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1903年,萊特兄弟發明了第一架飛機飛上藍天之后,這個技術很快就被軍人發現了。許多軍事專家就認為這個東西可以作為軍事上的武器來使用。

1914年,第一次世界大戰爆發,1914年9月3日,法國的偵察機發現正在全力朝馬恩河推進的德國兩個集團軍之間出現了防線缺口。協約國指揮官根據這條情報,立即調動部隊向這個缺口進攻,瓦解了德軍的攻勢。馬恩河戰役之后,各國都開始重視空中戰場,偵察機和偵察技術得到迅速發展。最初為了執行偵察任務而設計的偵察機沒有任何武器裝備,軍隊為了飛行員能專注執行偵查任務,也禁止飛行員攜帶武器。

但是好景不長,協約國、同盟國相互派飛機偵察對方的防線,難免就會出現空中遭遇,遭遇以后因為飛行員隨身攜帶手槍,就開始拿手槍射擊。后來發展到帶著機槍上飛機,這就是最早的空戰

1915年4月1日,一架法國莫蘭·索尼爾飛機從敦刻爾克基地起飛后遇見一架德國偵察機,德國飛行員不以為意。根據經驗,這樣一架沒有武裝的法國飛機不足為懼。結果法國飛機從機頭開火射擊,德國飛行員中彈身亡,飛機當場墜毀而盤旋在空中的法國飛機自信滿滿,得勝而歸。操縱這架莫拉納戰機的是法國飛行員羅蘭加洛斯。此刻加洛斯的飛機已經成功安裝了可以向前發射子彈的機槍。加洛斯在半個月內擊落4架德國飛機。協約國開始有了空中優勢,但這種優勢只維持了18天,加洛斯就在一次執行任務時,發動機出故障,不得已迫降在了德軍控制區成為俘虜,而他的重要發明就這樣曝光了。

德國人捕獲這架飛機,如獲至寶。兩天后為德國效力的荷蘭飛機設計師安東尼福克突破了加洛斯的技術瓶頸,研制出射擊同步協調器。這種協調器可以確保機槍開火射擊時,子彈從高速轉動的螺旋槳葉片空隙間穿過,而當槳葉與槍管成為一條直線時,機槍會自動停止射擊,槳葉一過又恢復射擊。1915年夏天,德國福克E單翼戰斗機誕生,這是世界上第一架真正意義上的戰斗機,它宣告了空戰時代的來臨。

災難制造者:福克E單翼戰斗機:

福克E.Ⅲ是德國東部的福克飛機廠于1913年開始研制,1914年5月試飛成功的福克E型戰斗機是最成功的第三種改型,最大特點是安裝有世界獨創的“射擊協調器”。產量占總產量的三分之二。它的問世使前射的槍彈第一次能夠穿過前方螺旋槳的旋轉面,使射擊軸線能盡可能靠近機身中心線,從而大大提高了命中率。著名的空戰能手殷麥曼駕駛該機首次擊落一架偷襲杜埃機場的英國轟炸機,這是軍用機向爭奪制空權邁出的頭一步。之后,福克E.Ⅲ戰斗機開始大量擊落協約國的飛機,空戰形勢發生了有利于德國的呈一邊倒的戲劇性變化。因被英軍認為“殘酷虐殺皇家飛機”而名聲大噪。

福克E單翼戰斗機原本是法國莫蘭-索尼耶H單翼機的仿制型,因此兩者外表很相似,但福克E單翼戰斗機的機身內部結構改為鋼管焊接并在主翼內部前方位置加上補強骨架,其主翼也因此比較厚,起落架加上避震器以利在前線的臨時機場起降。

福克E單翼戰斗機采用第一次世界大戰時少有的單翼機設計,優點是速度輕快,故當它剛推出時是作為快速偵察機使用并稱為“福克M5偵察機”,后來才加裝機槍成為戰斗機。而隨著德軍空戰皇牌飛行員之一的英麥曼發明的“英麥曼回旋”而令它多次在空戰當中反敗為勝反咬著敵機的機尾開火把其擊落,而最令福克E單翼戰斗機占盡優勢的是它能令子彈穿過螺旋槳的同步射擊系統,該系統能令子彈的開火時機和螺旋槳的轉動錯開而不會打中螺旋槳,這令其機槍能被安裝在接近瞄準器的發動機后方位置,增加了子彈命中的準確度,故福克E單翼戰斗機曾被交戰相方都稱之為“來自福克的災難”。

定型時間:1914

機長: 7.3米

翼展: 9.52米

機高: 2.79米

載重: 635千克

發動機: 1俱歐貝魯賽爾9汽缸風冷式發動機(馬力為100匹)

最快時速: 133公里/小時

航程: 220公里

武裝:1×7.92毫米口徑IMG08風冷式機槍

乘員:1人

產量及服役:福克E-I戰斗機68架、福克E-II戰斗機49架、福克E-III戰斗機249架、福克E-IV戰斗機49架,總計415架。

著名飛行員:奧斯華·波爾克、馬克思·英麥曼

奧斯華·波爾克

福克E單翼戰斗機

福克E的設計效果顯著,殺傷力前所未有。德國飛行員會徑直飛向協約國戰機發起攻擊將其擊落。德國飛行員駕駛福克E擊落了一千多架協約國飛機,造成了空戰史上著名的福克災難。最初的空中格斗沒有規則,也沒有章法。交戰雙方在空中遭遇后混戰在一起,飛行員們憑著不怕死的勇氣和操作技能進行一對一格斗。福特E雖有技術的威懾力,但是硬碰硬的打法代價太高。

德國飛行員開始為空戰制定規則。第一個是馬克思英麥曼,他是第一批駕駛福克戰斗機的飛行員,英麥曼摸索出一套有效的攻擊動作。先躲在云層中占據高度優勢,待對手從一旁經過,就立刻朝敵機的尾部俯沖。然而一旦完成俯沖攻擊,失去高度優勢就會受到反擊,所以英麥曼在完成第一次俯沖攻擊后,將飛機急劇拉起,大角度向上爬升,重新達到有利高度后使機腹朝上倒轉180度,發起第二次俯沖攻擊。這套向上躍升,接半滾改平的機動動作被命名為英麥曼翻滾,它大大提升了攻擊效率,很快在德國空軍中推廣。

另一位福克飛行員波爾克決定打破一對一的空中格斗模式,使用雙機配合作戰的編隊戰術。博爾克與英麥曼二人組成了空戰史上第一個雙機編隊,他們制定了協同作戰規則。英麥曼作為長機負責助攻,波爾克作為僚機掩護長機。兩人在空中時刻保持飛行在彼此的視線盲區,互相掩護。混戰時左右搖擺飛機表示準備轉彎,前后搖擺就是馬上要俯沖或爬高。雙機編隊的福克E徹底改變了游戲規則,也打破了勢均力敵的戰爭局面。到1915年秋,福克E更新到第三代時,德國已完全占據空中優勢。

英麥曼翻滾

馬克思·英麥曼

嗜血猛禽:信天翁戰斗機:

到1916年夏天,協約國逐漸奪回了失去的天空,戰場態勢又趨于平衡。在這場戰役中幫助協約國扳回局勢的是兩款全新推出的優秀戰斗機:法國紐波特17戰斗機、英國德哈維蘭DH2。這兩款新型戰斗機都比福克E時速更塊也更輕巧靈活,讓協約國的飛行員信心倍增。在空中遭遇德國飛機時,不必再落荒而逃只需要發起攻擊。

1916年9月,一直自信滿滿作戰勇猛的協約國飛行員又變得小心翼翼。因為他們面對的不僅是嚴密的軍隊,還有與狩獵中隊一同登場的全新裝備——德國信天翁戰斗機。

德國的“信天翁”D戰斗機的最大特征,是有一個紡錘般的流線形木制機身。這種硬殼構造的機身比強度高,中彈后生存性好,且不難制造。“信天翁”D成為世界上最早成批生產的采用硬殼構造的飛機。信天翁D式是一款平衡或者說平庸的飛機,里希特霍芬的主要座機便是信天翁,但他評價說這是一架“新手”的飛機,其手感平穩,但老手就覺得過于呆板,遠不如 Dr.I或者“駱駝”那樣擁有靈敏到危險的不規則運動能力。

1916年8月開始研制“信天翁”D .Ⅲ的原型機,具體的首飛日期已經不可考,但一般認為是發生在8月下旬或9月初。繼成功的“信天翁”D.Ⅰ和“信天翁”D.Ⅱ之后,“信天翁”D .Ⅲ型采用相同的半硬殼的膠合板蒙皮機身。在試飛部隊的要求下,“信天翁”D .Ⅲ型采用了與法國紐波特11型類似的雙翼布局,上翼延長,下翼較短,雙翼之間由V形的支柱取代了以往的并行支柱。“信天翁”D .Ⅲ型于1916年9月26日通過官方型號測試,并且很快獲得400架 D .Ⅲ飛機的訂單,這在當時的德國是最大訂單。

信天翁的初次登場就在波爾克的中隊一戰成名,但是波爾克的飛行員生涯卻在不久后走向終結。1916年10月28日,波爾克在一場空戰中與自己的僚機相撞,墜地身亡。波爾克的離去是德國空軍的巨大損失,但他也留下了改變空戰的重要戰術守則——波爾克戰術守則,又稱空戰8守則。

1917年春,德國空軍已經成為西線天空統治者。法軍總司令尼韋爾提出空戰的勝利必須先于陸戰的勝利,因為空戰是陸戰的一部分,在敵人的領土上發現并摧毀他們至關重要。在德軍擊落的245架英國飛機中,有89架是第11中隊的戰果,而其中21架由那架紅色戰機擊落駕駛。他就是德國新一代王牌飛行員里希特霍芬。他也是戰斗機聯隊指揮官和第一次世界大戰期間擊落最多敵機的戰斗機王牌飛行員之一,共擊落80架敵機之多。

到了1917年8月,由信天翁D-I至D-Va皆一起在德意志帝國空軍各狩獵中隊使用,從而令德國空軍一度是“信天翁皇朝”,但在此時協約國也推出了各種新式戰斗機,信天翁D戰斗機已開始落伍,再加上其機翼折斷隱患,故很多皇牌飛行員之后都改為駕駛其他戰斗機,不過信天翁D戰斗機仍然戰斗至第一次世界大戰的最后一刻。

定型時間:1917

服役時間:1918-1926

機長: 7.33米

翼展: 9.04米

機高: 2.85米

空重: 687千克

最大起飛重量:937千克

發動機: 一臺梅塞德斯D.III a

最快時速: 187公里/小時

航程: 350公里

武裝:座艙前兩挺7.92毫米施潘道固定機槍。

乘員:1人

產量及服役:400架

著名飛行員:奧斯華·波爾克、曼弗雷德·馮·里希特霍芬、赫爾曼·戈林、和拿·窩斯、戈德溫·布魯莫夫斯基

信天翁戰斗機

赫爾曼·戈林

福克Dr-1三翼機:

1917 年1 月 24 日,曼弗雷德·阿爾布雷希特·馮·里希特霍芬(簡稱:曼弗雷德)駕駛的信天翁DIII 雙翼機下部機翼在日常飛行中自行折斷,且這種飛機經常鬧出此類故障。更糟糕的是,曼弗雷德的隊員在 4 月 8 日駕駛 信天翁DIII 的日常飛行中再次遇到下部機翼折斷的故障。他大為惱火,寫了一封措辭激烈的抗議信并投寄到柏林。

飛機設計師安東尼·福克拿到了這封信并一字一句地認真閱讀了全文后,立即趕到前線查看損壞的飛機,還順便察看了英軍的索普維茨三翼機。回國后,福克針對信中提出的問題和雙翼機的情況改進設計出了著名的福克 Dr-1三翼機,可以說這里面有曼弗雷德的一半功勞吧。

1917年2月,西歐戰場的天空中出現了一種新型飛機,這就是主要由英國皇家海航駕駛的索普威斯三翼機。在雙翼機為主、單翼機為輔的當時,這種奇特的擁有三層機翼的飛機的出現,猶如向平靜湖面扔下的一塊大石,它迅速以比雙翼機和單翼機都更加出色的靈活性以及爬升性能展現了自己的獨特魅力。在這種飛機面前,德國航空隊的主力戰斗機信天翁D.Ⅲ和信天翁D.V處處被動,很難在空戰中與之匹敵,不斷有德國飛行員淪為其犧牲品。據說,當在空中看到索普威斯三翼機的獨特身形出現時,“德國飛行員的心都涼了”。

幸運的是,1架完整的索普威斯三翼機在1917年春天落在德軍陣地后方,將其擄獲的德國地面部隊如獲至寶,立即將其安全后送至國內,交由航空隊總監處理。接著,總監幾乎向德國所有的飛機制造廠發出了邀請,由各廠技術骨干齊集阿德勒肖夫研究這架三翼機,并當場頒下了開發新型三翼機的競標任務。一種被稱為“三翼機狂熱病”的研發競賽就這樣在德國全面展開,據說在各種奇思異想的作用之下,竟然有多達30余種三翼機的設計問世。而在遍覽這些五花八門的設計案或是原型機之后,福克公司的設計最終脫穎而出。

在安東尼·福克的直接布置下,福克公司的三翼機項目進展很快。到1917年初夏,福克就拿出了第一個三翼機設計項目——V.4。對其進行測試后,福克又對機翼、副翼和升降舵等部位實施改進,完成后的作品稱為V.5原型機。從整體布局到細節設計,V.5都帶有索普威斯三翼機的影子,但它又有自己的獨創設計,而且針對英國三翼機只有1挺機槍的情況,福克的新設計有針對性地配備了2挺斯潘道7.92毫米機槍。

同年7月14日,V.5接受了德國航空隊總監的檢視,之后福克公司便獲得20架預生產型的訂單,以便實施更進一步的測試。第1架預生產型原型機于8月11日開始接受測評。結果表明這種新式三翼機具備了諸多成功要素:機身纖小,體態輕盈,操縱靈巧,爬升效率勝過大部分敵機。可以這樣說,它雖然是英國三翼機直接影響下的產物,但卻絕非一種簡單的仿制品。

福克三翼機的三層機翼布局顯得格外簡潔,這是因為設計師有意識地去除了常見于機翼間的繁復的張線,而代之以剛性支柱連接,這樣做的好處是可以減少飛行阻力,從而提升飛行性能。福克的三層機翼采取翼面積自上而下遞減的配置,這就保證了新機型具有非常出色的靈活性,使得其看起來雖然比雙翼機復雜臃腫,實則卻靈敏勝之。

1917年8月末,最初的兩架預生產型福克三翼機被送往前線,接受實戰評估。當時,這兩架飛機的制式型號為福克F.I三翼機,按照此前德軍發布的命名規范,F就是指代三翼機的標準前綴了。8月28日,這兩架福克F.I飛抵德軍位于比利時的馬克比克基地,送交到一直對三翼機十分向往的里希特霍芬的手中,成為第1戰斗機聯隊的最新裝備。

此前,里希特霍芬在一次空戰中頭部負傷,一直在醫院中養傷,而在此期間,他也在欣然關注著福克三翼機的研發進度。當他于7月15日傷愈歸隊后,他就帶著幾分神秘地告訴自己的部下:“你們很快就能得到一種新的福克三翼機了,它爬升時快得像猴子,機動時簡直猶如魔鬼。”這是第1戰斗機聯隊的飛行員們第一次聽說這種飛機。

9月1日,里希特霍芬親自駕駛著機身號為102/17的福克三翼機升空了,這時,這位“紅男爵”已經獲得了59次空戰勝利。在這場福克三翼機的處子秀中,里希特霍芬追擊1架英軍的RE.8雙座機。對方可能是將來者當成本方的索普威斯三翼機而未加防備,結果在里希特霍芬的一擊之下,后座觀察員被當場打死,飛行員則重傷被俘。“紅男爵”成就了福克三翼機的第一次勝利。 兩天后,“紅男爵”再駕這架三翼機出擊,又打下了1架英軍的索普威斯“幼犬”式戰斗機。

里希特霍芬暫時告假后,兩架福克三翼機交給了他的兩名得力部下:第10中隊中隊長維爾納·福斯和第11中隊中隊長庫特·沃爾夫。和里希特霍芬一樣,福斯也是在駕駛新飛機首次出擊時就擊落了英國飛機,而根據JG 1聯隊的戰時記錄,福斯從9月3日到23日駕駛福克三翼機共取得了7次空戰勝利。

然而,就在這種新銳飛機看起來將大展宏圖之際,糟糕的意外卻連接發生。9月15日,第11中隊中隊長庫特·沃爾夫在駕駛102/17號福克三翼機和英軍“駱駝”式飛機交戰時,突然發生意外以致墜機身亡。接著在9月23日,廣受戰友們喜愛的另一位中隊長福斯的生命也被終結。

雖然連折兩位王牌的打擊令福克三翼機的形象蒙上了一層陰影,但是這種飛機還是持續受到好評。從10月開始,量產型的福克Dr.I開始交付JG 1聯隊使用,到10月中旬全聯隊已經接收了17架三翼機。正當福克Dr.I開始進入正常交付周期之際,在前線卻又相繼發生意外事故,使得這種飛機的裝備前景打上了一個大大的問號。1917年10月29日,第15中隊中隊長海因里希·根特曼的福克飛機在空中突然折翼,他在迫降時重傷,后不治而亡。

僅僅兩天之后,第11中隊的一名飛行員帕斯特(Paster)同樣遭遇到機翼折斷事故并不治身亡。對上述兩架飛機殘骸的檢查清楚地表明,導致這一切的原因是福克Dr.I的設計存在先天不足:機翼結構強度存在嚴重缺陷。 11月2日,航空隊總監下令戰場上的福克Dr.I全線禁飛,同時責令福克公司修正這一致命問題。福克當然不敢怠慢,在拿出了十幾種改進方案后,宣稱將這一隱患消除了。當月28日,改進后的福克Dr.I獲準恢復飛行。經歷了這一番風波的福克三翼機在飛行員中好感仍然不減,JG 1聯隊在停飛期間用信天翁D.Va來接替其崗位,而飛行員們都希望福克Dr.I的結構問題能夠盡快解決,他們還是喜歡飛這種飛機。

福克Dr.I像是專為纏斗而生的,能以“令人難以置信的速度”轉彎,而且是很小的轉彎半徑,連素以小半徑急轉聞名的“駱駝”式也時常不是其對手,往往被福克三翼機緊咬住尾巴而難逃被擊落的結局。對此,英軍很快就發出正式警告:不要試圖和福克Dr.I糾纏。

然而,當有的年輕飛行員不顧這一警告而和福克三翼機英勇搏斗時,卻取得了意想不到的戰果,并且導致了德國一戰中最偉大的戰斗機之星的隕落。1918年4月21日上午11點 ,過后不久,里希特霍芬駕駛他的大紅色福克Dr.I飛越索姆河附近的摩蘭科特山嶺,全神貫注地追擊著眼前的1架“駱駝”式戰斗機。卻不料黃雀在后,有另外一架“駱駝”正從他的背后疾速俯沖而下。就是在他射出的子彈中,有一顆正中里希特霍芬,令其心肺受創,并且不久于人世。“紅男爵”之死是德國航空隊在一戰期間最感痛心的事件,而根據記錄,里希特霍芬使用福克Dr.I總共贏得過19次空戰勝利。

駕駛福克三翼機殞命的“紅男爵”吸引了人們的大部分目光,實際上在這種飛機上取得最大成功的另有其人,那就是在一戰德國王牌排行榜上和福斯并列第四位的約瑟夫·卡爾·雅各布斯(Josef Karl Jocobs)。此人一共在空中獲勝48次,其中有30次是駕駛福克三翼機時取得的。 他駕駛福克Dr.I的時間最長,收獲也最多。他最常用的一架機身編號為450/17,是在1918年2月28日接收的,這架飛機通體黑色,上面繪有北風之神的圖案。需要說明的是,這時雅各布斯所在的中隊已經全面換裝福克D.Ⅶ,但出于對福克Dr.I的極度喜愛,他拒絕換機,仍然使用福克三翼機。

1918年6月之后,福克Dr.I終于退出一線,成為教練機。其原因一方面是因為更新的機型出現,另一方面是因為其機翼依舊不穩定,以及平飛和俯沖速度不夠快等。和其他一戰名機相比,福克Dr.I產量很少,參戰時間也很短,但卻依然確立了一流戰斗機的名頭。

定型時間:1917

機長: 5.77米

翼展:7.15米

機高: 2.97米

空重: 406千克

最大起飛重量:586千克

發動機: 1×Oberursel Ur.II 9缸臥式星形發動機

最快時速: 170公里/小時

航程: 300公里

實用升限:6100米

武裝:2挺斯潘道LMG-08/15氣冷式航空機槍,每挺備彈600發

乘員:1人

產量及服役:320架。

著名飛行員:曼弗雷德·馮·里希特霍芬、約瑟夫·卡爾·雅各布斯

福克Dr-1三翼機

曼弗雷德·馮·里希特霍芬

約瑟夫·卡爾·雅各布斯

福克 Fokker D VII 戰斗機:

1917年12月,德國最高統帥部目睹了空中控制權不可逆轉地回到了盟軍手中。次年1月,他們宣布競爭一種新的戰斗機,以采用優秀的奔馳D III發動機。

福克D.VII戰斗機是德國單發單座雙翼戰斗機。為了參與1918年1月到2月在阿德勒霍夫舉行的D型標準戰斗機(D-Type Standard Fighter)競標,富有天賦的福克設計團隊于1917年末極其匆忙的推出了D.VII型的原型機。D.VII型采用熔焊鋼管機身框架,懸梁機翼等是福克引以自豪的設計,輕松獲勝。

第一批福克D VII在1918年春天出現在前線,對盟軍飛行員來說是一個不愉快的驚喜。雖然比許多對手慢,但D VIIs可以超越和爬升許多優秀的飛機,包括皇家飛機廠的S.E.5a,索普威斯駱駝,和SPAD S.XIII。此外,它還有一種非凡的能力,可以短暫地 "掛 "在它的螺旋槳上,向上方開火。盟軍的傷亡人數相應地飆升,看起來可怕的福克飛機可能會以一己之力為德國奪回天空的控制權。

1918年4月下旬,在杰出的指揮官曼弗雷德-馮-里希特霍芬(Manfred von Richthofen)死于Dr I三翼機后幾天,Jasta 4、6、10和11聯隊才裝備D VII。在高峰時,在西線和南線戰場上共有46個聯隊裝備D VII,大約占德國戰斗偵察機兵力的65%。

在整個1918年夏季和秋季,福克D.VII受到了尊重,這是自三年前福克E.III以來德國戰斗機所沒有的,《停戰協定》第四條對它給予了獨特的贊譽,在移交給盟軍的軍事裝備中特別提到它。這粉碎了安東尼-福克在戰后繼續在德國從事飛機制造的希望,并引發了現在著名的走私事件,他成功地將120架飛機的400個發動機和部件,其中大部分是D.VII,從德國運到荷蘭。戰后,福克D.VII繼續在荷蘭生產,并且一直在服役,先是在荷蘭陸軍航空兵,后來在荷屬東印度群島,直到20世紀20年代末。在1919年到1926年間,一些前戰時的D.VII在被改裝成雙座機后,被比利時空軍作為教練機使用;27架被提供給瑞士的Fliegertruppe。

定型時間:1917

機長: 6.95米

翼展:8.9米

機高: 2.75米

空重: 684千克

最大起飛重量:910千克

發動機: 一臺梅塞德斯D.III a

最快時速: 189公里/小時

航程: 389公里

武裝:座艙前兩挺馬克沁LMG08/15 7.92毫米固定機槍

乘員:1人

產量及服役:戰爭結束之前實際生產數量已經超過了1720架。

著名飛行員:恩斯特·烏德特

福克 Fokker D VII 戰斗機

恩斯特·烏德特

容克斯D-I戰斗機:

容克D.1型戰斗機于1917年開始研制。容克公司借鑒了先前J.7原型機的成功經驗,在進一步改進全金屬下單翼原型機J.9機身上分別裝配了160馬力的奔馳D.III、和動力更加強勁的200馬力奔馳D.IIIaü發動機,其優異的表現贏得了德國空軍的青睞,并通過了1918年6月空軍新型戰斗機競爭。根據空軍要求,容克公司對J.9(III)原型機分別縮短了機身及機翼長度后將其定型為容克D.1戰斗機,并于1918年7月出現在戰場上。

容克D.1的出現,在歷史上具有劃時代的意義:作戰飛行器自此開始了全金屬下單翼機身布局,全包裹式發動機艙,舵面控制線內置,前置兩挺重機槍的主流配置。這就是世界上第一種全金屬戰斗機容克D.I。容克D.1型戰斗機的理念直接影響了一戰后甚至二戰期間各參展國主力戰斗機的設計思路,并且具備了二戰后第一代現代戰斗機的一些雛形。雖然該機1918年才正式投入作戰,但通過一些有限的資料,仍然可以找到它不俗的戰績表現。

第一架容克D.I戰斗機于1918年9月9日出現在戰場上,10月有另外幾架出現,但此時已經迎來了一戰的終結。幾乎沒有關于這種飛機的作戰記錄。1919年1月,協約國在比利時境內找到了5架D.I,隨后的官方報告稱“沒有誰見過這種飛機飛上天”。這并不奇怪,D.I戰斗機生不逢時,數量也太少—從1918年6月到1919年2月,總共也就生產了40架。盡管這種飛機對一戰德國航空部隊來說出現的太晚以至于沒發生任何作用,但對戰斗機發展來說,卻是一個早到的信號—它是下一個航空時代:全金屬時代的開端。

其實,容克早在1917年春就同時展開了兩種低單翼戰斗機的平行研發:J.7單座版和J.8雙座版。他堅信,機翼位置低于發動機的配置將使機身獲得額外的升力。這在當時是大膽而非主流的想法,有幾位飛行員在看到容克的設計方案后,都認定這種飛機很有可能發生側翻。 不過,當兩位德國海軍空勤隊的王牌飛行員戈塔德.薩森伯格(Gothard Sasenberg)少尉和西奧.奧斯特坎普(Ceo Ostercamp)少尉在10月22日分別駕駛了J.7單座機試飛后,卻表明這種金屬構造的單翼飛機的爬升率和平飛性能都顯著優于信天翁D.III戰斗機。“飛行穩定,視野極佳”,薩森伯格這樣說到。他和奧斯特坎普很快就成為了容克單翼機的熱烈擁護者。

定型時間:1917

機長: 7.25米

翼展: 9米

機高: 2.6米

空重: 654千克

最大起飛重量:834千克

發動機: 1俱BMW-IIIa水冷式發動機(馬力=185匹)

最快時速: 176公里/小時

航程: 300公里

武裝:2支7.92毫米口徑IMG08風冷式機槍

乘員:1人

產量及服役:40架。

著名飛行員: 戈塔德.薩森伯格、西奧.奧斯特坎普

容克斯D-I戰斗機

戈塔德.薩森伯格

音障曾被視為一道不可逾越的坎,但隨著1947年10月14日加利福尼亞上空的一聲巨響,音障不可逾越的神話被徹底打破。

作為蘇聯第一款服役的超音速戰斗機,MIG-19的地位確頗為尷尬。這款總產量不到2000架的機型,竟然在服役4年后就匆匆停產。作為超音速起點的他是非功過究竟如何?本文將揭開MIG-19戰斗機的神秘面紗。

飛機設計

在降落時 采用減速傘的mig-19戰斗機

如圖1-1所示,大后掠角的后掠翼是MIG-19的標致性特征之一。MIG-19戰斗機采用了后掠角55度(1/4弦線)的后掠翼,前緣后掠角超過57度,展弦比為3.24,機翼上反角-4.5度,機翼面積25平方米。

圖1-1 MIG-19機翼一些基本參數

早期的高亞音速戰斗機,就是采用后掠機翼來提高臨界馬赫數和降低波阻。隨著飛行速度進入超音速,后掠機翼的設計就有了兩種趨勢。其一是隨最大馬赫數增大,機翼的后掠角也不斷放大,展弦比不斷減小。其次是展弦比雖然不斷減小,但后掠角維持在中等水平。蘇聯早期后掠翼飛機設計選擇了前者,而美國戰斗機選擇了第二種思路。如圖1-2所示為美蘇主要后掠翼戰斗機的機翼參數比較。

圖1-2 美蘇主要后掠翼戰斗機的機翼參數比較

增加機翼后掠角能保持亞音速前緣,理論上這是減小波阻的最有利方法。但大后掠角的結構效率低,扭轉變形大。為了達到強度和剛度的要求,就必須選用更小的展弦比和較大的翼型相對厚度,這在一定程度上抵消了大后掠機翼的優點。后來的Su-7戰斗機便遇到了這種麻煩。

正在接受現場指導的 su-7戰斗轟炸機中隊

圖1-3給出了機翼后掠角對升力特性的影響,增加機翼后掠角會使機翼的升力特性降低。因為在亞音速流動時,通過后掠翼前緣使機翼上下表面之間的壓力趨于平衡,機翼后掠角越大這種效應越強。另一方面,增加機翼后掠角也會使機翼臨界迎角增大。因為對更大角度的后掠翼要得到完全使氣流分離的壓力梯度,需要的迎角更大。

圖1-3 機翼后掠角對升力特性的影響

較低的升力線斜率、較大的誘導阻力、嚴重的翼尖失速以及俯仰力矩的上仰問題,都影響了起飛著陸、亞音速巡航和機動性能。而保持中等后掠角減小展弦比的思路同時可以采取較小的相對厚度,以彌補小后掠的阻力影響。同時也可以兼顧亞音速與超音速性能,上仰問題也不太嚴重。相對來說,早期蘇聯戰斗機用途較為單一,強調高空高速性能,航程較短。美國戰斗機為了兼顧空空與對地能力和較遠的航程,因此也對兼顧亞超音速的性能給予了更多重視。二者不同的需求決定了不同的機翼參數選擇思路。

美國空軍的首款超音速戰機 F-100

MIG-19的主要對手F-100超佩刀,便是中等后掠角小展弦比思路的代表。該機后掠角為45度,展弦比為3.86。F-100A/C戰斗機的機翼面積為385平方英尺,折合36平方米,后來的F-100D加大到400平方英尺,折合37平方米。后掠角與最大升力系數有較大的相關性。根據MIG-19戰斗機的氣動手冊,其最大升力系數為1.1。圖1-4給出了F-100戰斗機的升力系數,其放下襟翼時的最大升力系數超過1.5。對于前緣58度后掠角MIG-19飛機,將其1.1的最大升力系數畫在該圖上,再次印證了升力系數與后掠角的這一關系。

圖1-4放下襟翼時的最大升力系數

與之前的MIG-15和MIG-17相比,MIG-19戰斗機有較大的繼承性。進氣道沿用了前兩者的機頭進氣,而最大的變化在于平尾布局。MIG-15、MIG-17都采用了高置平尾布局,MIG-19的早期原型機仍然沿用了這一設計,而在SM-2/1原型機上改為正常平尾布局。

并排存放在博物館中的mig15、17和19

高平尾配平阻力更低,能在小迎角時躲開機翼尾流的影響,所以效率較高。但在大迎角時,平尾處在機翼的強下洗區和動壓減小區。平尾效率下降,在低速及亞音速時縱向力矩在大迎角時有嚴重的上仰趨勢,如圖1-5所示。而采用中下平尾在大迎角時處于較小下洗梯度的流場中,能增加縱向穩定性并消除上仰趨勢。

圖1-5 高平尾的大迎角特性

米格設計局的設計師與空軍飛行員都注意到,飛機超過1馬赫時的平尾效率嚴重不足,這也體現在所謂的“抬頭(pick-up)”現象。為獲得所需要的響應,飛行員需要更大的力拉操縱桿。這加大了升降舵的偏度與阻力,飛機會減速而升降舵的舵效會突然提升。結果就是過載G劇烈增加,唯一的解決方法是采用全動平尾。該設計早在美國的F-86E佩刀戰斗機上得到驗證,而在MIG-19S型上,蘇聯飛機首次使用了全動平尾的設計。

MIG-19S的三面圖

動力裝置

圖曼斯基渦噴引擎

MIG-19的動力裝置為2臺圖曼斯基渦噴引擎。該發動機為單轉子九級軸向壓縮機設計,并帶有加力燃燒室。打開加力燃燒室時最大靜推力為3250kgf,不開加力最大2600kgf,壓縮比為7.1,渦輪進入溫度為1150K。該發動機加力推力曲線與非加力推力曲線如圖3-1與3-2所示。

圖3-1 RD-9B開加力推力曲線

圖3-2 RD-9B非加力推力曲線

MIG-19技術手冊中給出了發動機相關的使用限制。在低于6000m的高度,RD-9B允許使用加力的時間為6分鐘。而在高于6000m高度,允許使用時間為10分鐘,非加力最大推力限制相同。在美國對于殲-6戰斗機的HAVE BOAT測試中,RD-9B引擎的加力與軍用推力使用時間均被限制在10秒鐘。測試人員認為超出這一限制時長會對發動機造成損害,如圖3-3。

圖3-3 HAVE BOAT 測試節選

飛機航程

巴基斯坦空軍的 mig-19戰斗機

MIG-19戰斗機的極短航程,是飽受蘇聯空軍詬病的原因之一。該機空重為5447kg,內油量僅為1800kg,載油系數(內油量/空重)僅為0.33。而F-100C超佩刀戰斗機的內油量為7488lb折合3396kg,空重19270lb折合8740kg,載油系數為0.39。MIG-19戰斗機的劣勢不僅在載油系數上,如圖3-1所示為MIG-19戰斗機的升阻比隨升力系數的變化圖。該機的最大升阻比為11,而超佩刀的升阻比為13.5,如圖3-2所示。

圖3-1 MIG-19升阻比隨升力系數的變化H=0m

圖3-2 超佩刀與其他飛機的升阻比

升阻比與載油系數的差距,也決定了二者的航程差距。MIG-19戰斗機在攜帶副油箱時的最大航程僅為1800km,而F-100C戰斗機即使在考慮海平面5分鐘正常動力下啟動引擎與地面滑行。1分鐘最大動力用于起飛和加速,海平面使用5分鐘軍用推力作戰,保留20分鐘海平面最大留空時間速度下的巡航以及5%的余油。在不拋棄副油箱的情況下其轉場航程仍達到了1574海里,折合約2915km。

F100的航程明顯優于mig-19

一個關于爬升率的真相

圖4-1 MIG-19驚為天人的爬升率高度曲線

圖4-1給出了MIG-19技術手冊中的爬升率高度曲線圖,該圖只畫出了5000m以上MIG-19戰斗機的爬升率曲線。按改圖所示,5000m高度下其爬升率達到180m/s,6000m高度下達到160m/s,可謂驚為天人。

然而,該數據較為孤立,且缺乏詳細的測試機況及測試重量。圖4-2給出了6700kg機況下MIG-19S戰斗機的nx-高度曲線,同樣取自該手冊。

nx為飛機的切向過載,能衡量一架飛機的水平加減速性能。切向過載的計算公式為推力減阻力除以重力,即(T-D)/G,而我們知道SEP = (T-D)*V/G。根據圖4-2在6000m高度,0.9馬赫的速度下,nx = 0.44,而0.9馬赫在6000m高度折合284.8m/s,nx*V = SEP。即在6000m 0.9馬赫下,6700kg的MIG-19的SEP為125m/s,最大爬升率往往取在0.9左右這個范圍,125m/s的爬升率顯然低于圖4-1所示160m/s的數據非常多。使假設MIG-19不帶任何燃油理想情況下裸機爬升,換算到5440kg,才能達到155m/s。

圖4-2 MIG-19在6700kg下的nx-高度曲線

顯然這這是不可能的,其結論與出自同一本手冊的圖4-1矛盾。無獨有偶,美國對殲-6戰斗機測試的HAVE BOAT報告,也給出了殲-6戰斗機的Ps等值線。如圖4-3所示。

圖4-3 殲-6干凈構型7000kg下的Ps等值線

在0.9馬赫,20000ft即大約6000m高度下,7000kg干凈構型的殲-6戰斗機SEP為122m/s。換算成6700kg則是127m/s,與圖4-2的計算結果完全一致,僅有2m/s的誤差。MIG-19技術手冊同樣給出了該機的阻力系數曲線,如圖4-3所示。

圖4-3 MIG-19阻力系數曲線

在海平面0.9馬赫時,該機的阻力系數為0.015,取MIG-19S正常起飛重量7620kg。參考面積25平方米,海平面0.9馬赫折合306m/s,海平面空氣密度為1.225。此時,阻力D為0.5*cd*p*S*V^2,即21507N。根據前文圖3-1所示,RD-9B海平面0.9馬赫加力推力約為3100kgf,折合30380N,兩臺總計T=60760N,海平面0.9馬赫SEP為(T-D)*V/G得161m/s。我國對MIG-19S的一份測試報告顯示其海平面,M=0.9時最大爬升率為156m/s,與圖4-3的結論誤差僅為5m/s。

綜上所述,筆者認為圖4-1那驚為天人的爬升曲線有誤。不僅與美國和我國的測試數據矛盾,且與手冊內其他氣動參數自相矛盾。(未完待續)