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堀越二郎:蛋战快飞
送交者: 狂心中[♂☆★★★★如狂★★★★☆♂] 于 2020-06-05 5:02 已读 937 次 2 赞  

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前言:该书翻译自鱼鹰社(Osprey)对决系列(duel)中的《F4F WILDCAT VS A6M ZERO-SEN——Pacific Theater 1942》,作者为爱德华·M·杨(EDWARD M. YOUNG)。在翻译时中对内容稍有整理,增加了一些配图。下图为原书封面。接上文


1937年10月5日,日本海军航空本部向三菱重工与中岛飞行机株式会社两家公司提出了“十二试舰载战斗机计划要求书”的设计案。该设计案是在总结了中国战场的经验后,针对日后取代A5M九六舰战的新型战斗机提出了最终要求。


九六舰战编队,最开始飞行员不愿意换装,因为在模拟空战中都是九六舰战获胜,但是零战在1940年中国战场上崭露头角,飞行员们彻底改变了原来的看法。

在5个月前,海军航空本部提出了新型舰战的初步要求,并开始与三菱和中岛两家公司讨论项目可行性。A5M九六舰战的设计师堀越二郎也参与了讨论,相对于之前的中岛A4N1九五舰战双翼机,他的九六舰战已经是质的飞跃了,在接下来的几个月里他一直在思考应该如何设计新型战斗机。九六舰战是一款全金属、半硬壳式、下单翼飞机,即使采用固定式起落架,机动性依然优越,比九五舰战速度更快航程更远。当九六舰战服役后,成为了世界上第一款最优秀的单翼舰载战斗机。现在日本海军航空本部要求三菱和中岛公司再设计一款性能更加优秀的新型战斗机。


三菱的设计师堀越二郎,他最满意的作品其实并不是零战,而是九六舰战,九六舰战服役时处于世界战斗机的第一梯队,零战服役时已经落后于西方战机了。(来源:百度)

1937年5月到10月这段时间里,日本海军航空兵投入到了中国战场,根据中国战场上的经验,海军航空本部提高了对新型战斗机的要求,其中对其影响最大的莫过于三菱的九六陆攻在没有护航的情况下的巨大损失。九六舰战直到9月中旬才投入战斗,在经验丰富飞行员的驾驶下很快击败了中国空军取得了制空权,此时日军轰炸机才能得以放心地去执行轰炸任务。虽然在中国战场上,九六舰战取得了胜利,但是还是发现用两挺7.7mm机枪击落中国飞机比较困难。这些意见被反应到了海军航空本部那里,表示前线需要一种拥有大航程、强火力,在速度和升限方面表现良好的飞机。此时海军对舰载战斗机的定位也开始发生改变,要从舰队防空转为给舰攻舰爆护航,并取得战区制空权,这与反应上来的意见不谋而合。

在10月份海军航空本部发布的最终设计案中,要求新飞机性能等同于或是超过世界上其他现役战斗机,这对于航空工业落后的日本是一个巨大的挑战。但是日本帝国的扩张的脚步已经停不下来了,即使困难重重,海军也要拥有一款领先世界的战斗机,即能够给轰炸机全程护航,击落一切来犯之敌,同时火力强大,可以拦截来袭的轰炸机。“十二试舰载战斗机计划要求书”大意如下:

-最大平飞速度超过500km/h;

-在3分30秒内可爬升到3000米的高度;

-使用机内油箱航程达到1625km,加装副油箱航程达到2615km;

-机动性不弱于九六舰战;

-翼展不超过12米;

-机翼装备两门20mm航炮,机头装备两挺7.7mm机枪;

-在48km/h的风速下,起飞滑跑距离不超过70米(在航母甲板上距离要求更短);

-着陆速度不超过108km/h

堀越二郎看了设计案后马上意识到,海军马鹿简直不让人活,这些要求不能同时兼得,必然顾此失彼:为了全程保护轰炸机,护航战斗机就必须携带足够的燃料、重量较大的航炮及其弹药,还需要大功率发动机,活脱脱一架重型战斗机;然而当执行拦截任务时,需要优秀的爬升率和机动性,这是轻型战斗机才能达到的。正如后来一位航空工程师所说,日本帝国海军需要的飞机需要有像马拉松运动员的耐力,像短跑运动员的速度,像重量级拳击手的力量和轻中量级拳击手的敏捷。中岛公司觉得海军马鹿太过变态,与自己格格不入,于是退出了竞标,只剩下了堀越二郎和他的设计团队在努力完成这个看似不可能完成的任务。

堀越二郎没有找到合适的发动机来装备新飞机,然而发动机的重量、功率、形状、油耗和尺寸决定了机身的形状和随之带来的阻力,同时也影响到飞机的重量、翼面积和飞行性能。二十世纪三十年代,日本仍然没有完全实现工业化,航空发动机的研发远远落后于欧美列强。航空发动机的基础——机床和汽车工业(The machine tool and automotive industries)规模有限,发展也不太好。根据设计案,海军航空本部要求新型舰载机要使用三菱瑞星发动机或是金星发动机,两种发动机都是14缸双列星型发动机。堀越二郎不太中意这两款发动机,他更喜欢金星46发动机,其1070马力远远大于瑞星发动机的870马力,但是金星46发动机更重直径更大,油耗也比瑞星发动机高,使用金星46发动机需要更大的机体框架,消耗更多的燃料,这对于资源匮乏的日本是万万接受不了的。而且使用瑞星13发动机的飞机大概是2.2吨,比使用金星46发动机的飞机轻700公斤,瑞星发动机在重量方面更有优势。

极轻的重量带来了良好的机动性,但是同时也带来了防护能力不佳的缺点。为了用仅900马力的发动机达到海军苛刻的要求,堀越二郎和他的团队在保证正常使用强度的前提下尽可能地减重,同时还要保证足够的航程和火力,让新飞机成为一个人挡杀人,佛挡杀佛的空中杀手。减重成为新飞机的首要任务,而不是考虑制造或维修性。堀越二郎意识到,要达到海军的要求,不能按照传统强度要求设计,并非每个部件都必须符合标准安全系数1.8倍的预期最大载荷,在适当的情况下,设计团队使用略低于1.8倍安全系数的标准。为了减重,去掉了机翼与机身的连接件,将机翼中段和机身融为一体,整体制造。

恰好住友金属公司研发出了一种高强度的锌铝合金,被称作超级杜拉铝(ESD),相同的标准下飞机的蒙皮可以做得更薄更轻。新战斗机的每一个部件都经过了仔细评估,以进一步减轻重量(航空航天口有一句口号:为减轻每一克而努力),由于重量的限制,十二试舰战没有重视武器和自封油箱,同时期也很少有飞机会在意这些。最后十二试舰战被设计出来的时候,它的重量极轻但是一点都不坚固。后来美国工程师测试俘获的零式,相较于美军飞机,零战的机体强度令他们留下了深刻的映像。

为了保证必要的机动性,堀越二郎设计了一副相当大的机翼,以降低翼载,也更方便安装20mm航炮和大容量油箱,但这样做就必须在俯冲和平飞速度上付出代价,同时机翼上还安装了一对长长的副翼。他还将翼梢稍微往下扭,延迟翼尖失速,提高了横向稳定性和飞机的机动性。此外,十二试舰战的可收放式起落架轮距较宽,这对在航母甲板上起降大有裨益,后来海军飞行员们发现零战的在航母上着陆并不比九六舰战难。


A6M零战的大面积机翼、低翼载和长副翼使零战在低速时具有极佳的机动性,着陆性能不比九六舰战差。

为了让十二试舰战成为一个更好的火力平台,设计团队还把机身拉长,增大了垂尾和平尾的面积,还采用平头铆钉,优化了气动,减小阻力,增大了航程和速度。新飞机还可以携带流线型副油箱,使得海军航空兵的作战半径大大提高。新飞机采用了全封闭的座舱,水泡式座舱盖也提供了良好的视野(就是框架太多了)。十二试舰战于1939年4月1日在各务原市陆军训练机场首飞,该地距三菱在名古屋的飞机工厂大概48千米。在地面测试了刹车之后,三菱的首席试飞员岛胜藏驾驶升空试飞,他在大概10米的高度通场,报告飞机所有操作面都很灵敏。首飞很成功,仅在机轮刹车方面有点小问题,另外虽然在飞行时有轻微震动,但在更换恒速桨后,问题得到了解决,此后三菱公司便开始了紧张的试飞工作。


模拟飞行中的零战驾驶舱,虽然有水泡式座舱,但是框架太多,视野也是非常受影响(来源:网络)

1939年5月1日,海军航空本部通知堀越二郎说,海军希望用中岛的荣式12发动机代替三菱的瑞星13发动机。荣式12发动机也是14缸星型发动机,最大功率为950马力,直径比瑞星发动机略小。荣式发动机被安装到第三架原型机上,马上就成为了所有原型机里动力最强的,直到战争前一个月。与此同时,海军将第一架和第二架原型机命名为十二试A6M1战斗机,将使用荣式发动机的第三架原型机命名为A6M2。

在三菱公司完成了所有的测试后,1939年9月,第一架原型机被移交给海军,第二个月第二架原型机也被移交给海军,海军立马对其进行了试飞。试飞结果表明,除了速度以外,A6M1飞机的大多数性能都达到了海军的标准,使用了荣式发动机的A6M2最大速度达到了532km/h,超过了最初的要求。不管怎么说,这架杰出的战斗机对堀越二郎和他的设计团队来说都是一项了不起的成就。

1940年7月31日,日本海航正式装备新飞机,将三菱A6M2命名为零式舰上战斗机11型,简称零战11型(Model 11)。在零战正式入役之前,海航就已经将15架零战预生产型从九州直飞到中国,编入驻汉口的第12航空战队,当第一架飞机落地,欢呼声立即在飞行员和地勤中间爆发。九六舰战的飞行员坐进零战的座舱后,激动之情无法抑制,封闭式座舱,可收放的起落架都是九六舰战没有的,而且零战的速度和动力也给他们留下了深刻的映像。一些经验丰富的飞行员驾驶后觉得零战的性能简直太出色了,大大优于九六舰战。


1941年5月26日,两架第12航空战队的零战11型飞行在云层笼罩的中国上空,标有双条纹的飞机是铃木实(Minoru Suzuki)的座机,第二架战斗机是中假屋国盛(Kunimori Nakakariya)的座机,他在空战中获得16次胜利并活到了战后。

零战首次出击是在1940年8月19日,但是没有遇到中国战斗机。9月13日,九六陆攻执行轰炸重庆的任务,零战为之护航。中国空军伊-15bis和伊-16共30架升空拦截,在这场降维打击的战斗中,结果没有任何悬念,日军声称击落27架敌机,而中国方面声称损失24架。到1940年底,零战部队声称击落敌机59架,地面击毁101架,己方只有3架被防空火力击伤。零战在中国战场上小试牛刀崭露头角。


战斗机队分队长进藤三郎大尉驾驶零战21型AI-102号机,沿着赤城甲板起飞,这是对珍珠港第二波攻击的一部分。进藤三郎大尉参加过侵华战争,1940年9月13日的璧山空战就是此人指挥。

为了适应航母升降机的尺寸,从第65架开始,三菱公司为零战设计了折叠机翼(虽然只能折叠翼尖50厘米,跟开玩笑一样),这一改型被称为零战21型(Model 21)。随着零战的列装,一些缺陷开始显露出来:在高速俯冲时副翼颤动剧烈,造成了两名飞行员的身亡。为了增加高速状态下的灵敏度,海军在副翼上加装了平衡片,然而这很明显是导致事故的原因。三菱公司经过紧张的工作,找到了一个解决问题的办法:加厚机翼外皮,增加机翼的抗扭强度,还好这一次临时修补在太平洋战争爆发之前完成。


“翔鹤”号航母上的零战21型准备出击,零战的机翼折叠非常有限,导致载机不多。

得益于极低的翼载和较大的副翼,零战在中低空、中低速的条件下有很出色的表现,但是在高速状态下飞机就会变得糟糕。当速度超过290km/h时,副翼反应变得迟缓;当速度超过370km/h时,控制变得相当僵硬,副翼比较难控制,甚至蒙皮产生褶皱。虽然零战纸面上的升限很高,但在高空发动机功率下降,没有丝毫机动性。飞机重量轻、蒙皮薄也限制了俯冲速度,量产的零战21型将俯冲速度限制在629km/h,32型是660km/h,52型是740.8km/h,远远低于同期西方战斗机。驾驶零战在中国战斗过的飞行员建议改进高速副翼控制性能和高空性能。 6park.com

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1941年中,三菱公司开始研发一款零战的改进型,即A6M3,为之配备了更强大的1130马力荣21发动机。在试飞员的建议下,三菱公司取消了那可怜的折叠机翼,将翼展缩短了1米,与此同时副翼也大约短了30厘米,提高了高速下的滚转速率,减少了总体机动性的降低,但是新飞机的最大速度还是令人失望(A6M3仅比A6M2快约10—13km/h)。尽管如此,新飞机还是于1942年初投入生产,被命名为零战32型。

1941年12月7日日军偷袭珍珠港,太平洋战争爆发,此时零战已经取代了所有的A5M九六舰战。整个1941年,三菱飞机公司向日本海航交付了409架零战。具有讽刺意味的是,中岛飞机公司由于一开始就退出了竞标,现在也被命令开始生产零战, 1941年11月向日本海航交付了第一架中岛版零战。太平洋战争前夕,第一航空舰队的6艘航空母舰拥有120架A6M2战斗机,而陆基第十一航舰下辖第21、22和23 航空战队,一共大约120架A6M2战斗机,主要部署在第23航空战队中的3空和台南空。开战前还培训出了几百名零战飞行员,他们经过严格的选拔和训练,淘汰率非常高,许多飞行员还有中国战场的经验,也熟知零战的优缺点,因此极为自信,他们很可能是1941年度世界海军中最优秀的航母战斗机飞行员。

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