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福克-沃尔夫Fw 190战斗机发展史

发布时间:2013-04-23  原作者:方方   点击数:

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  Fw 190 是二次大战期间最好的战斗机之一。它是在天才的飞机工程师 Kurt Tank 教授的领导之下诞生并改进的。它达到了一个新的水平,直到战争结束都是其它竞争对手追逐的对象。Fw 190 所有型号总产量高达 20,000 架以上 ,因此成为决定德国空军战斗力和作战效率的一个重要因素。

原型机

  之所以发展这个后来被成为 Fw 190 的战斗机项目,有两个主要原因。在 30 年代中期,军备竞赛的趋势日益明显。而对于德国航空部而言,由于只有一种主力战斗机——即已经发展出多个改型系列的 Bf 109——因而不能确保今后一个时期内,德国空军仍能居于世界各国空军的前列。其次,当时德国航空部决策层获得的情报表明,其它空军强国至少有两种现代战斗机即将投产服役。在这种情况下,德国航空部技术部门于 1937 年冬提出了新型战斗机的技术规范。

  1938 年春,这些技术规范发往各主要生产厂家,其中就包括福克•武尔夫。在 Kurt Tank 教授和工程师 Rudolf Blaser 的领导之下,一种采用星形气冷式发动机驱动、结构紧凑的战斗机诞生了。当时德国航空部决策层都是直列式水冷发动机的拥护者,对 Kurt 教授的新战斗机方案并不认可。星形发动机的主要缺点是会带来很大的空气阻力,并且影响起降时的视界。但事实证明,这些缺点可以被其它大量的优点所抵消。这在其它国家的类似战斗机中就有成功的例子,其不利影响则可以通过巧妙地选择在机身上的安装方案而减至最小。无疑,对特殊生产厂家的偏爱具有潜在的重要作用。如果不是后来发生的事情,Fw 190 战斗机项目可能就已经被束之高阁了。当时期望甚高的亨克尔 He 100 和 He 112 研制失败,两种设计都不能令人满意。初期试用之后,二者均被停产。少量已经生产出来的 He112B 也从德国空军单位中撤装,后来被卖给了罗马尼亚。出于宣传目的,部分预生产型的 He 113 则以德国新型战斗机 He 113 的名义继续使用。这个存心的误导行为取得了成功,后来就有报道部分皇家空军飞行员是被 He 113 击落的。

Fw 190V1 的风洞模型

  给 Fw 190 带来好运的另一件事情是当时两个主要的现代化液冷直列式发动机生产厂家(在德赛 Dessau 的容克斯和在斯图加特的戴姆勒-奔驰)在短期内无法提供飞机生产所需的足够数量的液冷发动机。1940 年初,虽然已经增开了新的生产线,戴姆勒-奔驰公司仍不能提供 Bf 109 和 Bf 110 战斗机所需的全部发动机。结果,包括梅塞斯米特公司在内的全部其它发动机都被取消。因此,亨克尔公司不得不大量缩减并最终停止了采用 DB 601 发动机的 He 111P 轰炸机的生产,转而集中生产由容克斯的 Jumo 211 发动机驱动的 He 111H 以满足生产 He 111、Ju 87 和 Ju 88 的厂家的要求。这样,某种程度上受当时需求影响,福克•武尔夫提出的战斗机项目终于被接受。

  为了开展 Fw 190 的研制工作,成立了一个由工程师 Rudolf Blaser 领导的设计小组,其主要工程师包括:Willi Kather, Ludvig Mittelhauber 以及工厂结构办公室主任 Andreas von Fahlman。在这期间,Kurt Tank 则代理工厂技术经理。在德国空军定购了首批 4 架原型机之后,飞机研制工作开始加快。一个木制模型首先制造出来,随后,在 1938 年秋原型机进入生产阶段。新战机是一架悬臂式下单翼、全金属半硬壳结构飞机,具有全可收放式起落架。此前,专门为该机研制的一种新型 18 缸双行星形气冷发动机 BMW 139 已经完成设计。这种发动机仍然影响飞行员在座舱中的视界,但额定功率达 1,550 马力(1,140 千瓦),比当时的直列式发动机如 DB 601 或 Jumo 211 高出 1/4,并且耐战伤能力更强。强大的发动机功率带来的冷却系统问题随着第一架原型机 Fw 190V1(W.Nr.0001)的问世而得到解决,该机将发动机冷却空气进气口设计在发动机罩内,并采用一个特殊的涵道式螺旋桨桨毂整流罩覆盖之,这种设计既增大了冷却空气流量,又减小了空气阻力。

BMW 139 发动机

  这架原型机于 1939 年春末完成,获得了 D-OPZE 的注册号。在初步的地面试验之后,该机由福克•武尔夫公司的首席试飞员 Hans Sander 驾驶,于 1939 年 6 月 1 日首次试飞。这次试飞证明了飞机具有良好的操纵品质(例如精确的控制响应),但副翼响应还有待改进。发动机罩的冷却效果不如预计的好,发动机仍然有过热的倾向。这个问题相当严重,在低功率状态时座舱温度竟上升到 55℃。此外,座舱气密性也不太好,排出的废气时有进入。在这次试飞中,这些废气就几乎令 Hans Sander 窒息,幸亏他的氧气面罩救了他一命。

V-1 采用战斗机标准涂装:上幅是黑绿色(RLM70,Schwarzgrum)和深绿色(RLM71,Dunkelgrum)的碎片迷彩,下幅浅蓝(RLM65,Hellblau)。机身编号光泽黑,垂尾红色横幅上白圈黑色纳粹标志

试飞员汉斯·桑德尔

  首次试飞之后,这架飞机交付德国空军位于 Rechlin 的主研究发展中心——该中心同时对德国航空部负责。在 Rechlin 试飞期间,暴露了 Fw 190 的其它优势和缺点。在 4,000 米高度不带军械飞行时,该机达到了令人惊讶的 595km/h 的高速度。之后,该机返回工厂进行必要的改进,特别是它的冷却系统。由于采用星形发动机,冷却系统的改进途径只有一个——增大冷却空气流量。于是,Fw 190 在发动机罩附近、发动机前方加装了由螺旋桨轴驱动的 10 叶风扇。涵道式螺旋桨整流罩被传统的整流罩取代,只覆盖了金属螺旋桨的桨毂接头。这是由于试飞证明,这种大型涵道式整流罩并不能提供发动机冷却所需的足够空气流量,而对减小空气阻力也影响甚微。在这次改进之后,发动机冷却效率也有所提高,但还是没有达到理想的水平,发动机始终工作在允许温度的上限。在此期间,Fw 190 的民用注册号也被更改为军用注册号:首先是 WL-FLOY,之后则是 FO+LY。

若干人等在视察新飞机,叉腰的是恩斯特·乌德特,左边是 RLM 的 Roluf Lucht 中将,右边是亨克尔生产经理 Carl Francke

1940 年修改过引擎罩和冷却装置的 V-1,机身已经打上新编号,4 位字母是电台呼叫代号

  1939 年秋,第二架原型机 Fw 190V2(W.Nr.0002, FL+OZ)出厂,并于 1939 年 10 月 31 日首飞。该机的发动机采用了 V1 改进时所用的风扇冷却措施。武器包括 Rheinmetall-Borsig 的 MG 17 7.9mm 机枪和 MG 131机枪,装在机身两侧的机翼中。火力测试在 Tarnewitz 的 Rechlin 试验中心靶场进行。更换了注册号(V1 改为 RM+CA,V2 改为 RM+CB)之后,1940 年 1 月 25 日,两架原型机进入下一阶段试飞,以评估前阶段改进措施对飞机飞行品质和发动机冷却系统效率的影响。Fw 190V2 被用于向赫尔曼•戈林展示性能,并给他留下了深刻印象。很快,40 架预生产型 Fw 190A-0 的订单以比预想的快得多的速度下达了。不久之后,1940 年 3 月 4 日,当 Rohlfs 操纵 V2 号机在地面滑行时倾侧,造成 V2 号原型机重创。在此次事故之前,该机累计飞行了 50 个小时。

还是桑德尔坐在 V-1 里面,在这个角度可以看到早期的起落舱盖的形状,上下两块铰接在一起,只有 V-1 和 V-2 采用这种结构

  此时,BMW 已经研制出一种更先进的 14 缸双行星形气冷发动机 BMW 801。由于目标集中在 BMW 801 的发展上,BMW 139 的生产终止,并被认为是一种不成功的设计。新型发动机直径和它的前辈差不多,但更长更重。Fw 190 本来是设计来和较轻的 BMW 139 配合的,现在由于要求改用 BMW 801,设计小组被迫对机身进行大量修改。此时,Fw 190V3 和 Fw 190V4 已经完成了进一步试验,但由于发动机安装方案的更改而被放弃。所有的改进集中到第 5 架原型机 Fw 190V5 上,该机一开始就是准备采用 BMW 801 的。V3 号机被用于拆解备件。V4 则用于机身强度试验。由于发动机重量增加,必须要对飞机进行应力测试。这对于今后武器试验也非常重要,因为要在同一个机身上加装大量不同型号的武器进行测试。大部分机身结构被加强,座舱则向后移动了一段距离,这样可以减少高温带来的问题,并为机头武器留出更多的空间。座舱内部空间有所减小,但得益于出色的仪表界面设计,因而影响不大。座舱后部整流罩被硬铝格框加强的树脂玻璃窗取代。一系列座舱改进唯一的副作用是进一步恶化了飞行员地面滑行时的视界。垂尾外形有所改变,原来的调整片被金属配平片取代,该部件仅在地面可调。考虑到飞机重量大幅上升(超过 25%),起落架也进行了加强,收放机构由液压式改为电气式,机轮直径加大并加装了一个更简单的护罩。为了收藏更大的起落架,翼根处的部分机翼前缘向前移动以便为扩大机轮舱留出空间。采用 BMW 801C-0 发动机的F w 190V5(W.Nr.00 05)于 1940 年春初首次试飞。

  在和 V1 号机对比之后,重量增加对飞机飞行性能产生了副作用,而在加装武器和军用设备之后,飞行性能将更为恶化。机翼平面形状不得不重新设计,因为这样可以增加翼面积,显著改善飞行性能。主要的改进是加大翼展和将机翼前缘前移。这样新机翼的翼面积增加到 18.30 平方米,而翼展加大到 10.506 米。翼型则没有改变。此外,还设计了一个新的、翼展 3.650 米的平尾。后来,垂尾面积也通过将翼前缘前移的方法加大。新机翼原计划装在一架新的原型机上进行试验。但是,1940 年 8 月,在一次着陆中由于发动机罩盖板意外打开,导致 Hans Sander 驾驶的 V5 号原型机机翼受损。于是,新设计的机翼被装到 V5 号机上,以取代受损的旧机翼。改进后的原型机被重新命名为 V5g(g 即“grosser”,“较大的”),以区别于其它原型机;未修改的原型机在文件中被称为 V5k(k 即“kleiner”,“较小的”)。试飞结果表明,新机翼使得最大速度减小了大约 10km/h,但其它性能特别是爬升率则显著改善。

早期型小机翼的 V5k

后期型大机翼的 V5g

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