從"強風"到"紫電",二戰日本海軍最強戰機的發展之路

2021-02-19 雷姐的機械空間

日本在二戰戰敗前,海軍和陸軍勢不兩立,甚至由陸軍開發航母,海軍開發坦克的笑話。自然陸海軍的航空機也各不相同。在日本海軍方面,著名的航空機有零式艦載戰鬥機,烈風艦載戰鬥機等。而本文的主角紫電戰鬥機則是二戰末期,日本海軍最出色的陸上戰鬥機(局地戰鬥機),但如此優秀的戰鬥機卻是從一種"廢柴"-水上戰鬥機-強風改進而來的。

美方保存的一架來自343航空隊的紫電改

水面上的奇葩——水面戰鬥機

水面戰鬥機是一種特殊的戰鬥機,也是一種特殊的飛行艇。一般的戰鬥機都以陸基的機場;而飛行艇則大多體型龐大,用作巡邏或者救援用,根本沒有多少空戰性能。而水上戰鬥機保留有普通戰鬥機那樣小巧的外形,只是將機場起降使用的起落架換成了浮筒。因此也被稱為戰鬥飛行艇。

最早的水上戰鬥機可以追溯到一戰時期的奧匈帝國海軍航空隊的洛納L戰鬥飛艇和德國的漢莎·布蘭登堡戰鬥飛行艇以及義大利海軍的M5戰鬥飛行艇,但是這些傢伙雖然可以飛,但是可靠性非常不佳,飛不遠,而且甚至還會漏水。因此一戰一結束,這些戰鬥飛行艇就悉數退役。

英國設計的SR.A/1水上戰鬥機

而真正大規模製造使用且可靠性高的水上戰鬥機,便是二戰時期的日本海軍航空隊了。由於日本北進策略失敗(諾門坎事件),便開始計劃向東南亞入侵的方案。而東南亞地區多島嶼,但機場數量反而不多。因此對日軍來說,一種可以在水面起降而確保制空權的戰鬥機十分重要。在這種理念的影響下,便出現了由零式艦載戰鬥機改造的A6M2-N二式水戰,以及它的下一代,也就是本文後面要講述的N1K1強風。

反觀美方,雖然美方也要和日方爭奪島嶼,但是美方具有日方不可比擬的建造能力,而且航母眾多,沒有必要發展水上戰鬥機。且唯一作為測試的F4F水上飛機也僅僅存在於測試階段。

美國海軍航空隊測試的XF2Y-1噴氣式水上戰鬥機

到了1940年代末,早期服役的噴氣機很難在當時的航空母艦上起降,作為解決方案之一,美英兩國又開始重啟水上戰鬥機的計劃,將噴氣機下安裝浮筒或者直接採用飛行艇的外形製造縮小版的型號,誕生了X/F2Y-1水上戰鬥機和SR.A/1水上戰鬥機。但是隨著後來航空母艦設計的發展,以及上面兩種型號的水上戰鬥機在測試中均出現了解體,墜毀等問題,最終該方案不了了之。

超高性能指標的鋪墊

1937年日本全面侵華時,日本海軍根據在華東地區使用九五式水上偵察機作為戰鬥機和轟炸機的經驗,認為其可以在進軍東南亞且缺乏航母的情況下當作一種"艦載機",以彌補東南亞地區機場不足的問題。

1946年,美軍正在整理收集到的戰利品——強風水上戰鬥機

1940年9月,日本海軍 方面向川西航空機工業下達了開發十五式水上戰鬥機(強風最初的代號)的指示。水上戰鬥機本來就因為攜帶浮筒導致氣動性能不佳,但日本海軍依舊下達了嚴格的性能指標,這或許也是為什麼強風在改造成陸上戰鬥機後具有優秀性能的原因。指標如下:

1. 能夠在5000米的高空以574千米每小時的速度飛行。且巡航時間在六小時以上。

2. 在火力上能夠搭載2門20毫米機炮+2挺7.7毫米機槍或者2挺13.2毫米機槍+2挺7.7毫米機槍或者4挺7.7毫米機槍。

3. 能夠掛載2枚30千克航空炸彈。

如果說單憑數據不能看出要求嚴格的話,將其和同時期的零戰二一比較。這項指標裡僅僅在速度要求方面就比零戰二一要高56千米每小時(即使是J2M雷電,最高航速也才勉強達到指標/578千米每小時),巡航時間更是多了三分之二,武器裝備還和零戰二一持平。但是不要忘了水上戰鬥機還需要掛巨大的浮筒,而且日本航空機工業在飛機發動機方面本來就不大行,因此可以說這個性能指標是非常嚴格了。不過最終結果我們可想而知,強風的最高航速和指標差了有100千米每小時之多。由於海軍要求嚴格,川西航空機工業只得拿出了他們的首席設計師菊袁靜男(九七式大艇,二式大艇的設計者)來進行設計。新設計的紫電在編號上增加了代表陸上戰鬥機的J。

由零戰改造的二式水戰,圖中的二式水戰隸屬於佐世保航空隊

創新與失敗並存——川西N1K1強風水上戰鬥機

為了儘量達成軍方的性能指標,川西航空機工業可謂費盡了心思。首先為了追趕進度,強風採用了紫雲水上偵察機的部分技術。為了追求速度,又使用了當時功率最大的"火星"引擎,但是火星引擎直徑較大,為了降低風阻,採用了和同時期設計建造的雷電陸上戰鬥機相似的紡錘狀機體,但卻沒有出現雷電那樣的共振問題。同時還採用了同軸反轉螺旋槳的設計,大幅提高引擎效率,可惜在量產機中該設計被取消。

N1K1強風的原型機,注意其同軸反轉螺旋槳

在機翼設計上,採用了由東大流體力學教授谷一郎開發,在當時還未普遍使用的層流翼。雖然說在現代角度看,當時東大設計的層流翼存在缺陷,但是由於強風在建成後從未達到指標中的速度要求,因此也無從判斷層流翼到底在實戰中取得了多大作用。除了層流翼這一項創新,強風上還使用了由川西航空機自己開發的自動空戰襟翼系統,這種自動空戰襟翼可以根據飛機速度和飛行載荷自動開啟到最佳角度,使飛機機動性大幅提高。

提高水上戰鬥機性能最頭疼地方在於浮筒,強風的原型機的翼下浮筒採用充氣式設計,在飛行時可以放氣後收回,主浮筒為了減輕重量,除了與水接觸的部分外,內部採用木製設計。但是充氣式浮筒最終由於技術問題,未能在量產機型採用。

橫須賀海軍航空隊的強風水上戰鬥機

強風水上戰鬥機於1943年底量產,但是因日軍節節敗退,戰線收縮以及機體本身的問題等,1944年即停產。前線的反饋表示,如果強風能夠在起飛後扔掉該死的浮筒,會是一架非常完美的戰鬥機。強風唯一的空戰勝利的記錄是1945年2月26日在千葉縣館山市擊落了一架正在和零戰纏鬥中的F6F地獄貓戰鬥機,可以說是搶走了零戰的人頭。

搖身一變——N1K1-J紫電局地戰鬥機

紫電原本可以說是川西航空機工業為了追求市場而使用強風的機體自己鼓搗的一個玩具。1941年底,川西雖然在前一年接受到了十五式水上戰鬥機的訂單,但是社長川西龍三依舊認識到水上飛機的市場以及越來越小,於是開始在公司內部討論該如何繼續發展,當時得出了三個選擇:將二式大艇改造成陸上攻擊機;開發一種新型艦載攻擊機和友商搶市場;將強風改成陸上戰鬥機。在討論許久後,決定先提交第三種方案。與此同時,海軍航空部部長多田力三正在因為三菱重工的陸戰戰鬥機雷電,艦載戰鬥機烈風開發延誤而不爽,正好聽見川西航空機上報陸上戰鬥機的開發案,便欣然允諾。雖然部長同意了,但是海軍內部依舊對這項方案保持懷疑態度,以至於動不動就召開審議會議以監督進度。

紫電的誕生

初期的紫電實際上性能並不算太好,雖然說強風水上機為了盡力達成指標而採用了許多先進設計,但畢竟是水上機,機體設計還是和陸上機有較大差別。同時,最初強風使用的"火星"發動機原本是提供給轟炸機的,因此較為笨重,在紫電上改成了馬力相同,但更輕的"譽"型發動機。保留了層流翼設計,但因為最初有浮筒進行配平,且機翼內不需要容納起落架的緣故,為了不變動主翼在機體上的位置(中單翼),導致現在需要重新修改主翼內部和採用複雜的二段伸縮式起落架設計。同時水上機的機艙導致其在陸地起降時視野不佳。因此由於追求進度的緣故,紫電還有很大的改進空間。1943年8月10日,死馬當活馬醫的日本海軍發來了量產訂單。

戰後美軍索要的一架紫電,已經改成美軍塗裝,注意區別其機翼位置和二段式起落架和紫電改的不同

日本海軍最強戰鬥機N1K2-J紫電改的誕生

紫電一一型(紫電原型)雖然被海軍下了訂單,但是它並不能讓設計團隊滿意,於是川西又向海軍方面交涉,要求撥款改進紫電。在請求獲得批准後,川西於1943年年內開始著手改進。

紫電改的防彈玻璃,是三塊20毫米厚的固化玻璃壓制而成

紫電改為了和"譽"型發動機更好的適配,修改了主翼位置,將主翼從原來的中單翼下移,改成了低單翼,同時也不用再使用製造繁瑣的二段式起落架,簡化了生產難度。同時因為不用二段式起落架的緣故,紫電改的機翼外形更像最初強風的機翼。為了修改零戰"打火機"的特性,紫電和紫電改均採用了防彈油箱的設計,同時根據2007年對留存在美國的紫電改進行分解維護時的數據表明,紫電改的油箱沒有自密封能力,但是卻安裝了防彈橡膠,防護金屬網以及二氧化碳自動滅火器。除此之外,還採用了防彈玻璃,雖然最初打算在駕駛員後方也安裝防彈鋼板的計劃,但最終只是預留了安裝空間,根據戰後人員回憶,應該是沒有實際安裝。為了改進飛行員的手感,還安裝了和零戰類似的控制索手感調控裝置。

N1K4-J紫電改三二型的原型機(未量產)

在武器上,紫電只使用了和零戰持平的火力(2門20毫米機炮,備彈各100發,2挺7.7毫米機槍,備彈各550發),但是到了紫電改,就變成了兇殘的4門20毫米機炮(內側的各200發,外側各250發)。

打出名堂的海軍第343中隊

紫電的產量遠大於紫電改,但是紫電的先天不足導致其戰績不佳。而讓紫電系列出名的,是由源田實大佐(戰後曾任航空自衛隊幕僚長,相當於空軍總司令,創設藍色衝擊波表演隊)建議下由經驗豐富的飛行員和紫電、紫電改組成的海軍343航空隊。

日本海軍時期的源田實

1944年底,343航空隊在日本本土的松山,大分,出水三個基地裡分別開始訓練。1945年3月19日,343航空隊以63架戰機(紫電7架,紫電改56架)在九州上課迎擊160架由F6F,F4U和SB2C組成的美海航編隊。日美雙方統計均有誤差:日方確認擊落58架,戰損15架(包括一架彩雲偵察機,這架彩雲在交戰區上空撞擊了美軍機)。但是戰後美方的數據是損失14架,擊落日機50架。一名美軍飛行員在與343中隊的交戰中被俘,戰後曾表示:日軍飛行員的協作能力和射擊精度均不佳,但是343中隊除外。當時的美軍機群的中隊長科南特也表示:"我們經歷了可怕的戰鬥。參加這次空戰的我方飛行員中,戰鬥經驗最豐富的飛行員認為這次遇到了日軍的精銳部隊。他們的技術遠高於在東京上空遇到的日方飛行員,343中隊精通戰機,極具侵略性,且組織紀律良好。以至於他們的空戰技術和美國海軍航空隊的技術相似,而且訓練有素經驗豐富。"

戰損的紫電改戰鬥機

6月2日,迎擊由B-29和P-51野馬組成轟炸部隊時,343中隊報告擊落了34架(美方記錄4架)。7月24日吳港大空襲中,343中隊報告擊落16架(美方記錄4架),同時損失了2位王牌飛行員。但隨著戰爭的進行,343中隊的可用飛機也越來越少,8月份可用的戰鬥機已經不足20架。8月1日在迎戰B-24和P-51機群時,343中隊再次損失一名王牌飛行員。8月9日,在長崎大村基地訓練的隊員,目睹了"胖子"原子彈的爆炸。8月12日,343中隊的最後一架可以作戰的紫電改在試飛中被P-51擊落。在343中隊建立的6個月裡,一共報告擊落了170架左右的敵機(美方記錄為40架左右),戰死74名飛行員。

隸屬於343航空隊的紫電改,該機目前在美國的博物館展示

戰後生涯與美軍測試

強風在戰爭結束時留存31架,美軍索要了四架回本土進行測試,現存3架。紫電在二戰中損失嚴重,戰後美軍曾搞到一架進行測試,但是沒有留存。紫電改現留存4架(美國3架,日本1架)。

美國博物館保存的N1K1強風水上戰鬥機

戰後美軍將繳獲的紫電改交付給部隊進行測試,發現日軍自己標稱的626千米每小時的極速並不準確,在換用辛烷值92的優質航空燃油後,竟然飛出了670千米每小時的極速,令美軍震驚。再加上其優秀的空戰性能,1951年時一位曾在測試部隊駕駛過紫電改的美國空軍飛行員承認,在進行模擬空戰時,除了發動機聲音實在太吵了外,紫電改的性能強過絕大多數二戰美軍的戰鬥機。

日方打撈出水的,隸屬343航空隊的紫電改,螺旋槳還保持著迫降時造成的"香蕉皮"狀態

日方原本沒有留存任何紫電改戰鬥機,但是1972年卻在愛媛縣南宇和郡愛南町久良灣的海底發現了一架保持十分完好的紫電改殘骸,次年便被打撈。後經過學者確認,這是7月24日吳港大空襲中343中隊迎擊200餘架美軍飛機時未返航的6架之一。可能是當時飛行員發現飛機無法返回後,便將飛機迫降在平靜久良灣,然後棄機撤離了,但飛行員身份無法核實。目前該機僅稍作修復,在展覽館內靜態展示。

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