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旧日本海军陆上攻击机发展简史(六)

 张洪清 2023-03-06 发布于北京

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写在前面的话:本文节选自横森周信著「海軍陸上攻撃機」(Land based Naval Attack-Bomber)全文略有删节,2023年3月6日首次发表于“战史编译”公众号,如需转载请注明出处,文章仅作为学习交流之用,不代表译者认同其原文观点

从侦察机到中型陆攻

八试特侦在各务原结束了接收试飞之后,于六月飞抵横须贺。

航空本部的山本(五十六)技术部长在获悉本机的研制取得成功的消息后,亦专程赶到了各务原,亲自与众人共同乘坐该机转场,满意之情溢于言表。

此后,在为该机召开的审查会议上,曾我少佐对八试特侦的优异的性能大加赞赏,由于已有的九三式陆攻和七试(九五式)陆攻均已无法指望,故而极力主张将该机作为陆上攻击机进行重新设计。

很快,航空本部和航空厂便正式采纳了曾我少佐的意见,决定以“九试陆上攻击机”的名义将其列入到来年的昭和第九年度试作机计划进行开发研制。

在此之后,该机便作为下一代陆上攻击机研制的参考资料,成为了一架试验机,名称亦由原来的“八试特殊侦察机”变更成为了“八试中型陆上攻击机”。

该机装备的九一式液冷W型十二气缸五百马力发动机,原本是广海军工厂专门为自家的飞行艇研制的,虽然可靠性很高但从性能上看已经落伍。

自重大输出功率小,与该机现代化的机体设计已不相称。

于是在发展成为下一代中攻之后,便迫切需要一台与其性能相适应的新型发动机。

应该说是比较幸运吧。

在之前的选型中被判定为落选,已转作为未来陆攻的训练机,开始在馆山基地展开反复试验的九三式陆攻所搭载的三菱A四型六百五十马力星型双列十四气缸气冷活塞发动机,虽然在最初由于故障频出遭遇到了猛烈的批评,但在此后经过不断改进,现在状态已经逐渐步入正轨,在震动减少的同时输出功率也有所提升,已经逐步显示出了成为一款优秀发动机的潜质。

于是,在九试中攻的开发研制正式立项的时候,便指定了这个三菱的A四型发动机作为动力。

而这个A四型发动机,就是后来著名的三菱“金星”系列发动机的原型。

可以说是九三式陆攻虽死,但留下了“金星”。

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著名的“金星”系列星型气冷活塞发动机

由于上述原因,原本就试验性质浓厚的八试特侦项目在仅仅制造了一架样机之后便终止了计划。

因此,虽然从这个意义上讲,该机已经充分地履行了其使命,作为划时代的发明在旧日本海军飞机发展史上占据了一席之地,但作为一架飞机而言,其本身正如其设计者本庄技师本人所言是“搞砸了”,坦率地说称不上是一代成功之作。

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八试特殊侦察机(后更名为八试中攻)

由于前面提到过的结构超重问题,八试特侦的自重最终达到了超过了设计值近一吨的四千七百七十五千克,相较于七千零三千克的全重,其共计二千二百二十八千克的载荷也并不算多。

这样一来,二台五百马力的九一式发动机便显现出了明显的动力不足问题,其功重比在常规状态下仅有七点零千克/马力,爬升至三千米高度需耗时十六分五十四秒,实用升限仅有四千六百米(以上均为实测值)性能非常贫弱,连以笨重著称的九五式陆攻(爬升至三千米耗时九分三十秒、实用升限五千一百三十米)都大为不如。

即便如此,旧海军行政当局仍对该机大加赞赏的理由被认为主要有以下两点,一个是在最重要的设计指标续航能力方面,可以在巡航速度一百一十节(约二百零三千米/小时)、正常起飞重量状态下达到一千二百六十七海里(约二千三百四十六千米),在超载状态下更是可以达到二千三百八十海里(约四千四百零八千米),是迄今为止全海军作战飞机中续航能力最强的一款,一个是前文曾经提到过的绝佳的操纵性能。

能够拥有这样出色的续航能力,肯定与该机通过空气动力学上极为洗练的外形设计,获得了远超以往海军飞机水准的小阻力系数和大升阻比有关。

由于这样的飞机在巡航飞行时所需的马力比较小,仅需要消耗很少的燃料就可以飞得很远,因此被认为足以弥补该机由于结构超重导致的燃料搭载量减少的问题。

该机虽名为陆侦,但本质上仍然是一架具有试验性质的研究机,因此载荷的绝大部分都可以用来搭载燃料,也是该机的幸运之处。

如果,该机是以服役为目的进行研制的话,那么结构超重便有可能会成为一个致命的问题,这样一来本庄技师充满野心的设计或许就会被白白浪费掉了。

从这一点上来看,该机利用空气动力学设计上的成功掩盖了结构设计上的失败,在海军眼皮子底下蒙混过关,也可以称得上是一款幸运的飞机了。

这种事情,设计者本人当然是最清楚不过的了,因此在研制下一代的九试中攻时采取了以结构洗练为重点,极力保持该机在空气动力学方面原有优势的设计方针,可以说直到这个九试中攻研制完成了,才算是拿出了真正意义上的成功作品。

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八试中攻后来试验性地换装了920马力的三菱“震天”星型气冷发动机

该机在九试中攻出现以后,依然作为飞行试验机和联络机使用了相当长一段时间,至昭和十一(一九三六)年二月,又为其更换了功率为九百二十马力的三菱“震天”双列十四气缸星型气冷活塞发动机,最大平飞速度也因此大幅度提高到一百五十八节(约二百九十二千米/小时)。

另外,首次在该机试验性装备的斯佩里式自动驾驶仪,也因为极为良好的成绩,获得了好评。

虽然作为联络机,在九六式陆攻展开越洋轰炸期间表现活跃,但在此之后便因为发动机故障导致的事故坠毁在了长崎县五岛冲海域,以沉入大海的方式结束了其短暂的服役生涯。

九试中攻设计内幕

三菱方面在接到九试中型陆上攻击机的试制指示之后,随即为本庄技师安排了日下部信彦、尾田弘志、福永说二三位技师为助手以充实设计队伍加快研制进度,待研制项目正式开始之后,久保富夫和高桥已治郎两名技师也加入了设计团队。

对于该机的研制,旧海军方面的飞行试验负责人曾我(义治)少佐曾经特别提出过要求:

“不能失去八试中攻优秀的操纵性能。这一点对于战时大量速成培养飞行员而言极为重要,另外,从避免在训练中发生事故的角度上来看,优秀的操纵性能也是不可或缺的”。

总之,归纳下来,大概就是希望得到一款驾驶起来比较轻松的飞机吧。

在三菱内部被称为“カ十五/Ka-15”的九试中攻在总体设计上,虽然基本上沿用了八试中攻的主翼设计方案,在主翼面积、翼型截面形状、副翼面积等方面完全相同,但对于机身进行了完全的重新设计,除令其更符合作为攻击机的要求之外,还吸取了八试中攻研制失败的教训对机体结构实施了彻底的减重。

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九试中型陆上攻击机甲案

其结果是,在全长相较于八试增加了零点六米、机身横截面更粗壮、以及各种机载设备均有所增加的情况下,初步组装完成的九试中攻一号原型样机的自重仅为四千四百千克,相比八试中攻还要轻三百七十五千克,这一点非常引入注目。

八试中攻在空气动力学特性上的优秀之处,我们在之前的文章中已经有所涉及,关于这一点本庄技师是这样描述的:

“虽然在以往,经常会有风洞试验的结果与实际的试飞测试成绩不相符合的情况发生,但在这架飞机(八试中攻)上,第一次出现了两者非常一致的现象,因此能够发挥出与设计要求一致的性能”。

这是肯定的,因为在以往的那些旧式飞机上支柱或者张线之类的突起物很多,驾驶舱也大多是开放式的,在进行缩比例尺风洞测试时,对于这些细部的有害阻力是无法进行准确测量的,只能依赖基于经验进行的推算。而八试中攻这样外形精练的飞机,它的实机和风洞模型基本上是一模一样的,所以测试出的结果也是一致的。

在这个方面空气动力学设计更加洗练的九试中攻还要加个更字,采用了全面使用沉头铆钉,以及完全可升降式的自卫机枪转塔等,对于时速三百千米级的飞机而言,显得略微有些过度的激进手段。

八试中攻主翼后缘部分采用的容克斯式波纹蒙皮,也被更换为了光滑的铝合金蒙皮(除原型样机以及少量初期生产型外)。

在八试中攻上取得了成功的大面积尾翼也有了进一步的发展,在尾翼力臂基本保持不变的情况下,水平尾翼面积由八试的十点一五平方米,增加到了十三点四六平方米(两项数据均包括升降舵)提升了近百分之三十,垂直尾翼的面积(包括方向舵)也由八试的二点五平方米乘二,增加到了三点一七平方米乘二,同样提升了近百分之三十。

这是针对九试中攻机身增粗,机首延长,以及在作为攻击机执行作战任务时,重心的移动范围变得更大以后的一种必然的对策。

不过,与尾翼面积全面提升相对应的是,舵面所占比例—升降舵占水平尾翼总面积的百分之四十一点八(八试是百分之四十三点八),方向舵占垂直尾翼总面积的百分之五十四点二(八试是百分之六十),进一步缩小,可见本庄技师的设计方针此时已经得到了更为彻底的贯彻执行。

在八试中攻上被自嘲为“针对可收放式起落架设计的一次练习”的起落架收放装置,为了不再重蹈减少的阻力抵不上增加的重量的覆辙,亦对其构造进行了大幅度的修改,换成了看起来非常简洁利落的单柱式起落架。

据说这个起落架结构设计的灵感来自于当时最高级、外型最洗练的德国BMW摩托车的后轮悬挂系统,这样的眼光的确很像本庄技师的风格。

发动机方面,由于计划装备的“金星”发动机研制进度延误,一部分原型样机装备的是与八试中攻相同的九一式液冷活塞发动机的升级型号(额定功率提升至六百马力、最大输出功率提升至七百五十马力),后逐步分批次更换为“金星”发动机。

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配备九一式液冷发动机的九试中攻甲案

在整体上更为粗壮的机身内,主驾驶舱被安置在了机翼主桁梁的前方,最前部为正副驾驶员席,位于其后方的是指挥官席和无线电操作员席,在加上位于主翼前后桁之间的随机机械师兼任上方自卫机枪手席,采用了机组成员为五名的配置方案。

不过,正是这个机组成员的配置方案却在后来引起了非常大的争执,成为了令该机后来迟迟未能服役的一个重要原因,关于这一点我们将在后面做专门的论述。

根据这个座舱配置方案,两座圆筒形的可升降式机枪塔被分别设置在了机背的前上方(主翼前后桁之间)和后上方(主翼后缘正前方),另外,还在主翼后缘正前方的机腹处设计了一个轻微的阶梯段,然后在这个阶梯部位安装一个可开启关闭的射击窗口,配备了一挺七点七毫米口径的机枪用于自卫。

攻击性武器方面,设置在机腹下方的吊挂装置可悬挂八百千克鱼雷或五百千克航弹一枚,或二百五十千克航弹二枚。

除此以外,其他主要的机载设备还包括有九三式空二号一型、以及九四式空二号特型无线电装置各一台,T式空四号二型归投方位测定仪(无线电罗盘)一台,须式(指斯佩里式)自动驾驶仪等,搭载的全部都是当时我国最现代化的装备,对于费尽辛劳一手操办了从武器、通信,到通风、暖气、乃至于包括厕所排泄装置在内的,所有机载设备安装工作的日下部技师,该机的主要设计负责人本庄技师在战后送上了发自内心的赞誉:

“像我们这样给日本的机载设备设计者出难题的家伙,在欧美航空先进国家应该是没有的吧。竟然要他们承受了那么大的负担。现如今我要对当年负责机载设备安装的工作者致以深深地敬意”。

仪表的读数是不是出错了?

昭和十(一九三五)年六月末,九试中型陆上攻击机的一号原型样机正式完成了组装工作,七月,三菱方面的梶间(孝义)试飞员在航空厂方面的担当试飞员佐多(直大)大尉的协助下,驾驶该机于各务原机场成功完成了首次飞行,随后便开始了为期约一个月的厂家试飞。

在此期间,该机的最大平飞速度记录达到了远胜于八试中攻的一百七十节(约三百一十五千米/小时/高度一千五百米),已经在局部上初步显现出了该机所具备的高超飞行性能。

至八月,一号样机又在航空厂飞行实验部曾我(义治)、近藤(胜治)两少佐的操纵下,于各务原机场正式开启了官方接收试飞。

同八试一样,曾我少佐对于此次试飞同样在自己备忘录中做了如下记录。

“这架新飞机与八试特侦不同的一点是,驾驶员席位于机首前部、两个螺旋桨的连接线略微靠前的位置左右并列配置。

右侧是主驾驶席,左侧是副驾驶席,正副驾驶席正前方的中心线上布置有仪表盘,仪表盘上方中央部安装有自动驾驶装置的指示器和管制用的手球操作杆这些地方与八试相比没有变化。

我一边驾机默默地开始了地面滑行,一边将飞机引导向了机场的东南侧。

刹车装置的反应也很灵敏,整体状态非常良好。

在将机首指向正西驾机进抵至起飞线后,我再度环视舱内四周转入起飞操作程序。

在进气压力指示计的指针指向黑红区域数秒之后,左右两个主起落架率先离开了地面。

共同乘坐该机的一名同伴开始在后方卷动机器回收起落架(该机的可收放式起落架为手动式)。

速度计眼瞧着指向了九十节的刻度。

将机首抬升五度,开始一段短暂地持续直线爬升。

由于今天飞机是轻载状态,因此在起飞数分钟之后高度计便越过了五百米的刻度。

慢慢地驾机向右侧转向随即长良川奔腾的河水便映入了眼帘,飞机继续向上爬升。

不管是副翼也好还是升降舵也好相比于八试均略微显得有些沉重,整体上,相对于八试特侦那种精妙绝伦的操纵性能,感觉都挺不顺手的,虽然与当初的期待有些许差距,但相比于九五陆攻之类其轻快的机动性能明显要强上一个档次。

飞机在节流阀全开高度附近、高度一千五百米转入水平飞行,当进气压力达到+一百毫米/汞柱时,仪表速度显示为一百一十节。我当即以略微有些剧烈的盘旋动作掉转机首,向机场方向飞去终于进入了发动机满功率运转状态。

一边向前轻推驾驶盘一边将节流阀推至全开位。

发动机发出了液冷发动机独有的轰鸣声,速度计指向了一百六十节,而且指针还在一抖一抖地来回小幅摆动。

这个数据已经远远超过了八试特侦在之前试飞时创造的时速一百三十八节的记录。

我开始怀疑自己的眼睛,甚至认为有可能是仪表的读数出了差错”。

这是一篇具有典型军人作风的、满是朴素的个人感观与溢美之词的文章。

从文中可以非常清晰地感受到八试与九试在飞行特性上存在的差异。

这架一号样机与随后组装完成的二号样机后来被一同运送到了横须贺,开始了正式的官方试飞,到了十月,备受期待的装备了“金星”二型(即后来的金星二一型)发动机的三号样机也已完成了组装加入了试飞的行列。

只是螺旋桨还是同一号机和二号机一样,配备的依然是木制的不可变距四叶桨。

三号样机的自重虽然相比于一号、二号样机增长了二十六千克(四千四百二十六千克),总重同样增长了一百千克(五千三百五十千克),但单台发动机的输出功率亦提升到了额定六百五十马力(高度一千五百米)、最大八百三十马力(海平面)的水平,重量功率比反而有所减少,最大平飞速度提升了七节以上,达到了一百七十七节(三百二十七点八千米/小时)。

另外,这架三号样机虽然曾经试验性地将升降舵的面积增加了一平方米,但从四号样机开始升降舵又恢复到了原始设计的尺寸。

之所以这样做,恐怕是纠结于“与八试同等的操纵性能”的旧海军方面强行要求的结果吧,而改造之后的成绩呢,肯定是还不如以前。

“这回看明白了吧”

此时在本庄技师的心中,恐怕一定是在这样大吼呢。

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八试中攻与九试中攻各原型样机侧视图

由于一至六号样机之间虽然机体设计基本一致但动力系统存在一定差异,在此特将其整理摘列如下:

一、二、五、六号机—六百马力九一式液冷活塞发动机。螺旋桨为木制四叶桨。

三号机—六百八十马力“金星”二型气冷活塞发动机。螺旋桨为木制四叶桨。

四号机—七百九十马力“金星”三型气冷活塞发动机。配备发动机整流罩风门。螺旋桨为汉密尔顿·标准可变距三叶金属桨。

另外,一至六号样机还在主翼未安装襟翼、以及机腹下方未安装机枪塔等几个方面与后续型号有着较大的不同。

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在战列舰上空高速掠过的九六式陆攻

这些样机在试飞中拍摄的照片后被制成写真集并以“海军新锐攻击机”的名义公开发表,那些以编队掠过军舰桅杆的雄姿、以富士山为背景划过天空的银翼很快便震惊了当时的国民。

根据其外形特点衍生出来的所谓“鱼雷型”的爱称,想必有不少当年的读者应该还能够回忆起来吧。

有关选择甲案还是丙案的大争论

不管是多么优秀的飞机,在试飞测试中总会遇到一些小麻烦。

九试中攻也不例外,最初遇到的问题是副翼存在共振的现象。

一号机在各务原机场实施厂家试飞时,曾经有一次在水平加速的过程中,突然遇到了持续不断的能把仪表盘上的仪表震得弹落下来的那种猛烈的副翼共振,据说当时机上的所有人都因此被吓得魂飞魄散。

这个问题在为副翼紧急加装了配重之后暂时得到了解决。

可是,在昭和十二年初该机正式列装部队以后,在前往伪满洲国首都新京进行访问飞行的九六式陆攻编队之中,据说又有一架飞机在返航途中因副翼振动坠毁在了中朝边境线附近,为此又对副翼追加了部分配重。

除此之外,该机虽然还存在着尾轮在地面高速滑行时有持续抖动的现象,刹车制动装置容易过热等问题,但在施以改进措施之后均很快得到了解决,并没有对该机后来的顺利服役构成太大的影响。

然而,在旧海军内部关于中攻机组成员配置方案的问题,却从昭和十年秋季开始,掀起了一场为期约半年的大争论。

在“鱼雷型”的照片公布以后,普通的航空迷在惊叹其优美的外形的同时,也有不少人对该机没有依照以往轰炸机的传统在机首配备透明玻璃机枪塔感到惊奇—认为这种设计“简直就像旅客机一样”。

实际上,在其背后确实存在着非常大的争议。于是,旧海军当局便将九试中攻一至六号原型样机姑且称之为甲案,将新生产的在机首配备了透明玻璃机枪塔的七至二十一号机称之为丙案(乙案因故未实际投产)展开了性能比较试验。

九试中攻丙案,配备了外形上比较类似于后来出现的波音B-29的透明玻璃机首,还在机首上部设置了一个小型的半球形观察窗,将其作为侦察兼射手席,还在此处配备了一挺七点七毫米口径的机枪用以自卫。

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九试中型陆上攻击机丙案

另外,除原有的位于机背部的二座升降式机枪塔外,还在机腹部增设了一座升降式机枪塔。标配的“金星”二型发动机、以及木制不可变距四叶桨虽然与甲案相比没有发生变化,但在八号机上试验性地为主翼外侧段安装了上反角,另外还为十一号机换装了“金星”三型发动机以及汉密尔顿·标准三叶金属变距桨。

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九试中攻丙案在机腹追加的升降式机枪塔

在双发轰炸机的机首配备机枪塔是此前飞机设计界的常识,为了避免在飞机周围空域出现射击的死角,在机首、机背、机腹,这三个位置上布置自卫机枪塔也很正常。

对于这样的常识性的问题,为何还要如此的纠结呢?其原因不在于射击是否存在死角,而是在于这个配置方案需要将侦查员席前移至机首。

在这次的大争论之中明确表示支持甲案的是横须贺航空队侦查员出身的冈村少佐,其主旨如下:

“对于侦查员或者机长而言,从便于机组成员间的联络·指挥的观点出发,将驾驶席前移,将侦查员、电信员的席位设置在更为宽大的机身中部是最优解。为此,哪怕牺牲掉机首方向的射界也在所不惜”。

可见其主要是从指挥员指挥作战的角度进行考虑的(当时旧海军有偏爱让侦察员出身的将校出任机长或者编队指挥官的传统)。

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九试中攻甲、丙两案就机组乘员的配置存在较大争议,最终甲案胜出

对于这个问题,在海军航空作战的研究部队—横须贺海军航空队召开了多次会议进行了反复的商讨,冈村少佐的弟弟作为战斗机部队的指挥官非常有名望的冈村(基)少佐也明确表示支持甲案,与此相对应的是设计思想较为传统的丙案的支持者们在会上讨论时观点缺乏足够的迫力,表现的不够强硬,这样一来新颖的甲案便更容易引起大多数普通与会者的兴趣,结果,甲案就这样最终成为了九试中攻的批量生产型号。

自八试以来一直亲身参与中攻系列研制工作的曾我少佐亦是坚决支持丙案,反对甲案的一员,关于这次争论他做了如下回顾:

“在实际上并不开展对战斗机空战科目的平时训练中,驾驶飞机的飞行员与侦查员之间具有良好的沟通环境当然更为重要,特别是在机长是侦查员或者编队指挥官的情况下确实是甲案的布局更为有利,但这与机首是否必须要安装机枪塔,应该说完全是不相干的两个问题。

另外,单从飞行员的角度来看,甲案由于正副驾驶席位置过于靠前,距离飞机的重心点过远,依照军用飞机的标准,对于实际的操作略微有所不利,也是我支持丙案的原因之一”。

驾驶席位置的问题咱们暂且搁置一边,我想曾我少佐所说的指挥作战的方便与否,与是否在机首安装机枪塔两者完全是不相干的两个问题的观点恐怕才是正确的。不过,他在文中指出的“重平时训练、轻实战”的问题,虽然确实存在,但是我也注意到了在甲案定型通过的背后,当时正沉醉在新机研制成功的喜悦之中的海军高层内部充斥的那种过度的乐观与自负。

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三菱九六式陆上攻击机11型(G3M1)

他们之所以能说出“哪怕牺牲前方射界也在所不惜”这样的话,恐怕是因为在他们的内心深处真实的想法其实是“凭借九试中攻的高性能,战斗机之类的威胁根本不在话下”。

这种自负,最终导致该机在不久以后的中国事变中,面对只能称得上是世界三流水平的中国空军时,依然遭受到了沉重的打击,但那就是以后的故事了。

总而言之,在经历过以上种种的事情之后,九试中攻终于在昭和十一(一九三六)年三月,被正式命名为“九六式陆上攻击机”(G3M1)定型装备部队。

—未完待续— 


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