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前言 第一次世界大战，可以说既是新发明的试验场，新武器的孵化器，航空武器也不例外。自1902年莱特兄弟发明飞机开始算起，飞机仅仅是走过了十来年的发展，就被驱赶到了那个极为残酷的修罗场。此时的飞机技术远未达到羽翼丰满的程度，更像是襁褓里的雏鸟。欧美列强各种稀奇古怪的设计发明仍然在不断涌现，脑洞不小，靠谱的不多。但毫无疑问，列强都意识到了这种新兴的发明作为武器使用时所蕴含的巨大价值。在一战初期的几个月，协约国和同盟国的飞机就以侦察机的形式翱翔在欧陆上空，充当了陆军的马前卒，为己方带回敌人的部署情报。但此时的飞机还是处在无武装的状态，双方的飞行员空中打了照面，除了一个礼貌而不失尴尬的微笑外，什么都做不了。 但这个状态没有持续多久，双方很快就意识到了这种尴尬境地，开始为飞机研制武器装备。一战时期研制的航空武器，可以说汗牛充栋，无法一一列举，本文就尝试为大家最大程度上还原那个时期的航空武器的发展。 群魔乱舞的时期——"绅士"问候、跳帮抓钩、手枪决斗 战争刚爆发时，各国为飞机提供的武装十分原始，可能是尚未脱离侦察机的范畴，因此所装备的武器多是自卫性质的，交战距离几乎也是触手可及的范围内。在开战的最初几个月内，嘴炮甚至成为了一种最原始的武器，因为双方没有任何武装，只能向对方报以辱骂或是粗鲁的手势。  一战刚刚爆发时飞行员往往是没有武器的，只能用嘴炮 意识到这个尴尬情况后，双方开始给飞行员配备了一些可以近距离使用的自卫武器。然而这些武器今天看起来要多可笑有多可笑：板砖，铁链，网，飞镖，小型炸弹，手榴弹等一切可以用来破坏敌方机翼和螺旋桨的东西都用上了。俄国的飞行员中有一个狠人亚历山大·科扎科夫（Alexander Kozakov），还提出了一种类似水手跳帮作战的理念，在其驾驶的莫拉纳-索尔尼埃尔G型上装一个有弹性的拖绳，尾部是一个类似锚一样钩子，战斗中通过勾住对方战斗机机翼或机身来破坏敌机。以上办法不管是哪一种，在保证飞机正常行驶的同时，还要心算对方与自己的距离和相对速度，然后用这些"冷兵器"击中对方，恐怕需要飞行员拥有不亚于超级英雄的能力和心理素质，完全是不靠谱的。  早期的飞机甚至使用了抓钩这样风帆战舰时代"跳帮"作战使用的手段  用冷兵器击中对方差不多是神剧剧情 很快，同盟国和协约国就开始为飞行员装备"真正"的武器了，那就是手枪。手枪不需要对飞机结构做任何改造，单手持握就可以使用。为此，奥匈帝国为了增强命中率还特意在飞机的后排座位上安装了一种10联装的毛瑟C96手枪，看上去颇为滑稽。这十把枪的扳机被连在同一个机构上，只要飞行员扣动一次，就可以打出10发子弹，堪称土造的机枪了。但使用手枪的缺点也过于明显。手枪子弹初速过低仅有200-400m/s，射程不够，而且射速太慢，导致命中率很低，只要不击中对面的飞行员就很难带来什么实质性损伤。  一战时期的英国飞行员，使用一种特制的左轮手枪瞄准敌机  使用贝格曼手枪的德国飞行员  奥匈帝国搞出来的10联装盒子炮 航空机枪的诞生和发展 刘易斯机枪和维克斯F.B.5战斗机 随着战事进一步升级，各国需要的可不仅仅是自卫武器，而是能够在远距离摧毁敌方飞机的进攻型武器。最合适的显然就是在陆地上大放异彩的机枪。但早期的飞机可怜的发动机功率显然并不能携带一挺马克沁那样的水冷重机枪，所以要想把机枪装上飞机，轻量化是必要的工作。早在一战爆发以前的1912年，美国人就曾经把当时尚在研制中的刘易斯（Lewis）中型机枪装到了莱特兄弟的Model B原型机上，用脚踏板进行射击。这种设计只能朝向斜下方射击，这意味着要想击中敌机只能飞到它头上去；几乎不具有实用性。  美军实验中用脚踏板射击的刘易斯机枪 而且此时的刘易斯机枪尚未达到成熟状态。而在随后的改进工作中，刘易斯机枪被专门发展出了一种航空型，去掉了标志性的散热套筒，直接用高速风流来满足散热，同时将原先的47发弹鼓提高至97发容量，大大提高了火力持续性。  刘易斯机枪的航空型，这是一战用的最多的一种航空机枪  刘易斯航空机枪使用的97发弹鼓 但摆在面前的是一个新问题，那就是机枪子弹如何如何避开高速旋转的螺旋桨呢？英国引进刘易斯机枪后，在1914年专门设计了一种将刘易斯机枪安装在机头，便于机枪手射击的飞机，这就是维克斯 F.B.5是世界上第一种设计意义上的战斗机。为了解决这一问题，维克斯 F.B.5采用了罕见的螺旋桨放在机尾的设计，这样可以使刘易斯机枪正前方毫无遮挡，轻易获得超过180度的射界。  一个被自家飞行员射出的子弹打坏的螺旋桨  维克斯 F.B.5是世界上第一种专用战斗机，采用双座设计，有专门的机枪手 发动机螺旋桨后置的设计，虽然不遮挡射界，但有极为明显的缺点，经过螺旋桨的气流提前被机身打乱了导致推进效率低，不得不使用更大功率的发动机，但这又增加了散热难度。而且起降过程中很容易发生螺旋桨打到地面的事故。所以英国后面的战斗机还是老老实实用回了前置设计。1915年英国的拉诺·霍克（Lanoe Hawker）在前置螺旋桨的布里斯托侦察C型（Bristol Scout C）上实验了舷侧安装机枪的设计，这种机枪将机头正前方30度角的区域避开，射界受限，这样也避免了打桨问题。但这种机枪布置方式会让飞机的格斗难度大幅上升，意味着很多时候飞机都无法沿着最优的路径接近敌机，不得不让方向做一定的偏离，这样白白浪费了一部分速度矢量。 霍克这种舷侧布置机枪的方法在机头存在较大盲区 两侧安装刘易斯机枪的布里斯托侦察C型（Bristol Scout C） 法国人的解决方案——偏折板 机头布置机枪的问题，在法国这里得到了另一种解决方案。法国莫拉纳-索尔尼埃尔L型（Morane-Saulnier L），它采用上单翼的设计，有单座型和双座型。单座型莫拉纳‧索尔尼埃尔L将一挺哈奇开斯机枪布置在机头正面的中轴线上，但它是发动机前置的设计，子弹不可避免地要打桨。索尔尼埃尔在螺旋桨内侧安装了厚重的偏折板（deflector），这种类似加强筋一样的设计可以让子弹打到螺旋桨之前，提前撞到偏折板上，路径发生偏转。这种设计很快在莫拉纳-索尔尼埃其他系列飞机上应用。很显然这种设计较之英国维克斯 F.B.5和布里斯托侦察C型都要好得多。1915年，莫拉纳-索尔尼埃L型首次在空战中击落一架德国侦察机，证明了自身的实力。 Morane-Saulnier L上使用的螺旋桨，带有一个钢制的偏折板 莫兰-索尼尔 L战斗机 Morane-Saulnier N螺旋桨使用了同样的设计 偏折板的设计虽然接近完美地解决了子弹打桨的问题，但它是以牺牲了机枪的效率为代价的。因为机枪的设计和螺旋桨的旋转是完全相互独立的两个事件，没人知道射出的子弹是无害穿过还是打到偏折板上。如果哪个倒霉蛋运气不好，子弹经常打到偏折板上，虽然螺旋桨不会损坏，但是却会极大影响到火力的输出。比如有一发子弹明明瞄的很正，结果让偏折板弹开了。。。这种感觉是不是很绝望？所以显然偏折板也不是最优解决方案。 如果发生这种连续打到偏折板的情况，飞行员的心情一定很绝望 机枪和螺旋桨，阻断还是同步？ 最好的解决方案，是机枪和螺旋桨可以做到某种程度上的机械同步，即螺旋桨在遮挡正前方的这段时间里，机枪禁止射击；而机枪在射击的时候，可以保证螺旋桨不会产生遮挡。机枪同步器最早的概念和专利就是由德国人奥古斯特·欧拉（August Euler），1910年欧拉取得了世界上第一项关于机枪同步器的专利，编号Nr.248601。根据欧拉这个概念衍又生出了机枪同步器（gun synchronizer）和阻断器（ interrupter）两种路线。这两种概念类似于白名单与黑名单的区别，同步器严格规定了机枪什么时候可以射击，而阻断器只是严格限定了什么时候不可以射击。 机枪同步器可以保证连续射击而不用担心打到螺旋桨 慢动作下机枪与螺旋桨的同步 阻断器的概念由一个瑞士人在1913年提出，通过一个与螺旋桨相连的传动轴，来阻止扳机被扣下。对于一个两叶螺旋桨，每转动一周有两次机枪的扳机处于无法扣动的状态。 欧拉发明专利中的机枪同步机构 机枪阻断器的设计 另一条路线是同步器。同步器本质上是将机枪的扳机和螺旋桨通过机械机构进行约束，产生近乎固定的相位。其实索尔尼埃尔在偏折板之前就已经尝试过同步器。但他的设计存在很大问题，枪械射击的相位波动太大，所以没有办法实用。 机枪同步器最终还是在德国人手里得到了较好的实现。1915年，才华横溢的荷兰籍设计师福克（Fokker）在福克 M.5K上装了一挺带有机枪同步器拉贝鲁姆机枪，同步器同样为福克设计。福克使用了一个可随螺旋桨一起转动的凸轮（如下图），螺旋桨每转动一周凸轮都会将一个随动的连杆向运动一次，推动蓝色连杆压缩弹簧。如果此时恰好飞行员已经扣动了开火按钮，那么蓝色的连杆就会恰好推动扳机开火，相当于飞行员和凸轮机构共同构成了一个"与门"。螺旋桨每转一周，都会打出一发子弹。 福克的机枪同步器设计 福克式飞机安装同步器后都需要地面校射，通过一个大圆盘上留下的弹孔判断子弹与螺旋桨的相位关系 即便是安装了同步器，如果凸轮调整的不对也会出现打桨事故 同步器试验成功后，德国迅速给侦察型的福克M.5K都装上了帕拉贝鲁姆 MG14机枪，称为福克M.5K/MG。在法国莫拉纳-索尔尼埃尔L型对德国取得第一个战果后的短短几个月后，福克M.5K/MG就大发神威，在一次空战中接连击落了一架莫拉纳-索尔尼埃尔L型。紧接着德国将机枪版本的福克M.5K/MG量产，定型为福克 E.I，机枪换成MG08的航空轻量化版本——lMG 08。而后发展的福克 E.II进一步增加了发动机动力，福克E.IV上甚至使用了3挺lMG08，火力了得。德国在福克E系列飞机强大的火力，配合王牌飞行员殷麦曼回旋战术，让福克即便被咬尾也仍能反败为胜。在1915年下半年-1916年早期这段时间里牢牢掌握了欧陆的上空的控制权，英法联军甚至称这种战机为"福克式灾难"。 福克E.I和福克E.II配置一挺lMG 08风冷机枪 福克 E.IV 装备了3挺lMG 08机枪 德国王牌飞行员殷麦曼创造的殷麦曼回旋让德国在技术和战术上占据了双重优势 同步器成为四海皆准的技术路标 自福克式战机在1915年出现后，对协约国来讲，航空武器的发展就只剩下了一条路，那就是尽快搞定自己的机枪同步器。1915年12月底，英国终于也投产了自己第一种与机枪同步器，它由维克斯公司的工程师乔治·查林杰（Gorge Challenger）。这种同步器与福克的设计十分类似，但由于传动杆过短，导致它安装到部分机型（ 比如布里斯托侦察机）上会有可靠性的问题，为了妥协不得不安装在机头侧面，这样又增加了瞄准难度。 英国布里斯托侦察机安装Vickers-Challenger同步器，这个根传动杆的角度十分别扭 R.E.8机枪上为了迁就同步器，维克斯机枪干脆安装在侧面 此外英国还有数种其他的同步器投入生产，彻底解决了机枪前向射击的问题，终于可以挽回劣势。在拥有超小转弯半径的索普斯三翼机（Sopwith Triplane）服役后，协约国甚至又一度夺回了制空优势。然而随着福克Dr.I三翼机服役，同盟国再一次获得压倒性胜利，并造就了红色男爵的神话。福克Dr.I三翼机的机动性更强，且装备了两挺带同步器的lMG 08机枪，只装备了单挺机枪的索普斯三翼机在它面前毫无优势，以至于英国直接给飞行员下达了“不要与福克Dr.I战斗机比拼空中格斗”的命令。但总的来说，发展到这个阶段，协约国和同盟国双方的战斗机已经开始走向趋同，早期那种天马行空不着边际设计已经越来越少了。 博物馆收藏的一架双维克斯机枪的索普斯三翼机——这种型号并没有普遍装备 福克博士.I 红色男爵座机（复原） 福克Dr.I拥有2挺前向射击的lMG 08机枪，火力占绝对优势 机枪同步器+三翼机设计，造就了德意志空中死神——红色男爵冯·里希特霍芬 其他的航空武器 无意中催生的新枪种 机枪在装上飞机的过程中，还无意催生了一种全新的枪械种类——冲锋枪（Submachine Gun）。1915年意大利研制成功了一种航空机枪维拉·帕洛沙，用于给双坐飞机的副驾驶配备自卫火力。这是一种双管机枪，每个枪管都有一套独立的击发机构，每分钟射速高达1500发，远超当时的维克斯机枪和刘易斯机枪。这种机枪与传统机枪最大的不同在于它使用的不是全威力步枪弹，而是9mm的手枪弹。但在随后的实战中，这种机枪被证明威力不足，9mm手枪弹很难击落敌机，但是它相对轻便的重量和较低的后坐力，十分适合步兵在近距离做火力压制。因此这种概念在陆地上大放异彩，启发了各国的轻武器设计师，到二战已经成为了步兵广泛装备的一种武器。 不要被它唬人的外表骗了， 其实这枪真的不大，全长只有半米 早期的机载火炮 早期的机枪因为都是中口径机枪仍然存在威力不足的问题，于是也有设计师动了脑筋，试图将小口径机关炮装到飞机上，用来对付飞机和地面单位。考虑到小口径机关炮的重量和后坐力，一战时期的机炮一般都是加到轰炸机上。比如德国的贝克式M2 20mm机关炮（Becker Type M2），即后来的厄利孔 20mm机炮，就装在了当时的G.III轰炸机和AEG G.IVk对地攻击机型上。 被装在轰炸机上用来对空的贝克式20mm机炮 美国在水上飞机上使用了戴维斯2磅无后坐力炮用于反潜。法国在自家布雷格5 Ca.2轰炸机机头位置安装了一门哈奇开斯37mm加农炮。但以上火炮都是无法连发射击，因此实用程度很低。受到以上启发，英国则研制了一款C.O.W 37mm航炮，做到了全自动射击能力，理论射速高达90发/分;可惜投产时战争已经结束了。 美国水上飞机安装的戴维斯2磅无后座力炮 布雷格5 Ca.2轰炸机上的37mm炮 总的来说，一战时期的航炮远不如机枪受到重视，也没有获得突破性发展。原因就是机炮在轻量化，低后坐力化上做的仍然不够好，很难实用。即便是姗姗来迟的COW 37mm机关炮，也只能使用5发弹夹，火力持续性根本没法看。 COW 37mm炮用的是5发弹夹，火力持续性仍然很差 飞机上绑窜天猴——勒夫里尔火箭 由于一战期间，协约国屡屡遭到德军气球和飞艇的侦察袭扰，为了能够高效地摧毁这些讨厌的飞行器，法国军官勒夫里尔（Le Prieur）发明了一种火箭。将10枚火箭绑在飞机的机翼两侧，每一枚火箭都拥有200g黑火药装药。飞行员可以一次性将所有火箭发射出去，但因为准头极差（想象一下窜天猴的轨迹），这种火箭只能在距离目标115米内发射。由于飞艇和气球使用的是氢气，因此火箭可以起到较好的纵火效果，比航空机枪有效得多。不过这种火箭本质上只是康格里夫火箭的变种，与二战所使用的火箭弹性能相去甚远，只在战术思想上得到了继承。 装备勒夫里尔火箭的法国侦察机 一个德国气球被发射的勒夫里尔火箭击落，可以看到火箭的轨迹 结语 尽管一战开始时，协约国和同盟国的参展各国航空技术能力不同，初始状态不同。但随着战争烈度的升高，必然导致各国都追求最为科学和高效的技术路线，也最终导致了双方的飞机设计上的趋同和机载武器趋同。通过4年的残酷厮杀，到1918年战争结束前，双方用无数战士的流血换来了的机载武器的正确发展方向，为后来的航空武器发展确定了基本旋律。
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