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侃侃苏联的飞机设计师们

发布时间:2014-06-22  原作者:北纬42度   点击数:

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原载西西河

背景

  说到飞机,其实关键在于发动机。飞机发动机的好坏决定了设计师能造出什么样的飞机,不幸的是二三十年代的苏联工业基础相当薄弱,造不出好的发动机来,但国际环境不错,可以靠引进山寨各国的好东西。整个30年代苏联飞机发动机一直在引进-落后-再引进-再落后中循环,听起来跟中国现在某些行业的情况差不多。具体来说,先是米库林抄袭德国宝马-然后什维佐夫抄袭英国-再然后什维佐夫抄袭美国-再再然后是克里莫夫抄袭法国-最后是图曼斯基抄袭法国。米库林和克里莫夫抄的是液冷发动机,什维佐夫和图曼斯基抄的是星形发动机。

  液冷发动机一般是V型发动机,用水冷却,常见的比如说现在汽车上用的V6 6缸发动机。但当时用在军用飞机上的一般是V12发动机,二战中出现极端的X型发动机,24-28缸,这些奔驰宝马都有研究。



V6液冷发动机的基本结构



X型发动机可已被看成是两台拼合在一起的V型发动机,图为罗-罗的Exe 24缸X型发动机

  星形发动机靠空气冷却,气缸都分布在发动机周围,一般是5个,7个或者9个围成一圈。气缸多了发动机直径就大了,空气阻力就大,如果还想增加气缸数量,办法是在第一排的后面加第二排,气缸数目是14个或者18个,当然第二排散热肯定没第一排那么好。最极端的是二战末期美国弄出4排28个的,给B-36远程轰炸机用。显然4排散热会相当困难,而且B-36为了增加航程螺旋桨放在机翼后面,发动机反着装,导致设计中最耐热一排气缸放在最前面,最不耐热的气缸在最后面最热的地方,结果经常着火。B-36被戏称为6台发动机两台在冒烟,两台在着火,另外两台已经烧毁了。不过无论液冷气冷,20几个缸的发动机太复杂,虽然研究这个的国家在二战末期很多,但量产的没几个,大家的兴趣很快就转移到更有前途的喷气发动机上去了。



单排星形发动机是简单实用的发动机工程典范



但气缸排数多了就无法解决散热问题,图为普惠制造的28缸怪物——R-4360,B-36的发动机

  发动机的技术水平,当时最高的是英国,其次法国。英法的液冷和星形发动机都很厉害,不瘸腿,德国美国发动机也是先进水平,但各有偏重,德国的液冷发动机很牛,美国的星形发动机很牛。30年代末欧洲的主流思想是,星形发动机因为横截面积大导致阻力大,只能给轰炸机运输机用,战斗机还得用阻力小的液冷发动机。



直观比较一下欧洲液冷流和美国星形流战斗机的机身粗细

  但是技术上液冷发动机比星形发动机要难,日本试了试液冷,觉得太难,就很明智的没理会欧洲人的理论,集中力量发展星形发动机去了。事实证明用星形发动机的零式战斗机相当优秀,日本人的道路走对了。不过因为星形发动机截面积大导致阻力大总归是个问题,所以轰炸机和战斗机用的星形发动机慢慢开始分道扬镳(不过在大多数国家并没完全分开),战斗机用的气缸冲程小,导致直径比较小,所以阻力小。做到极致的是一根筋的日本人,中岛的星形发动机采用迷你小气缸,发动机截面极小,但带来的缺点是单缸功率低导致总功率偏小,而且结构过于紧凑不易维护。

  回到苏联,因为采用星形发动机的波利卡波夫的I-15/I-16在西班牙内战中表现一般,碰到德国采用奔驰液冷发动机的神机Bf 109毫无还手之力,所以相信了欧洲人的理论,新一代战斗机全部采用液冷发动机。当时苏联的液冷发动机有抄法国的克里莫夫M-10X V12系列和抄德国后来又自己发展的米库林AM-3X V12系列,米库林因为抄的比较早(20年代末),已经落后了,相对来说比较重。



克里莫夫M-105发动机,最大功率940KW



米库林AM-35发动机,最大功率993KW

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