前言
100年前,有谁能相信人类能飞到同温层?
人类在同温层飞行、战斗,
不过是个遥不可及的梦。
要问为何,
因为那里被认为是众神的领域。
——松本零士《战地启示录 The Cockpit -同温层气流》
目指同温层
同温层,又称平流层,是指10000米至50000米高空之间的大气层。这里的空气特别稳定、晴朗无云,很少发生天气变化。时至今日,民航客机大多都会爬升至同温层飞行。
但是,在70多年前,人类制造的铁翼受到技术的限制,难以触碰到万米以上的高空。在万米高空之下的对流层,同盟国与轴心国的战机相互厮杀,残酷的空战在那时似乎和同温层“无缘”。
由波音公司所研制的新型远程轰炸机——B-29“超级空中堡垒”,打破了同温层的宁静。为了实现对德国的远程战略轰炸,波音公司以先前就已经取得了成功的B-17“空中堡垒”重型轰炸机为基础,推出了划时代的B-29重型轰炸机。与先前的轰炸机相比,“超级空中堡垒”拥有了加压式机舱,以及四台2200马力的莱特R-3350活塞星型发动机,实用升限达到了10200米。
1944年1月,在波音公司威奇塔工厂内组装的B-29“超级空中堡垒”重型轰炸机
得知了这种能够在万米高空飞行的新型轰炸机情报的德国空军,意识到了形势的严峻。帝国航空部(RLM)召集了几个主要航空制造企业,希望他们能拿出新的高空战斗机研制项目。
梅塞施密特公司拿出了Me 209-II及Bf 109H,布洛姆•福斯公司拿出了BV 155,与此同时,福克·沃尔夫公司也开始研制开发一种“高空战斗机”(Höhenjäger),以期能大大提高战斗机的战斗升限,这就是Ta 152项目的开端。
Me 209-II,基于G型机体设计,发动机更换为DB 603G型
Bf 109H,机身采用了Bf 109G的机体,翼展延长,配备高空加压驾驶舱
BV 155,主翼中间位置安装的两个大型散热器是它的主要外形特征,但实际试飞之后发现性能不佳
Ta 152项目,始动
RLM对于福克·沃尔夫的新型战斗机研制提出了几项基本要求:
1、 在基于Fw 190设计的机身上做最小限度的改动,以尽可能最大限度地沿用现有的生产夹具和工具。
2、 飞机能选装Jumo 213和DB 603两种发动机
3、 机体中轴的武器需选择MK 103或MK 108型机炮
4、 起落架轮胎需要加大尺寸,以应对加大的机体重量
基于德国空军的要求,福克·沃尔夫公司的首席飞机设计师:库尔特·谭克(kurt tank)博士提出了三种设计方案:
Fw 190 Ra-2:基于Fw 190D设计,机翼与D型完全相同,安装Jumo 213C型发动机,后演变为Ta 152A设计案。
Fw 190 Ra-3:基于Fw 190D设计,安装Jumo 213E型发动机(配备带中冷器的两级三速增压器,针对高海拔性能进行了优化),后演变为Ta 152B设计案。
此外,还有一个独特的Ra-4设计方案:虽然设计是基于Fw 190D型,但是谭克博士为其选用了自己的心头好:DB 603发动机,并重新设计了全新的高展宽比机翼(更容易生产且能装载更多燃油)、修改了机身结构和部分内部设备,这个设计方案后来被重新命名为Ta 153。但是由于无法最大限度地利用现有的Fw 190D的生产夹具,航空部认为会对现有的战机生产线产生干扰,于是,Ta 153方案早早地夭折了。
库尔特·谭克(kurt tank,1898-1983),福克·沃尔夫公司首席设计师,Fw 190系列战斗机的缔造者
Fw 190V-32,Ta 153项目的唯一原型机
1943年10月,帝国航空部公布了新的规定:“新战斗机的型号名称将包含其主任设计师名称”,这对于那些为第三帝国设计战机的飞机设计师们来说,无疑是巨大的鼓励和荣誉。从此以后,由谭克博士亲自设计的战机不再以福克•沃尔夫的“Fw”打头,而是以谭克博士名字中的“Tank”统一为“Ta”打头。
一张非常有意思的原厂图纸:右下角原本标注的Fw 190D被划去,取而代之的是152H,Fw 190D与Ta 152的关系,在一开始就显得如此地密不可分
Ta 152一共经历了数个型号的发展历程,其中,主要用于中低空域作战的“标准型”就经历了A、B、C型三个阶段的尝试,并最终在Ta 152C上有所结果。
Ta 152A
Ta 152A是最初的“标准型”设计方案,被定位为中低空战斗机,属于Fw 190D系列战斗机的性能提升型,采用了方便安装中轴机炮的Jumo 213C型发动机,采用了极端重武装化的武器配置:30毫米中轴机炮+2门20毫米机身机炮+2门20毫米机翼机炮,翼下可挂载两个机炮吊舱,选装20或30毫米机炮,因为RLM担心会与正在量产的Fw 190F型产生冲突而被放弃。
Ta 152A的武器配置一览,如此凶猛的火力配置在二战德国单发战斗机中相当罕见
Ta 152B
Ta 152A被放弃之后,福克•沃尔夫公司继续推进的项目。与Ta 152A有所不同的是,Ta 152B在一开始就决定采用Jumo 213E发动机,这种发动机配备带中冷器的两级三速增压器,对高空性能进行了一定的优化,同时还对翼展进行了一定的延长。但是,由于Jumo 213E型发动机一再暴露出故障缺陷问题,导致Ta 152B的量产计划迟迟未能定期。1944年,采用Jumo 213A发动机的“过渡产品”Fw 190D-9,以及采用DB 603L发动机的Ta 152C被正式决定采用量产,Ta 152B暂时被束之高阁。
不过,到1944年中期,Ta 152B项目突然迎来了转机:当时,德国空军认为Bf 110和Me 410这样的双发重型战斗机已经没有多少实战意义,为了替代这些双发重战在德国空军中的位置,安装了Jumo 213E型发动机的Ta 152B-5型成为了替换计划中的备选方案,它配备3门30毫米Mk 108型机炮(中轴1门+机翼2门),发动机也能选择更换为DB 603L型。此时的Ta 152B项目的设计案更偏向于一种重武装、用于中低空作战的多用途战斗机。Ta 152B-5原定于1945年5月开始量产,不过此时德国已经投降,Ta 152B-5的量产尚未开始便已告终。
Ta 152B后期型设计
Ta 152C
Ta 152C被视为是谭克博士打造Ta 152“标准型”的第三次尝试。鉴于Jumo 213E发动机因为故障问题严重拉胯,谭克博士终于有机会劝说RLM重新考虑DB 603L型发动机。
Ta 152C最开始选用的是DB 603L型发动机,在C-1型上又更换为DB 603LA型发动机,DB 603LA与L型的不同之处在于,发动机的机械增压器带上了中冷器,使得机上的MW50燃料喷射系统不再需要辅助冷却机械增压器产生的热空气,可以“全心全意”地提升发动机输出功率。
Ta 152C-0,C系列最初的原型机
Ta 152C三视图,从外形上看和Fw 190D-9差距很小,发动机位置上位于右侧的进气管与和Fw 190D系列不同的垂尾形状是区别两者的重要外形特征
Ta 152C-1的武器配置为:1门30毫米MK 108型中轴机炮,4门20毫米MG 151/20型机炮。在后续的C-3型上则是将中轴机炮从MK 108换成了MK 103。
令人费解的是,福克·沃尔夫公司在战争末期依然在开发Ta 152C的鱼雷机型号:通过改装机腹挂架,可以挂载一枚LT1B航空鱼雷,这就是Ta 152系列中唯一一种能够携带鱼雷的型号:Ta 152C-1/R14。不过,也许是德国空军后来认清了开发鱼雷机型号是无意义的事情,这一型号在1944年后期停止了研制。
Ta 152C-1/R14,Ta 152系列中唯一一型“鱼雷战斗机”
Ta 152C-1的量产原定于1945年开始,不过由于盟军对工厂的轰炸,Ta 152C的量产计划直到战争结束也未能实施。在此之前,福克·沃尔夫公司通过改造在Ta 152A项目中遗留下来的原型机,完成了2架C-1型的原型机。1945年4月30日,2架Ta 152C-1被交付给了JG 301战斗机联队,不过却未能留下可靠的实战记录。
战后盟军发现的Ta 152C-1型的残骸
插曲:发动机之争
关于Ta 152的发动机,谭克博士在项目的一开始就极力推荐选用戴姆勒•奔驰DB 603液冷发动机,而这也成为了他与帝国航空部反复扯皮的“焦点”。
戴姆勒·奔驰 DB603液冷发动机
DB 603发动机的诞生可谓充满传奇:1937年,德国知名赛车手汉斯•斯塔克为了创下世界赛车陆地极速记录,说服了梅赛德斯•奔驰公司开发一款特殊的超高速赛车。这个项目得到了同样非常喜爱赛车运动的希特勒的大力支持。在元首的批准下,梅赛德斯•奔驰开始了超高速跑车:梅赛德斯•奔驰T80的设计工作,由著名汽车设计师:费迪南德•保时捷亲自操刀。
当时还在奔驰公司的测试台上作为试制品的DB 603发动机,被保时捷选中作为T80赛车的发动机。DB 603发动机的排量为44.5升,地面输出功率则是达到了惊人的3000马力,保时捷预计跑车的最高速度可达到750公里/小时以上。
希特勒对赛车运动拥有浓厚的兴趣,这一爱好也在不经意间推动了大功率液冷发动机的发展
1939年开发完成的梅赛德斯·奔驰 T80超高速赛车,在设计过程中充分运用了空气动力学原理,是保时捷博士在赛车领域的自信之作之一
1939年,T80赛车成功下线,但是未及参加比赛,二战便已爆发,T80至此终生无缘赛道。不过,DB 603发动机却得以保留和改进,作为二战中德国空军使用过的、排量最大的倒置12缸液冷航空发动机而闻名于世。
安装在T80赛车底盘上的DB 603发动机
在谭克博士看来,DB 603的输出功率和Jumo 213十分相近,但是DB 603的排量更大,且整体重量还要比Jumo 213要轻20公斤,这对于提升飞机的综合性能和后期的挖潜有着重要的意义。在先前的Fw 190D上,他就力荐DB 603发动机上机,但是帝国航空部却极力反对采用DB 603:在先前采用了DB 603的Fw 190C项目中,DB 603发动机暴露出了大量可靠性问题,使得德国空军对这种发动机的印象极差。
Fw 190C V18,它采用的DB 603发动机故障频发,让RLM对这型发动机印象极差
谭克博士对于Ta 152H未能选用DB 603发动机深表遗憾,但是他依然对DB 603发动机念念不忘,在他的极力坚持、以及Jumo 213E发动机出现可靠性问题的情况下,1944年8月,德国空军终于同意在用于中低空战斗和高速侦察的Ta 152 C上安装DB 603发动机,并且将DB 603作为Ta 152H可能的“升级版”的主要发动机。遗憾的是,Ta 152C直到战争结束也未能实现量产。
Ta 152H的诞生
作为Ta 152系列中专门用于高空作战的型号,Ta 152H成为了Ta 152系列战斗机中唯一一型得以量产、实战,也是知名度最高的机型。
Ta 152 H使用了Jumo 213的改进型:Jumo 213E发动机,安装了两段三速型内冷式机械增压器,发动机压缩比从6.5提升到了8.5,在10600米的高空上也能保持1260马力的输出,以及良好的飞行机动性能。在9000米高度上,最高速度可达750Km/h。
Jumo 213E-1型发动机
Ta 152 H同时安装了2种燃料喷射推进装置:使用甲醇-水混合推进剂的MW-50(M:Methanol,甲醇,W:Wasser,水,50:指甲醇和水以50:50的配比混合),以及使用一氧化二氮(笑气)的GM-1。两种喷射推进装置的工作原理十分相似:将推进剂注入发动机的机械增压器中进行冷却,使得发动机气缸得以吸入更多的空气混合燃烧,从而提升发动机的高空输出功率。
使用GM-1喷射推力装置的情况下,Ta 152H能在12500米的高空达到755km/h的高速;使用MW-50时,海平面高度飞行速度可达560km/h。谭克博士的建议是:在10000米以下的空域作战时使用MW-50,万米以上的高空作战时才开启GM-1。MW-50使用的甲醇-水推进剂可维持20分钟左右(使用一次的最长维持时间为10分钟,需要间隔5分钟才能开启第二次),而GM-1搭载的一氧化二氮推进剂只能维持1-2分钟的使用。(注:在研制期间,福克•沃尔夫公司的工程师曾经尝试减少推进剂的消耗,以期GM-1推进装置延长使用时间至17分钟,但最终改进成果不明)
Ta 152上搭载的GM-1推进剂储存罐,位于座舱后方
为了提升Ta 152的作战半径和滞空时间,谭克博士为其设计了6个燃料箱,其中 2个是为紧急出力推进装置所预留的燃料箱,机身内油箱容积592升,机翼油箱384升,同时,Ta 152还能加装一个300升的副油箱,使得飞机的续航距离达到1550公里,滞空时间在4小时以上。
Ta 152与Fw 190D最显著的外观差别就是它的机翼:“多拉”基本保留了Fw 190的10.51米的翼展长度,Ta 152C略有扩展至11米,而专为超高空战斗而生的Ta 152H则一口气将翼展加长至14.44米,拥有了极高的展弦比,飞行员只需要在跑道上滑跑400米就能升空。
Ta 152H与Ta 152C的三视图对比,H型的大翼展成为了它的典型外形特征
在机载武器上,Ta 152 H配备了1门30毫米MK 108型机炮+2门20毫米MG 151/20机炮,这样的重火力已经可以手撕几乎任何一种盟军重型轰炸机了。
Ta 152H的主要子型号:
Ta 152H-0:预生产型,是由科特布斯工厂最初生产的21架Ta 152H
Ta 152H-1:正式量产型,H-0和H-1之间的主要区别是在机翼上增加了6个额外的燃料箱,其中1个为MW-50燃料喷射系统的燃料箱,剩下5个载有航空燃油(这6个燃料箱都没有增设装甲保护),这一改动使飞机的最大起飞重量增加了近500公斤,并给战斗机带来了较为严重的机体平衡问题。
Ta 152H-10:在H-0的基础上改造的高空高速侦察机型号(一说是由高空侦察机项目Ta 152E延伸而来的型号),在机身后部装有航空照相机。
Ta 152H-1,它与Fw 190D型一样,都采用了机首环形散热器,外表看起来很像是安装了空冷径向发动机的战斗机
在第三帝国即将覆灭的前夕,德国空军最后也是“最强”的活塞螺旋桨战斗机,终于踏上了天空的战场。等待着它的,将是未知,而又既定的命运......
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