二战德国工程师有多大胆?嫌四具发动机阻力太大,直接把两具焊接在一起,做成了双发的He-177轰炸机

武器大讲堂 2019-08-31 18:03

文|老白

491 二战德国工程师有多大胆?

在第二次世界大战期间,德国一直想要研发一款重型高速远程轰炸机,用以进行远距离的轰炸任务,而当时轰炸机的动力系统大都是螺旋桨输出为主,而螺旋桨飞机在进行高速飞行的时候势必会带来更大的阻力,增加燃油消耗从而降低航程,面对这个高速和大航程的难题,德国工程师提出了一个将两具引擎合并为一具引擎的方案,并推出了亨克尔He 177鹰狮长程轰炸机。

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二战德国工程师有多大胆?嫌四具发动机阻力太大,直接把两具焊接在一起,做成了双发的He-177轰炸机

接把两具焊接在一起,做成了双发的He-177轰炸机

He 177轰炸机的诞生,源自于德国空军提出的一个发展重型轰炸机的需求,这个需求要求研发一款新型的轰炸机,要求在载弹量不少于1000kg的状况下航程要达到6695公里,最高飞行速度必须达540公里/小时,机体的结构强度要足以执行角度为60度的俯冲攻击,因为德国的斯图卡俯冲轰炸机的表现很出色,所以新的轰炸机也要保持这个作战能力,当时的这个计划称为Bomber A的重型轰炸机规格计划书,这个计划中的性能需求对于当年的德国科技来说,简直是大大超前了。
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当时的这个任务交给了德国亨克尔公司,当时的亨克尔公司为了能够获得政府的订单,在这个计划提出之后提交了一个方案,在这个方案中为了满足军方的严格要求应用了很多新的技术,这个方案代号为P.1041设计方案,当然大量采用新技术就意味着有相当多的问题,即使如此,当时的德国空军对其充满了信心,因此 在1938年 11 月正式向亨克尔订购 6 架 p.1041 的原型机,并正式命名为亨克尔 he 177轰炸机。

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亨克尔 he 177轰炸机的首架原型机于1939年11月19日完成首飞,并在后续进行优化升级之后,于1941年11月开始进入德国空军服役,服役的亨克尔 he 177轰炸机长22米、翼展31.44米、高6.4米、空重16.8吨。

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机身为了能够承载大迎角俯冲的荷载,采用了全金属承力蒙皮结构,在机身内部设计了Z 字形支柱作为主要承力部件,机身的结构大体分为驾驶舱、前机身、主机身和尾炮塔四个部分,机身为长筒形结构。

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在其机身上的多数部位均设置了装甲加强飞机的生存能力,例如飞行员座椅椅背和下方分别装有9毫米和6毫米厚的装甲,而机头下方的吊舱前部也安装了 7 毫米和 6 毫米厚的装甲及防弹玻璃、挡风玻璃后方的驾驶舱四周也都被装甲包裹,而轰炸机最容易被攻击的机尾炮塔部位,则是整机装甲厚度最厚的地方,达到了18 毫米厚度,整体的结构配置在当时而言还是比较先进的。

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主机翼为全金属悬臂式中单翼,采用单翼梁、承力蒙皮的结构,在主机翼的前缘还安装有加热除冰装置,这个装置将一个燃油加热器产生的热气引入机翼前缘加热机翼用来避免机翼在飞行中结冰。

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当然在尾翼的前缘也一样安装有除冰装置,尾翼为悬臂单梁结构,表面采用金属蒙皮覆盖,整个结构设计基本上都避免了早期飞机所能遇到的问题,可以说是非常先进的一款飞机,但是最后却没有获得好的战绩和大量使用,这是为什么呢?最大的原因就在于引擎上。

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He 177的动力装置为两台戴姆勒-奔驰 DB610液冷发动机,DB-610发动机其实是由两台 DB605 型 12 缸倒 V 形液冷发动机并联而成的24汽缸引擎,通过一定角度倾斜内侧汽缸与地面垂直的方式安装,在两台发动机曲轴箱的前方是变速箱,通过这样的设计将两台发动机的动力一起输入变速箱再共同驱动一副直径为355.6毫米的 VDM 金属四叶螺旋桨。在外型上看亨克尔 he 177轰炸机虽然只有双螺旋桨构型,但实际由是4具引擎输出动力的,因而其机动能力比当时的很多四引擎的重型轰炸机都毫不逊色。

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当时为什么不把这四具引擎分开安装,而非得要进行这种很不稳定的双联动耦合发动机呢。这是因为要满足当时的德国空军所提出的性能需求,至少需要一对能输出2000 P的发动机才能满足性能要求,而当年的德国航空发电厂的发动机都没有达到这个能力,也就当时的德国戴姆勒 - 奔驰的发动机通过四引擎版本提供动力才能达到要求,而要实现高速飞行的话,四引擎布局就会增加螺旋桨阻力,从而不利于俯冲轰炸的性能。

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而如果能够实现减掉一对,采用两个反向旋转螺旋桨的话,就会大大的减少阻力,减少俯冲的不稳定性和大大提升机动性。所以德国工程师就开创性的将两具发动机合在一起驱动一副螺旋桨来实现这个性能,这也是不得已而为之。

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过这个设计的每台发动机起飞功率可以达到 2950 马力,能让亨克尔 he 177轰炸机实现488 km/h的最大飞行速度、有效载重为27.2吨、实用升限9400米、战斗半径1540公里、转场距离5600公里,虽然相对于德国空军提出的航程要达到6695公里,最高飞行速度必须达540公里/小时还有些差距,但是也基本上满足了当时德国空军提出的轰炸机A计划的要求。

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而之所以航程没有达到需求,是因为为了让飞机进行俯冲轰炸的时候以承受俯冲轰炸带来的巨大过载,亨克尔大量的加强飞机的结构强度,从而导致飞机的重量大大的增加,因而影响到飞机的速度和航程,航程通过携带大量的燃油来解决,He 177 的全机总载油量达到了 2788 加仑,全存储在机身和机翼内的油箱中,油箱采用的是金属自封闭设计,除了机翼外端油箱是橡胶软油箱,通过这些燃油来提供足够的航程,并且在机翼油箱上还装有两根粗大的燃油抛弃管,用来特殊情况下使用。

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同时为了消除发动机产生的巨大扭矩,机翼上的两副螺旋桨是向相反的方向旋转的,在飞行的时候,可以将一台发动机关闭起到节省燃油的效果,前面说过这款飞机的最大故障就是发动机,原因是什么?是因为He-177的发动机非常容易过热以及发动机经常因各种原因起火问题,也因为如此,He-177还被戏称为空中打火机。

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He 177的24缸发动机在运作时会产生巨大的热量,早期的时候是打算采用独特的蒸发冷却系统,不过后来发现这个发动机所产生的巨大热量已超过了蒸发冷却系统的承受能力,因此后来使用的是传统环形散热器冷却系统,位置在螺旋桨后方。

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在机翼前缘装有两个油冷器,冷却空气从其前端的方形冲压进气道引入,实现冷却换热效果。而采用双联动发动机会造成机舱空间非常紧凑,各种电气线路之间靠得太紧大大的增加了发动机空中起火的危险,而起落架的液压装置也硬挤在发动机舱里边,结果导致液压装置漏出的液压油很容易会触到灼热的排气管,这样的话就会直接燃烧起来造成起火。

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再者如果发动机产生机油渗漏现象,那么产生大量热量的排气管就会点燃这些泄露的机油,而如果飞行中油门的变化速度过快,发动机的燃料喷射系统就会向汽缸内喷射过多的燃料,此时如果输油管线密封不佳,可能就会将燃料洒在发动机炙热的外壳上,引发火灾造成机毁人亡,因此He 177的发动机舱很容易着火,当着火之后,因为发动机舱距离机身非常近,机身和发动机之间也没有防火隔层,当发动机起火的时候,就很容易影响到机身和机翼,因此即便是很小的火势也会迅速蔓延到机翼油箱和机身内,造成油箱爆炸,这一点成为了这款飞机经常出现事故的原因,而螺旋桨的问题也一样严重,其用于空转联动装置经常产生转动力矩振差,从而导致曲轴失效,造成飞机产生难以控制的强烈摇摆从而坠毁。而这一切都是来自于不成熟的发动机设计。

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火力上,He 177 机身内共设有两个炸弹仓,前部一个后部一个,前方的弹仓下方还可以加装一个挂架,用于挂载一枚 Hs 293 遥控滑翔炸弹。此外,He 177 的翼下也可挂载 Hs 293 滑翔炸弹及其他重型武器,弹仓内可以挂载6吨的各类炸弹。

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机身上的自卫武器也不少,通常情况下,机鼻安装1挺7.92 mm MG 81机枪、前方机腹吊舱内安装1挺20 mm MG 151机炮、后方机腹吊舱安装1挺双连装的7.92 mm MG 81机枪、背部有1挺360度射界的双连装13 mm MG 131重机枪、尾部炮塔为1挺20 mm MG 151机炮,这些组成He-177轰炸机的防御武器系统,当然机载固定武器由于型号和执行的具体任务不同在数量和口径上会有较大区别。

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因为加装了各种设备和装甲防护,亨克尔He 177轰炸机的重量一直在增加,因而其起落架系统采用了强度更好的可收放式后三点起落架,其主起落架为双轮,可以向内折叠收入机翼内,后起落架为单轮,能向后收入机身尾部,就跟前面说过的,其起落架采用很容易引起火灾的液压操作系统收放。

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乘员一共六名,分别是前部驾驶舱内的飞行员、副驾驶、导航员和遥控炮塔机枪手,而在其他的部位还有两名机枪手,这两名机枪手的座位跟前部分驾驶舱是隔开的,分别布置在尾部炮塔和中部炮塔内,这六个人构成了整个轰炸机的机组成员。

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当年亨克尔He 177轰炸机服役之后,就因为发动机过热着火问题和机翼过载过大容易折断问题被认为不适合参加战斗,在进行大量的修改之后,于1943年11月进行了对盟军船队的空袭,当时每架飞机携带两枚hs 293 无线电遥控滑翔炸弹,一共投下46枚,却只命中两发,还被英国的B-24轰炸机追击,却因为发动机过热起火逃过一劫,而其他的几架亨克尔He 177轰炸机也同样因为自身的各种原因坠毁,基本上在欧洲和德国东线都没有取得很好的战绩。

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一直到1944年8月最后一架He-177交付,当时德国一共生产了1094架亨克尔He 177轰炸机,这款飞机在当时集高速、大航程及俯冲轰炸能力于一身,可以说是远远地超过了当时航空工业的技术水平,德国空军曾对 He 177 寄予厚望,但是居高不下的故障率也让它一直没有获得好的战绩,直到德国燃油短缺,无法维持继续作战,才最终被遗弃掉。

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