末日掙扎:二戰日本噴氣式戰機研發始末(下)

2021-01-10 墨者師說

(接上期)五.秋水/秋水改型 火箭動力截擊機

1943年,德國研發出了採用火箭動力發動機的ME-163式火箭動力截擊機。火箭發動機的優點是製造簡單、推力和加速功能極強。ME-163的HWK509A發動機可以爆發出1700千克的推力,爬升率達到了驚人的近5000米/分鐘,極速超過1000公裡/小時!它可以在極短的時間內衝上重型轟炸機飛行的高空進行攔截,當時的一切活塞式戰鬥機都無法追上它的高速。

德軍Me-163火箭截擊機

不過火箭推力也有一個很大的缺點:就是消耗燃料過大。ME-163的續航時間只有6分鐘,之後只能憑藉慣性再支撐一陣就必須降落,充其量只能對敵機完成2-3次攻擊。

但ME-163簡易的製造工序和強大的速度吸引力實在太強,德軍還是將其投入實戰。過短的續航時間只能通過在敵軍機群沿途機場部署、加強預警的方式彌補。日本駐德武官在獲知ME-163的存在後也相當感興趣,德國同意向日本轉讓技術,不過日本人也得拿諸如鎢之類的短缺物資來換。

Me-163對美軍B-17進行攔截的真實照片

於是前文提到的嚴谷英一的「旅程」就出現了。伊-29號被打沉後,ME-163的發動機樣品石沉大海,不過嚴谷英一帶上飛機的資料包括了ME-163的外形設計圖、發動機核心部件圖紙和燃料配方等等。總之算是保存下來了ME-163仿製的技術基礎。

日本陸海軍對ME-163都表示了極大的興趣——因為在兩分鐘內衝上萬米高空的速度令人無法拒絕。雙方難得的表示願意合作。海軍負責機體設計,陸軍則攻克火箭發動機難關。

「秋水」火箭截擊機

實際上火箭發動機的可靠性是整個項目最大的問題。德國人的ME-163也沒能解決,所以死於故障的飛行員比死於戰鬥的要多得多。技術水平更低的日本人造出的產品自然更加糟糕。1945年春,仿製德國產品的特呂二號火箭發動機終於走下了生產線,並開始進行試車。火箭發動機採用甲醇、過氧化氫為主要燃料,兩者混合點燃後產生化學反應推動飛機前進。過氧化氫腐蝕性極強,燃料中還需要加入一些劇毒的添加劑增強性能,這讓火箭發動機變得十分危險。因為技術不穩定,輕微故障就可能導致發動機爆炸,而燃料箱一旦洩露後果更是不堪設想。特呂二號比起原裝的德國發動機,製造工藝要粗糙得多,而且使用的鋼材質量也更差,所以可靠性進一步降低,推力也要小一些。在多次測試中,特呂二號出現了爆炸、熄火、供油不暢等等故障,不過也有成功的例子。日本人只能降低驗收標準,認為發動機能無故障工作兩分鐘就是合格品,匆匆將這款問題頻發的產品裝上了飛機——反正爆炸了死的也不是日本高官。

博物館中的「秋水」

機體設計比發動機要簡單一些,但並非一片。主要困難在於承接設計的三菱工廠從來沒有製造無尾翼戰機的經驗,Me-163完全是一款陌生的飛機,而大部分資料都已經在運輸途中沉沒了。三菱只能依靠嚴谷帶回的飛機外形圖進行反向研發,機體內部的許多細節必須從頭再來了。東京帝國大學的專家教授也參與到了Me-163的仿製工作中。

「秋水」升空的設想圖

1944年12月,第一架無動力的仿Me-163機體製造完畢並進行了滑翔飛行測試——這種飛機後來被起了一個很有「詩意」的名字:「秋水」。1945年1月,「秋水」原型機進行了無動力模擬載重的滑翔飛行。從外形來看,「秋水」與Me-163基本一致,但機頭更尖。受限於航空玻璃的製造能力,日本無法造出氣泡式座艙蓋,所以「秋水」只能採用視野相對較差的、有加強邊框的傳統艙蓋。「秋水」裝備兩門HO-155式30毫米機炮,火力強勁,不過原裝Me-163上用來保護飛行員生命的一百千克重的防護鋼板又被日本人習慣性省掉了——畢竟發動機推力不如人,能減一點重量是一點……「秋水」和Me-163一樣,採用滑車起飛,離開地面時滑車自然脫離,飛機作戰完畢後採用機腹的滑撬著陸。

「秋水」與美軍F4U戰鬥機格鬥設想圖

1945年7月,「秋水」終於開始了第一次有動力測試。裝載燃料和發動機後,駕駛「秋水」相當危險:因為高腐蝕性和有毒的燃料箱就在飛行員身後。日本人自己對「秋水」試飛也缺乏信心,專門找了個海邊的機場,飛機起飛後一旦故障迫降到海裡能降低爆炸的機率。

試飛員準備就緒

試飛的結果很好地證明了「墨菲定律」的有效:怕啥來啥。試飛員駕駛「秋水」成功起飛後開始加速爬升,發動機突然空中熄火;試飛員試圖利用存速保住飛機,用滑翔的方式著陸,但最終失速墜毀。一號原型機徹底損壞,試飛員傷重不治。

迫降失敗的「秋水」

二號原型機的試飛失敗得更加徹底:起飛階段發動機爆炸,飛機和飛行員都被烈焰吞沒。後來陸軍第70航空戰隊也接收到一架「秋水」,不過只進行了無動力滑翔測試,讓飛行員熟悉操縱過程。日軍試圖加速測試速度儘快投入量產,但1945年8月即戰敗。當時已經有7架「秋水」生產完成,兩架如前文所述毀於測試,剩下的被美軍繳獲,當做比較稀奇的戰利品拉回國內展示。

地面測試中的「秋水」

日軍計劃在5家工廠同時生產「秋水」,到1946年春時製造3000架。如此「野望」甚至連戰後日本研究者都認為是在「痴人說夢」。實際上,「秋水」原型機的生產和組裝就已經受到美軍轟炸的嚴重幹擾,不得不多次轉移製造車間。戰爭結束前,為「秋水」生產燃料的工廠也被美國人摧毀了。比較現實的估計是,哪怕戰爭繼續進行,「秋水」也不太可能在1946年以前投入實戰。

「秋水」原型機,塗刷成教練機的橘黃色

「秋水」預計裝備海軍第312、322、362航空隊和陸軍第70航空戰隊。到戰敗時第312航空隊和第70航空戰隊具備雛形。前者主要從海軍航空兵下屬的橫須賀航空隊、霞之浦訓練航空隊等部隊人員組成。1944年10月,橫須賀航空隊16名飛行員和30名地勤組成分遣隊,作為組建312航空隊的基幹,準備學習「仿Me-163戰機」的飛行和維護,並在厚木機場開始展開訓練。1944年11月,飛行員開始利用滑翔機、普通教練機模擬「Me-163」展開訓練。不過可以用來作戰的「秋水」一直沒有到位,1945年7月兩次試飛失敗後,312航空隊的組建工作更是成為無源之水。不過對於那些被選中當做「秋水」飛行員的士兵來說這肯定是個利好消息:他們不需要被當做炮灰扔到前線送死,而是在訓練和等待中安全倖存到了戰爭結束。

秋水進行地面試車時發動機起火

312航空隊的指揮官柴田武雄大佐是個狂熱分子,1944年就曾經動員手下飛行員去神風特攻。他執掌312航空隊後認為「秋水」的續航時間太短,有限的幾次機炮攻擊可能無法取得戰果。他認為「秋水」可以拆掉機炮,在機頭裝上600千克炸藥,由飛行員駕駛衝到美軍轟炸機編隊中引爆同歸於盡。一架小飛機和一名飛行員換掉對手一群轟炸機和幾十號人是「很划得來的」。這完全就是把「秋水」改裝成有人駕駛的防空飛彈,用人來充當飛彈的導引頭,可見日本在戰爭最後期的瘋狂。這種「創意」和「櫻花」自殺火箭一樣,完全漠視士兵的生命,把人當做一個武器零件來用。如果真的爆發「本土決戰」,日軍很可能把這種做法付諸實踐。

「秋水」的另一種改進型號明不少。日本資料將其稱為「秋水」對空火箭。實際上就是無線電制導的地空飛彈。德國在二戰最後期曾研發了最早的防空飛彈「萊茵女兒」,據說還有部分投入了實戰。日本雖然沒有得到德國防空飛彈技術的援助,但自己其實早就展開了制導武器的研發,出現防空飛彈的設想也不足為奇。

不過「秋水」對空火箭的殺傷方式很奇特,不是使用無線電近炸引信加高爆彈頭——這種方式至今仍是防空飛彈最常用的殺傷模式,而是使用衝撞!飛機的機頭和機翼將進行加固,並改成鋒利的刃面。「秋水」發射以後,在無線電的引導下用機頭或者機翼撞向敵機的機翼,用鋒刃將其切斷,燃料用盡以後迫降。日本預計這種武器還可以回收重複使用。從現實來說,當年的無線電制導精度根本無法做到引導火箭精確地撞上飛機的機翼,而且「秋水」這樣的小飛機真的能撞得動龐大的B-29麼?只能理解為日軍在缺乏無線電近炸技術的情況下病急亂投醫之舉。

「秋水改」攔截B-29設想圖

日本陸軍還推出了「秋水改」計劃,編號KI-202,試圖緩解「秋水」續航時間過短的問題。之前設計部門就提出過拆掉一門航炮以減重並增加燃料箱的計劃,但治標不治本。「秋水改」將對機體進行重新設計,加長加寬機身以容納更多的燃料。另外飛機將配備一臺裝有二級燃燒室的改進型火箭發動機,最大推力達到2000千克,對燃料的消耗卻比原型相對少一些。有跡象顯示德國曾向日本提供了增加二級燃燒室的新式火箭發動機的技術資料。一番改進後,KI-202的發動機運行時間將達到10分鐘,可以在空中飛得更久取得更多的作戰機會。

日本預計KI-202將在1945年8月投入測試,不過新式火箭發動機的研發製造又被卡住了。最終,「秋水改」到戰敗時仍舊停留在繪圖板上。

六. 「神龍」、「梅花」與「櫻花」

從柴田武雄把「秋水」當做有人操縱高空自爆炸彈的想法可以看出,日軍高層對利用火箭動力充當自殺性特攻武器充滿了興趣。如果說柴田眼中的「秋水」改進型號將作為有人操縱地空飛彈使用,那麼日本人還研發了把人當做導引頭的「空射反艦飛彈」和「地對地飛彈」,那就是「櫻花」和「神龍」。

保存至今的「櫻花」自爆炸彈

「櫻花」有人操縱火箭的名氣比較大,因為其在戰爭末期成批投入了使用——這也是日本唯一真正投入過實戰的噴氣式「戰機」。「櫻花」前部是一個超過1噸的大當量裝藥穿甲彈頭,中間是駕駛艙,後部則是三臺火箭發動機。攻擊方式是由轟炸機攜帶,在敵軍艦隊附近釋放,「櫻花」被火箭發動機推到900公裡/小時的高速後在敢死隊員的駕駛下直衝目標。不過到日本戰敗,櫻花取得的戰果也只是擊沉驅逐艦一艘,擊傷5-6艘,沒有打中任何美軍大型艦艇。這主要是「櫻花」雖快,但搭載它的轟炸機卻十分笨重,美軍戰鬥機可以在雷達的引導下在轟炸機尚未釋放「櫻花」以前就將其擊落。在二戰後期,美軍艦隊遭到了大量日軍特攻戰機的圍攻,甚至遇上了「櫻花」這樣的火箭反艦武器,艦隊安全受到很大威脅。不過美軍也在戰鬥中積累了最初的應對「飽和反艦攻擊」的經驗,進一步密切了防空兵力的協同,到戰爭的最後階段,美軍艦隊防空火力圈如同鐵桶般密不透風,很少有日本的特攻飛機能得手。

大部分「櫻花」都跟隨載機被擊落

我們常說的「櫻花」自爆炸彈,主要是指「櫻花」11型,投入作戰的都是這種型號。實際上「櫻花」的改進型號——比如「櫻花」22型也在研製和測試當中。22型比起11型的發動機工作時間更長,所以射程也更遠,而且22型還將衍生出陸基發射的型號。如果真的爆發「本土決戰」,那麼日軍將利用岸邊的工事,用地面滑軌來發射「櫻花」,相當於是一枚「陸基反艦飛彈」。

「神龍」和原理和「櫻花」很類似,不過主要是打地面和近海目標——比如美軍坦克、登陸艇等等,是為「本土決戰」準備的特攻兵器。

「神龍」由海軍艦政本部下屬的航空局航空試驗所研發,1944年12月項目上馬。它的基本構造和設計和櫻花差不多,但體積更小。「神龍」前端是一個裝藥100千克的彈頭,中間是駕駛艙,後部是三個火箭助推器。「神龍」可以拆成多塊運輸,在發射前進行組裝。日軍預想的戰法是,當美軍登陸以後,就利用洞庫工事裡的滑軌把「神龍」發射出去。「神龍」的火箭推進器只能工作10秒鐘,其中兩個推進器在發射時立即點燃,將「神龍」加速推向空中,剩下一個則在攻擊階段幫助「神龍」衝向目標。「神龍」的飛行時間只有不到1分鐘,攻擊範圍不超過10公裡,主要是在淺縱深發射攻擊美軍的前線部隊。登陸艇、坦克、步兵群,都可以攻擊目標。「神龍」因為體積小、結構簡單、發射方便,可以在敵軍進攻地區快速部署。

「神龍」的測試留下了一張模糊照片

「神龍」在1945年5月完成了第一架樣機,隨後進行了無動力、無武裝狀態下的滑翔測試。試飛員認為「神龍」的可操縱性很糟糕,被選拔為特攻隊員的新手很難駕駛這種武器在短時間內撞中敵人的坦克。後續的改進型增大了垂直尾翼的面積以增強飛行穩定性。到日本戰敗時,日軍已經製造了5架「神龍」樣機。雖然這種武器存在這樣那樣的問題,但海軍高層在戰敗前夕還是下達了量產命令,並要求組建專門的特攻部隊,從新手飛行員中徵召敢死隊員。

造型前衛的「神龍」2

「神龍」設計了一種改進型,即「神龍」2型。「神龍」2修改了「神龍」的氣動外形,尺寸更大,機頭可以裝入一枚裝藥更多的彈頭,飛行時間也更長。「神龍」2 還很現代地採用了鴨翼布局——二戰後期日本的計劃飛機似乎對鴨翼構型特別偏愛,比如有名的「震電」式截擊機就採用了這種外形——為增強飛行穩定性還採用了雙垂尾結構。「神龍」2可以攜帶多枚火箭彈,攻擊目標時先使用火箭彈進行幾輪俯衝攻擊,最後再撞向敵人同歸於盡。到日本戰敗時,「神龍」2僅僅停留在紙面。可以認為,「神龍」是一種有人駕駛的自爆式「地對地飛彈」或者「反坦克飛彈」。

「神龍」2起飛設想圖

「梅花」式特攻飛機以德國V-1巡航飛彈的技術為基礎。整體設計則受到德軍Fi-103R駕駛自爆飛彈的啟發。V-1是世界上第一種投入實戰的飛彈武器,1944年夏投入戰場後主要從法國沿海發射,打擊英國本土尤其是倫敦。一開始這種呼嘯的制導武器的確引起了英國的恐慌,但很快就暴露了缺陷:受制於早期陀螺儀制導技術的限制,V-1的故障率相當高,而命中率卻很低,甚至攻擊城市這樣的片狀目標也有大量打偏的情況。在戰局緊張之際,沒有時間研製一款全新的制導系統,德軍的一些狂熱分子就試圖為飛彈加上駕駛艙,用飛行員充當頭,駕駛飛彈衝向目標。Fi-103R就這樣誕生了。這種有人駕駛飛彈採用空射的方式,由He-111或者JU-88轟炸機在空中釋放後飛向目標。

英國軍隊繳獲的Fi-103R

德軍完成了Fi-103R的樣機生產,但在測試過程中卻發生了多次墜毀事故。後來德國著名的女試飛員漢娜·萊契親自上馬才完成了試飛,可見其在操縱性和穩定性上存在很多不足。不過最終讓Fi-103R項目下馬的不是技術問題,而是人:德軍從上到下都無法接受這樣的自殺攻擊武器,認為其突破了戰爭底線,是對士兵生命的極大不尊重。執行危險的任務是一回事,但哪怕九死一生,畢竟也有生還的希望,而自殺性攻擊,成功就等於攻擊者死去,是十死無生。

德軍V-1飛彈精度很低

不過這樣的問題在日本人那顯然不是問題。Fi-103R的創意跟隨著V-1飛彈、脈衝發動機技術資料一起通過潛艇來到了日本人手上。日本海軍命令川西公司利用德制脈衝發動機技術搞出一款特攻飛機。川西的老本行主要是研製水上飛機,二戰中日軍普遍使用的二式大艇(即大型水上飛機)就是他們的代表作,不過戰爭後期也接上了特攻機這類「髒活」。機體設計倒是不難,整體上和德國Fi-103R差不多,特攻機很快被命名為「梅花」。「梅花」機頭是一枚250千克彈頭,中間是駕駛艙,脈衝發動機則單獨安置在機體上部。為了省事,「梅花」直接使用了「強風」水上飛機(後來修改的陸基型號即為「紫電」戰鬥機)的尾翼充當主翼。與V-1不同的是,「梅花」不採用滑軌起飛,而是使用可拋棄的起落架。

「梅花」特攻機設想圖

與此同時,空技廠(即海軍航空技術廠,是日本海軍下屬的研發單位)與東京帝國大學合作,以德國技術為基礎研製出了KA-10型脈衝發動機,其結構簡單,甚至加入劣質的松根油都可以運轉。裝備KA-10的「梅花」預計最大速度達到630公裡/小時,最大航程接近300公裡。在計劃中,「梅花」將擁有空射型、海基型和陸基型。陸基型是最基本的型號,採用起落架起飛,如果滑跑距離不夠則加裝火箭助推器;海基將縮小尺寸,利用滑軌從潛艇上發射(當然,是要上浮以後才能發射的);空射型號有些類似「櫻花」,速度比「櫻花」慢但射程要長得多,預定採用「銀河」式中型轟炸機攜帶。到1945年8月戰敗時,「梅花」仍舊沒有走下繪圖板。

七. 總結.

噴氣式推進技術在二戰後期並不成熟,德軍匆匆將噴氣戰機投入戰鬥,只是面對優勢敵軍的一種無奈之舉。實際上,哪怕是實戰效果最好的Me-262,也飽受機械故障和極低的發動機壽命的困擾,出勤效率相當之低。早期噴氣機面對發展成熟的活塞戰鬥機,除了速度以外並沒有佔據太多優勢。活塞戰鬥機可以在格鬥戰中發揮轉彎半徑小的靈活優勢,或者搶佔有利位置進行伏擊,甚至突襲機場,很多Me-262就這樣被擊落了。而至於Me-163和He-162之流,完全是一種「殺死自己人比敵人多得多」的糟糕設計。

二戰末期,成熟的活塞式戰鬥機

所以在戰時最明智的做法仍舊是挖掘技術成熟的活塞戰鬥機的潛力。英、美等國在佔據空中優勢的情況下,就不急於將已經生產出來的噴氣式戰鬥機投入戰鬥,因為對於一場大規模戰爭而言,最先進的不等於是最好用的,實用性才是最應該考慮的內容。

對於二戰中的日本而言,其相對薄弱的航空技術根本不足以支撐噴氣式戰機的研發,零敲碎打運來的德國技術的確推進了日本人計劃的進度,但無法從根本上扭轉其在基礎工業上的落後。到二戰結束時,日本的噴氣式戰機除了「櫻花」自爆炸彈以外,沒有一款具備實戰能力,要麼是受困於發動機,要麼完全還是繪圖遊戲。這些噴氣機項目計劃除了擠佔本就緊缺的資源以外,沒有任何意義。

日本二戰末期的「紫電」式戰鬥機

實際上,日本人在戰爭末期的噴氣機計劃,歸根結底是在現有技術全面落後的情況下,乞靈於某種「新科技」實現對強大對手超越、扭轉劣勢的妄想。但日本人沒有想過的是,基礎工業和技術積累的影響是全方位的,既制約著現在,也制約著未來。新技術不會憑空出現,也不可能通過零敲碎打的外援掌握,只可能扎紮實實的脫胎於舊有的成熟基礎。

很有意思的是,戰後日本的不少虛擬作品都想像過那些計劃戰機投入實戰後「痛揍」美軍的畫面。且不說戰爭要是真的打到1946年,日本本土的工廠到底還剩下幾座、庫存燃料能供幾架飛機起飛、甚至在封鎖之下還能不能填飽肚子的問題,日本人的「橘花」、「火龍」、「震電」真到了技術成熟能起飛打仗的程度,美軍裝備還會僅僅是P-51「野馬」和F6F「地獄貓」麼?無論是初代噴氣機P-80,還是末代活塞戰機F8F「熊貓」,同樣對日軍那些圖紙飛機是壓倒性的技術優勢……

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    但事實上大家可能不知道的是,在二戰時期,德國就曾真的研發出燒煤的戰鬥機。而當初德國研究這款戰機的目的也非常簡單,那就是因為德國的國土面積有限,其國內石油等資源十分稀缺,只能依靠國外進口,尤其是在二戰爆發之後,德國由於受到盟軍的封鎖,其國內的石油一直處於非常緊張的情況,因此當時德軍為了儘可能地減少武器裝備,所需要的油耗,研發出了一系列低油耗的裝備,而使用煤炭就能夠飛行的P13A噴氣式戰鬥機,就是其中的典型代表。
  • 二戰最強螺旋槳戰鬥機,曾飛出0.92馬赫時速,翱翔藍天20年
    尤其是戰鬥機在二戰期間得到了極大的發展,誕生了諸如零式、野馬和噴火等明星戰機,這其中又以噴火最為強悍,被很多人稱之為二戰最強螺旋槳戰鬥機。英國噴火戰鬥機之所以能擊敗零式、野馬等對手,問鼎最強戰機的桂冠。靠的就是它的耐用性和強大的綜合性能,總的來說噴火是一款非常完美的螺旋槳戰鬥機。它沒有短板。
  • 雅克-15戰鬥機,德國噴氣式發動機和雅克-3的跨代組合
    前言成立於1939年的雅科夫列夫設計局,因其在二戰中設計的多款戰鬥機表現優秀而世界聞名,同時躋身蘇聯幾大飛機設計局之一。當上世紀40年代中期航空工業進入噴氣時代起,極富前瞻性的雅科夫設計局也開啟了噴氣式戰鬥機研製工作,雅克-15「羽毛」正是它的第一款噴氣式作品。
  • 跌落低谷後復甦:日本戰鬥機研發迅速恢復,教練機打下牢固基礎
    一戰後的日本,航空技術曾經達到過一個高峰,「零式」戰機便成為了其中的代表,其出色的空中纏鬥能力一度讓美軍非常頭痛。不過這一切隨著二戰戰敗而土崩瓦解,日本的軍工技術從「富貴之家」被摧毀成「家徒四壁」。直到20世紀70年代,日本才推出了自己國產化的現代戰鬥機——F1。
  • 什麼年代了,還在用螺旋槳戰機?阿富汗空軍:A-29挺好用的
    自萊特兄弟研製世界第一架飛機開始,一直到第二次世界大戰德軍Me262噴氣式戰機出現之前,螺旋槳飛機是世界各國軍隊的唯一選擇。歷史上也誕生過很多經典的螺旋槳戰機機型,比如P-51野馬,日本的"零式"戰鬥機,F4U"海盜"戰鬥機等等。