二戰(zhàn)德國(guó)是當(dāng)時(shí)世界研發(fā)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)最積極的國(guó)家之一,也是成果最多、貢獻(xiàn)最大的國(guó)家。在當(dāng)時(shí),英國(guó)的噴氣式動(dòng)力技術(shù)和噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)雖然也非常了得,但要和德國(guó)比,英國(guó)在思路和理念方面就差了一大截。單是德國(guó)ME262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)將戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)從平直翼引向后掠翼的貢獻(xiàn),英國(guó)就很難企及。 德國(guó)是最早推出噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的國(guó)家 (二戰(zhàn)英國(guó)流星戰(zhàn)機(jī)也是世界著名的早期噴氣式飛機(jī)之一) 第二次世界大戰(zhàn)前和第二次世界大戰(zhàn)期間,德國(guó)人才輩出,其中就包括美國(guó)火箭技術(shù)和航天探索的奠基人馮布萊恩。而在航空領(lǐng)域,當(dāng)時(shí)的德國(guó)也出現(xiàn)了兩個(gè)杰出的領(lǐng)軍人物,即噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)天才漢斯-約阿西姆.帕勃斯特.馮.歐海因和后掠翼技術(shù)的開創(chuàng)者阿道夫·布茲曼。 漢斯-約阿西姆.帕勃斯特.馮.歐海因是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)天才,二戰(zhàn)德國(guó)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展就來源于他的一項(xiàng)燃?xì)鉁u輪技術(shù)專利。馮歐海因生于1911年,是德國(guó)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)天才,他對(duì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生興趣據(jù)稱和一次坐飛機(jī)的經(jīng)歷有關(guān)。 (論對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)的影響,德國(guó)ME262世界第一) 據(jù)稱,當(dāng)馮歐海因第一次坐飛機(jī)時(shí)就對(duì)當(dāng)時(shí)活塞式螺旋槳飛機(jī)的巨大噪音非常反感,他認(rèn)為,與飛機(jī)優(yōu)美的氣動(dòng)外形相比,這種飛機(jī)較大的噪音水平極不相稱,據(jù)稱從此開始,馮歐海因就考慮發(fā)明一種噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。早在1933年,還在攻讀博士學(xué)位的馮.歐海因就“開始研究以燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性,1934年,歐海因開始進(jìn)行初步工程設(shè)計(jì),并把方案呈送給自己的指導(dǎo)教師波爾教授審閱”。在其后,在慧眼識(shí)珠的波爾教授極力支持下,在當(dāng)時(shí)很多人“都認(rèn)為燃?xì)廨啓C(jī)的重量不適合用做航空發(fā)動(dòng)機(jī)”的質(zhì)疑聲中,馮歐海因在車庫中完成了一個(gè)“渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)”演示模型。 1936年4月,年僅25歲的馮歐海因開始研發(fā)試制實(shí)用性的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī),1937年9月,馮歐海因研發(fā)的第一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),1939年,馮歐海因設(shè)計(jì)研發(fā)并經(jīng)過改進(jìn)的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)幫助世界第一款噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)HE178完成首飛。He178是世界第一款噴氣式戰(zhàn)斗機(jī),該機(jī)“采用頭部進(jìn)氣,機(jī)身筆直設(shè)計(jì)。應(yīng)用了高置梯形機(jī)翼和常規(guī)尾翼布局,馮歐海因設(shè)計(jì)改進(jìn)的HeS 3B發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)身中后部。為繞過飛行員座椅和燃料箱,進(jìn)氣道向下彎曲,該機(jī)采用了可收放后三點(diǎn)起落架”。 (S形流線,德國(guó)在二戰(zhàn)時(shí)期就開創(chuàng)了后掠翼技術(shù)) 在HE178噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)首飛成功的第二年,也就是1941年4月2日,推出HE178的德國(guó)亨克爾公司再次推出世界第一架實(shí)用化的雙發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)HE280,該機(jī)在測(cè)試中的表現(xiàn)非常優(yōu)異,被認(rèn)為是世界第一款真正的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。但是,在當(dāng)時(shí)德國(guó)軍方高層對(duì)這種新的飛機(jī)并未表現(xiàn)出應(yīng)有的重視,當(dāng)時(shí)的德軍認(rèn)為,“戰(zhàn)爭(zhēng)不會(huì)持續(xù)太久,不需要這種高性能的戰(zhàn)斗機(jī)”。 與此同時(shí),HE178和更加完善的HE280雖然率先開創(chuàng)了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的思路,但是在機(jī)體設(shè)計(jì)方面,這兩款機(jī)型的進(jìn)展并不是很大,和英國(guó)同期的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)一樣,這兩款機(jī)型也同樣采用活塞螺旋槳戰(zhàn)機(jī)時(shí)代的機(jī)體。在這些因素的綜合作用下,HE178和HE280都沒能量產(chǎn)服役,直到ME262服役,德國(guó)才最終列裝了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。 引領(lǐng)現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)展的后掠翼ME262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī) 早在1938年之前,德國(guó)就要求梅塞施米特飛機(jī)廠研發(fā)一款兼容噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的全新戰(zhàn)斗機(jī),1939年一款代號(hào)為P1065的雙發(fā)方案通過審核,這個(gè)方案就是后來的ME262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。 (阿道夫·布茲曼率先將后掠翼技術(shù)應(yīng)用到ME262戰(zhàn)斗機(jī)和火箭動(dòng)力ME163身上) 1941年1月份,ME262V1原型一號(hào)機(jī)出廠,在其后,經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)方面的改進(jìn)換裝之后的ME262在1942年成熟。1943年6月份,ME262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)投產(chǎn),隨后該機(jī)開始裝備部隊(duì)。 ME262設(shè)計(jì)非常不錯(cuò),是早期型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)當(dāng)中最成功的型號(hào)之一,該機(jī)也是世界上最早應(yīng)用后掠翼技術(shù)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。 眾所周知,早期的飛機(jī)一般都采用平直翼,這種機(jī)翼設(shè)計(jì)隨著飛機(jī)飛行速度的提高,迅速暴露出嚴(yán)重問題,比如一旦飛機(jī)高速俯沖時(shí)達(dá)到相應(yīng)的速度,平直機(jī)翼飛機(jī)很可能就會(huì)迅速解體墜毀,“飛行速度接近音速時(shí),飛機(jī)會(huì)遇到極大的激波阻力”。而平直機(jī)翼的這種缺陷,也在一定程度上限制了飛機(jī)的速度提升。也就是說,在當(dāng)時(shí),想要再提升飛機(jī)速度,機(jī)翼的問題必須解決。 (美國(guó)在二戰(zhàn)后期開始發(fā)展的F86最初還是平直翼,在獲得德國(guó)后掠翼技術(shù)后改用后掠翼設(shè)計(jì)) 這個(gè)時(shí)候,二戰(zhàn)德國(guó)另一個(gè)天才阿道夫·布茲曼就發(fā)揮出作用。早在年輕時(shí)候,阿道夫·布茲曼就認(rèn)識(shí)到后掠翼的價(jià)值,并開始后掠翼設(shè)計(jì)的研發(fā),在其后布茲曼發(fā)現(xiàn),“當(dāng)飛機(jī)的飛行速度達(dá)到比較高的速度后,翼面會(huì)出現(xiàn)局部超音速流,后掠翼可以推遲局部超音速流的出現(xiàn),對(duì)提高飛機(jī)的飛行速度,具有很重要的應(yīng)用價(jià)值,尤其對(duì)軍事航空來說意義更大”。而對(duì)于這個(gè)理論,德國(guó)在當(dāng)時(shí)非常重視,隨后就將布茲曼隱藏保護(hù)。在其后,經(jīng)過細(xì)致的研究之后,布茲曼的后掠翼技術(shù)被應(yīng)用到ME262戰(zhàn)斗機(jī)和火箭動(dòng)力ME163身上。 多次改進(jìn)后的ME262戰(zhàn)斗機(jī)后掠角達(dá)到45度,最大速度可以突破音障。戰(zhàn)后英國(guó)對(duì)繳獲的ME262進(jìn)行的測(cè)試中,該機(jī)速度就達(dá)到0.84馬赫。 而在當(dāng)時(shí),英國(guó)甚至還在為戰(zhàn)機(jī)突破音障苦惱,德國(guó)的后掠翼技術(shù)也成為二戰(zhàn)德國(guó)技術(shù)領(lǐng)先地位的標(biāo)志,并在戰(zhàn)后迅速普及成為現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。后來的世界知名戰(zhàn)斗機(jī)美國(guó)F86,前蘇聯(lián)米格15的后掠翼設(shè)計(jì)都以布茲曼后掠翼技術(shù)為基礎(chǔ)。 (美國(guó)的F86和蘇聯(lián)的米格15后掠翼設(shè)計(jì)都來自二戰(zhàn)德國(guó)的科研成果) “尋寶隊(duì)”挖掘到布茲曼后掠翼技術(shù) 在二戰(zhàn)結(jié)束德國(guó)投降之后,當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)勝國(guó)開始組織大批的“尋寶隊(duì)”搜集二戰(zhàn)德國(guó)的科技成果,“美國(guó)尋寶隊(duì)就發(fā)現(xiàn)德國(guó)航空工程師已用風(fēng)洞測(cè)試過了人類所能設(shè)想的所有氣動(dòng)外形,甚至包括一些奇形怪狀的布局”,在這其中,美國(guó)“尋寶隊(duì)”也發(fā)現(xiàn)了德國(guó)后掠翼技術(shù)的蛛絲馬跡。在其后,所有的“盟國(guó)軍隊(duì)都開始搜尋布茲曼的研究成果,包括后掠翼的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它資料等,一旦發(fā)現(xiàn),便迫不及待地?fù)屄右豢铡?。在最終,根據(jù)搜羅到的布茲曼的后掠翼研究成果,尤其是試驗(yàn)數(shù)據(jù),美國(guó)和前蘇聯(lián)相繼發(fā)展出第一代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)F86和米格15,美國(guó)還將布茲曼本人連同家人接到美國(guó)。后掠翼技術(shù)也和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)一起,成為飛機(jī)突破音速的最大功臣。 值得一提的是,F(xiàn)86戰(zhàn)斗機(jī)的最初設(shè)計(jì)并未采用后掠翼,該機(jī)最初仍是早期的平直翼設(shè)計(jì),在二戰(zhàn)結(jié)束后,在布茲曼后掠翼技術(shù)成果被美國(guó)獲取之后,該機(jī)才最終改用后掠翼設(shè)計(jì)布局,F(xiàn)86機(jī)翼幾乎就是ME262戰(zhàn)斗機(jī)后掠機(jī)翼的翻版。而在此后,直到今天為止,后掠翼設(shè)計(jì)仍然是戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)的最重要思路。 |
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