二战德国是当时世界研发喷气式发动机技术和喷气式战斗机最积极的国家之一,也是成果最多、贡献最大的国家。在当时,英国的喷气式动力技术和喷气式战斗机技术虽然也非常了得,但要和德国比,英国在思路和理念方面就差了一大截。单是德国ME262喷气式战斗机将战斗机机翼设计从平直翼引向后掠翼的贡献,英国就很难企及。
德国是最早推出喷气式战斗机的国家
(二战英国流星战机也是世界著名的早期喷气式飞机之一)
第二次世界大战前和第二次世界大战期间,德国人才辈出,其中就包括美国火箭技术和航天探索的奠基人冯布莱恩。而在航空领域,当时的德国也出现了两个杰出的领军人物,即喷气式发动机天才汉斯-约阿西姆.帕勃斯特.冯.欧海因和后掠翼技术的开创者阿道夫·布兹曼。
汉斯-约阿西姆.帕勃斯特.冯.欧海因是喷气式发动机技术天才,二战德国喷气式发动机的技术发展就来源于他的一项燃气涡轮技术专利。冯欧海因生于1911年,是德国喷气式发动机技术天才,他对喷气式发动机产生兴趣据称和一次坐飞机的经历有关。
(论对现代飞机的影响,德国ME262世界第一)
据称,当冯欧海因第一次坐飞机时就对当时活塞式螺旋桨飞机的巨大噪音非常反感,他认为,与飞机优美的气动外形相比,这种飞机较大的噪音水平极不相称,据称从此开始,冯欧海因就考虑发明一种喷气发动机。早在1933年,还在攻读博士学位的冯.欧海因就“开始研究以燃气轮机为基础设计先进航空发动机的可行性,1934年,欧海因开始进行初步工程设计,并把方案呈送给自己的指导教师波尔教授审阅”。在其后,在慧眼识珠的波尔教授极力支持下,在当时很多人“都认为燃气轮机的重量不适合用做航空发动机”的质疑声中,冯欧海因在车库中完成了一个“涡轮喷气发动机”演示模型。
1936年4月,年仅25岁的冯欧海因开始研发试制实用性的喷气式发动机,1937年9月,冯欧海因研发的第一台喷气式发动机运转,1939年,冯欧海因设计研发并经过改进的喷气式发动机帮助世界第一款喷气式战斗机HE178完成首飞。He178是世界第一款喷气式战斗机,该机“采用头部进气,机身笔直设计。应用了高置梯形机翼和常规尾翼布局,冯欧海因设计改进的HeS 3B发动机安装在机身中后部。为绕过飞行员座椅和燃料箱,进气道向下弯曲,该机采用了可收放后三点起落架”。
(S形流线,德国在二战时期就开创了后掠翼技术)
在HE178喷气式战斗机首飞成功的第二年,也就是1941年4月2日,推出HE178的德国亨克尔公司再次推出世界第一架实用化的双发喷气式战斗机HE280,该机在测试中的表现非常优异,被认为是世界第一款真正的喷气式战斗机。但是,在当时德国军方高层对这种新的飞机并未表现出应有的重视,当时的德军认为,“战争不会持续太久,不需要这种高性能的战斗机”。
与此同时,HE178和更加完善的HE280虽然率先开创了喷气式战斗机的思路,但是在机体设计方面,这两款机型的进展并不是很大,和英国同期的喷气式战斗机一样,这两款机型也同样采用活塞螺旋桨战机时代的机体。在这些因素的综合作用下,HE178和HE280都没能量产服役,直到ME262服役,德国才最终列装了喷气式战斗机。
引领现代战斗机设计发展的后掠翼ME262喷气式战斗机
早在1938年之前,德国就要求梅塞施米特飞机厂研发一款兼容喷气式发动机的全新战斗机,1939年一款代号为P1065的双发方案通过审核,这个方案就是后来的ME262喷气式战斗机。
(阿道夫·布兹曼率先将后掠翼技术应用到ME262战斗机和火箭动力ME163身上)
1941年1月份,ME262V1原型一号机出厂,在其后,经过发动机方面的改进换装之后的ME262在1942年成熟。1943年6月份,ME262喷气式战斗机投产,随后该机开始装备部队。
ME262设计非常不错,是早期型喷气式战斗机当中最成功的型号之一,该机也是世界上最早应用后掠翼技术的喷气式战斗机。
众所周知,早期的飞机一般都采用平直翼,这种机翼设计随着飞机飞行速度的提高,迅速暴露出严重问题,比如一旦飞机高速俯冲时达到相应的速度,平直机翼飞机很可能就会迅速解体坠毁,“飞行速度接近音速时,飞机会遇到极大的激波阻力”。而平直机翼的这种缺陷,也在一定程度上限制了飞机的速度提升。也就是说,在当时,想要再提升飞机速度,机翼的问题必须解决。
(美国在二战后期开始发展的F86最初还是平直翼,在获得德国后掠翼技术后改用后掠翼设计)
这个时候,二战德国另一个天才阿道夫·布兹曼就发挥出作用。早在年轻时候,阿道夫·布兹曼就认识到后掠翼的价值,并开始后掠翼设计的研发,在其后布兹曼发现,“当飞机的飞行速度达到比较高的速度后,翼面会出现局部超音速流,后掠翼可以推迟局部超音速流的出现,对提高飞机的飞行速度,具有很重要的应用价值,尤其对军事航空来说意义更大”。而对于这个理论,德国在当时非常重视,随后就将布兹曼隐藏保护。在其后,经过细致的研究之后,布兹曼的后掠翼技术被应用到ME262战斗机和火箭动力ME163身上。
多次改进后的ME262战斗机后掠角达到45度,最大速度可以突破音障。战后英国对缴获的ME262进行的测试中,该机速度就达到0.84马赫。
而在当时,英国甚至还在为战机突破音障苦恼,德国的后掠翼技术也成为二战德国技术领先地位的标志,并在战后迅速普及成为现代战机标准设计。后来的世界知名战斗机美国F86,前苏联米格15的后掠翼设计都以布兹曼后掠翼技术为基础。
(美国的F86和苏联的米格15后掠翼设计都来自二战德国的科研成果)
“寻宝队”挖掘到布兹曼后掠翼技术
在二战结束德国投降之后,当时的战胜国开始组织大批的“寻宝队”搜集二战德国的科技成果,“美国寻宝队就发现德国航空工程师已用风洞测试过了人类所能设想的所有气动外形,甚至包括一些奇形怪状的布局”,在这其中,美国“寻宝队”也发现了德国后掠翼技术的蛛丝马迹。在其后,所有的“盟国军队都开始搜寻布兹曼的研究成果,包括后掠翼的实验数据和其它资料等,一旦发现,便迫不及待地抢掠一空”。在最终,根据搜罗到的布兹曼的后掠翼研究成果,尤其是试验数据,美国和前苏联相继发展出第一代喷气式战斗机F86和米格15,美国还将布兹曼本人连同家人接到美国。后掠翼技术也和喷气式发动机技术一起,成为飞机突破音速的最大功臣。
值得一提的是,F86战斗机的最初设计并未采用后掠翼,该机最初仍是早期的平直翼设计,在二战结束后,在布兹曼后掠翼技术成果被美国获取之后,该机才最终改用后掠翼设计布局,F86机翼几乎就是ME262战斗机后掠机翼的翻版。而在此后,直到今天为止,后掠翼设计仍然是战斗机机翼设计的最重要思路。
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