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作品相關 Me 109 的製造技術2

作者:狂濤

    Me109的製造技術座艙

    作為二戰期間體積最小的戰鬥機之一,Me109的座艙十分狹小,甚至連移動操縱桿都很困難。由於其最初的作戰任務是晝間截擊,所以只需安裝最基本的儀表,但隨著作戰任務的多樣化,怎樣把大量儀表設備塞進駕駛艙成了設計師們十分頭痛的問題,他們不得不作出取捨。

    比如,Me109B的升降速度表在之後的改進型中被取消,直到最終改進型Me109K才再次安裝,期間德國飛行員只能依靠高度表和速度表得出大致的升降速度。而像人工地平儀這樣在惡劣氣候下甚至是夜間飛行時必備的儀表,要晚到Me109G時才替代了簡單的轉彎側滑儀,而此時德國人已經在不列顛戰役中吃盡了苦頭。當然,不列顛戰役的教訓不止於此,在對無線電通訊設備進行改進時,德國人也沒忘了加裝更加先進的無線電導航系統,比如FuG16Z和體積更小的FuG16ZY。Me109E的槳距控制桿的安裝在儀表版的正中間,這顯然很不合理,飛行員得花大力氣才能扳動它,所以在Me109E的後期型號上,這個裝置被移到了油門操縱台上,並最終在F型上被自變槳距螺旋槳取代。為了在狹小空間裡解決設備衝突的問題,德國人經常採用鉸接來安裝設備,比如為了便於拆裝座艙地板上的中軸航炮的後膛罩,轟炸控制板ZSK244可以通過鉸鏈移到一邊去。Revi瞄準距也可以移到右側,這樣可以改善前方的視野,並降低迫降時飛行員受傷的幾率。儀表板由櫸木膠合板製成,雖然製造工藝仍很複雜,但比起以硬鋁製品便宜了30%,工時也縮短了一半。

    Me109的座艙蓋經常遭人嘲諷,這也難怪,其稜角分明的外形和眾多的條框,再加上30公斤的重量和8mm厚度的玻璃(F型),實在很難與噴火和野馬的氣泡式座艙蓋相比。雖然德國人曾在Me109V-21上試驗過氣泡式座艙,但最終並沒有投入量產,因為使用氣泡式座艙就必須降低機背的,這對於早已塞滿了各種設備的Me109來說,無疑是雪上加霜,而且還得重新設計機身!當然,坐在Me109里,其座艙蓋視野並非像人們想像的那麼差,起碼後背有塊鋼板擋著能讓飛行員得到一些安慰,所以直到Bf109G-5德軍才開始使用Erla式座艙蓋(也就是加蘭德座艙蓋)。為了提高風擋的防彈性能,F-2上加裝了附加式防彈風擋,通過螺拴固定,方便拆卸。為了截擊高空的轟炸機,某些G型和K型開始使用加壓座艙,由發動機增壓器提供增壓氣源,為此取消了座艙玻璃上的通風口,並將座艙完全密封,還在座艙內放置了乾燥劑,防止加壓的熱空氣霧化座艙玻璃。

    Me109的凹背座椅遠不能和P-51那舒適的帆布座椅相比——它由鋁合金壓鑄製成,在後期的G型和K型上則由膠合板替代,同樣仍是硬梆梆的。E型之後的座椅只提供了最簡單的調節功能:通過插銷和座椅背後兩根鑿有一排圓孔的導軌來調節高度,但只能在地面上進行,而且座艙裡還不能有人!方向跺腳蹬也同樣只能在地面上調節腿長,但位置要比盟軍戰鬥機的腳蹬高很多,主要是為了配合傾斜的座椅,使飛行員能處在半傾斜的狀態,再加上1944年6月面世的Berger抗荷服,Me109的飛行員能承受更大的重力了。

    燃料系統

    Me109使用一個L形的主油箱,安裝在座艙的下後方,飛行員就坐在這個油箱上。早期的油箱是鋁制的,F型以後採用了由內部填充數層橡膠和泡沫材料的木製自封油箱,唯一的問題是重量增加了不少(總重大約40公斤),所以少數截擊型號仍繼續使用比較輕的鋁制油箱。Me109的航程相當有限,特別是隨著發動機功率的增加,耗油量也隨之大幅增加,但主油箱的容積從B型的234升增加到E型的400升之後就沒有進一步的增加,主要是由於此時已經安裝了抗爆劑液箱,如繼續增加主油箱容積會使機身重心偏移。解決的辦法之一就是攜帶副油箱,通常是1個300升的副油箱,執行轟炸任務時則攜帶2個,不過這點油在不列顛空戰中還是不夠Me109E用的。當然,之後在東線戰場和本土空防戰中,載油量就變得不太重要了,更緊迫的問題是如何縮短同盟軍戰鬥機和轟炸機之間的性能差距。除了增大渦輪論增壓器的壓縮比,二戰後期的Me109在增壓器中加入抗暴劑——一種甲醇和水各半的混合液(MW-50),一開始使用300升的副油箱裝載,但由於這種油箱經常漏油,所以後來裝載在一個圓柱形的液箱裡,就安裝在主油箱的後面,容量為118升,總重140公斤。其中水的作用是通過揮發降低壓縮空氣的溫度來減少其體積,使發動機能多吸入一倍氧氣,達到1。98個大氣壓,這樣就可以增加氣缸內單位體積的可燃混合氣含量,以提高燃油的熱效率,甲醇作為助燃劑以彌補氣缸溫度降低導致的功率損失。MW-50一般能將發動機功率提高150馬力至200馬力,不過其效率也隨著高度的增加而減低,所以只能在8,000米以下的中低空使用。在高空對付盟軍轟炸機時,則使用一氧化二氮(GM-1),其液箱也安裝在主油箱的後面,容量為115升,總重195公斤,內裝-88攝氏度的GM-1溶液。GM-1在壓縮空氣(由安裝在右側機翼內的6個壓縮空氣球提供)的驅動下注入發動機增壓器中,吸收熱量的同時產生氧氣,能在瞬間將發動機輸出功率提高25-30%。以G-10使用的DB605DCM發動機為例,其起飛功率為1,800馬力,升到高度6,000米時最大功率降到1,550馬力,升到高度8,500米時最大功率降到1,150馬力以下,但此時如使用GM-1(噴射量為3。6公斤/分鐘),最大功率可以回升到1,350馬力,在高度10,000米時噴射量加大到7。3公斤/分鐘,最大功率仍可維持在1,350馬力。雖然MW-50和GM-1使Me109的發動機性能有了躍升,但使用時間都只有短短十數分鐘,而且其過重的液箱也使得Me109的機動性大幅下降。由於當時德國空軍大量使用的還是87號和96號低辛烷值汽油,使用此類抗暴劑實屬不得已,相比之下美英普遍使用的100至130號高辛烷值汽油則幾乎不存在爆燃的問題。

    發動機

    設計Me109的時候就確定了要在速度上超越對手,所以使用了當時的德國功率最大的610馬力容克尤莫210(Jumo210),加上二戰期間容克生產的尤莫V型發動機都是倒置的,正好適合Me109的呈梯形的前部機身截面。由於水冷液中加入了乙二醇等添加劑,在-38的低溫下不凍結,使Me109能在寒冷的氣候下照樣使用。當然,德國人也曾考慮過氣冷式發動機,Me109V-21就曾使用過一台星型發動機,但加寬了的機身使低速時的穩定性顯得不足,必須增大垂尾和升降舵的面積才能解決問題,所以最終被放棄。

    諷刺的是,Me109所使用的第一種和最後一種發動機都是羅爾斯羅伊斯的產品:因為容克尤莫210的不能按計劃投產,Me109V-1使用了一台羅爾斯羅伊斯的茶隼(KestrelIIS);戰後西班牙的Ha-1112(Me109的西班牙版)由於得不到DB605,而使用莫林500。

    尤莫的發動機不久便被更先進的戴姆勒。奔馳DB601A取代來,由於使用了燃油噴射系統,這種12氣缸的發動機能擺脫負過載的影響,不必再擔心高速機動時由於燃料供應不足而使發動機喘燃甚至停車。而此時的盟軍飛機還在使用化油器,這成了德國人的一項巨大技術優勢。DB600系列引擎相當緊湊,工藝十分扎實,特別是其簡潔的主承力梁,由壓鑄鎂合金製成,在與發動機連接處使用橡膠墊圈以減輕震動,而英美發動機還在使用複雜的管架結構。同樣的,引擎罩上的鉚釘也被盡可能的減少,而在噴火、颶風和野馬的引擎罩上卻是密密麻麻數不清的鉚釘。Me109F採用了全新的設計,通過鉸鏈和扣件,引擎罩能很容易地打開,不必去掉整個引擎罩,這種設計之後得到了廣泛的運用。

    Me109採用機械式的離心增壓器(DB600和DB601採用1級1速壓縮機,DB605系列採用2級1速壓縮機),由發動機曲軸通過扭矩轉換器來驅動,但要消耗一部分的發動機功率,隨著高度的升高,其效率會逐漸降低,直到入不敷出為止。相比之下廢氣渦輪增壓器幾乎不消耗發動機功率,所以不受額定高度的影響。當然,戴姆勒。奔馳的發動機也有其優勢:能通過氣壓控制的油壓離合器,能自動調節壓縮機速度,可以在額定高度內有效的控制壓氣比,而且其燃油系統也可隨高度的增高自動提高供油量,以彌補發動機功率的損失,其自動化程度相當高。相比之下,噴火使用的莫林發動機雖然使用2級2速壓縮機,但其壓縮速率是固定,在低空以及低高速齒輪轉換階段前後會產生壓氣過剩或是壓氣不足的問題,造成發動機功率損失。但是由於德國人在二戰後期濫用增壓器技術,一味增大增壓器直徑,後期G型和K型的機頭截面超過了機身截面,不得不在機身側面使用兩塊大型的整流板使其平滑過渡。

    在不到十年的時間裡,Me109的起飛功率從V-1的580馬力增加到K-4的2,000馬力,而總重只是從1938年的2噸上升到1944年的3。4噸。而同一時期的噴火,發動機功率從1,000馬力上升到2,500馬力,遇到的問題就少的多了。

    航炮

    Me109的機載武器以安裝的部位不同可分為三類:引擎罩上部的同步機槍,槳轂中軸機槍/航炮和機翼機槍/航炮。

    引擎罩上部的同步機槍是德國飛機經常採用的安裝方式,由於正對著飛行員的前方視野,所以有很高的命中率,特別對於快速移動的小型目標而言,飛行員甚至無需依靠瞄準具就可以進行射擊。但是由於引擎罩上部的空間有限,機槍口徑不可能太大。槳轂中軸機槍和同步機類似,發動機曲軸在其上方,通過齒輪驅動螺旋槳,所以這種機槍同樣受到空間的限制,在B型上只安裝了3挺7。9mmMG17,後期使用1挺20mmMGFF中軸機槍,但與發動機靠的太近,散熱和發動機振動成了難以克服的問題,所以之後的C、D、E型基本上取消了中軸航炮。在F型上,德國人將中軸航炮移到發動機後面,後膛穿過防火牆,由於只有一根炮管穿過倒V形的氣缸排,在一定程度上解決了空間問題。早期的Me109F-1安裝一挺60發彈鼓供彈的MGFF中軸航炮,不久便被威力更大射速更快的1。5cm或2cm口徑的MG151替代,由安裝在翼根處的200發彈艙供彈。熱帶型的G-1/Trop將MG17同步機槍替換成口徑更大的13mmMG131,目的是增加對地攻擊的火力,並作為經常過熱失效的MG151的補充,G-5使用同樣的設置,但考慮到中軸航炮佔據了太多的防火牆後的空間(之前MG17的2×500發彈艙也安裝在防火牆後),MG131開始使用鉚接在防火牆上的一體式2×300發彈艙,但為了覆蓋增大的後膛和供彈機構,在機頭兩側加裝了圓形整流罩。為了更有效的對付盟軍的重型轟炸機,G-6/U4的MG151被重型的60發30mmMG108替代,由於這種航炮使用類似榴彈的高爆彈,所以後座力十分驚人,對發動機有破壞性的影響,而且受到重力的影響,射程也十分有限。為了容納其巨型的後膛,操縱桿和方向舵腳蹬都經過了重新設計。最後,在K型上MG108被可使用鎢芯穿甲彈的30mmMK103取代。

    在機翼方面,E-1型使用了兩挺MG17翼內機槍,由於翼根處已經被機輪艙和散熱器佔據,所以只能安裝在翼展中部,加大了機翼的負荷,使得E型的低空性能差強人意。而且由於翼展中部的厚度不夠,之後換裝MGFF的時候還得設計一個鼓包來容納增大的彈艙(MG17/FF各只有60發載彈,作為補償,兩挺MG17同步機槍的載彈量高達1,000發),進一步影響了機動性,有些飛行員私自拆掉了機翼航炮,所以後期的F、G、K型沒有採用機翼航炮(只有極少部分的F型,包括阿道夫。加蘭德的座機安裝了機翼航炮)。但不久,德國人發現同步機槍和中軸機槍的散佈點過於集中,反倒是不利於對付大型目標,後來在加蘭德等空軍高層的建議下,Me109F-4/R1開始使用兩個MG151吊艙航炮,載彈150發,其優點是不用對機翼結構做大的改動,增加了載彈量,可以按作戰任務的不同自由選擇安裝等,缺點和翼內航炮類似,而且還增加了風阻,所以只用來截擊轟炸機。二戰後期,吊艙航炮的口徑也不斷加大,載彈60發的MK108和MK103都曾被安裝在Me109的機翼或是機腹下。

    總結

    Me109的超前設計和簡易的生產技術,使得其後10年間的不斷改進成為可能,但其過小的機身卻成了最大的瓶頸,使得發動機、航炮和機翼不能達到最佳的協調效果,所以德國人研製了如此眾多改進型以適應不同的任務要求。根據1939年德國航空部的一份文件顯示,威利。梅塞施密特認為Me109將會在戰爭中逐漸失去領先地位,並應該在1944年被另一種飛機(這種飛機指的並非是Me262,也許是Me209)完全取代。雖然這一計劃最後成為泡影,但卻使得Me109遠遠超過了其設計極限,最終成為一代名機。從某中意義上來講,Me109也成了德國空軍的最好寫照。


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