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作品相關 亨克爾 He 100 戰鬥機1

作者:狂濤

    亨克爾He100戰鬥機簡介

    1939年3月30日,一架He100的原型機在試飛中達到了746。6公里/小時的最高速度——一舉打破了國際航空聯合會原來的平飛速度世界紀錄。更讓人吃驚的是,這個挑戰者的所裝配的引擎馬力竟然只有前冠軍的一半,但卻比後者足足快了40公里/小時。可以說,亨克爾公司在開發這種飛機時傾注了所有的心血,把其長久以來所累積的空氣動力學知識設全部運用到了該機的設計上。這樣做的結果是,一種性能遠遠超過同時代競爭者的飛機提早出世了,可惜卻生不逢時。

    目前,關於He100的資料大半已經湮滅,殘留下來的也往往互相矛盾,這就更為這種飛機披上了一層神秘的面紗。我們所能確定的唯一一件事便是——亨克爾公司製造了這種速度為當時之冠的優秀戰鬥機,但在只生產了二十五架後便匆匆關閉了生產線;其餘的真相全部被時光的迷霧所籠罩。不過,正是這份神秘感反倒為這種宛如黃鶴驚鴻一瞥的飛機平添了無限魅力,讓現代的航空愛好者望著悠悠千載的青空白雲浮想聯翩。

    基本資料

    製造廠家:恩斯特。亨克爾飛機公司(ErnstHeinkelFlugzeugwerkeGmbH)

    設計人:沃爾特。岡特(WalterGunter)工程師,齊格弗利特。岡特(SiegfriedGunter)工程師

    設計年代:1938年

    類型:晝間戰鬥機

    乘員:一人

    外觀:常規佈局的下單翼戰鬥機

    機身:機身截面為兩側較扁平(尤其是在引擎部分)的蛋型,前部機身的線條比較平直,但後機身卻收縮得很厲害。如果我們沿著座艙罩畫一條水平線的話,可以看到在靠近機尾的地方整架飛機的背脊幾乎已經降到了這條線以下。

    機翼:採用有著半圓形翼尖的長方形機翼。內翼段與機身水平,約占總長三分之一的外翼段則向上折起,看起來有點像倒鷗翼。內翼段較厚,前後緣基本平行,不過外翼段的機翼前緣卻有點後掠,而後緣又明顯有個前掠角,整個形狀更接近梯形。襟翼佈置在內翼段的後方,副翼則被安排在外翼段的後緣,從外翼段的二分之一處一直延伸到翼尖。

    其他細節:該機的座艙罩非常類似於後期型「噴火」所使用的「馬爾康(Malcolm)」型泡泡座艙。座艙罩的中間部分可以向後滑動到座艙後部的固定段上,前方的風擋設計則顯得渾圓飽滿,只有正前方為了安裝瞄準儀而留下了一個平面。主起落架可以向內側收入機翼中段,尾輪在飛行時同樣可以收起並加以完全覆蓋,整架飛機的氣動外形稱得上是無懈可擊。

    開發背景

    He100的故事始於1933年RLM提出新型戰鬥機的研製計劃,在當時共有四家公司交出了自己的設計,他們分別是福克。武爾夫公司的Fw159,阿拉道公司的Ar80,BFW公司的Bf109以及亨克爾公司的He112。所有四種設計的原型機均在1936年早期使用過渡型引擎進行了測試,其中前兩者很快便被淘汰,而對於He112及Bf109則需要進一步測試來做出選擇。於是RLM向這兩家公司發出分別製造十五架原型機的合同。

    儘管許多人看好亨克爾公司的設計,但性能更加優越且更為摩登的Bf109卻贏得了更多的支持。空軍最終在1936年三月底宣佈梅塞施密特博士的作品雀屏中選,雖然這時亨克爾公司已經重新設計了He112的許多部分,在此基礎上推出了性能勝於Bf109的He112B型戰鬥機,但卻已無回天之力,眼睜睜看著花落別家。

    He112在競爭中的敗北確實也有它自己的原因,主要便是機體結構太複雜,而且熱衷於採用曲線構形,製造起來費工費時,不利於大量生產。另外,He112的原型機在試飛時出了幾次不大不小的事故,雖然不全是飛機設計上的問題,但畢竟讓RLM的心中藏了個疙瘩。不過英國已經開始投產先進的「噴火」式戰鬥機這一傳聞才對He112計劃帶來了最大的打擊,RLM急著要將新戰鬥機設計馬上定型投產。亨克爾如果能在1936年前半年推出He112B系列的話似乎仍有可能力壓Bf109奪得競標的勝利,但實際上He112B直到1936年下半年才姍姍來遲,這時的Bf109早就已經定型並投入批量生產了。

    不過He112還是在歐洲的其他國家及日本贏得了一些合同,日本人訂購了三十架,其中十二架在蘇台德危機時被德國人徵用。西班牙則得到十九架He112,在內戰後還使用了很長一段時間。另外有三十架賣給了羅馬尼亞,不過FARR只用這些飛機在東線服務了短短幾年就將其撤出了一線任務,改由羅馬尼亞自製的IAR-80代替。此外還有三架He112B型被送到了匈牙利,準備在該國按許可生產這種戰鬥機時當作生產樣本,不過最終匈牙利人還是放棄了該計劃,轉而生產由意大利設計的Re。2000戰鬥機。

    到1939年,所有He112的生產已經全部終止,一時間老牌軍用機生產廠家亨克爾公司似乎就此淡出了戰鬥機生產和製造領域。

    He100的開發

    讓我們再把畫面倒回1936年初,就在RLM宣佈將Bf109作為次時代主力戰鬥機的當兒,德國軍方的注意力已經轉向研製一種性能更加優越的戰鬥機。這次的目標更是顯得野心勃勃,要求計劃中的新飛機在性能上能夠象Bf109超越雙翼戰鬥機那樣超越Bf109!儘管RLM並沒有為此計劃正式立項,但仍相當重視地邀請福克烏爾夫公司和亨克爾公司加盟,請他們各自交出一個設計用於評估。

    由於這是個秘密進行的戰鬥機研製項目,為了免受不知情人士的干擾,亨克爾公司對外嚴密封鎖消息。在公司內部一份編號為No。3657的檔案裡記載著「在五月初,我們製作了一架實物模型……準備將其交給RLM做項目評估……在此之前RLM內沒有幾個人知道這一戰鬥機項目的存在……」。

    亨克爾公司內最有天分的設計師沃爾特。岡特負責整個計劃的實施,他覺得在He112的基礎上繼續加以改良並不能大幅提高飛機的性能,要想達到空軍部苛刻的要求,只有大膽破舊立新才有可能。在這種情況下,沃爾特開始了一個全新的設計,暫時定名為「1035計劃」。亨克爾公司給自己定下了極高的目標,要求新飛機的最高時速達到700公里/小時(435英里/小時);而通過分析He112的失敗,更將易於大量生產作為設計時的首要參考因素。(在這裡要請大家注意的是,直到1944年才有時速達到700公里的戰鬥機出現在戰場上!)

    沃爾特為了簡化生產在設計新飛機時為自己定了兩條原則。第一,盡量減少飛機的部件數;第二,在設計時盡可能多地用直線構形,就算不是最佳選擇也在所不惜。相較於他在設計He112時為了提高性能寧可犧牲生產性的做法,這次岡特博士似乎是從一個極端走到了另一個極端。通過這樣的努力,新飛機比起He112來可說是「平民化」了許多。He112共由2,885個零件組成,用26,864個鉚釘加以連接;而新飛機的零件數下降到了969個,所需的鉚釘也只有11,543個,僅僅是製造He112所需的一小半。而放棄橢圓形的機翼給簡化工作帶來的好處最大,平均下來光在這一個環節上就可以節省1,150個工時!

    為了最大限度地提升飛機性能,所有可能的減阻措施都被加了上去。現在看來,許多措施都可說是開當時風氣之先河,如採用完全符合空氣動力學的泡泡座艙,不在水平尾翼下裝設可能帶來一定阻力的結構補強支柱,以及在飛行時完全可收入機身的後三點式起落架……;其中的後兩者後來更被德國空軍的主力戰鬥機Bf109F型所採用,使其性能在Bf109E的基礎上又有了極大的飛躍,平飛極速一口氣提高了50公里/小時。還有,新飛機的引擎直接安裝在加固的前部機身上,省略了發動機支架。得益於此,He100的發動機罩可以設計得分外瘦削緊湊,機身截面也相應變窄,進一步減少了飛行時的阻力。同時,亨克爾公司在新飛機上甚至採用了比Bf109更短的機翼,在適度犧牲高空和盤旋性能的情況下全力追求高速度!

    為了徹底發揮DB601發動機的性能,He100採用了推力排氣管爭取任何一點形式的推力,增壓器的進氣口也從引擎罩的一側移到了左翼前緣以提高空氣的壓縮效率。

    為了全面提升飛機性能,沃爾特博士決定兵行險著,採用了獨特的翼面蒸發冷卻方式(亨克爾公司在製作He119高速轟炸機時已經取得了關於這種技術的一些經驗)。其主要工作原理是:對引擎內的冷卻液增壓使其能在達到沸點時仍舊保持液態,直到注入翼面下的常壓空腔時才迅速蒸發,通過金屬翼面將熱量釋放到空中。失去熱量後冷卻液重新變成液態,通過管道回到發動機內進行循環。由於在相同的溫度下蒸氣可以攜帶較多的熱量,這種散熱方式比起傳統的冷卻液散熱的效率更高。同時由於整個系統不需要在機體表面做文章,因此不會為飛機帶來額外的阻力。

    當然該系統也有其不足之處,首先是太過複雜且不易維護修理,更糟的是,這種冷卻方式使得飛機在戰場上十分脆弱,一旦該部位(面積遠遠大於傳統的散熱器)中彈整架飛機便喪失了繼續飛行的任何可能。因此雖然當時不少設計曾考慮採用這種佈置,不過最後還是因為其明顯的弊端而是回到了通常的設計上。

    He100所使用的這套冷卻系統由Jahn和Jahnke所設計,在使用該裝置的情況下引擎的運轉溫度可以達到攝氏110度。超熱的冷卻液被注入離心式空氣壓縮機中,籍由壓力的下降,冷卻液迅速變成蒸汽,循管道進入機翼前緣內部的冷卻空腔內,靠熱傳導迅速將所攜帶的熱量經流經機翼表面的氣流帶走,失去熱量後的蒸汽變為液態的水回流向發動機。與此同時,較重的水則依靠離心力被分離開來並重新進入發動機的冷卻循環系統。先後嘗試了不少設計方案,最終的選擇卻是採用多達二十二個小型的電動泵分擔工作。有趣的是,每個泵對應地在座艙內都有一個故障指示燈……一點也不錯,座艙內因此共安有二十二個指示燈!

    潤滑油不像冷卻液,必須避免讓其溫度達到沸點。這給DB601系列發動機在He100上的實際使用帶來了一個難題,因為根據該發動機的工作原理,大部分熱量直接傳給了潤滑油而不是冷卻液。為了解決這個問題,不得不在兩側機翼下各設置了一個半收放式的滑油散熱器。

    在某幾架原型機上,還嘗試著用一種更複雜的方式達到這一目的。先是在熱交換器中用甲基酒精吸收潤滑油的熱量,隨後則同樣通過蒸發冷卻的辦法再給酒精降溫。不過其專用管路卻被安排在機身後部和水平尾翼的前緣。

    沃爾特工程師在1937年五月25日因車禍喪生後,他的兄弟齊格弗利特接手進行He100的研製工作,並趕在當年年底前完成了全部的設計。與以前相比,設計上主要的變動有:機翼的外段(約全長的1/3處)改成了略微上折,內側翼段出於容納向內側收起的起落架的原因而顯得較厚。當主起落架放下時輪間距極大,使得該機在地面的運動性比起Bf109來要好得多。雖然座艙後緣仍收入機脊,但機背線條在接近機尾處卻降到了座艙罩底部的水平線下,保障了飛行員的後方視野。由於He100在地面滑跑時,翼面散熱系統還不能真正發揮作用,因此齊格弗利特工程師又在機身下增添了一個可收放的小型常規散熱器應付這種情況。總的來看,He100的尺寸要比它的前輩----He112略小一些,重量也更輕。

    十月末,該設計被交到了RLM,還在附件中詳細列明瞭原型機的設計細節,交貨日期及三架原型機的單機價格。官方將其命名為He113,不過亨克爾博士顯然對這個數字有很強的牴觸情緒。在他的一再要求下,該機的編號終於被改成了He100(其實100這個編號已經給費塞勒(Feiseler)公司使用了)。

    十一月,梅塞施密特用一架修改過的Bf109破了陸上飛機的速度紀錄。作為回應,亨克爾立刻決定用He100的第四號原型機來向新紀錄挑戰。由於He100的機體已經在氣動外形上下了相當大的功夫,所以需要做的修改也就非常有限,主要是集中在縮短機翼及修改駕駛員座艙上。

    就在當年年底,亨克爾同恩斯特。烏戴特等人見了次面,稍稍修改了原先的計劃。決定將V-1和V-2號原型機用於各種性能測試,而將V--3裝上專用的競賽機翼(比標準型的翼展略為縮短)用於打破世界速度紀錄;至於V-4,則計劃作為批量生產的先導驗證型號。烏戴特對計劃中的創紀錄飛行非常感興趣,並以此為理由終於說動了RLM認可這一方案。

    原型機的開發和生產

    He100的第一架原型機V-1於1938年一月二十二日首次試飛,僅僅比預期晚了一周時間。該機的速度確實驚世駭俗,但卻同樣有一些毛病未能克服。其中最主要的是航向的穩定性,在空中會像He112的早期型號一樣「蛇行」。另外,空軍試飛員對於該機的高翼載頗為不滿,這一點使得該機的著陸速度較大,飛行員往往在著陸的最後一百米必須全力踩剎車才能讓飛機不衝出跑道。地勤人員同樣不喜歡He100,他們抱怨說該機引擎罩的設計太緊湊,使得對發動機的維護格外困難。當然,該機在維護上的最大問題毫無疑問還是來自冷卻系統。工廠對V-1號原型機做了一系列測試後在三月份將其送到了空軍雷赫林(Rechlin)測試中心。

    為了解決飛行中的穩定性問題,第二架原型機更改了垂直尾翼的設計,從原先近似於三角形改為接近長方形的外形,面積也加以擴大。同時,那個麻煩不斷的翼面冷卻裝置也被翼下半收放式的普通散熱器所取代,發動機也換成了實驗中的DB601M(當初設計時就預定搭載這種引擎)。DB601M使用辛烷值96的C3燃料,可以為飛機提供較大的動力。

    V-2在三月份完工後,工廠計劃用它做了一次從往返於烏斯特羅(Wustrow)和米裡茨(Muritz)之間總計約100公里閉合航線的速度測試。雖然預定是由經驗豐富的老試飛員赫廷上尉(CaptainHerting)駕駛,不過烏戴特在雷赫林試飛了V-1號原型機後喜歡上了He100,決定親自駕駛V-2完成這次挑戰。1938年6月5日,He100V-2在烏戴特駕駛下以時速634。73公里/小時(394。6英里/小時)完成了這次飛行。需要指出的是,其間該機的冷卻系統又出了故障,儀表盤上的告警燈閃個不停,不過烏戴特對這種飛機的儀表不怎麼熟悉,根本不知道這個信號的含義,完全無視警告倒反而使他順利地完成了全程飛行!

    這一紀錄立刻被德國人拿去大肆宣傳,不過在各類出版物上該機都被寫成了「He112U」(U是指烏戴特駕駛該機一事而言)。這樣的安排當然也有亨克爾公司自己的考慮,畢竟當時He112仍在生產和銷售中,這麼處理可以避免新飛機搶了He112的風頭,也可以在客戶面前增加後者的吸引力。之後,V-2號原型機同樣被送到了雷赫林(Rechlin),由空軍進行各類測試,不過當年十月就由於尾輪未能正常放下而在一次著陸事故中受損。按理說對飛機的損害應該不大,但卻沒有進一步的資料證明該機其後的命運。

    V-3號原型機換上了用於競賽的短機翼,使得該機的翼展從30英尺10英吋縮短到24英尺又11英吋,翼面積也從155平方英尺縮小到118。4平方英尺。為了提高速度,座艙罩也換成了較小且外形更加流線的樣式,另外還對機身表面所有的連接點和突起用膩子整形後再加以打磨。由於在整體組裝時預定的DB601R發動機還沒有運到,只好在工廠測試飛行時先用601M充數。

    八月份,預定的DB601R終於運到了工廠並裝上了飛機。這麼一來螺旋槳的最高轉速從2,200轉提高到3,000轉,同時通過採用向燃料中添加甲基酒精的辦法可以提高增壓器的冷卻效率並在短時間內將發動機的輸出功率提高到1,776匹馬力(不過這麼一來就必須在每一次飛行後徹底排干發動機中剩餘的燃料,對戰地情況下的維護保養來說非常不利)。九月份,V-3號原型機被送到了瓦爾訥明德(Warnemunde)準備用來衝擊當時國際航聯的陸上機速度紀錄。

    不過就在正式向世界紀錄挑戰前的一次飛行中,該機的起落架由於故障而不能正常放下並鎖住。當時駕駛V3的是亨克爾公司的首席試飛員厄哈德。尼塍科(GerhardNitschke),在判斷不可能安全降落後他當機立斷決定跳傘逃生,並讓飛機在機場中的無人區域墜毀。不過他在跳傘過程中卻被飛機尾部打到,所幸只受了輕傷;而V-3號原型機則完全毀壞,令德國空軍不得不中斷了用該機破世界紀錄的計劃。

    同樣在1938年夏天完工的V-4號原型機是唯一一架He100B型飛機(V-1到V-3皆被稱作「A型」)。當V-3號墜毀後位於雷赫林的該機便接受了作為競速機的必要改造,繼續向世界速度記錄挑戰。需要說明的是,儘管沒有武裝,該機卻仍舊可說是一架標標準准的「戰鬥機」。安裝DB601M發動機的V-4在性能上遠遠超過了德國空軍手中制式的Bf109型戰鬥機,尤其是在平飛極速這一欄上。從當年夏天測試中的數據來看,He100在海平面的速度便達到了348英里/小時,甚至超過了Bf109在其最佳使用高度的性能。在6,560英尺的高度上,He100V-4號飛出了379英里/小時的好成績;而在16,400英尺的高度上,該機的速度高達416英里/小時!就算在26,250英尺高度也有398英里/小時的實力。V4後來在十月二十二日因為起落架折斷而損壞,不過並沒有受到嚴重的損壞,修復後在第二年的三月份重上藍天。

    雖然V-4是最初計劃的四架原型機中的最後一架,不過生產並沒有就此停止。亨克爾決定繼續生產六架原型機,以便繼續加以改進。由於V-3的墜毀,V-8的機體便被改成了V-3二代,不過卻裝上了DB601Aa發動機,並在十二月一日進行了首次試飛。到第二年一月,該機又換上了601R型發動機在奧拉寧堡(Oranienberg)進行試驗,並在漢斯。迪耶特勒(HansDieterle)的駕駛下達到了746。6公里/小時(463。9英里/小時)的極限速度,創下了新的世界紀錄。不過在大眾出版物上,這一紀錄還是歸於He112U的名下。該機最終的結局如何不得而知,很可能也和後來的V-9號原型機一樣被用於迫降試驗而損毀。

    V-5號原型機在1938年的十一月十六日完工,由於該機的外形與V-4酷肖,而被用於一出宣傳He100V-4號原型機打破世界速度紀錄的影片拍攝(由於害怕損壞V-4而沒讓真正的破記錄者上場)。不過從V-5開始,亨克爾公司對He100的設計作了些修改,因此除了較早完成的V-8外,新生產的飛機都被視為He100C型。

    V-6號原型機在1939年二月進行了第一次飛行,在工廠進行了一系列的測試後於四月二十五日運到了雷錫林試驗中心。在那裡,該機被裝上不同的引擎進行各種技術測試。不過在六月九日的一次飛行中由於起落架故障,機體受到輕微損傷,所幸在短短六天內就修復完畢,再次飛上藍天。

    修改了滑油散熱系統的V-7號原型機在五月二十四日完工,同時這也是第一架安上了武器的原型機。該機的射擊武器包括機翼內的兩門20毫米機炮和機頭引擎罩內的四挺7。92毫米MG17機槍,使得其火力強度遠遠超過了同時代的飛機。不過當V-7被運到雷赫林(Rechlin)測試中心後很快被撤除了全部的武裝,專門用於一系列的高速飛行試驗。

    V-9是第二架配有武裝的原型機,不過卻被分配了一個奇怪的任務---專用於迫降試驗!最終在這種完全是破壞性質的實驗中被摧毀。而V-10號原型機本來也是相同的命運,後來卻被換上了本計劃用於遲遲未完工的V-8號原型機的專用競賽機翼和風擋作為「He112U」的實體陳列在慕尼黑的一家博物館中,遺憾的是還是在戰爭期間毀於轟炸。

    發動機過熱以及冷卻系統工作不可靠的問題一直都沒有解決。雖然在試飛時飛行員們都小心翼翼,但冷卻液泵卻格三岔五鬧「罷工」。三月份,在一份遞交給恩斯特。亨克爾的備忘錄中也提到了這些問題,並要求由專人盡快加以解決。

    另外一個問題是,在原型機試驗階段該機的起落架部分持續發生故障。儘管採用大間距的起落架設計可以避免Bf109所遇到的問題,但亨克爾公司的設計卻太單薄,陸續的修改也沒能真正解決這個問題,結果V-2,V-3,V-4和V-6號原型機(幾乎是近半數的原型機)都因為起落架故障而收到了不同程度的損毀。


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