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寇蒂斯SB2C“地狱俯冲者”俯冲轰炸机的研制与型号变迁

 厌战Warspite 2023-07-01 发布于河南

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1938年8月6日,美国海军航空局非正式地向国内各大飞机制造厂商公布了新一代侦察·轰炸机(VSB Class)的技术规范。这份非正式的技术规范要求新机配备当时尚在研制之中的新型大功率星型气冷活塞发动机,以及采用包含折叠式机翼、完全可收放的起落架等在内的,在当时而言非常先进的技术,除此以外规范还明确规定了飞机的最低性能、武器装备、无线电设备性能、机体的强度、以及重量和主尺度等各项技术指标。

其中,在重量方面要求新机在挂载1枚500磅(约227千克)炸弹、携带以经济巡航速度可飞行1,000英里(约1,610千米)的燃料的情况下将总重量维持在9,000至9,500磅(约4,082千克至4,309千克)之间。在主尺度方面,要求新机在主翼处于折叠的状态下宽度不超过17英尺(约5.18米),并且在机翼折叠状态下可以在40X45英尺(12.19X13.72米)大小的升降机平台上同时容纳两架。

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SB2C具有非常紧凑的外形设计,适合作为舰载机使用,但也为此付出了巨大的代价。

当时,美国海军舰载机部队正处于由双翼机时代向单翼机时代过渡的时期。在这一时期美国海军装备的舰载单翼机仅有机翼可以折叠的道格拉斯TBD-1“毁灭者”和诺斯罗普BT-1这两款,由于舰载机部队对于约克城级航母的舰载机搭载数量正在呈现明显减少的趋势深表不安,因此采用可折叠式机翼,以及尽可能地缩小飞机的主尺度成为通过军方审查的先决必要条件。

针对军方提出的设计要求,共计有6家飞机制造厂商递交了自己的方案,但最终能够勉强满足军方要求就只有寇蒂斯和布里斯特两家的方案。于是,海军航空局在对这两个方案的原始设计提出了相当的改进要求之后,分别以XSB2C-1、和XSB2A-1的名义与两家公司签订了试验样机的制造合同。

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寇蒂斯XSB2C-1试验样机,外形浑圆短粗,炸弹全部安装在机腹部的内置弹舱内,与后来的生产型相比最大的特征是垂尾的面积较小。发动机整流罩内装备2挺.50口径机枪,配备老式的望远式瞄准具。

寇蒂斯公司的设计方案(公司内部名称Model 84)不仅限于满足军方一部升降机可以同时容纳两架飞机的要求,为了能够在面积有限的飞行甲板以及机库内尽可能多地停放飞机,在可以允许的范围之内尽可能地缩短了机身的长度,因此从外观上看飞机的机身非常的浑圆敦实。

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飞行中的XSB2C-1,不过很快便在随后的试飞过程因发动机故障在着陆过程中受损。

这个特点虽然后来获得了海军航空局的高度评价,并且成为了该机成功获得试验样机制造合同的重要原因之一,但因此产生的航向安定性不足的问题,也贯穿了地狱俯冲者的整个服役生涯。

另外,由于在规定的重量限制范围内,设计一架全新的配备新型大功率发动机的飞机几乎近于不可能,鉴于如果严格遵守重量限制,那么相比于旧型号,新型侦察轰炸机的性能很有可能只能得到非常有限的提升的现实,海军航空局决定将该机的重量上限放宽至10,250磅(约4,649千克),并且同意使用铝镁合金制造该机的非承力结构部件和辅机。

于是,寇蒂斯公司针对上述的这些经过修订后的设计规范,开始着手方案的细部设计,但是此时军方尚未提出为该机配备装甲钢板的要求,500磅的载弹量亦没有发生变化,只需为将来挂载1,200磅(约544千克)炸弹留出充足的预留空间即可。

1939年5月15日,XSB2C-1试验样机的试制工作正式启动,并且于同年5月23日至25日期间完成了等比例木制模型的制造,开始接受军方的审查。在这次审查中,军方除要求对后座自卫机枪座重新进行设计,加装后座减震装置和消焰器外,还对后部机舱整流罩的设计提出了修改意见。

到了1939年7月,风洞试验以及P-36试验机的试飞测试结果表明,XSB3C-1预计的2.015的主翼升力系数,基本上已经无法实现了。为了满足海军航空局的最低要求,只能在现有的设计方案的基础上为主翼加装前缘缝翼,然后,或者使副翼具备下垂功能,或者大幅度地增加主翼面积。

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XB2C-1样机在测试中暴露出了许多问题。

在经历过多次的技术上的探讨之后,寇蒂斯公司决心将该机的主翼面积由原来的385平方英尺(约35.77平方米)一举增加到422英尺(约39.20平方米)。不过,为此必须要对整个飞机的结构进行重新的设计,重量也会有所增长,而且势必将会大幅度地延误试验样机的交付时间。

因此,寇蒂斯方面针对设计方案提出的修改要求,最初未能获得海军航空局的认可,使得研制计划一度陷入到了绝望的境地。

至于,为了减轻重量所采用的铝镁合金材料主要用于制造起落架轮毂、耳轴结构部件、各种铸造件以及管材、螺旋桨桨毂整流罩、机翼蒙皮以及座舱风挡框架等,除此之外,还使用了大型的铝制铸造件力图进一步削减重量。

至1939年末,虽然样机研制进度总体上超过了预期的日程,但是至关重要XR-2600发动机却仍然没有到位。这台发动机直到1940年的8月才完成了最终的测试,交付XSB2C-1样机使用。

无论是在哪一个国家,将尚在研制之中的发动机与尚在研制之中的发动机组合在一起,无疑都将面临巨大的技术风险,特别是在追求研制进度的时候,更应该尽可能地避免这种情况的发生。

1940年12月18日,XSB2C-1试验样机在位于纽约州布法罗的寇蒂斯工厂完成了首飞,接下来的试飞工作一直持续到了来年,直至样机因着陆事故破损为止。在这次试飞中,虽然飞机的最大平飞速度达到了515千米/小时,已经基本上达到了当初的计算值,但是在与此同时也暴露出了该机存在的发动机冷却不足容易过热、纵向稳定性不足、俯冲减速板完全打开后容易发生振动、着陆速度太快、低速操控性能不佳等一系列的技术问题。

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XSB2C-1为了节省空间采用了折叠翼结构和相对短粗的机身。

1941年2月9日,XSB2C-1样机在执行第26次着陆之际,由于发动机故障在机场跑道前方提前触地,导致样机倾覆。由于受损相当严重,需要将样机分解,动用模具对各部件实施修理。1941年5月6日,样机在重新组装完毕后,重新开启了试飞工作。

可是,由于飞机在纵向稳定性方面存在的问题依然没有得到妥善的解决,于是,此后在设计上又对该机动了包括将机首延长1英尺(约0.3米)让飞机重心位置前移,以及重新设计整个尾部在内的大手术。

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重新组装修复后的XSB2C-1样机,为了解决纵向稳定性不足的问题重新设计的垂尾,在大幅度增加了垂直尾翼面积的同时,还在垂尾根部增加了一个很小的背鳍。

1941年12月21日,样机在进行第33次俯冲试验时由于右侧机翼和尾翼出现破损,导致飞机坠毁,虽然飞行员成功跳伞逃生,但飞机落地后损毁严重已经失去了修复价值。破损的原因据称是水平尾翼和副翼在俯冲过程中发生了剧烈的震颤现象。由于样机已经损毁,于是决定改在生产型号上测试后续改进措施的效果。

超过800项以上的改进措施

生产型SB2C-1早在原型机首飞前一个月的1940年11月19日就已经签下了生产370架飞机的订单,进而又在一个多月之后的12月31日追加了海军型208架、陆军型100架的订单,首批生产总数合计达到了678架。

SB2C-1的生产主要在寇蒂斯-莱特公司位于俄亥俄州哥伦布市的总装厂(现已成为罗克韦尔公司的工厂)进行。生产型号根据试验样机测试的结果,共计实施了800项以上的改进。

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SB2C-1初期生产型

其主要内容包括:为尚残留有一部分上代SBC轰炸机特征的垂直尾翼的根部前方追加大面积的背鳍、增加燃料搭载量以及换装防弹自密封燃料箱、增设装甲钢板、废除发动机整流罩内的2挺.50口径(12.7毫米)机枪,改为在机翼内布置4挺.50口径机枪等。

SB2C-1虽然同试验样机一样,配备1台额定功率为1,700马力的莱特R-2600-8星型气冷活塞发动机,后座配备的2挺.30口径自卫机枪(后改为.50口径机枪1挺),主翼,襟翼兼俯冲减速板,以及降落装置等处的设计也同样机相比几乎没有发生任何的变化,但空重已经达到了10,100磅(约4,580千克,相比之下样机空重只有3,230千克),而全重更是达到了惊人的14,700至16,590磅(约6,670千克至7,525千克,相比之下样机仅有4,920千克),两项数据均有大幅度的增长。

281英里/小时(约452千米/小时)的最大平飞速度相比于试验样机也出现了大幅度的下降,而着陆速度反而有所增加,达到了79英里/小时(约127千米/小时)相比样机增加了10英里/小时(16千米/小时)。另外,该机的实用升限也从样机的30,040英尺下降到了24,740英尺(约7,540千米)。

续航能力方面由于提升了机内燃料搭载量因此增长了约125英里(约200千米)达到了1,110英里(约1,786千米)。

SB2C-1在经历上述一系列的改进之后,被授予了“地狱俯冲者”的名称,于1941年11月正式列装部队。

美版“斯图卡”

在二次世界大战爆发初期德国入侵一系列弱小国家的作战中声名大噪的“斯图卡”俯冲轰炸机不但给当时的普通大众,也给美国陆军航空队的高层留下了十分深刻的印象。由于美国陆航在当时并没有属于自己的俯冲轰炸机研制计划,于是便打算直接从美国海军引进最新型的舰载俯冲轰炸机转做陆基俯冲轰炸机使用。

至1940年末,陆军决定将海军即将研制成功的“地狱俯冲者”列入陆航俯冲轰炸机备选方案,开始与海军方面交涉。陆军装备的早期型陆基SB2C-1除极少一部分机载设备有所变更之外,与海军型完全一致。

其变更内容包括:拆除着舰钩、海上救生设备以及自动驾驶装置,加装双重操纵机构、为主翼以及螺旋桨添加除冰装置,更换起落架轮胎型号和陆军用无线电设备等。

于是,在美国陆军航空队与寇蒂斯公司签订正式的合同之前这段时间,陆军所需的“地狱俯冲者”便被包含在了海军的合同之内。1940年12月31日,军方通过修改合同条款,又追加了100架陆军型SB2C-1的订单。

不过,这些飞机全部都需要在海军的监督下制造,经海军检查验收合格后,才能转交给陆军。

这样一来,陆军自身,或者寇蒂斯方面如果想对陆基型SB2C-1实施任何技术改进的话,就必须要得到海军航空局的批准才行。

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A-25 虽然名义上属于美国陆航但是大部分情况下都转交给了美国海军陆战队使用。

虽然此后专门为陆军生产的陆基型“地狱俯冲者”SB2C-1A于1942年6月通过海军的订购的途径,又再度签订了追加生产3,000架的订单,但是从1943年5月21日开始,随着合同改由陆军方面自己单独签订,该机亦获得了A-25的陆军正式编号,海军的合同也随之被取消了。

海军航空局虽然同意陆军方面对该机进行各种改装,但是同时还要求这些属于陆军的陆基型“地狱俯冲者”必须随时可以迅速地改装为海军的舰载机。比如说,虽然允许陆军拆除着舰钩,但是必须要继续保留海军规格的安装接口,并且要求为每架飞机都配备备用的着舰钩,以备不时之需。

由于在设计上必须要考虑陆海军装备互换的问题,不仅让该机自重不断增长,也给日常的维护保养也造成了诸多不便。

在太平洋战争爆发伊始的1941年末,已经进入战争状态的美国陆军对于包括俯冲轰炸机在内的各型军用飞机的需求剧增,于翌年指定寇蒂斯公司位于圣路易斯的工厂为陆航生产A-25。

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美国陆航A-25攻击机

而海军型的“地狱俯冲者”则继续在哥伦布的工厂生产,虽然从此不再有争抢产能的情况发生,但是诸如设计变更权限之类的,在技术方面的主导权,自始至终都一直掌握在哥伦布工厂的技术部手中。

虽然SB2C-1的设计图纸以及各种数据等,此后都被原封不动地送到了圣路易斯工厂,但是在此时又突然发生了出乎意料之外的状况。

由于圣路易斯的工厂此前在生产中一直习惯采用十进制的公制单位,直接采用哥伦布工厂的海军英制单位图纸在施工中多有不便,再加之在工艺工序、铆钉规格、材料名称方面也存在或多或少的差异,因此圣路易斯工厂必须将这些图纸和资料数据重新绘制修改之后才能分发使用,对整个生产计划造成了很大的负面影响。

SB2C-1与A-25的主要区别是A-25配备了直径更大的起落架轮胎,以及陆军规格的无线电台。本来,陆军方面还希望对该机实施一些更多的改进,但是由于海军方面担心过多的改进项目会导致该机无法变回SB2C-1,所以一直不同意陆军方面的要求。不过,随着后期两个工厂的产能不断提升,海军方面也不再反对陆军方面对于该机的改进要求了。

首架生产型A-25于1942年9月29日成功首飞,第10架生产型A-25于翌年3月成功首飞。其中第10架生产型A-25采用了可以完全变回SB2C-1的构造,不过在后续的生产型飞机上均放弃了陆海军统一制式的设想,主翼的折叠机构也被废除了。最后的A-25(第900号机)于1944年3月28日被交付给了美国陆军航空队。

不过,后来这些飞机基本上都转交给了海军陆战队,还有10架被交给了澳大利亚空军,因为此时陆军航空队的俯冲轰炸机热已经完全消退了。

出乎意外之外的生产规模

SB2C-1作为舰载机原本在设计时并没有考虑过大批量生产的问题。不过,随着太平洋战争的爆发,在战争初期受到了日本俯冲轰炸机沉重打击的美国海军开始急速提高“地狱俯冲者”的产量。

其订购数量由太平洋战争爆发前的965架(含陆军的100架)一举增加到了约7,000架。为此,对该机部分设计实施了更适合于批量生产的优化,而在稍早之前的1941年5月,加拿大的加拿大汽车与铸造公司也开始以SBW的名义批量生产“地狱俯冲者”,紧接着在1942年12月,费尔柴尔德·加拿大公司也开始以SBF的名义量产该机。

首架生产型SBW-1于1943年7月29日首飞,同年8月28日,首架生产型SBF-1亦成功完成了首次飞行。这些飞机在设计上与SB2C-1C完全相同,在寇蒂斯公司转产SB2C-3以及SB2C-5以后,这些在加拿大的生产线亦随之开始生产最新型的“地狱俯冲者”

SB2C-2,难产的水陆两用型号

1940年2月,军方谋求在“地狱俯冲者”的基础上研制一款专供海军陆战队使用的远距离水上攻击机。并且于1941年3月,与寇蒂斯方面签订了XSB2C-2试验样机的试制合同。该机采用了可以在配备浮舟的水上和配备起落架的陆基状态之间迅速切换的所谓水陆两用设计,原本计划在XSB2C-1试验样机结束试飞测试之后直接进行改装,但是由于该机后来在试飞中坠毁,因此最后决定从生产型SB2C-1中抽调了1架(第5号机)实施改装。

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XSB2C-2 由于缺乏需求,在性能满足要求的情况下被军方最终放弃。

然后于1941年12月,在试验样机尚未接受改造的情况下,军方就与寇蒂斯签订了共计达294架的生产合同。对于XSB2C-2试验样机的改造,从1942年的7月开始,前后共计实施了约4个月,寇蒂斯公司在完成水上、以及燃料系统的测试工作之后,将该机改造为陆基状态送往位于阿纳卡斯蒂亚的海军基地继续接受测试。

随着研制进度的不断进展,本应该从“地狱俯冲者”的第51号机正式开始实施两用化改造,但是随着美国海军航母舰队的大规模扩张,此时军方对于远程水上攻击机的需求已经“消失”了。因此所有订单在1944年4月14日被取消,期间部分已经完成订货但尚未建造完成的飞机后全部以SB2C-4的规格完工交付海军使用。

在实战中积累经验

在太平洋战争爆发约一年之后的1942年12月,“地狱俯冲者”开始交付美国海军舰载机部队服役。最初装备该机的是预计将部署到埃塞克斯号航母的第9航空大队,以及预计将部署到约克城号航母的第10航空大队,不过这些飞机很快便在训练中暴露出了大量缺陷,为此对200架初期生产型飞机实施了大改。

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VB-17中队装备的SB2C-1俯冲轰炸机

此次大改前后共计持续了三轮,直到1943年的7月该机才在邦克山号航母所属的VB-17轰炸机中队初步形成了战斗力。

1943年11月11日,36架VB-17轰炸机中队的“地狱俯冲者”随邦克山号航母与埃塞克斯号航母一道参与了对所罗门群岛日本海军基地拉包尔的空袭。此后,SB2C-1C开始逐渐替换日渐老迈的SBD“无畏”式俯冲轰炸机。

相比于SB2C-1,SB2C-1C的主要变化是将翼内的4挺.50口径机枪升级成为了2门20毫米口径的机关炮,襟翼改为液压控制,SB2C-1C从“地狱终结者”的第201号机开始共计生产了778架,1943年5月开始交付使用,1944年1月停止生产。

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由于纵向稳定性不佳,降落速度过快,驾驶SB2C在航母上起降相当危险,而大功率发动机带来的巨大扭矩又容易让飞机在复飞时机头急剧上仰或者倾斜,这导致该机在飞行员中的口碑很差,直到1944年SB2C-3服役以后情况才有所好转。

从1944年春天开始,性能更加先进的SB2C-3型开始逐渐在战场上崭露头角。该机换装了起飞功率达1,900马力的莱特R-2600-20发动机和效率更高的4叶螺旋桨,速度、爬升能力,以及其他飞行特性均有了大幅度的改善。同时还对座舱的设计进行了修改,取消了飞行员座椅后方的大面积舷窗,重新设计了滑动式的后舱盖,还搭载了新型的无线电台以及供氧系统。

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降落到提康德罗加号航母(CV-14)上的SB2C-3俯冲轰炸机,注意主翼前缘与主起落架随动的前缘缝翼。

到了莱特湾海战(1944.10.23-26)期间,除VB-15中队尚在使用SB2C-1C外,其他装备“地狱俯冲者”部队均已换装SB2C-3型。在获得阶段性的成功后,寇蒂斯公司又进而开始转产性能更完善的SB2C-4型。

SB2C-4具备在翼下挂载8枚5英寸口径火箭弹的能力,除火箭弹之外翼下增加的重挂点还可以选择挂载1,000磅(约454千克)。另外,还配备了在SBD“无畏”式上深受好评的穿孔式襟翼(兼俯冲减速板)。

由于SB2C-4配备了与SB2C-3相同型号的发动机,因此两者性能几乎相差无几。在产量方面SB2C-3共计生产了1,112架,SB2C-4共计生产了2,045架。

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从SB2C-4开始地狱俯冲者家族终于配备了经典的穿孔式俯冲减速板. 另外该机部分型号还具备有在右侧机翼吊挂一个AN/APS-4雷达吊舱的能力。

1945年春,寇蒂斯公司开始生产“地狱俯冲者”的最终生产型号SB2C-5。该机采用与-3、-5相同型号的发动机,增加了机内燃料搭载量,一定程度上改善了续航性能。至太平洋战争结束为止共计生产了970架,其余订单因战争结束后全部被取消。

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如图所示,为了扩大后座自卫机枪的射界,SB2C全系列机型的垂尾根部和与其相连的后部座舱盖均可向下收纳入机身内。

“地狱俯冲者”虽然在服役早期由于技术问题不断遭遇挫折,不过在战争的后半程,作为美国海军唯一的俯冲轰炸机,在整个太平洋都有非常活跃的表现,随着战争结束,至1945年10月为止,以全系列共计5,106架的成绩停止了生产。

—全文完—

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