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末日挣扎:二战日本喷气式战机研发始末(下)

 长弓有心 2022-08-06 发布于江西

(接上期)五.秋水/秋水改型 火箭动力截击机

1943年,德国研发出了采用火箭动力发动机的ME-163式火箭动力截击机。火箭发动机的优点是制造简单、推力和加速功能极强。ME-163的HWK509A发动机可以爆发出1700千克的推力,爬升率达到了惊人的近5000米/分钟,极速超过1000公里/小时!它可以在极短的时间内冲上重型轰炸机飞行的高空进行拦截,当时的一切活塞式战斗机都无法追上它的高速。

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德军Me-163火箭截击机

不过火箭推力也有一个很大的缺点:就是消耗燃料过大。ME-163的续航时间只有6分钟,之后只能凭借惯性再支撑一阵就必须降落,充其量只能对敌机完成2-3次攻击。

但ME-163简易的制造工序和强大的速度吸引力实在太强,德军还是将其投入实战。过短的续航时间只能通过在敌军机群沿途机场部署、加强预警的方式弥补。日本驻德武官在获知ME-163的存在后也相当感兴趣,德国同意向日本转让技术,不过日本人也得拿诸如钨之类的短缺物资来换。

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Me-163对美军B-17进行拦截的真实照片

于是前文提到的严谷英一的“旅程”就出现了。伊-29号被打沉后,ME-163的发动机样品石沉大海,不过严谷英一带上飞机的资料包括了ME-163的外形设计图、发动机核心部件图纸和燃料配方等等。总之算是保存下来了ME-163仿制的技术基础。

日本陆海军对ME-163都表示了极大的兴趣——因为在两分钟内冲上万米高空的速度令人无法拒绝。双方难得的表示愿意合作。海军负责机体设计,陆军则攻克火箭发动机难关。

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“秋水”火箭截击机,和Me-163外形几乎一样

实际上火箭发动机的可靠性是整个项目最大的问题。德国人的ME-163也没能解决,所以死于故障的飞行员比死于战斗的要多得多。技术水平更低的日本人造出的产品自然更加糟糕。1945年春,仿制德国产品的特吕二号火箭发动机终于走下了生产线,并开始进行试车。火箭发动机采用甲醇、过氧化氢为主要燃料,两者混合点燃后产生化学反应推动飞机前进。过氧化氢腐蚀性极强,燃料中还需要加入一些剧毒的添加剂增强性能,这让火箭发动机变得十分危险。因为技术不稳定,轻微故障就可能导致发动机爆炸,而燃料箱一旦泄露后果更是不堪设想。特吕二号比起原装的德国发动机,制造工艺要粗糙得多,而且使用的钢材质量也更差,所以可靠性进一步降低,推力也要小一些。在多次测试中,特吕二号出现了爆炸、熄火、供油不畅等等故障,不过也有成功的例子。日本人只能降低验收标准,认为发动机能无故障工作两分钟就是合格品,匆匆将这款问题频发的产品装上了飞机——反正爆炸了死的也不是日本高官。

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博物馆中的“秋水”,放在前面的就是特吕二号火箭发动机

机体设计比发动机要简单一些,但并非一片通途。主要困难在于承接设计的三菱工厂从来没有制造无尾翼战机的经验,Me-163完全是一款陌生的飞机,而大部分资料都已经在运输途中沉没了。三菱只能依靠严谷带回的飞机外形图进行反向研发,机体内部的许多细节必须从头再来了。东京帝国大学的专家教授也参与到了Me-163的仿制工作中。

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“秋水”升空的设想图

1944年12月,第一架无动力的仿Me-163机体制造完毕并进行了滑翔飞行测试——这种飞机后来被起了一个很有“诗意”的名字:“秋水”。1945年1月,“秋水”原型机进行了无动力模拟载重的滑翔飞行。从外形来看,“秋水”与Me-163基本一致,但机头更尖。受限于航空玻璃的制造能力,日本无法造出气泡式座舱盖,所以“秋水”只能采用视野相对较差的、有加强边框的传统舱盖。“秋水”装备两门HO-155式30毫米机炮,火力强劲,不过原装Me-163上用来保护飞行员生命的一百千克重的防护钢板又被日本人习惯性省掉了——毕竟发动机推力不如人,能减一点重量是一点……“秋水”和Me-163一样,采用滑车起飞,离开地面时滑车自然脱离,飞机作战完毕后采用机腹的滑撬着陆。

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“秋水”与美军F4U战斗机格斗设想图

1945年7月,“秋水”终于开始了第一次有动力测试。装载燃料和发动机后,驾驶“秋水”相当危险:因为高腐蚀性和有毒的燃料箱就在飞行员身后。日本人自己对“秋水”试飞也缺乏信心,专门找了个海边的机场,飞机起飞后一旦故障迫降到海里能降低爆炸的几率。

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试飞员准备就绪

试飞的结果很好地证明了“墨菲定律”的有效:怕啥来啥。试飞员驾驶“秋水”成功起飞后开始加速爬升,发动机突然空中熄火;试飞员试图利用存速保住飞机,用滑翔的方式着陆,但最终失速坠毁。一号原型机彻底损坏,试飞员伤重不治。

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迫降失败的“秋水”

二号原型机的试飞失败得更加彻底:起飞阶段发动机爆炸,飞机和飞行员都被烈焰吞没。后来陆军第70航空战队也接收到一架“秋水”,不过只进行了无动力滑翔测试,让飞行员熟悉操纵过程。日军试图加速测试速度尽快投入量产,但1945年8月即战败。当时已经有7架“秋水”生产完成,两架如前文所述毁于测试,剩下的被美军缴获,当做比较稀奇的战利品拉回国内展示。

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地面测试中的“秋水”

日军计划在5家工厂同时生产“秋水”,到1946年春时制造3000架。如此“野望”甚至连战后日本研究者都认为是在“痴人说梦”。实际上,“秋水”原型机的生产和组装就已经受到美军轰炸的严重干扰,不得不多次转移制造车间。战争结束前,为“秋水”生产燃料的工厂也被美国人摧毁了。比较现实的估计是,哪怕战争继续进行,“秋水”也不太可能在1946年以前投入实战。

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“秋水”原型机,涂刷成教练机的橘黄色

“秋水”预计装备海军第312、322、362航空队和陆军第70航空战队。到战败时第312航空队和第70航空战队具备雏形。前者主要从海军航空兵下属的横须贺航空队、霞之浦训练航空队等部队抽掉人员组成。1944年10月,横须贺航空队抽掉16名飞行员和30名地勤组成分遣队,作为组建312航空队的基干,准备学习“仿Me-163战机”的飞行和维护,并在厚木机场开始展开训练。1944年11月,飞行员开始利用滑翔机、普通教练机模拟“Me-163”展开训练。不过可以用来作战的“秋水”一直没有到位,1945年7月两次试飞失败后,312航空队的组建工作更是成为无源之水。不过对于那些被选中当做“秋水”飞行员的士兵来说这肯定是个利好消息:他们不需要被当做炮灰扔到前线送死,而是在训练和等待中安全幸存到了战争结束。

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秋水进行地面试车时发动机起火,地勤紧急灭火

312航空队的指挥官柴田武雄大佐是个狂热分子,1944年就曾经动员手下飞行员去神风特攻。他执掌312航空队后认为“秋水”的续航时间太短,有限的几次机炮攻击可能无法取得战果。他认为“秋水”可以拆掉机炮,在机头装上600千克炸药,由飞行员驾驶冲到美军轰炸机编队中引爆同归于尽。一架小飞机和一名飞行员换掉对手一群轰炸机和几十号人是“很划得来的”。这完全就是把“秋水”改装成有人驾驶的防空导弹,用人来充当导弹的导引头,可见日本在战争最后期的疯狂。这种“创意”和“樱花”自杀火箭一样,完全漠视士兵的生命,把人当做一个武器零件来用。如果真的爆发“本土决战”,日军很可能把这种做法付诸实践。

“秋水”的另一种改进型号要文明不少。日本资料将其称为“秋水”对空火箭。实际上就是无线电制导的地空导弹。德国在二战最后期曾研发了最早的防空导弹“莱茵女儿”,据说还有部分投入了实战。日本虽然没有得到德国防空导弹技术的援助,但自己其实早就展开了制导武器的研发,出现防空导弹的设想也不足为奇。

不过“秋水”对空火箭的杀伤方式很奇特,不是使用无线电近炸引信加高爆弹头——这种方式至今仍是防空导弹最常用的杀伤模式,而是使用冲撞!飞机的机头和机翼将进行加固,并改成锋利的刃面。“秋水”发射以后,在无线电的引导下用机头或者机翼撞向敌机的机翼,用锋刃将其切断,燃料用尽以后迫降。日本预计这种武器还可以回收重复使用。从现实来说,当年的无线电制导精度根本无法做到引导火箭精确地撞上飞机的机翼,而且“秋水”这样的小飞机真的能撞得动庞大的B-29么?只能理解为日军在缺乏无线电近炸技术的情况下病急乱投医之举。

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“秋水改”拦截B-29设想图

日本陆军还推出了“秋水改”计划,编号KI-202,试图缓解“秋水”续航时间过短的问题。之前设计部门就提出过拆掉一门航炮以减重并增加燃料箱的计划,但治标不治本。“秋水改”将对机体进行重新设计,加长加宽机身以容纳更多的燃料。另外飞机将配备一台装有二级燃烧室的改进型火箭发动机,最大推力达到2000千克,对燃料的消耗却比原型相对少一些。有迹象显示德国曾向日本提供了增加二级燃烧室的新式火箭发动机的技术资料。一番改进后,KI-202的发动机运行时间将达到10分钟,可以在空中飞得更久取得更多的作战机会。

日本预计KI-202将在1945年8月投入测试,不过新式火箭发动机的研发制造又被卡住了。最终,“秋水改”到战败时仍旧停留在绘图板上。

六. “神龙”、“梅花”与“樱花”

从柴田武雄把“秋水”当做有人操纵高空自爆炸弹的想法可以看出,日军高层对利用火箭动力充当自杀性特攻武器充满了兴趣。如果说柴田眼中的“秋水”改进型号将作为有人操纵地空导弹使用,那么日本人还研发了把人当做导引头的“空射反舰导弹”和“地对地导弹”,那就是“樱花”和“神龙”。

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保存至今的“樱花”自爆炸弹

“樱花”有人操纵火箭的名气比较大,因为其在战争末期成批投入了使用——这也是日本唯一真正投入过实战的喷气式“战机”。“樱花”前部是一个超过1吨的大当量装药穿甲弹头,中间是驾驶舱,后部则是三台火箭发动机。攻击方式是由轰炸机携带,在敌军舰队附近释放,“樱花”被火箭发动机推到900公里/小时的高速后在敢死队员的驾驶下直冲目标。不过到日本战败,樱花取得的战果也只是击沉驱逐舰一艘,击伤5-6艘,没有打中任何美军大型舰艇。这主要是“樱花”虽快,但搭载它的轰炸机却十分笨重,美军战斗机可以在雷达的引导下在轰炸机尚未释放“樱花”以前就将其击落。在二战后期,美军舰队遭到了大量日军特攻战机的围攻,甚至遇上了“樱花”这样的火箭反舰武器,舰队安全受到很大威胁。不过美军也在战斗中积累了最初的应对“饱和反舰攻击”的经验,进一步密切了防空兵力的协同,到战争的最后阶段,美军舰队防空火力圈如同铁桶般密不透风,很少有日本的特攻飞机能得手。

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大部分“樱花”都跟随载机被击落

我们常说的“樱花”自爆炸弹,主要是指“樱花”11型,投入作战的都是这种型号。实际上“樱花”的改进型号——比如“樱花”22型也在研制和测试当中。22型比起11型的发动机工作时间更长,所以射程也更远,而且22型还将衍生出陆基发射的型号。如果真的爆发“本土决战”,那么日军将利用岸边的工事,用地面滑轨来发射“樱花”,相当于是一枚“陆基反舰导弹”。

“神龙”和原理和“樱花”很类似,不过主要是打地面和近海目标——比如美军坦克、登陆艇等等,是为“本土决战”准备的特攻兵器。

“神龙”由海军舰政本部下属的航空局航空试验所研发,1944年12月项目上马。它的基本构造和设计和樱花差不多,但体积更小。“神龙”前端是一个装药100千克的弹头,中间是驾驶舱,后部是三个火箭助推器。“神龙”可以拆成多块运输,在发射前进行组装。日军预想的战法是,当美军登陆以后,就利用洞库工事里的滑轨把“神龙”发射出去。“神龙”的火箭推进器只能工作10秒钟,其中两个推进器在发射时立即点燃,将“神龙”加速推向空中,剩下一个则在攻击阶段帮助“神龙”冲向目标。“神龙”的飞行时间只有不到1分钟,攻击范围不超过10公里,主要是在浅纵深发射攻击美军的前线部队。登陆艇、坦克、步兵群,都可以当做攻击目标。“神龙”因为体积小、结构简单、发射方便,可以在敌军进攻地区快速部署。

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“神龙”的测试留下了一张模糊照片

“神龙”在1945年5月完成了第一架样机,随后进行了无动力、无武装状态下的滑翔测试。试飞员认为“神龙”的可操纵性很糟糕,被选拔为特攻队员的新手很难驾驶这种武器在短时间内撞中敌人的坦克。后续的改进型增大了垂直尾翼的面积以增强飞行稳定性。到日本战败时,日军已经制造了5架“神龙”样机。虽然这种武器存在这样那样的问题,但海军高层在战败前夕还是下达了量产命令,并要求组建专门的特攻部队,从新手飞行员中征召敢死队员。

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造型前卫的“神龙”2

“神龙”设计了一种改进型,即“神龙”2型。“神龙”2修改了“神龙”的气动外形,尺寸更大,机头可以装入一枚装药更多的弹头,飞行时间也更长。“神龙”2 还很现代地采用了鸭翼布局——二战后期日本的计划飞机似乎对鸭翼构型特别偏爱,比如有名的“震电”式截击机就采用了这种外形——为增强飞行稳定性还采用了双垂尾结构。“神龙”2可以携带多枚火箭弹,攻击目标时先使用火箭弹进行几轮俯冲攻击,最后再撞向敌人同归于尽。到日本战败时,“神龙”2仅仅停留在纸面。可以认为,“神龙”是一种有人驾驶的自爆式“地对地导弹”或者“反坦克导弹”。

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“神龙”2起飞设想图

“梅花”式特攻飞机以德国V-1巡航导弹的技术为基础。整体设计则受到德军Fi-103R有人驾驶自爆导弹的启发。V-1是世界上第一种投入实战的导弹武器,1944年夏投入战场后主要从法国沿海发射,打击英国本土尤其是伦敦。一开始这种呼啸的制导武器的确引起了英国的恐慌,但很快就暴露了缺陷:受制于早期陀螺仪制导技术的限制,V-1的故障率相当高,而命中率却很低,甚至攻击城市这样的片状目标也有大量打偏的情况。在战局紧张之际,没有时间研制一款全新的制导系统,德军的一些狂热分子就试图为导弹加上驾驶舱,用飞行员充当导引头,驾驶导弹冲向目标。Fi-103R就这样诞生了。这种有人驾驶导弹采用空射的方式,由He-111或者JU-88轰炸机在空中释放后飞向目标。

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英国军队缴获的Fi-103R

德军完成了Fi-103R的样机生产,但在测试过程中却发生了多次坠毁事故。后来德国著名的女试飞员汉娜·莱契亲自上马才完成了试飞,可见其在操纵性和稳定性上存在很多不足。不过最终让Fi-103R项目下马的不是技术问题,而是人:德军从上到下都无法接受这样的自杀攻击武器,认为其突破了战争底线,是对士兵生命的极大不尊重。执行危险的任务是一回事,但哪怕九死一生,毕竟也有生还的希望,而自杀性攻击,成功就等于攻击者死去,是十死无生。

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德军V-1导弹精度很低

不过这样的问题在日本人那显然不是问题。Fi-103R的创意跟随着V-1导弹、脉冲发动机技术资料一起通过潜艇来到了日本人手上。日本海军命令川西公司利用德制脉冲发动机技术搞出一款特攻飞机。川西的老本行主要是研制水上飞机,二战中日军普遍使用的二式大艇(即大型水上飞机)就是他们的代表作,不过战争后期也接上了特攻机这类“脏活”。机体设计倒是不难,整体上和德国Fi-103R差不多,特攻机很快被命名为“梅花”。“梅花”机头是一枚250千克弹头,中间是驾驶舱,脉冲发动机则单独安置在机体上部。为了省事,“梅花”直接使用了“强风”水上飞机(后来修改的陆基型号即为“紫电”战斗机)的尾翼充当主翼。与V-1不同的是,“梅花”不采用滑轨起飞,而是使用可抛弃的起落架。

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“梅花”特攻机设想图

与此同时,空技厂(即海军航空技术厂,是日本海军下属的研发单位)与东京帝国大学合作,以德国技术为基础研制出了KA-10型脉冲发动机,其结构简单,甚至加入劣质的松根油都可以运转。装备KA-10的“梅花”预计最大速度达到630公里/小时,最大航程接近300公里。在计划中,“梅花”将拥有空射型、海基型和陆基型。陆基型是最基本的型号,采用起落架起飞,如果滑跑距离不够则加装火箭助推器;海基型将缩小尺寸,利用滑轨从潜艇上发射(当然,是要上浮以后才能发射的);空射型号有些类似“樱花”,速度比“樱花”慢但射程要长得多,预定采用“银河”式中型轰炸机携带。到1945年8月战败时,“梅花”仍旧没有走下绘图板。

七. 总结.

喷气式推进技术在二战后期并不成熟,德军匆匆将喷气战机投入战斗,只是面对优势敌军的一种无奈之举。实际上,哪怕是实战效果最好的Me-262,也饱受机械故障和极低的发动机寿命的困扰,出勤效率相当之低。早期喷气机面对发展成熟的活塞战斗机,除了速度以外并没有占据太多优势。活塞战斗机可以在格斗战中发挥转弯半径小的灵活优势,或者抢占有利位置进行伏击,甚至突袭机场,很多Me-262就这样被击落了。而至于Me-163和He-162之流,完全是一种“杀死自己人比敌人多得多”的糟糕设计。

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二战末期,成熟的活塞式战斗机仍是空中的王者

所以在战时最明智的做法仍旧是挖掘技术成熟的活塞战斗机的潜力。英、美等国在占据空中优势的情况下,就不急于将已经生产出来的喷气式战斗机投入战斗,因为对于一场大规模战争而言,最先进的不等于是最好用的,实用性才是最应该考虑的内容。

对于二战中的日本而言,其相对薄弱的航空技术根本不足以支撑喷气式战机的研发,零敲碎打运来的德国技术的确推进了日本人计划的进度,但无法从根本上扭转其在基础工业上的落后。到二战结束时,日本的喷气式战机除了“樱花”自爆炸弹以外,没有一款具备实战能力,要么是受困于发动机,要么完全还是绘图游戏。这些喷气机项目计划除了挤占本就紧缺的资源以外,没有任何意义。

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日本二战末期的“紫电”式战斗机,性能勉强达到美军1943年的水平

实际上,日本人在战争末期的喷气机计划,归根结底是在现有技术全面落后的情况下,乞灵于某种“新科技”实现对强大对手超越、扭转劣势的妄想。但日本人没有想过的是,基础工业和技术积累的影响是全方位的,既制约着现在,也制约着未来。新技术不会凭空出现,也不可能通过零敲碎打的外援掌握,只可能扎扎实实的脱胎于旧有的成熟基础。

很有意思的是,战后日本的不少虚拟作品都想象过那些计划战机投入实战后“痛揍”美军的画面。且不说战争要是真的打到1946年,日本本土的工厂到底还剩下几座、库存燃料能供几架飞机起飞、甚至在封锁之下还能不能填饱肚子的问题,日本人的“橘花”、“火龙”、“震电”真到了技术成熟能起飞打仗的程度,美军装备还会仅仅是P-51“野马”和F6F“地狱猫”么?无论是初代喷气机P-80,还是末代活塞战机F8F“熊猫”,同样对日军那些图纸飞机是压倒性的技术优势……

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