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那些伟大的空战机器
——“一战”中的经典战斗机

“武器的优越可能增加战争胜利的机会,虽然武器本身并不能够获得胜利,但它却是胜利的重要因素之一。”事实上,正如“福克式灾难”向我们所揭示的那样,空战从一开始就饱含着技术竞争的成分。这一点,无论是“福克式灾难”之前,还是“福克式灾难”之后,军事需求贯穿“一战”,并始终都在迅速推动着航空技术的进步。比如,战争中机翼、静稳定度、副翼和发动机的发展变化就表现得十分直观。“一战”之前,航空先驱们尚未意识到翼型厚度对机翼结构的影响。当时的传统翼型是“上凸下凹”型——做过简易飞机模型的朋友应该对此有较深的印象。然而在当时的技术和工艺条件下,这样的翼型在结构上是极其脆弱的。如果是单翼机,就需要大量的支柱、张线进行加强。因此,这时候的单翼机在升力、强度、重量等方面都比不上双/多翼机。这也是双翼机成为此后20年间设计主流的原因之一。到了1912年,RAF6翼型出现,将翼型下表面设计为平直面,增大了翼型厚度,提高了机翼结构强度,成为“一战”期间飞机的主流翼型。在英国B.E.2C飞机出现之前,早期的飞机都是静不稳定的。只是由于其速度较低,尚在飞行员直觉反应可以控制的范围内,所以并不需要复杂的操纵系统。而静不稳定却赋予了飞机更好的敏捷性和机动性。因此,象B.E.2C这样的静稳定飞机,很容易就成为德国福克式战斗机的美餐,在当时实际上是不受欢迎的。但B.E.2C作为改变飞机静稳定度的首次成功尝试,却有其积极意义。因为当时人们已经开始认识到,随着飞行速度的增大,静不稳定飞机将越来越难以控制。作为飞机重要气动控制面之一的副翼,也是在“一战”期间逐渐发展的。当时的设计思想非常单纯:要滚转更快,副翼就要更大。但实际上,这种大型副翼偏转时严重破坏了翼型,使得滚转力矩并不如想象中那么大,却改变了飞机的阻力分布,使得飞行员压杆时,飞机首先产生偏航运动,然后才产生滚转运动。另一方面,大的副翼需要的横向操纵力矩也大,而当时的飞机往往在纵向和航向都是静不稳定的,操纵力矩极小。三轴控制力矩的不平衡,给飞行员的操纵带来极大困难。以至于现代飞行员在飞过了号称“一战”最好的索普威斯“骆驼”式战斗机之后,会感叹:“如果‘骆驼’是‘一战’时最好的飞机,那么请上帝帮帮那些驾驶最差飞机的飞行员吧。”

福克E. Ⅲ单翼战斗机侧视图

号称“一战”中最好的战斗机——索普威斯“骆驼”

发动机也在“一战”期间获得了高速发展。在“一战”前,法国和德国是发动机研制的领头羊。其中法国在转缸式发动机方面取得了突出成就,而德国则在直列式液冷发动机方面处于领先地位。螺旋桨则主要采用德国人发明的分层木质结构。相对笨重的直列式液冷发动机,尽管存在局部过热问题,但却具有极大的发展潜力,最终超越了转缸式发动机,成为此后数十年间活塞式发动机的主流。

德国生产的仿制版纽波特17——“西门子”D. Ⅰ

人类是社会动物,社会生活的本质之一就是竞争。而作为一种社会竞争形式,战争推动技术创新,常常把最新的军事技术带到最前线。第一次世界大战中,航空技术的迅速发展最终反映在了战斗机技术性能水平的显著提高上。比如,为了终结“福克式灾难”,法国人的纽波特11/17双翼单座战斗机就是相当经典的代表作。纽波特11是纽波特10的小型简化版,专门设计为单座战斗机,绰号为Bebe,是1916年年初用来抗衡福克E. Ⅲ的主力。除了没有采用射击协调器外,其速度、爬升率和机动性都超越了福克E. Ⅲ。其特点是采用横向控制的副翼而不是机翼翘曲,提供更轻更快的侧倾响应,其升降舵安装在尾翼上而非全动,提供更好的俯仰控制。纽波特11明显的缺陷是狭窄的下翼有时会在高空气速度下受到气动弹性颤振。至于纽波特17则是纽波特11的改进型号,除了安装有机枪射击协调器外,机体也比它的前辈略大,安装了功率更为强大的发动机。1916年4月推出后,出色的机动性和爬升率明显优于福克E. Ⅲ,不但彻底终结了“福克式灾难”,更被所有协约国空军采用,或是授权进行许可证生产(如英国、意大利、俄国、美国等),甚至连对手德国人也进行了仿制,这足以说明纽波特17获得的空前成功。但纽波特17的风头不久就被英国索普威斯(Sopwith)“骆驼”式(Camel)单发单座双翼战斗机夺去了不少。1916年12月,一种应英国皇家海军之需而紧急开发的新型单座战斗机的设计方案出现在索普威斯工厂。这是一种全新的设计,配备2挺“维克斯”式机枪,并装上了一台原本要用于N503号“幼犬”的110马力“克拉盖特”(Clerget)星型发动机。索普威斯厂方赋予这架新型验证机的编号是F.1——这就是日后大名鼎鼎的“骆驼”式战斗机的第一架原型机。对技术娴熟、自信能够驯服任何空中烈马的飞行员来说,第一次看到机身粗短,因星型发动机机首显得浑圆结实,装有2挺同步射击机枪的“骆驼”式战斗机时,总能产生十足的幸福感。不过对普通飞行员尤其是新手来说,这可是一种极难掌控的飞机。如果这些新人从一开始就在这种飞机上学习摸索,那倒也能得心应手,可是由于许多人之前都是飞“幼犬”这种令人放心的机型,一接触到“怪异个性”的“骆驼”自然不免大惊小怪。不过,在王牌飞行员手里,“骆驼”式战斗机的确是一种无比灵活且令敌人望而生畏的空中杀器。从1917年年初开始,“骆驼”正式进入量产,随后就在产量和歼敌数量方面都创下了令人瞠目结舌的纪录。“骆驼”式战斗机的总产量高达5490架,并在1917年8月到1918年11月的16个月间总计击落了1294架同盟国飞机,是所有协约国战斗机中击落数量最多的当之无愧的“冠军”。

纽波特17不但为所有协约国军队采用,甚至连德国人也进行了仿制。图为纽波特17C.1三视图

英国索普威斯“骆驼”式单发单座双翼战斗机三视图

英国皇家空军博物馆馆藏的索普威斯“骆驼”式单发单座双翼战斗机实物

当然,同盟国方面(实际上就是指德国)也没有在福克E系列之后止步不前。大量的战斗机设计在很短的时间内快速迭代。这其中很值得一提的,自然是因“红男爵”里希特霍芬而名声大噪的福克Dr. Ⅰ三翼战斗机。1917年2月,西欧战场的天空中出现了一种新型飞机,这就是主要由英国皇家海军航空兵驾驶的索普威斯三翼机。在双翼机为主、单翼机为辅的当时,这种奇特的拥有三层机翼的飞机的出现,犹如向平静湖面扔下的一块大石,它迅速以比双翼机和单翼机都更加出色的灵活性和爬升性能展现了自己的独特魅力。在这种飞机面前,德国航空队的主力战斗机“信天翁”D. Ⅲ和“信天翁”D. Ⅴ处处被动,很难在空战中与之匹敌,不断有德国飞行员成为其牺牲品。据说,当在空中看到索普威斯三翼机的独特身形出现时,德国飞行员的心都凉了。德国人还从来没有对哪一种敌机如此折服过,从将军到战士都是如此。德意志飞行军团总监公开表示索普威斯三翼机乃是当时西线最好的战斗机之一,王牌飞行员里希特霍芬亦直言这种英国三翼机是协约国手里最有力的大杀器。在这种强烈的刺激下,德国人开始谋求寻找自己的三翼机,最省力的办法当然是“借鉴”现成的敌机。此前,当法国的纽波特17型“一翼半”战斗机纵横天际时,德军就曾经通过对其的仿制推出过多种类似机型。现在,他们打算故伎重施。对德国人来说“幸运”的是,1架完整的索普威斯三翼机在1917年春天落在了德军阵地后方。将其掳获的德国地面部队如获至宝,立即将其安全护送至国内,交由德意志飞行军团处理。接着,德意志飞行军团几乎向德国所有的飞机制造厂发出了邀请,各厂技术骨干齐集阿德勒肖夫研究这架三翼机,并当场接受了开发新型三翼机的竞标任务。一种被称为“三翼机狂热病”的研发竞赛就这样在德国全面铺开了,据说在各种奇思妙想的作用之下,竟然有多达30余种的三翼机设计方案问世。而在遍览了这些五花八门的设计方案或是原型机之后,福克公司的设计最终脱颖而出。

福克Dr. Ⅰ三翼战斗机的仿制原型——英国索普威斯三翼机三视图

俄罗斯莫尼诺航空博物馆馆藏的索普威斯三翼机(复制品)

在安东尼·福克的直接布置下,福克公司的三翼机项目进展很快。到1917年初夏,福克就拿出了第一个三翼机设计项目V.4。对其进行测试后,福克又对机翼、副翼和升降舵等部位实施改进,完成了称为V.5的原型机。从整体布局到细部设计,从V.5上可以看到索普威斯三翼机的影子,但它却又有自己的独创设计,而且针对英国三翼机只有1挺机枪的情况,福克的新设计有针对性地配备了2挺斯潘道7.92毫米机枪(由斯潘道公司生产的马克沁MG08机枪,将水冷套筒改为开洞的风冷套筒)。同年7月14日,V.5接受了德国航空队总监的检视,之后福克公司便获得了20架预生产型的订单,以便实施更进一步的测试。第1架预生产型原型机于8月11日开始接受测评。结果表明这种新式三翼机具备了诸多成功要素:机身纤小、体态轻盈、操纵灵巧、爬升效率胜过大部分敌机。可以这样说,它虽然是受到英国三翼机直接影响的产物,却绝非简单的仿制品。福克三翼机的三层机翼布局显得格外简洁,这是因为设计师有意识地去除了常见于机翼间的繁复的张线,而代之以刚性支柱连接。这样做的好处是可以减少飞行阻力,从而提升飞行性能。福克的三层机翼采取翼面积自上而下递减的配置,这就保证了新机型具有非常出色的灵活性,使得其看起来虽然比双翼机显得复杂臃肿,实则更灵敏轻巧。需要指出的是,福克为自己的三翼机选择了110马力(约81千瓦)9缸空冷星型发动机,他认定这种发动机最适合自己的新设计。不过由于这种发动机源自法国,而德国国内尚无质量相当的仿制品,福克是通过从中立国进口的方式来获得的。这一具有不确定性的发动机供应渠道,也成为福克三翼机批量生产和维护中的一个隐患。另外,这种星型发动机对机油的要求很高,当物资紧缺的德军越来越多地采用质量不那么好的合成机油后,这种发动机便会陷入故障频发的窘境。另外,单人座舱的设计也是褒贬不一。座舱的整体位置位于机翼之后,这样在最大程度上保证了飞行员的良好视野,不过座舱的空间过于窄小,而且机枪的后部过于接近座舱,使得一旦发生迫降,飞行员的头部很有可能重重地撞上机枪。

福克Dr. Ⅰ三视图

1917年8月末,最初的两架预生产型福克三翼机被送往前线,接受实战状态下的评估。当时,这两架飞机的制式型号名为福克F. Ⅰ三翼机。按照此前德军发布的命名规范,F就是代指三翼机的标准前缀。8月28日,这两架福克F. Ⅰ飞抵德军位于比利时的马克比克基地,送交到一直对三翼机心向往之的里希特霍芬的手中,成为他的JG 1战斗机联队的最新装备。此前,里希特霍芬在一次空战中头部负伤,一直在医院中养伤,而在此期间,他一直在关注福克三翼机的研发进度。当他于7月15日伤愈归队后,就带着几分神秘地告诉自己的部下们:“你们很快就能得到一种新的福克三翼机了,它爬升时快得像猴子,机动时简直犹如魔鬼。”这是JG 1联队的飞行员们第一次听说这种飞机。9月1日,里希特霍芬亲自驾驶着机身号为102/17的福克三翼机升空了,此时,这位“红男爵”已经获得了59次空战胜利。在这场福克三翼机的处子秀中,里希特霍芬追击1架英军的RE.8双座机。对方可能是将来者当成本方的索普威斯三翼机而未加防备,结果在里希特霍芬的一击之下,后座观察员被当场打死,飞行员则重伤被俘。“红男爵”成就了福克三翼机的第一次胜利。落地后的里希特霍芬报告这次空战称:“首次驾驶三翼机出击,攻击一架极为大胆的英国炮兵观察飞机。接近后,我在50米距离上打出20发子弹,敌机立即失控并坠毁在松内贝克附近。对方显然是把我当成英国三翼机了,因为观察员就在他的机枪旁,自始至终没有动上一下。”两天后,“红男爵”再驾这架三翼机出击,又打下了一架英军的索普威斯“幼犬”式战斗机。这一天,安东尼·福克本人也正在马克比克基地,拍摄了一些新闻片以供日后研究之用。归来的里希特霍芬驾车带福克前往英国飞机坠毁的地点,福克在那里拍下了生还的英国陆军航空兵第46中队飞行员阿尔戈农·伯德少尉的照片。之后,里希特霍芬和伯德还互道了一番敬意,前者注意到这名英国人为避免座机落入德国人之手,曾试图英勇地将飞机迫降到一棵大树上。这两次出击令里希特霍芬对新飞机非常满意,这样一来,三翼机就不再仅是敌人的利器了。他向航空队总监直接递交一份报告,称福克F. Ⅰ的性能优于索普威斯三翼机,并建议各中队应尽快换装这种飞机。

福克Dr. Ⅰ使用的发动机之一——西门子SH. Ⅲ转缸式发动机

福克Dr. Ⅰ灵活,易于操纵,前线的普遍反映是“动作轻巧,反应迅捷”

里希特霍芬暂时告假后,两架福克三翼机交由他的两名得力部下:第10中队中队长维尔纳·福斯和第11中队中队长库特·沃尔夫驾驶。那时,虽然这种德国新飞机已经赢得首胜,但这种初来乍到的机型并未受到敌方应有的重视。相反,协约国方面还轻蔑地将其评价为索普威斯三翼机拙劣的仿制品。但是,当维尔纳·福斯驾驶其中的103/17号福克三翼机于1917年9月间连开杀戒之后,协约国阵营中的“小伙伴们”都惊呆了。他们这才不得不承认,面对的是一个极为可怕的新对手。和里希特霍芬一样,福斯也是在驾驶新飞机首次出击时就击落了英国飞机,而根据JG 1联队的战时记录,福斯从9月3日到9月23日共驾驶福克三翼机取得7次空战胜利。而在此期间,奥匈王储前来访问JG 1联队,他特别到福斯的第10中队做客。福斯骄傲地驾驶福克新飞机为来访者做了一场精彩的飞行表演,赢得奥匈王储的一片喝彩。种种正面的消息令航空队总监开始向福克下发正式订单,9月月初的第一单是100架,此后很快又追加了200架。而就此开始,福克F. Ⅰ的制式名称正式变更为福克Dr. Ⅰ,Dr是德语中三翼机的更加直观的表述。在整体上,它是一种空战性能非常突出的机型,尤其是在缠斗中。和此前常用的“信天翁”相比,福克Dr. Ⅰ显得格外灵活,易于操纵,前线的普遍反映是“动作轻巧,反应迅捷”。一名叫弗朗茨·海默尔的德国飞行员这样评价道:“它的性能是如此优异,简直就是我的最爱。我可以用它做出各种机动动作,用绝对安全的俯冲避开敌机。”福克Dr. Ⅰ像是专为缠斗而生的,能以“令人难以置信的速度”转弯,而且是很小的转弯半径。连素以小半径急转闻名的“骆驼”式也时常不是其对手,往往被福克三翼机紧咬住尾巴而难免被击落的结局。对此,英军很快就发出正式警告:不要试图和福克Dr. Ⅰ纠缠。然而,当有的年轻飞行员不顾这一警告而和福克三翼机英勇搏斗时,却取得了意想不到的战果,很可能导致了德国“一战”中最伟大的空战之星之一——里希特霍芬的陨落。“红男爵”的阵亡令福克Dr. Ⅰ的声誉受损,以至于全部产量只有320架,但如此少的数量却能获得后世的念念不忘,也足以说明这是一种成功的经典机型了……

福克Dr. I三翼战斗机的全部产量只有320架

事实上,战争是航空事业发展的温床。在第一次世界大战不到5年的时间里,各交战国都对战斗机的发展慷慨地倾注了人力、资金和技术研究。所以它在战时4年中的发展也许胜过和平时期的10年。也正是在这场战争中,战斗机逐渐被视作一种决定性的武器,对于夺取空中优势具有至关重要的影响。优秀的战斗机成为各国航空兵部队梦寐以求的装备,军事上的需求促进了技术的飞速进步。各种新型战斗机如雨后春笋般纷纷涌现,碧空中上演了一幕又一幕航空版的“适者生存”。到1918年11月11日大战结束的时候,典型的战斗机已经和1914年“八月炮火”之初的辅助军用飞机完全不同了。无论是气动设计、结构、发动机,还是飞机性能等,都有了显著的进步。1914年的典型军用飞机,发动机功率在100马力左右,包括直列式发动机(以德国为代表)和转缸式发动机(以法国为代表)两大类;推进方式主要包括前置螺旋桨牵引和后置螺旋桨推进两种类型;速度大约在110~120千米/小时之间;升限3000~4000米。而到了1918年,一架典型的战斗机,发动机功率提高到220马力左右,以直列式发动机为主,转缸式发动机则逐渐退出航空舞台;飞行速度提高到200千米/小时左右;升限5000~6000米;装备具有射击协调器的机枪已经成为标配。不过需要指出的是,即便有着层出不穷的新式战斗机和像里希特霍芬这样善于驾驭它们的能手,但对当时大多数战斗机飞行员来说,敌方的空战王牌或是新型战斗机都不是很严重的威胁。事实上,频繁发生的飞行事故,才是影响飞行安全的主要因素。对“一战”中的战斗机飞行员来说,充分了解发动机的有关知识实际上比空战技巧更为重要,这样他们才能在飞机发生事故、迫降后,对战斗机进行简单的修理。此外,飞行员还必须知道,战斗机在不同高度上的最佳速度、作战升限、作战半径、俯冲时的速度限制、战斗机的转弯性能以及如何进入“可改出的螺旋”(急盘旋下降)以退出战斗等。

“一战”中各种新型战斗机如雨后春笋般纷纷涌现,碧空中上演了一幕又一幕航空版的“适者生存” Tng4T3L3YKgMlOxk6061AnvxDeMrBZ763jqN594s97ZPuu4lhyk4mB/qT/mxzsbK

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