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德国秘密战斗机,喷气发动机篇-2

作者:碗豆粉发布时间:2024-09-27

福克沃尔夫

与亨克尔或梅塞施密特相比,不来梅的福克-沃尔夫公司在喷气式战斗机开发领域起步较晚。原因无疑是福克-沃尔夫 Fw 190 的量产优先考虑,以及投入大量时间和精力;这款飞机于 1941 年夏末首次亮相德国空军。

1942 年底,福克-沃尔夫终于开始采用新的推进技术,他们改装了一架 Fw 190,用自己设计的简单离心式喷气发动机取代了笨重的 BMW 801 双排星型发动机。战争结束后,类似的改装顺便造就了苏联第一架喷气式战斗机(例如,雅科夫列夫设计局以活塞发动机雅克-3U 战斗机为基础设计了雅克-15)。由于存在许多技术缺陷,加上其他更基本的考虑,这个最初的提案很快就被搁置了。

 


 

库尔特·坦克教授的设计部门随即开始着手一项全新的研究,采用最新的先进技术,并于 1943 年初提交给 RLM。这项研究的核心围绕两款单引擎、全副武装的喷气式战斗机方案,采用与其预期作用相称的最小尺寸。因此,设计团队在这个早期阶段已经形成了后来导致亨克尔 He 162 生产的思想和概念。

在第二个方案进入详细设计阶段时,他们才意识到,这样的布局(前轮位于发动机进气口正前方,而后者本身仅享有极小的离地间隙)不可避免地会带来不可避免的危险,比如,如果在未铺砌的前部跑道上操作,飞机可能会被石头吞入。另外,人们还担心在机腹着陆时动力装置会受到严重损坏。因此,1943 年 11 月推出的第三个设计方案,其动力装置整流罩与机身轮廓融为一体。虽然这消除了第二个设计的弱点,但拟议的带罩发动机进气口会产生更大的阻力,从而导致预计性能明显下降。

 


 

它还由 Heinkel HeS 011 以及由基尔的 Hellmuth Walter 先生制造的整体辅助火箭发动机提供动力。

接下来如何进行?在继续进行理论工作的同时,坦克还下令建造第五种设计(内部以著名卡通人物命名为 Huckebein)和第六种设计(Flitzer)的 1:10 比例的自由飞行模型。以便进行实际测试。这些自由飞行试验引起了人们对五号设计的预期飞行特性的一些疑虑。人们还对极其狭窄、后掠角急剧的尾翼和方向舵的尾部颤动表示怀疑,尤其是起落架的安装也带来了问题。

 


 

库尔特·坦克 (Kurt Tank) 决定推迟第五种设计的进一步工作,转而专注于开发 Flitzer 项目,他最初通过该项目参加了 Me 262 的单喷气式战斗机替代品的招标。直到 1944 年晚些时候,福克-沃尔夫认为没有进一步提高 Flitzer 仍然不够的最高速度的可能性,因此 Tank 回到了去年一月的第五种设计。在他的领导下,设计局重新开始了这个项目的工作,现在被命名为 Ta 183,到战争结束时,该项目已显示出巨大的前景。

 

Flitzer 基本计划的一个有点不寻常的发展是 1944 年 7 月的第七个设计,这是一个由 HeS 021 涡轮螺旋桨发动机提供动力的攻击战斗机版本的提议。由于需要这样的飞机,并且已经存在基本相似的动力装置,因此该提案得到了认真考虑。尽管取得了进一步的发展,该项目也成为 1944 年底做出的决定的牺牲品,该决定将重点放在 Ta 183 上。鉴于德意志帝国所处的绝望境地,该项目的灭亡七号设计是不可避免的;开发和维护这种配备专用发动机、轴、传动装置和螺旋桨的战斗机所涉及的支出实在是太大了。

 


福克沃尔夫设计部门的一个小特点也值得一提。与其他制造商不同,该公司没有使用自己的内部项目编号系统。他们的工作要么由 RLM 分配一个编号,要么设计和项目描述只是简单地按顺序编号。一些消息来源通过图纸编号来识别 Focke-Wulf 项目。这是不正确的,并且可能会导致混乱。必须认识到,一个项目很可能由多张或多张图纸组成,每张图纸至少在最后的数字上有所不同,因此显示明显不同的编号。

 


 

 

福克·沃尔夫方案 -1

 


 

动力装置

BMW P.3302 涡轮喷气发动机(BMW 109-003 的前身)额定静推力为 600kP(1,322lb),或一台容克斯 Jumo 004 额定静推力为 635kP(1,399lb)(1942 年规格)。

翼展:8.20米

机翼30°负角

机翼面积:14平方米

轮廓:NACA 000012-1.130,厚度比为 12% 的对称轮廓。

长度:10.50米

空重:1,900kg

起飞重量:3,000kg

最大机翼载荷:239千克/立方米

最大速度,约800公里/小时

服务上限:10,800米

武器:两门 30 毫米 MK 108 加农炮加两门 15 毫米 MG 151/15 加农炮。

 

 

福克·沃尔夫方案-2

 


方案 1的替代方案采用传统空气动力学,同样取自研究“涡轮喷气式战斗机设计基本原理”。实际上,福克·沃尔夫正在预测亨克尔 He 162 民兵的设计。必须假设技术部门(RLM 负责设备设计、开发和维护的技术办公室)以这些建议为基础,制定了 1944 年 9 月的规范,要求制造“结构最简单、最便宜的单引擎喷气式战斗机,由 BMW 003 驱动”。这些概念当然是众所周知的,并不是“在几天内开发出来的”。这些设计与亚历山大·利皮施 (Alexander Lippisch) 的设计一起,构成了德国生产单座、单喷气发动机空中优势战斗机的第一步。

 


动力装置

一台 BMW P.3302 额定静推力为 600kP(1,3221b)

翼展:8.20米

机翼面积:14.00平方米

整体长度:9.25米

空重:1,900公斤

起飞重量:3,000公斤

最大机翼载荷:214公斤/平方米

最大速度(大约)800公里/小时

初始爬升率:11米/秒

武器:两门 30 毫米 MK 108 加两门 15 毫米 MG 151/15 加农炮。

 

福克·沃尔夫的第二种设计

 


福克-沃尔夫从上述七种设计系列中,为进一步的战斗机发展奠定了基础。该设计经过了广泛的研究,其布局也由梅塞施密特在 1943 年研究过,稍后布洛姆和福斯也进行了研究。计算表明,使用现代空气动力学并不能保证任何明显的速度优势。此外,进一步的研究和风洞测试表明,后掠翼(前缘)在结构方面存在明显的固有缺点,尤其是在低空飞行时。采用机腹发动机布置的主要原因是便于维修,即便于维护当时仍然非常不可靠的动力装置,以及减少管道损失。如前所述,这种概念的缺点是前轮位于喷气进气口正前方,外部安装的动力装置增加了阻力,并且存在机腹着陆的危险。全金属飞机将由杜拉铝和钢制成。

 


动力装置

容克斯 Jumo 109-004B 额定静推力 890kP (1,962lb),或容克斯 Jumo 109-004C 额定静推力 1,015kP (2,237lb),升压 120%:1,200kP (2,645lb) 静推力。

翼展:9.70米

机翼面积:15.0平方米

整体长度:9.85米

空重:2,410公斤

起飞重量:3,350公斤 载有700公斤燃油

最大机翼载荷:223公斤/平方米

最大速度:Jumo 004B,100% 推力,825公里/小时

初始爬升率:20米/秒

服务上限:12,400米

航程:640公里

武器:两门安装在机身的 30 毫米 MK 108 或 MK 103 机炮,以及两门翼根处有 20 毫米 MG 151/20 加农炮。

 

福克·沃尔夫涡轮螺旋桨攻击战斗机

 


福克-沃尔夫预见到了这款计划中的涡轮螺旋桨攻击战斗机的许多优势,该战斗机是在 Flitzer 的基础上开发出来的,并且与 Flitzer 并行开发。DB 109-021 涡轮螺旋桨发动机由戴姆勒-奔驰公司在亨克尔 HeS 011 的基础上开发而成,推力大,尤其是在地面或近地面时。这使得涡轮螺旋桨攻击战斗机无需火箭助推即可从最小的前场跑道起飞。它特别适合低空飞行,例如作为战斗轰炸机。在战斗机方面,它比所有活塞发动机飞机都更胜一筹。它在起飞、爬升和加速方面都胜过当时的纯喷气式战斗机。它的续航能力和航程也明显更强。

在布局上,这架第一架涡轮螺旋桨战斗机设计(福克沃尔夫设计七号,1944 年 7 月 7 日)几乎完全复制了 1944 年 2 月的 Flitzer 提案(第六种设计),其双尾桁布置已与 Fw 189 Uhu(猫头鹰)相似。1944 年 11 月底,这款涡轮螺旋桨攻击战斗机的最终设计方案几乎完全重新设计。它更像 Ta 183,现在拥有机翼呈锐利后掠角,尾部为正统(中央)尾翼。但动力装置保持不变。

 


战后,美国制造了共和 XF-84H(原名 XF-106),这是一款实验性涡轮螺旋桨战斗机,也源自纯喷气式战斗机设计——F-84F 雷电战斗机。建造完成后两架原型机,尽管性能数据令人鼓舞,但五角大楼还是取消了进一步的开发。就像之前的福克-沃尔夫项目一样,它也显然因过于复杂的动力装置布置和高昂的开发成本而成为牺牲品。

 


动力装置

一架戴姆勒-奔驰 DB 109-021 涡轮螺旋桨发动机(基于 HeS 011),采用混合结构,配有副轴、齿轮和直径 2.8 米(9 英尺 2 英寸)的三叶可变螺距螺旋桨。起飞额定功率:1,492 千瓦(2,000 马力),剩余推力 770 千帕(1,697 磅)。

翼展:8.00米

机翼面积:17.0平方米

整体长度:9.00米

整体高度:2.65米

空重:3,585公斤

载油量:1,128公斤

起飞重量:5,000公斤

最大机翼载荷:294公斤/平方米

最大速度:845公里/小时

初始爬升率:40米/秒

最大范围:1,460公里

标准武器:两门安装在机身的 20 毫米 MG 213 机炮通过螺旋桨盘和两门机翼 20 毫米机炮射击。

 


福克-沃尔夫认识到了基本“闪电”概念的内在缺陷,对涡轮螺旋桨攻击战斗机进行了彻底的重新设计,使其具有了新的、空气动力学上改进的形式。

 


动力装置

戴姆勒-奔驰 DB 109-021 涡轮螺旋桨发动机(基于 He S 011)采用混合结构,配有副轴、齿轮和直径 2.8 米(9 英尺 2 英寸)的三叶可变螺距螺旋桨。起飞额定功率:2,984 千瓦(2,000 马力),剩余推力 770 千帕(1,697 磅)。

翼展:8.20米

机翼面积:17.5平方米

整体长度:10.80米

整体高度:3.10米

空重:3,396公斤

载油量1,200公斤

起飞重量:4,900公斤

最大机翼载荷:280公斤/平方米

最大速度:9,000 米高度时速 900 公里

初始爬升率:39米/秒

最大航射程,满载:1,020 公里(海拔 7,000 米)

武器:一门安装在发动机上的 30 毫米 MK 103 加农炮通过螺旋桨毂射击,另加两门安装在机身上的 20 毫米 MG 213 加农炮。

 

福克·沃尔夫双引擎喷气式战斗机

 


基于对相对较重的双喷气式战斗机进行的改进工作,作为 Me 262 的后继者和涡轮螺旋桨攻击战斗机,坦克教授提交的提案也可用作战斗轰炸机和远程巡逻战斗机。就尺寸、重量和发动机功率而言,这些数字是福克-沃尔夫设计数字真实性的极佳例证。福克-沃尔夫战斗轰炸机和远程型号的爬升率约为 15 分钟,可达到 10,700 米。

 


美国麦克唐纳 XF-88 的数据提供了一项有趣的比较研究,XF-88 是大批量服役的著名 F-101 Voodoo 的原型机。与后掠翼的 Me 262 开发项目 (HG III) 相比,福克沃尔夫方案的速度肯定会更慢,但由于其翼载较低,因此在爬升和转弯方面都比前者更胜一筹,尤其是在武器和载重能力方面。为了支持单喷气式战斗机项目,进一步的设计工作被推迟,但它随后成为福克沃尔夫喷气式夜间和全天候战斗机设计的基础。

 

 


动力装置

两台亨克尔 HeS 011 发动机,每台额定静推力为 1,300kP (2,865 磅)。

翼展:12.50米

机翼面积:39.0平方米

整体长度:12.75米

整体高度:4.06米

上述尺寸适用于三种预期用途:战斗机 (F)、战斗轰炸机 (FB) 和远程战斗机 (LR)

起飞重量:F   7,400公斤

FB  9,000公斤

LR  8,850公斤

最大速度为F:1,078公里/小时

FB:1,074公里/小时

LR:1,068公里/小时

 

最大经济巡航时最大航程为F:1,370公里

FB:1,640公里

LR:2,440公里

服务上限F:15,000米

FB:14,500米

LR:14,000米

武器:机头配备四门 30 毫米 MK 108 加农炮或四门 20 毫米 MG 213 加农炮(所有型号),外加:1,000 千克(2,200 磅)可抛负载(LR)。

德国秘密战斗机,喷气发动机第二部分完成,后续更精采。

 

 



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