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像天使一样飞翔——Me 262传

发布时间:2013-04-22  原作者:以前   点击数:

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第一章 鹰巢哺燕

  她既不是第一个飞上天的喷气式飞机,她也不是第一个飞上天的双发喷气式飞机,甚至它的首飞也与喷气式发动机没有一点关系。然而,提起喷气式飞机,没有人会忘记她,没有人能否定她在喷气机发展史上的地位;她对后世喷气机发展的影响之大,是别的任何飞机所不能比拟的。她就是 Me 262——一只鹰巢里孵出的燕子。

前传

  上个世纪的 1938 年,在地理和文化上对欧洲都有深远影响的西班牙爆发内战,德国的巴伐利亚飞机制造公司(Bayerische Flugzeugwerke,缩写 BFW,位于德国的巴伐利亚州)正确的审时度势,开始为战争大量生产武器。威利•梅赛斯密特(Willy Messerschmitt)领导设计的 Bf 109 为全金属结构,拥有强大的动力、高效的空气动力学设计和极其简单的结构。其设计基础是 Bf 108“台风(Taifun)”。因为这项成功的设计,梅赛斯密特得到了丰厚的回报——他和他的公司〔1938 年,巴伐利亚飞机制造公司更名为梅赛斯密特航空器制造公司(Messerschmitt AG)〕在西班牙内战结束后,被邀请参加喷气式飞机的开发工作。

Bf 108“台风(Taifun)”体育/观测飞机

  早在 1937 年 9 月,德国的第一台涡轮喷气发动机(简称涡喷发动机)就诞生了,它是由哥廷根大学(Gottingen University)的汉斯•约阿西姆•帕贝斯特•冯•奥海因(Hans Joachim Pabst von Ohain,简称冯•奥海因)教授设计的。虽然英国人弗兰克•惠特尔(Frank Whittle)是公认的航空涡喷发动机之父,并拥有该技术的专利,但却是德国人最先使得这项技术实用化。初次成功后没多久,冯•奥海因就前往恩斯特•亨克尔(Ernst Heinkel)的公司工作,在那里有更好的设备和工作条件。1939 年 8 月 27 日,一架设计编号 He178V1(V——Verschsmuster,试验型号之意)的小飞机首航成功,它是世界上第一架完全依靠涡喷发动机飞上天的飞机(所用发动机是冯•奥海因的 HeS 3B 型发动机)。但这件航空史上的大事被嘈杂的二战爆发所湮没,很久以后才为人所知。

He 178 照片,当时又有谁能知道涡轮喷气时代的到来是由这架纤弱的飞机引领的

  同一时期开发涡喷发动机的厂家除亨克尔公司外还有勃兰登堡发动机制造厂(Brandenburgische Motorwerke,缩写 BMW)。BMW 提出的“BMW-Bramo”方案不同于冯•奥海因的设计,使用轴流式压气机——从蒸汽轮机上获得的灵感。这样的设计与离心式设计相比有两个明显的优点:⑴发动机既有较小的横截面积;⑵同等推力输出时,转速低。

从 P1065 到 Me 262

  1938 年 8 月 27 日,一个确定未来喷气机发展计划的专家会议在梅赛斯密特公司召开。10 月份会议确定了详细的概念方案——梅赛斯密特 P1065,随后帝国航空部(Reichsluftfahrtministerium,缩写 RLM)技术局(Technische Amt)下达了研制命令。

  梅赛斯密特 P1065 计划安装两台 BMW P 3302 发动机;每台发动机能提供 315 公斤的推力。P1065 是轻型单座战斗机,续航时间只有 30 分钟。最初的设计遵循传统的、经过充分论证的《全金属飞行器设计规范》:主翼外形为平直梯形翼,有 5°上反角;BMW P 3302 发动机安装在主翼中部靠内侧的短舱内;常规尾翼布局,三角形平尾高置,翼尖修圆,可收放式后三点起落架。根据主翼的位置和主起落架的布局等,P1065 又分为两种设计方案:

  方案一:常规下单翼。机身横截面呈圆角梯形。主起落架轮胎收藏于机腹,为了不破坏主翼梁的连贯性,采用了非常有趣的收藏方式——主轮舱沿机身纵轴线前后串列设计,右侧主起落架轮舱在前,左侧主起落架轮舱在后。

梅赛斯密特 P1065 方案一,注意有趣的主起落架收起方式

  方案二:中单翼布局。机身横截面呈椭圆形。主起落架轮胎收藏于机身肋舱,主轮舱对称的分布在机身纵轴线左右两侧;因为悬臂式的主翼梁结构和太小的轮矩,主起落架左右轮相互干扰,所以主轮轴与支柱之间使用转轴铰接,当主起落架收起时。主轮轴绕支柱旋转约 70°,使主轮始终与地面近似垂直(这种设计在若干年后被应用到了前苏联米格-21 系列飞机上)。

梅赛斯密特 P1065 方案二,只有平尾与以后的 Me 26 2相似

  就在梅赛斯密特 P1065 方案要进入具体设计时,BMW 宣布涡喷发动机的直径将比原先估计的大,但推力接近原设计的两倍。1939 年 6 月,梅赛斯密特公司提交了新的 P1065 方案:与初期型的主要区别就是加大了发动机短舱。P1065 翼展 9.40 米,机翼面积 18.00 平方米,机长 9.30 米,机高 2.80 米,时速 900 公里。

  1940 年 3 月 1 日,航空部技术局向奥格斯堡(Augsburg)——梅赛斯密特公司的大本营下达了试制命令,计划制造 3 架试飞原型机和 1 架静力试验机体。同时,亨克尔公司也收到了一份类似的合同,不过机型是 He 280。由于有 He 178V1 的成功开发经验,这个项目几乎与 P1065 同时展开。很快,P1065 被冠以新编号 Me 262,至此新一代的“200”系列战斗机正式走上历史舞台。

He 280V5 三视图

  3 月中旬,BMW 公司又传出令人失望的消息,还在试制中 BMW 003 发动机(即原来的 P 3302 发动机,被航空部赋予了新代号),虽然已经在 Bf 110 和 He 111 充当的飞行平台上进行空中试验,但还没有实用化;而且过大的直径对 Me 262 产生了不利影响,BMW 003 已不可能安装在机翼中部的发动机短舱内,必须改为翼下吊舱。5 月 15 日,梅赛斯密特公司再次向帝国航空部提交了新设计。这一设计勾勒出了 Me262 的雏形:结构坚固的下单翼飞机,尺寸较 P1065 大,拥有水滴形座舱盖的单座驾驶舱,机身的横截面呈三角形,沿纵轴线向前收拢为钝圆形机鼻。主翼的结构变化不大,但铰接在发动机吊舱外侧的外翼段具有一定后掠角,显得十分纤细。尾翼的外形没有变化,平尾依旧纤细而高置。可收方式起落架,主起落架收入机身两侧,主轮舱左右对称,尾轮收入尾轮舱——后三点式起落架正是 Me 262 原始设计中最大的不足,以至后来的试飞麻烦不断。Me 262 的武器系统安装在机首,但 V1 号原型机却因为一个异乎寻常的原因而没有安装。

1940 年的早期设计,注意与 1940 年 5 月 15 日上报的 Me 262 方案主要区别在于发动机舱

只有螺旋桨的 Me 262V1

  1940 年 6 月,帝国航空部技术局发布了认可文件,原型机的试制工作在梅赛斯密特公司的奥格斯堡工厂正式铺开。虽然 BMW 公司已经正式提交了第一台实用型 BMW 003 发动机的具体外形尺寸、重量、占用空间等数据,但直到 Me 262V1(工厂生产编号 000 0001,Werk Nummber 缩写 W.Nr. 000 0001)下线,仍未能提供一台样机。1941 年 4 月 2 日,He 280 首飞成功,它使用的是两台 HeS 8 型涡喷发动机。作为竞争对手的 Me 262,其进度落后了。为了尽早试飞以改变被动局面,Me 262V1 的机身上出现了有趣的变化:整个机首被去除,取而代之的是一台 Jumo 210G 型活塞式发动机(液冷,倒“V”型 12 缸),功率 500 千瓦(680 马力),驱动一副二叶螺旋桨。活塞发动机的整流罩上装有冷却液散热器和滑油散热器。由于原计划安装武器系统的机首安装了沉重的内燃机,所以只好在后机身增加配重,借以保持重心。

HeS 8 发动机结构图

  Me 262 的第一架原型机——Me 262V1 在首航前获得厂方无线电呼号 PC+UA(该号码常出现在后机身两侧)。现在,无论是设计师还是试飞员,都不得不面对这样一个啼笑皆非的现实:纯涡轮喷气动力设计的 Me 262,其处女飞竟然是用纯活塞-螺旋桨动力。

Me 262V1 侧视图,此时尚未安装 BMW 003发动机

  1941 年 4 月 18 日上午,梅赛斯密特公司奥格斯堡工厂的试飞机场上,公司的首席试飞员弗里茨•温德尔(Fritz Wendel)——一个对 Me 262 试飞、定型至关重要的人跨进了 Me 262V1 的座舱。完成地面检查后,他操纵着没有喷气发动机的喷气式飞机滑行到跑道顶端,刹车、缓推油门杆、检查转速、松刹车,动力不足的飞机开始了似乎永无止境的滑跑……在跑道末端,只安装 Jumo 210G 的 Me 262V1 终于慢悠悠的飞离了跑道。此次的起飞重量 2,662 公斤,虽然最大飞行时速只达到了 418 公里,而且爬升率非常低,但是也证明了 Me 262V1 有优良的操纵品质和稳定性,驾驶员视野开阔。

  1941 年 7 月 27 日之前,Me2 62V1 一直使用 Jumo 210G 发动机和二叶桨,温德尔数次飞出了 540 公里的最大时速,同时也注意到了在这个速度上,纤细的升降舵开始振颤。

失败的第一阶段试飞

  1941 年 7 月 25 日,帝国航空部向梅赛斯密特公司追加了 5 架原型机和 20 架预生产型 Me 262 的定货。两天后的 27 日,刚刚完成当天的飞行计划的 Me 262V1 就被拖回了厂房——姗姗来迟的 BMW 003 终于交付了。出于安全考虑,BMW 003 对外称作“特殊引擎”。涡喷发动机通过预先设计在机翼上的连接栓挂到了翼下,并迅速的完成了垂直校准和地面调试。最初阶段,发动机吊舱只安装了前部整流罩,出于散热和防止尾喷管废气回流的目的,没有安装尾部外壳。为了提高安全系数,机首的 Jumo 210G 发动机和螺旋桨被保留了下来;日后证明,这是明智之举。

Me 262V1 照片,此时已经安装了 BMW 003 发动机

  在奥格斯堡,Me 262V1 安装完 BMW 003 后继续进行测试。首先完成的是地面试车,在确认所有系统工作正常后,进入到最重要的阶段——试飞。1942 年 3 月 25 日,温德尔再次跨进 Me 262V1的驾驶舱,执行“驱动——点火”的标准起动程序,点燃了两台 BMW 003,Jumo 210G 发动机也进入了热机状态。先进行了一次长距离地面滑跑,没有问题——几个月来都没有问题,可以放飞了。滑跑、起飞都很正常,然而问题终于来了。飞机刚爬升到 50 米高度,突然间,左发、右发同时熄火,推力的突然消失使得 Me 262V1 的速度迅速落到临界点,坠机在即。千钧一发之机,弗里茨•温德尔再次显示出首席试飞员的过人胆识和高超技术:蹬舵压杆——退出上仰侧滑姿态,转入小角度俯冲(高度不足 50 米!)增速,同时切断 BMW 003 的油路,改螺旋桨之顺桨状态,柔和推 Jumo 210G 节流阀——恢复其全功率,拉杆改平、蹬舵转向、目视进场、三点接地一气呵成。仅仅是数分钟的飞行,温德尔干净利索的摆脱了死神的纠缠,并完好的保存了飞机。当他跨出驾驶舱时,众人都看到了他身上被汗水浸透的飞行服。

BMW 003 轴流式喷气发动机

  那台赖以保命的 Jumo 210G 发动机则被人们戏称为“宝贵”的发动机。而“祸首”——两台 BMW 003 马上被拆了下来,并交由 BMW 公司的技术人员分解检查。检查后发现,发动机的负荷过大,涡轮叶片折断了。实用化的 BMW 003 就这么两台,再造新的还需要时间,试飞进入了停滞状态。雪上加霜的是,帝国航空部因为试飞的失败削减了 5 架原型机和 5 架预生产型 Me 262 的定货,同时严令原型机的所有测试全部结束后,才可以进行预生产型机的试制。梅赛斯密特公司奥格斯堡工厂的 Me 262 厂房冷清起来。

Me 262V1 三视图

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