大速度可達708公里/小時,實用升限為14100米,爬升率為17米/秒,在6000米高度的續航時間為1.5小時。Me 155B配置了增壓座艙,計劃安裝3門MG 151/20型20毫米機炮,1門置於機首中軸,2門裝在主翼翼根處。從外觀上,Me 155B的最顯著特徵是機首安裝了一個新設計的涵道式螺旋槳整流罩,同時機首左側有一個容納增壓裝置的大型凸出部,同時在機身下方和主翼根部後側設有冷卻器進氣口。
■ 梅塞施密特Me 155B高空戰鬥機初始設計的完成想像圖,注意其機首整流罩形狀、機腹的冷卻器進氣口和機首左側的鼓包。
■ 梅塞施密特Me 155B高空戰鬥機三視線圖。
然而,航空部對於Me 155B的初步設計並不滿意,更傾向於採用廢氣渦輪增壓裝置的DB603A型發動機,其離地功率為1610馬力,在15000米高度的輸出功率為1450馬力。DB603A型的增壓裝置與引擎是分離的,獨立安裝在增壓座艙後方的機身內,引擎廢氣通過機身外側的管道進入增壓器,冷卻空氣由設在主翼後方的進氣道獲得。針對航空部的要求,梅塞施密特公司對Me 155B進行了修改設計,將機身延長以容納增壓裝置及保持平衡,重新設計了主翼,其中段為新設計的平直翼,而主翼外側採用標準的Bf 109G主翼,使翼展增加到21米。飛機的其他部分也盡量使用成熟部件,如垂直尾翼取自Me 209,水平尾翼和起落架取自Bf 109G。
■ 梅塞施密特Me 155高空戰鬥機更換DB603A型引擎後的側視線圖,注意機身側面的廢氣輸出管道。
在1943年年中,梅塞施密特公司的技術團隊可謂超負荷運轉,除了Me 155項目外,還同時擔負著Me 262、Me 163等多個平行研發項目,此外還負責對Bf 109系列進行深度改進,可謂不堪重負。為了減輕壓力,並獲得更多的迴旋空間,公司的首席設計師兼老總梅斯施密特於1943年7月向軍方提出建議,將高空戰鬥機項目分為三個階段逐步推進:第一階段以現有的Bf 109G為基礎開發高空型號,可以迅速投產,應對空軍的急需,這就是Bf 109H,此項改進工作自1943年初就一直在進行中;在第二、三階段以Me 155為核心設計專用的高空戰鬥機,最終目標是獲得實用升限達到17000米的高性能機型。
■ 梅塞施密特Bf 109H高空戰鬥機的彩繪,該機型最終未能投產。
1943年8月,在意識到梅塞施密特公司確實負荷過重後,航空部以讓梅塞施密特意想不到的方式接受了他的建議,允許繼續進行Bf 109H的設計,但是將後續發展工作,也就是Me 155項目整體移交給布洛姆&福斯公司繼續研發。梅塞施密特公司對這個官方決定多少有些抵觸,但也無可奈何。Bf 109H的首架原型機於1943年11月5日首飛,但性能並不突出,隨後的改進工作也不順利,面對來自福克·沃爾夫公司的Ta 152H的強力競爭,Bf 109H項目最終在1944年夏末被取消。
改換門庭
航空部選擇布洛姆&福斯飛機製造公司作為Me 155的接盤俠在外界看來有些難以理解。布洛姆&福斯公司的前身是1933年成立的漢堡飛機公司,是造船巨頭布洛姆&福斯造船公司的分支,1937年開始以母公司的名頭運作,其強項是研製大型水上飛機和遠程偵察機,在戰鬥機研發上幾乎沒有任何經驗。布洛姆&福斯公司的首席設計師是里夏德·福格特,此君在德國航空界以大膽激進、標新立異而出名,著名的非對稱飛機BV 141就是出自他的手筆。以福格特的個性他自然不會全盤接受梅塞施密特的原始設計,經過初步研究後他認為Me 155B存在很多弱點,有必要重新設計,這自然引起了梅塞施密特公司的不滿,結果整個項目交接工作都是在爭吵中進行的。1943年9月,布洛姆&福斯公司以擁有完全自主設計權為條件同意接手研發高空戰鬥機的工作,項目編號由此改為BV 155。同時,航空部向布洛姆&福斯公司下達了製造5架原型機的訂單。
■ 非對稱布局的BV 141偵察機是布洛姆&福斯公司主設計師里夏德·福格特的代表作。
福格特對梅塞施密特的設計進行了大幅修改,從而打造出BV 155的獨特外觀,其初步設計方案被稱為BV 155A。福格特重新設計了主翼,中段主翼採用層流翼型,外側主翼也不再採用Bf 109G的主翼,而採用新的翼型,同時在主翼中間位置安裝了兩個大型散熱器,這成為BV 155A最顯著的特徵。在最初的設計中,機翼冷卻器安裝在主翼上方,風洞試驗表明飛機在大仰角飛行時,冷卻器的進氣口會受到遮擋,影響進氣效率,但是BV 155的第一架原型機,即BV 155V1仍然按照初始設計製造。此外,BV 155A的主起落架更換為Ju 87D的樣式,且改為向外側收起,垂直尾翼和水平尾翼也做了重新設計,增加了面積。BV 155V1於1944年9月1日首飛,之前風洞試驗暴露出的弊端得到了證實,冷卻器的散熱效率不佳,在大仰角飛行時尤為嚴重。
■ 布洛姆&福斯BV 155V1原型機的三視線圖,其機翼冷卻器置於主翼上方。
根據BV 155 V1的試飛結果,布洛姆&福斯的技術團隊進一步修改了設計,將機翼冷卻器的尺寸加大並移至主翼下方,由此造成機身重心的改變,需要將增壓座艙前移,藉此機會福格特取消了原有的帶有鮮明Bf 109風格的座艙,以一個具備全景視野的氣泡式座艙取而代之,同時修改了後部機身的線形,增加了方向舵的面積和機腹冷卻器進氣口的尺寸,經過修改後的設計方案被稱為BV 155B,上述改進都被應用於後兩架原型機BV 155 V2/V3上。經過近五個月的工作,BV 155V2於1945年2月8日首飛。
■ 這幅畫作表現了1945年2月8日,BV 155V2原型機首飛的場面。
■ 布洛姆&福斯BV 155B高空戰鬥機的三視線圖。
BV 155B安裝一台DB 603A型發動機,配合TKL 15型渦輪增壓機和四葉大直徑螺旋槳,其離地功率為1610馬力,在15000米高度的輸出功率是1450馬力;飛機翼展20.5米,主翼面積39平方米,空重4870公斤,最大起飛重量6020公斤,燃油載量1200升,海平面飛行速度420公里/小時,在16000米高度的最大速度為690公里/小時,爬升率為11.3米/秒,在16000米高度時降低至3.92米/秒,其最大升限可達17100米,實用升限為16950米,最大航程為1440公里。布洛姆&福斯團隊為BV 155B設計了4種武器配置方案:A方案為1門MK 108型30毫米中軸機炮加2門MG 151/20型20毫米機翼機炮;B方案為1門MK 103型30毫米中軸機炮加2挺MG 151型15毫米機槍;C方案為3門MK 108型30毫米機炮;D方案為3門MK 103型30毫米機炮。
■ 布洛姆&福斯BV 155B戰鬥機在高空飛行的想像圖,主翼下的冷卻器造就了該機獨特的翼型特徵。
■ 這幅彩繪很好地展示了BV 155B高空戰鬥機的機翼冷卻器的特徵。
■ 停放在布洛姆&福斯公司漢堡工廠內的BV 155V2原型機,其引擎罩已經被拆下,暴露出發動機。
■ 後人製作的BV 155B高空戰鬥機的精密模型,展示了該機的引擎機構和位於座艙後部的增壓裝置。
歸於虛幻
儘管BV 155V2的試飛表明,BV 155B已經能夠達到軍方要求的升限,但是福格特對於其表現並不滿意,同時也越來越意識到大型機翼冷卻器對飛行性能造成的不利影響。其實,早在1944年夏季,福格特就另外設計了一個高空戰鬥機方案BV P205,嘗試將冷卻器融合到機身設計中,但這一方案沒有得到官方支持而被束之高閣。雖然距離戰爭結束只有三個月時間,更加先進的Me 262已經進入一線服役,B-29也沒有出現在歐洲戰場上,但福格特的團隊仍然深深沉浸在BV 155的研發中不能自拔。在BV 155V2試飛後,福格特向航空部建議,全面放棄BV 155B的研發,從頭設計全新的BV 155C!令人匪夷所思的是,航空部技術處居然批准了他的建議,估計那些官僚們也知道時日無多,也就任憑布洛姆&福斯公司折騰去了。
■ 福格特於1944年夏季設計的BV P205高空戰鬥機的完成想像圖,根據計算該機在16000米高度的最大速度可達700公里/小時。
BV 155C由內到外都與之前的BV 155A/B不同,福格特結合之前設計P205的經驗重新設計了機身和機翼,BV 155A/B上標誌性的機翼冷卻器被取消,使得機翼造型恢復平順流暢,縮短了翼展;主起落架安裝位置內移,並改為向內收起;冷卻器及增壓裝置都被安裝在機身內,在機首發動機艙下方設置了大型散熱器進氣道。BV 155C的發動機改為配備機械增壓機的DB603U型,同時原有的渦輪增壓機被保留,使用直徑3.7米的四葉螺旋槳推進。新型發動機的離地功率為1660馬力,在15000米高空的輸出功率為1430馬力。根據新的設計,BV 155C的翼展為19.05米,翼面面積為35.8平方米,空重5682公斤,在16000米高度的最大速度為700公里/小時,實用升限為16830米,武器配置為1門MK 108型30毫米中軸機炮和2門MK 151型20毫米機翼機炮。
■ 布洛姆&福斯BV 155C高空戰鬥機的完成想像圖,其外觀與BV 155B截然不同。
■ 布洛姆&福斯BV 155C高空戰鬥機的三視線圖。
在1945年3、4月間,布洛姆&福斯公司全力推進BV 155C的研製。BV 155 V2在一次降落事故中損毀,無法修復,BV 155V3在製造過程中更換了預定安裝在BV 155C上的DB603U引擎,用於動力測試。1945年4月,布洛姆&福斯公司位於漢堡的芬肯魏爾德工廠被盟軍佔領,此時BV 155V3已經完成75%,BV 155C的首架原型機BV 155V4尚未開始裝配,永遠失去了起飛升空的機會,而Me 155/BV 155高空截擊機項目在經歷了曲折的過程後也畫上了一個永不圓滿的句號。
■ 被盟軍繳獲的BV 155B原型機,可能是V2號機。
■ 在布洛姆&福斯漢堡工廠內被發現的BV 155B原型機的機身,可能是V3號機。
戰爭結束後,BV 155項目作為德國航空技術的戰時遺產之一吸引了戰勝國的注意,有資料顯示,BV 155的3架原型機都落入英美之手,BV 155V1和V2號機被運回英國,其中V1被用於試飛直至報廢,V2則下落不明,至於V3成為美國人的戰利品,目前保存在美國國家航空航天博物館內。
■ 戰後在英國作為戰利品公開展示的BV 155B原型機,注意飛機上方懸掛的型號標誌牌。
■ 今日保存在美國國家航空航天博物館內的BV 155V3的機身。
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