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「航空史话」飘飘兮若流风之回雪——二战美国战斗机减肥记

qiyuwang 2025-03-20 18:29 7 浏览 0 评论

(本文为作者第31篇原创,转载请联系,部分配图来自网络,侵删)

往期部分文章

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前言

上一篇文章介绍了一代传奇P-51“野马”战斗机,到此二战时美国陆航的几大主力战斗机基本都到齐了。前面的文章里反复提到了一个现象:美国战斗机的结构重量普遍偏重,特别是和“减重狂人”特别多的日本相比较,零战的发动机功率虽然只有P-40C型的87%,但它的空重只有后者的63%,翼面积达到了后者的97%,仅以飞行性能而言P-40完全落在了下风。

难道美国人没有意识到自己的飞机太胖了吗?其实是有的,并且他们也为此做了不小的努力。

你们管这叫战斗机?

早在P-51“野马”还顶着国产弱鸡发动机的1942年12月,另一种主力战斗机就先一步部署到了欧洲——装有二战最好的星型空冷发动机和废气涡轮增压器的P-47“雷电”。第一个装备它的部队是第8航空军第4战斗机大队,这个大队是欧洲美军战绩最好的部队,老班底可以追溯到曾归英国皇家空军领导的美国志愿者部队“老鹰中队”,他们已经在海峡上空和德国人缠斗了两年多,一直使用机动灵活的“喷火”式战斗机。当崭新的P-47“雷电”来到他们面前时,飞行员们惊得目瞪口呆:“天哪!你们管这个‘大奶瓶’叫战斗机?

粗壮庞大的P-47空机重量超过了4.5吨,而“喷火”才不过2.5吨!连前面提到的P-40C空重也没超过3吨呢。第4大队的飞行员们为此炸了窝,不少人非常抵触这个“奶瓶”。上级为此不得不在1943年1月安排P-47C型“雷电”和“喷火”IX型做了一次模拟空战对抗,对抗的高度为25000英尺(7600米高度)上下:

一、速度,P-47C对“喷火”IX,406英里对408英里,喷火略微占优,超过30000英尺后两机持平。事实上在这些高度上,得益于废气涡轮增压器,P-47C的R2800发动机还能发出2000马力的功率,大大优于“喷火”IX的机械增压“灰背隼”61型发动机,后者连1500马力都没有。但是,“大奶瓶”实在太重了,速度还是落后于“喷火”!

二、加速和爬升,在任何高度上,“喷火”IX的加速性能和爬升率都全面优于“大奶瓶”,“大奶瓶”只有从俯冲中改出爬升时才略微占优——原因往后看。

三、俯冲性能,“大奶瓶”全面优于“喷火”IX,很容易在俯冲中获得速度优势——体重优势太大了!

四、滚转性能,副翼优秀的“大奶瓶”全面优于“喷火”IX。


结论:20000英尺(6100米)以下,“喷火”IX可以绕着“大奶瓶”转圈圈,“大奶瓶”可以凭借优秀的滚转性能做一个破S加俯冲摆脱,但只能逃命千万不能回头,因为爬升性能太差;20000-30000英尺高度,“喷火”IX仍然优于“大奶瓶”,但后者有了还手的余地;超过30000英尺(9140米)由于“喷火”的发动机功率损失太大,“大奶瓶”的速度、爬升率开始领先,机动性持平,对“喷火”IX有优势。

第4大队不情不愿、磨磨蹭蹭地换上了P-47“雷电”,用它出任务甚至比其它换装晚的部队还要更晚一些。尽管实战效果还不错,“大奶瓶”们挂上副油箱后可以把轰炸机一直护送到德国本土——这是“喷火”不可能完成的任务,而且实战中“大奶瓶”们特别耐操抗打!但是第4大队仍然难以平复心中的不满情绪。1年以后1944年2月,新型“灰背隼”发动机的P-51B型“野马”刚刚来到欧洲,他们就死磨硬泡地扔下了“大奶瓶”——给了全黑人的第332大队——换上了轻得多的“野马”。

不过第4大队看来,P-51B型“野马”虽然航程大大超过“喷火”和“大奶瓶”,重量也是“野马”家族中比较轻的,但仍然比“喷火”重不少——空机重量达到3.1吨,足足多出了25%!而一旦加满油以后,差距就更大了。盟军也曾安排了P-47C和“野马”X对抗——“野马”X是英国人自己改装了“灰背隼”发动机的“野马”,详情见前一篇文章,最后结论是25000英尺以上“野马”X全面落后,甚至连机动性都只相当,也就是说空战中,尤其是中低空“野马”也不如“喷火”!第4大队英国习气很重的指挥官有次碰到北美的代表就对他抱怨:“你们非得把战斗机做这么重吗?

英标瘦马

事实上早在1943年初,北美就发现“野马”的结构强度大大超过了英国标准,当时英国还是大客户,于是和英国一起讨论的结果是:和“喷火”相比,“野马”的发动机相同甚至更差一些,还要保证进攻所需要的航程,未来如果要进一步提高性能,只有减肥别无它法!但英国人缺乏相关数据,北美专门派人到英国考察了“喷火”的实物,还有缴获的德国战斗机,开始按照英国的970号航空标准开始设计“瘦马”。大东家美国陆航不太乐意,拖到7月份才勉强同意,给了XP-51F、XP-51G、XP-51J等几个的编号,差别主要在动力部分。

北美首先对整个起落架减重,甚至减小了机轮,换上新式的碟片刹车。接下来是结构件的全面削减,发动机的安装架也重新设计了,甚至连蒙皮的厚度都削薄了,大量不重要的金属件被换成塑料件,还拿掉了2挺机枪以及机身里所有的油箱!装V-1650-7发动机,螺旋桨用上了更新的空心3叶桨……最后XP-51F足足比生产中的P-51D型轻了2000多磅(1吨),1944年2月XP-51F上了试飞场。

试飞的结果没有预期的那么好,空重只有P-51D的2/3,发动机功率还更大了,但最大速度在29000英尺也只是466英里(749公里)。后面改装了更强劲的从英国借来的“灰背隼”145M发动机,换回4叶桨后,最大速度终于飞出了495英里(797公里)!但是这款发动机英国没办法量产,于是北美继续折腾,最后只能换回帕卡德生产的V-1650-9型发动机,这款发动机比较重,功率还不如V-1650-7,但带有酒精-水喷射装置,可以在高空紧急拉出2200马力。“瘦马”的最终型号被定成了P-51H

瘦版“野马”肯定是赶不上欧洲大战了——原型机试飞时已经是1945年2月。H型“野马”没有F型那么极端,还是装了6挺机枪和机身油箱,所以重量只比P-51D型少了600多磅,但武器挂载能力和D型相同。试飞时最大速度有490英里(788公里),欧洲大战结束后英国人是不可能购买了,美国陆航下了2000架的订单,准备用在最后的对日作战中。不过最终日本被原子弹炸服了投降,“瘦马”还是没有赶上参战,只生产了555架。

前面说到美国陆航一开始对“瘦马”不太上心,是因为零部件跟大批量生产的D型“野马”完全不同,陆航担心“瘦马”投产会影响总产量。此外陆航还有很多人很怀疑“瘦马”的结构强度不够能不能扛得住战斗损伤,所以最后这555架H型“野马”连朝鲜战场也没上,去的是更重的D型“野马”

大胖子减肥

第4大队对“野马”都颇有微词,更不用说之前装备的P-47“雷电”了。提到这个“大奶瓶”,连美国陆航自己都不下去了,跟“雷电”的生产商共和公司一直在商量能不能减重——P-47B型可是比双发动机双涡轮增压器的P-38“闪电”还要重!共和于是从1943年4月开始给“雷电”动刀子,主要内容就是有两项:第一,换上最新的R2800-57 C型发动机,配最新的废气涡轮增压器;第二,把最大起飞重量控制在12400磅(5.6吨,对比P-47D型有15000磅,还是较老一些的B型发动机)。陆航给了XP-47J的编号。

说到这款最新的R2800-57C发动机,本来R2800就是一台神器——号称二战最好的星形空冷发动机机,起飞功率在2000马力以上。而最新的C型简直要用“妖怪”来形容:地面台架上做极限试验时,大大调高了进气压力和温度,用的就是普通的辛烷值 100的汽油,结果功率一路拉到骇人的3600马力!然后在这个功率上持续运转了250小时,而且不是1台是1批!相比之下B-29轰炸机和F8F战斗机上的R3350(排气量3350立方英吋,比R2800大许多)用更高辛烷值的汽油也只有3700-4000马力。

而减重方面,共和的设计师们可谓绞尽脑汁,他们重新设计了“雷电”70%的零部件,以克为单位一点点抠重量,机枪被减到6挺,子弹总数比“野马”还少了200发,还减少了高空必须的氧气瓶。散热器进气口从机头往后移,减少了一些结构重量,而且最终所有的冷却膨胀后的热气和废气从后机身排出,也能1800牛的推力!螺旋桨的配置也尝试和更换了几种,包括共轴对转螺旋桨,最终还是用回4叶桨。

减肥后的成果呢?减肥后的“雷电”完全成了另一架飞机,如同既有泰森的力量又有李小龙的灵活,1944年8月在34500英尺高度上,XP-47J的R2800-57C发动机配合通用的CH-5增压器发出了2800马力,加上排气口的1780牛推力,飞机飞出了让所有人张口结舌的507英里时速(816公里)!要知道喷气式的Me262极限速度也才540英里(870公里,顺带说一句,第一个击落Me262的盟军战斗机也正是P-47“雷电”)!这是当时活塞式螺旋桨飞机的速度纪录,被正式登记在案,一直保持到1989年才被打破。

其它的性能,海平面爬升率每分钟4900英尺,对比轻巧的“喷火”也才4700英尺!最大升限轻松地爬到了46500英尺(14000米),而且还可以继续爬升!减肥的“大奶瓶”足以压倒任何国家的任何一款活塞螺旋桨战斗机,还完全有实力挑战早期的喷气式战斗机!但是,它的最终命运却在试飞前就已经确定了——陆航决定不投产,原因首先改动太大会影响产量,其次共和内部另一种XP-72的优先级更高,此外喷气时代快要来临了,贝尔、洛克希德还有英国人的喷气式战斗机已经蓄势待发了。

减肥不成的反弹

尽管太胖的“雷电”不受欧洲第一王牌部队第4大队的待见,不过隔壁的第56战斗机大队却有不同意见,他们是典型的新生代美国飞行员,特别喜欢结实的“大奶瓶”,后来还拒绝用“野马”换走“雷电”——他们的底气也很足:战绩只比第4大队少几架,和敌机的交换比还要高得多,多人多次凭借“雷电”的坚固死里逃生!XP-47J下马以后,R2800-57C型发动机这样的“妖怪”闲着也是可惜,于是共和在1944年底,拿这种发动机加上量产的P-47D型机身拼出了一个新型号P-47M,交给了第56大队。

收到新玩具后56大队的小伙子们兴奋不已,想方设法地压榨“妖怪”的潜力。原本P-47M在装载了燃油、弹药等标准载荷以后,正式速度纪录是473英里(761公里),堪堪与德国粉心目中的圣器——Ta152的472英里相当,但56大队发现R2800发动机的调校太保守,据大队的双料王牌凯勒回忆,他和地勤一起调高了发动机的进气压力,亲自驾驶P-47M在34500英尺(10500米)高度上,以2800马力飞出了507英里的最高速度!与XP-47J的纪录打平,不过这个速度没有被正式承认。凯勒说还有更疯狂的同行调出3000马力的功率,最大速度不详。

但新发动机和新飞机的刚刚装备,未免小毛病不断。等毛病基本解决后已经是1945年4月了,欧洲的天空已经没有敌机可供P-47M试刀,最终和减肥版的P-51H“野马”一样,P-47M没有真正参加实战。当时日本还没有投降,原本P-47M还有机会,但日本是个岛国,因此太平洋战场对航程的要求很高,而共和公司为日本准备的是另一款装“妖怪”发动机的“雷电”——最终型号P-47N型

看到P-47N“雷电”的人免不了又是一阵惊呼——共和啊,“大奶瓶”减肥失败也就罢了,你为啥还“自暴自弃”,让这个胖子增肥呀!P-47N为了增加了航程,换上了全新的机翼。翼展增加了2英尺(0.61米),翼根长度增加了18英吋(0.4米),翼面积大了不少,能容纳更多的燃油——内部燃油从D型的370加仑(1400升)变成了570加仑(2167升),加上额外的副油箱,P-47N的作战半径超过1000英里(1600公里),最大航程2200英里(3540公里,还保留30分钟余油)!之前以超大航程著称的P-51D型“野马”只达到1700英里(换算好累)!

减肥不成反弹的结果就是超大航程的P-47N体重惊人,空重足足有11000磅(5吨),最大起飞重量更是超过20000磅(9.07吨),相比之下双发的P-38“闪电”最大起飞重量也还不到8吨!共和的设计师仿佛知道这是最后的“雷电”了,把能想到的新玩意尽可能塞进去:增加了80%的氧气、废气涡轮增压器也装上了电动的自动调节器、自动导航驾驶仪、充气压力飞行服……甚至还有护尾雷达——不是被动的告警器而是主动雷达哦,安装在尾翼上专门看着机尾6点钟方向!不过拜强悍的“妖怪”R-2800-57C发动机(后面还有批次装了R-2800-71C)所赐,P-47N竟然也飞出了467英里的速度,只比P-47M慢一点点!

减肥不成反增重的“雷电”比减重“野马”幸运——它赶上了对日本的最后战斗。参战已经是1945年7月,原定的护航任务基本没有——因为不需要,日本已经没多少飞机了。所以胖“雷电”更多的是自由猎杀。8月13日日本投降前2天,P-47N机群从伊江岛机场起飞,前往1000多公里以外的朝鲜京城(如今首尔)上空,“突然发现8000英尺(2430米)有一群大约50架日本轰炸机和‘奥斯卡’(盟军对Ki-43隼式战斗机的称呼)战斗机的混合编队”,胖“雷电”的飞行员虽然年轻,但也知道不和日本战斗机转圈圈,而是利用高度和速度优势反复攻击,再俯冲脱离,甚至很多次俯冲到几十米高度才凭借强劲的动力和牢固的机身陡然拉起!日本飞机几乎毫无还手之力,接二连三地被击落,美国人只损失了1架P-47N,飞行员被俘,不过他在战俘营呆不了几天了。

战后对照日本的纪录美国人惊讶地发现,他们的对手根本就不是什么弱鸡的“隼”式,而是日粉一直津津乐道的“大东亚决战机”——4式战“疾风”!飞机上还是身经百战的第22和第85战队,仅仅使用“疾风”就已经有1年多时间了!22战队的记录是被击落了6架,85战队损失5架,被打得晕头转向的日本人居然把胖“雷电”认成了“野马”!史上最重的单发活塞式战斗机就以漂亮的1:11战绩——还是对决日本陆航最好的战斗机——给自己的二战画上了完美的句号。

结语

胖版P-47N和瘦版的XP-47J的对比,以及“野马”的减肥经历,我们可以看出活塞式发动机的潜力已经被挖掘到了尽头,飞机单靠提高功率和减轻重量,速度已经再难有大的提升。共和还提供了另一个例子:前文提到过高优先级的XP-72“超级雷电”是共和心目中的下一代战斗机,它安装了极其夸张的R4360(代表排气量,比R2800大出55%!)“巨黄蜂”发动机,试飞时3460马力也只是飞到了490英里(788公里)的最大速度,没有超过设计师们期望的800公里,最后没有量产。这是因为飞机的速度越逼近音速,螺旋桨首先会超过音障形成激波,推进效率大大下降。另外飞机也没有经过超音速必要的修形,阻力也上升得很快——那个年代人们对音障的认识还很肤浅。

此外淘金客也同意美国陆航对飞机结构强度的看法,过于追求轻重量的飞机实战中抗损能力太差,轻到极致的“零”战甚至有多个在高速俯冲、滚转的时候机翼折断解体的例子!另外航程也无法保证,“喷火”就是另一个反例。让我用德国库特·谭克博士的一句话结束这篇文章吧——他在评价自己的杰作Fw190“屠夫之鸟”战斗机时说:“……皇家空军的‘喷火’还有Me109,它们是速度最快的战斗机,你可以把它们比做高贵的'赛马',它们能赢比赛,但恶劣的战场上可能力不从心!而我们要设计的是坚固耐用的‘战马’,它要能适应粗糙的前线机场,能让新手飞,受伤了还要能把飞行员带回来!”


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