He 178 是德国喷气式飞机的鼻祖

Ar 234 是世界上首架喷气式轰炸机

  战后,利用从德国获得的先进航空技术,加上自身的研究,同盟国中几个航空大国都迅速研制出一大批喷气式飞机,这似乎标志着一个斩新的喷气时代已经到来。而此时距人类航空进入活塞式单翼机时代不过十几年时间!

  对整个人类而言,二战是一场大灾难;但对于航空而言,二战却是无可或缺的一个重要发展阶段。短短 6 年间,航空技术、空军作战理论、空战战术等诸多方面获得了突飞猛进的发展。褒也好,贬也罢,这个血色顶峰都是不应该被遗忘的。

二战期间的技术发展

后掠翼和三角翼

  早在 1935 年,德国人布斯曼就提出了后掠翼的概念,并认为该设计可以有效减小飞机的超音速阻力。二战期间,纳粹德国率先在飞机上采用了逐渐成熟的后掠翼技术。其中典型的就是 Me 163 火箭动力截击机——当然,该机采用后掠翼的初衷并非是减小阻力,而是为了提高飞机静稳定度和增大操纵力臂。当时研究人员尚未清楚地认识到后掠翼的真正意义所在,但这毕竟是现代后掠翼飞机的发轫。

  也许少有人知道,三角翼也是德国人首先着手研究并试验的。这方面的先驱首推亚历山大•里普斯奇博士。他当时已经发现,三角翼较之后掠翼更适合高速飞行。为了进行相关研究,建造了 DM-1 无人驾驶研究机。该机后来成为美国著名的战略截击机 F-102/106 系列的鼻祖。

最初 DM-1 是由 Si 204 驼载至 7,900 米高度投放的,后来改用火箭发动机爬升然后试飞

薄翼型的出现

  除了对机翼平面形状的研究外,德国研究人员的另一个重大贡献就是薄翼型。当时无论是喷气式战斗机还是螺旋桨式战斗机,其机翼相对厚度多在 12~14%之间。而德国人发现,减小相对厚度,能够减小阻力,并延缓因激波引起的阻力增大。这项研究成果很快在 Ta 183 喷气式战斗机上得到应用。后来该机的技术被美苏瓜分,遗憾的是两国的航空工程师都只看到了后掠翼的优点,却忽略了薄翼型,使得薄翼型的真正实用又推迟了好几年。

Ta 183 的气动外形被米格-15 所继承

空气压缩性问题

  二战时期,战斗机的最大俯冲速度已经接近音速,开始遇到从未有过的空气压缩性的问题。当时的高速战斗机在连续俯冲之后,往往出现飞机不受控制的剧烈摇摆、操纵杆力骤增、机头自动下俯无法改出的问题。P-47 在试飞时甚至因此出现倒俯冲坠地的事故。当时研究人员普遍认为这是尾翼颤振问题,但却无法解释飞机无法改出俯冲以及俯冲角自动增大的问题。连续的事故为音速增添了几分神秘感和恐怖气息。一位研究人员曾说:“音速……就象是前面的一堵障碍墙。”——“音障”一词由此而来。追求更高的速度一直是人类的梦想之一。喷气式发动机的出现使得高速飞行成为可能。为了突破神秘的音障,众多航空先行者们顽强地向死神发起挑战。但在 1947 年那个决定性的日子到来之前,人类注定要继续付出血的代价。

要想突破音障,就必须符合面积率

从活塞式到喷气式

  二战是活塞式发动机的极盛时代。涡轮增压技术的成熟和应用,大大改善了发动机的高空高速性能。当时为了提高发动机推力,有些飞机还采用了引射喷管技术。尽管如此,活塞式发动机的缺陷也日益明显。由于各方面的限制,使得其功率已经很难有大幅度提高。在提高的功率中,有相当大一部分要用于克服螺旋桨叶片的旋转损失,且这部分损失还随着飞行速度的提高而迅速增大。事实证明,活塞式发动机已经不适合作为高速飞机的动力装置。而当时尚在襁褓中的喷气式发动机却在这方面显示出极大的优势。但其固有的燃油消耗率高的问题阻碍了自身的发展。加上当时活塞式发动机经过多方改进之后仍可以满足飞机的需要,使得研究新型动力装置的需求并不那么迫切。一直到二战末期,喷气式发动机的优点才开始为研究人员所接受,各航空发达国家都开始加速研制。但在二战结束前,只有德国和英国实现了喷气发动机的实用化。其中德国的成果最为突出,已经生产了 5,000 多台喷气发动机,完成台架试车 25,000 多小时。

Jumo 004 涡喷发动机是 Me 262 的动力装置

航电设备

  和二战之前的作战飞机相比,二战飞机一个重要改变是拥有了真正意义上的航电设备。其中最主要的就是机载雷达。这方面,英国和德国依然走在世界前列。英国首先研制出第一种实用型机载雷达 MK-III,并装备了“布伦海姆”轰炸机,充作夜航战斗机使用。1940 年 7 月 23 日,该机首次利用雷达击落敌机。德国人这方面的步伐就慢了点,直到 1942 年才研制成功第一种实用机载雷达 FUG-202。最早的雷达都是米波雷达,天线庞大,分辨率低,操纵不变。后来随着技术进步,性能更好的厘米波雷达开始出现。在雷达具备了窄视场扫描功能之后,研究人员开始开发雷达的锁定功能,使得雷达可以自动跟踪目标,但这一功能直到战后才达到实用。

MK-III 雷达的天线位置

FUG-202 的鹿角天线

铁翼沧桑(一战)

铁翼沧桑(二战)

铁翼沧桑(韩战)

铁翼沧桑(越战)

铁翼沧桑(现代)