末日之風――中島Ki-84「疾風」戰鬥機小史(四)

2021-02-13 空軍之翼

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評估疾風

  在技術水準和飛行性能方面,Ki-84疾風毫無疑問是日本陸航乃至整個日軍航空兵部隊的最佳戰機之一。相對同時代的歐美先進單引擎戰鬥機,疾風系列具備與之接近的高速度,同時又繼承了日系戰鬥機機動性能優越的傳統,在中低空高度能夠給對手造成巨大的威脅。因而一直受到對手的重視。駐紮在俄亥俄州萊特機場(Wright  Field),美國裝備司令部的飛行員是這樣評價疾風的:「。。。『弗蘭克』是一型擁有卓越機動性和操控性,爬升性能良好的戰鬥機。翼載荷低、操縱杆力輕,令人讚嘆,不過缺乏飛行員的保護和航程短小(美國標準),以當前戰鬥機標準衡量失分甚多。」



美軍俘獲的1446號疾風甲


僅在預生產型疾風上配備的300升副油箱,掛載於機身下。如果生產型疾風可以掛載三個副油箱,其航程應當能得到進一步提升

  的確,Ki-84不可避免地存在大量固有問題,其中大部分由於日本航空工業的整體實力所引發的技術以及材料加工方面的缺陷所導致,再因戰時環境的嚴峻而日益突出。

  相對傳統日軍戰機,Ki-84的機體結構顯得相當強壯,可以進行大過載的激烈空戰機動以及高速俯衝動作。另一方面,對飛行員以及要害部位的防禦則沒有太多改觀,在它的對手眼裡,Ki-84依舊是一款傳統的日系戰鬥機。例如,機體之內缺乏歐美戰機中常見的滅火系統以及座艙蓋緊急拋除設備。

  對於習慣輕型Ki-43的日軍飛行員來說,Ki-84稍顯難以駕馭。在地面滑跑階段,由於起落架輪的剎車效能較差,Ki-84的操縱較為吃力。


在地面滑跑階段,由於起落架輪的剎車效能較差,Ki-84的操縱較為吃力

  以逐漸加大發動機功率的形式正常起飛時,Ki-84的操控一切正常,滑跑距離相對較短,扭矩效應也不甚明顯。但是,如果發動機輸出功率突然加大,螺旋槳的扭矩效應也會因而暴增,飛行員必須立即手腳並用、蹬滿右舵並剎住主起落架輪,否則極有可能引發事故。

  當滑跑速度增加到153公裡/小時(95英裡/小時)左右的錶速時,Ki-84便可離地升空。對於一款日軍戰機而言,Ki-84的爬升性能優良,爬升至3050米(10000英尺)高度的時間需要2.6分鐘。

  在降落階段,Ki-84的起落架在速度降低至257公裡/小時(160英裡/小時)以下時展開,襟翼在速度降低至209公裡/小時(130英裡/小時)以下時展開,飛機的著地速度大約在148公裡/小時(92英裡/小時)左右。需要指出的是,Ki-84的主起落架強度較弱,在降落階段很容易折斷,在泥濘的跑道和草地上降落、或者降落速度過高的條件下尤為突出。


放下的蝶形襟翼

  此外,Ki-84的飛行品質並非無懈可擊。在錶速達483公裡/小時(300英裡/小時)的高速飛行條件下,控制疾風方向舵和副翼所需的杆力較輕,而且方向舵的反映極其靈敏,但升降舵的操控則顯得較為沉重,這對飛機的俯衝機動造成了一定的困擾。

  在低速轉彎機動時,方向舵的響應效率則較為低下。通常情況下,戰鬥機飛行員可以通過配平調整片的輔助提高方向舵的操縱效率,改善射擊時的操縱性。但Ki-84的方向舵配平調整片只能在地面上調節,無法在飛行中實時操縱。這成為疾風戰鬥機一個無法治癒的硬傷,使許多日軍飛行員感到遺憾不已。

  相對其他日本陸航戰鬥機,Ki-84性能突出,最大平飛速度、爬升率、實用升限和航程等性能指標的優勢尤其明顯。然而,這一切僅僅是理想狀態下的比較結果,Ki-84的真實性能極大程度上要取決於動力系統的工作狀況。從紙面性能上分析,迎風面積小、重量輕、功率大的Ha-45堪稱二戰期間氣冷活塞發動機的佼佼者,憑藉強大的功率/重量比或者功率/排量比均有希望躋身最優秀發動機行列。


Ha-45發動機一直存在進氣壓力驟降的先天設計缺陷

  但是,該系列發動機一直存在進氣壓力驟降的先天設計缺陷,而且低劣的材料品質、粗糙的生產工藝、低劣燃油和滑油質量、前線機場缺乏維護的戰時環境等因素綜合在一起,進一步惡化了發動機的性能發揮。實際上,在二戰後期,毛病纏身的Ha-45發動機已經成為Ki-84機械師的一大噩夢,在它的驅動下,前線的Ki-84戰鬥機很少能夠飛出600公裡/小時以上的最大平飛速度,甚至有部分Ki-84連400公裡/小時的速度都無法實現!


Ha-45-21與二戰各國主要氣冷發動機性能比較,其理論數據僅落後於同樣採用注水噴射系統的R-2800-57

  在本身性能發揮之外,Ha-45/譽式發動機的大規模生產也是一個久攻不下的難題。該型號所應用的新技術,對當時的日本航空工業而言過於先進,尚且無法有效地應用到流水線生產之中。不管是曲軸箱的鑄造,還是發動機散熱片的鑄型以及切削,均猶如工藝品製作一般消耗掉大量的生產工時,需要熟練工人長期積累起來的豐富經驗方可進行。然而,到戰爭末期,隨著日軍在各條戰線上的潰敗,大批熟練工人從各工廠抽調而出,作為炮灰填補至前線,這更進一步惡化了Ha-45的生產條件。讓缺乏經驗的新手工人承擔如此複雜的工作,Ha-45的品質和產量根本無法得到保證。

  在殘酷的事實面前,中島公司無奈地放棄了對Ha-45品質的追求,採取了一系列簡化生產工藝的措施以提高產量。例如,精心設計的散熱片製作流程被捨棄,恢復為傳統的鑄造生產,這不可避免地降低了發動機的散熱性能。即便如此,中島公司的發動機生產依然無法得到明顯的提升,在戰爭結束時,包括為日本海航生產的數量,所有Ha-45/譽式發動機的產量只有區區8747臺;大洋彼岸,普拉特-惠特尼公司的氣冷發動機經典R-2800「雙黃蜂」的總產量在十萬臺以上,兩相比較,日本國力的羸弱可見一斑。


Pe-32型四葉恆速全金屬螺旋槳


Ki-84螺旋槳採用的電力驅動的全自動變距機構可謂極為先進。然而,其內部結構顯得過於複雜而且精密,在前線環境下維護難度極大

  螺旋槳同樣也是Ki-84無法忽略的一個弱點。就當時的日本航空工業水準,Ki-84螺旋槳採用的電力驅動的全自動變距機構可謂極為先進。然而,其內部結構顯得過於複雜而且精密,在前線環境下維護難度極大。此外,雖然在滑跑升空時,Ki-84的螺旋槳距離地面僅剩下狹小的一段距離,但其3.05米的直徑仍嫌太小――尤其是相對其他裝備2000馬力級別發動機的歐美戰鬥機而言,它們的螺旋槳直徑動輒達到3.5米的量級。大尺寸螺旋槳會稍微影響飛機的最大平飛速度,但爬升性能可以得到極其明顯的改善。以美國陸軍航空兵的P-47雷電為例,這款體格過人的大型單發戰鬥機在投產時配備輸出功率2000馬力的R-2800發動機,螺旋槳直徑12英尺2英寸(3.71米),但由於體格超重,導致爬升性能遜色,這一直是P-47系列的突出軟肋;從P-47D後期型號開始,雷電家族開始換裝直徑達13英尺2英寸(4.01米)的大型寬弦螺旋槳,頓時猶如脫胎換骨一般,飛機爬升性能提升400英尺/分鐘以上,有的前線飛行員甚至讚美這副新的螺旋槳「抵得上一千馬力」!與疾風同時期發展的P-51B野馬,其V-1650-3發動機的最大功率為1600馬力,但飛機配備的螺旋槳直徑也達11英尺2英寸(3.41米)。通過以上對比,我們可以看到:在疾風戰鬥機的爬升性能和高速性能之間,中島公司工程師選擇了後者。

  相對其他日本陸航單發戰鬥機而言,疾風系列可謂火力強大,Ki-84b的4門20毫米Ho-5機關炮配備堪稱空前。與二戰同口徑的航空機炮相比,Ho-5的紙面性能同樣出類拔萃――體積小、重量輕、射速高。但是,和Ha-45發動機類似,Ho-5機關炮的實際性能被它的材料品質、生產工藝和彈藥質量所拖累。以炮口動能指標為例,Ho-5發射的20×94毫米彈丸重79克,炮口動能為21千焦;蘇聯的ShWAK和B-20機關炮發射20×99毫米彈丸,重量96克,炮口動能35.5千焦;英美兩國航空兵裝備的20毫米西斯潘諾(Hispano)機關炮發射20×110毫米彈丸,重量130克,炮口動能高達47至50千焦!

性能謎團

  在二戰末期,疾風系列的性能――尤其是高速性能處在什麼樣的地位呢?在國外絕大部分與Ki-84相關的公開出版物中,有關其平飛速度的部分均為:最大平飛速度624公裡/小時(6500米高度),相比歐美同時期的先進單發戰鬥機(美國P-51B/C,英國噴火14)有著80至90公裡/小時的差距。不過,624公裡/小時的數據毫無疑問地來自巖橋讓三少佐在Ki-84原型機之上的試飛結果,在疾風系列量產之後,其規格與原型機產生了一定的區別,它的平飛速度性能會發生什麼樣的變化呢?

  在最初階段,為了加快試飛進度,Ki-84的原型機沒有配備武器系統,待到正式入役後,兩挺機槍、兩門機炮、數百發彈藥的重量將不可避免地影響到飛機速度。另一方面,生產型疾風戰鬥機的動力系統逐漸從早期的Ha-45-11升級到Ha-45-21,輸出功率增加10%左右,達到1990馬力;而且,引擎罩兩側狹窄的廢氣排放口能夠對平飛速度起到10至15公裡的提升,這些都能夠較為明顯地增加疾風的最大平飛速度。然而,由於資料的缺失以及在不同戰區服役時因Ha-45工作不穩定所表現出的性能差異,疾風――尤其是佔據總數90%的疾風甲在實戰中的速度性能一直無法得出準確的評定,因而在各種出版物中,Ki-84的最大平飛速度一直採用624公裡/小時的數據。

  不過,有關疾風的最大平飛速度,有另外一個數據一直使日系戰機愛好者們津津樂道:二戰結束後,被美軍繳獲測試的疾風使用美軍標準的優質汽油,在6100米高度上飛出687千米/小時的速度記錄,優於美軍的二戰主力P-51D和P-47D,僅次於當時美軍最先進的  P-51H、P-47M和P-47N戰鬥機。如此驚人的速度,再配以日系戰鬥機卓越的機動性,疾風在6100米的中空堪稱無可匹敵!


美軍對繳獲疾風的測試

  這個數字並非空穴來風,有著大量公開出版物可以佐證。例如,1971年BUNRIN-DO出版社的《世界之傑作機》系列第20冊《四式戰鬥機疾風》中標出了一組數據:飛機重量3600公斤、飛行高度6100米、最大平飛速度687公裡/小時。

  Kagero出版社的《Nakajima  Ki-84》的描寫是:「使用標號為140的汽油和精心調配的發動機,Ki-84在6100米高度輕易達到687公裡/小時的最大平飛速度!」

  各類敘述林林總總,但所有的這些數字綜合在一起,能夠大體上勾勒出疾風這個傳奇的輪廓:

  1、 測試在美國進行;

  2、 測試在戰後進行;

  3、 測試使用美國高品質(140標號)燃油;

  4、 測試時,疾風起飛重量3600公斤(7940磅);

  5、 疾風飛行高度為6100米(20000英尺);

  6、 疾風最大平飛速度687公裡/小時(427英裡/小時)

  只要把數據轉換成美軍慣用的英制,那麼我們可以在幾乎所有與Ki-84相關的歐美出版物中找到這一整套(起飛重量7940磅、飛行高度20000英尺、最大平飛速度427英裡/小時)數據。那麼,這套數據是源出何處呢?


近年被披露的《日軍戰機性能與特性》報告節選,為戰後所有與疾風相關出版物最原始的第一手資料。注意紅框標出的「1945年3月」以及「92標號燃油」表明該報告數據為估算值

  近年來,二戰時盟軍航空兵技術情報中心(Allied Technical Air Intelligence  Center)發布的一份《日軍戰機性能與特性》報告被披露。在報告中與疾風相關的部分,我們能夠查到以上的這一系列數據:起飛重量7940磅、飛行高度20000英尺、最大平飛速度427英裡/小時。此外,報告中有關疾風爬升、升限、航程的其他數據,與日本出版物中有關疾風「戰後美國測試」的數據均一一吻合。因此,我們可以肯定,這份報告正是戰後所有出版物最原始最根源的第一手資料!

  但是,報告中有兩個細節值得注意:

  1、 此份《日軍戰機性能與特性》報告發表於1945年3月;

  2、 報告中,Ki-84使用的是日軍標準的92標號燃油;

  也就是說:疾風的這一系列數據,既不是在戰後、也不是使用美軍高標號燃油的條件下得出的!這意味著什麼呢?難道實戰中的疾風比戰後出版物的描述更為優秀嗎?

  讓我們仔細分析以上兩點,便能一步步地慢慢逼近事實的真相:


1945年1月,飛行第11戰隊第2中隊的疾風甲,被美軍俘獲前的塗裝

  首先,在《日軍戰機性能與特性》發表的兩個月前,盟軍剛剛重返菲律賓,在呂宋島登陸。在報告發表的同一個月,盟軍解放了馬尼拉附近的克拉克機場,並在機場的廢墟中繳獲了日軍飛行第11戰隊第2中隊的一架疾風甲(機身序列號1446)。

  1446號疾風甲是完整落入盟軍手中的第一架Ki-84,它將在戰爭結束後和其他被繳獲的日軍戰機一起通過航空母艦運往美國,以S17的美軍編號聞名於世,在各種展覽會上出盡風頭。但在1945年3月,菲律賓境內的和平仍遠未到來,與日軍你死我活的爭奪戰仍然在棉蘭老島、班乃島和內格羅斯島之上進行。因此,1446號疾風甲被西南太平洋戰區的盟軍航空兵技術情報單位接管,修復到可飛行的狀態後,進行了幾次試飛。

  《日軍戰機性能與特性》中的疾風數據是在發表前的1945年3月得出的嗎?是盟軍航空兵技術情報單位駕駛1446號疾風甲飛出了427英裡/小時的速度嗎?

  ――存在這個可能性,但微乎其微。當時菲律賓群島戰事正酣,在缺乏維護工具、地勤人員的前線機場將一架完全陌生的敵軍戰機恢復到可飛行狀態,這已經極為難得。在沒有廠家工程師的指引和幫助的前提下,要美軍飛行員駕駛1446號疾風甲在危機四伏的菲律賓前線升空試飛,以摸著石頭過河的方法、冒著生命危險一步步將飛機的最大平飛速度測試出來――這完全不符合美軍細微嚴謹的處事風格。


被美軍俘獲的1446號疾風甲,已經塗上美軍徽記以及「S17」的編號

  其次,疾風使用日軍標準的92標號燃油能夠達到427英裡/小時的平飛速度嗎?

  ――決不可能。

  只要一個例子,我們便可對疾風在實戰中的平飛速度極限有一個大致的了解,那便是與美國陸航第51戰鬥機大隊第26戰鬥機中隊一架P-51C-10NT(序列號44-10816)的對比試飛。1945年1月16日,這架倒黴的野馬戰鬥機在華中地區的空戰中受傷迫降,隨即被日軍俘獲,得到維修後運往日本。在戰爭結束前,日軍對44-10816號機進行了長時間的試飛測試,試圖找出野馬戰鬥機的弱點進行破解,它的試飛員之一便是與疾風家族打過多年交道的黑江保彥少佐。在對比試飛中,日軍飛行員吃驚地發現,即便使用日軍標準的92標號燃油,野馬的最大平飛速度依然超過日本國內的任何飛機――包括疾風系列以及引進的Fw-190A!按照美國陸軍航空兵的P-51B/C試飛報告進行推算,44-10816號野馬在6100米高度使用日軍燃油的最大平飛速度不會超過660公裡/小時,這個數字可以視為疾風無法逾越的性能極限。

  由此可見,在使用同等品質燃油的前提下,疾風的最大平飛速度要落後於美軍的野馬戰鬥機,如使用品質劣於對手的燃油,其性能上的缺陷將被進一步放大。因而,使用日軍標準92標號燃油的疾風絕不可能超過後期野馬的最大平飛速度,427英裡/小時的數據純屬虛構。


S17號疾風在飛行中

  再次,《日軍戰機性能與特性》報告中的數據是百分之百的真實嗎?

  ――不一定。盟軍航空兵技術情報中心並非美國俄亥俄州萊特機場那樣的軍用航空研究中心,該單位的職責是活躍在戰場前線,收集敵方資料,以最快速度整理成冊供盟軍內部參考。該中心並沒有美國本土的優越的地理和資源條件,無法對所有俘獲的日軍戰機進行事無巨細的試飛工作,為此,《日軍戰機性能與特性》報告中的大多數日軍戰機性能數據均為估算值。這便是盟軍航空兵技術情報中心在繳獲1446號疾風甲後,能夠在同一個月的《日軍戰機性能與特性》報告中公布Ki-84最大平飛速度數據的原因:估算得出,別無其他可能。

  事實上,《日軍戰機性能與特性》報告最早發表於1944年12月,由於報告中的性能數據並非真實,隨著戰局的發展以及更進一步情報的獲得,該報告在1945年3月、4月、6月、7月和8月進行了5次修訂。疾風427英裡/小時平飛速度的估算數據便是源於1945年3月的第一次修訂版,並一直延續至戰後。

  戰後的航空史作者在引用《日軍戰機性能與特性》的數據時,無意中忽略了報告中註明飛機使用日軍標準的92標號燃油這一細節,沒有對數據進行甄別,因而將速度估算值誤認為美軍實測值,以至以訛傳訛,一直延續至今。


日軍戰機「戰後測試」的謠言流傳甚廣,例如:日本作家編撰的世界傑作機第19冊《陸軍4式戰鬥機「疾風」》在36頁的配圖和解說。其註解中寫道被美軍繳獲的疾風使用高性能燃料是測定速度687km/h。但是這張302號疾風的照片本身卻隱含著真相,多年沒有被發現。  (《神話與真相:日軍戰機的「戰後測試」》作者楊劍超提供)


302號疾風機身近照,上面紅線處的美軍標識文字是「不適用芳烴汽油」,另外還有「加注92號汽油」字樣。美國所用的「高性能燃料」,即100/130號汽油,通常含有20%左右芳烴,如果自封閉油箱的橡膠沒有經過額外塑化加工,會被芳烴溶解,而堵塞油路。日本沒有這類汽油,所以他們的飛機根本不能用100/130號。美國測試時用91/96號汽油替代原來的92號。(《神話與真相:日軍戰機的「戰後測試」》作者楊劍超提供)

  綜上所述,我們可以得出一個結論:戰後疾風使用美軍優質汽油達到687公裡/小時速度的傳說,源於戰時《日軍戰機性能與特性》報告中的估算數據,無實際意義

  不過,需要指出的是,6000米左右的中空是疾風性能最佳的優勢高度,恰好是美軍野馬戰鬥機兩級增壓器優勢高度之間的劣勢高度。在這個高度上,疾風的最大平飛速度雖然無法超越美國對手,但能夠將雙方差距壓縮到最小,同時還能保持日系戰鬥機的靈活性優勢,因此是一架極有威脅的戰鬥機。正因為如此,美國陸航一直極為看重疾風,在由情報部們編撰、發放至飛行員的資料(例如《日軍戰機性能與特性》報告)中,始終強調疾風的高速(相對日系戰機而言)和高機動性優勢。所以,每次與疾風交手,美軍戰鬥機飛行員一個個如臨大敵,從來不敢等閒視之。原創不易,喜歡這篇文章就請打賞一下吧。 

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  • 中島陸軍Ki-43/一式戰鬥機隼小傳(上)
    與九七式戰鬥機460km/h的最大飛行速度、至5000m高空耗時5分22秒的爬升率、480km的作戰半徑等數據相比,陸軍提出的設計指標提升有限,對於一款新戰鬥機而言,這個數據並無驚人之處。相較而言,考慮到艦載戰鬥機既存的種種限制,海軍在2個多月之前提出的九六式艦載戰鬥機後繼機—12試艦上戰鬥機(即日後的零式戰鬥機)的性能指標就要嚴苛的多了。
  • 彩繪中的戰爭(68)- 披著菊水紋的「疾風」戰隊
    未經允許,謝絕轉載2005年日本模型廠商長谷川出品了一款1/32比例日本陸軍中島四式戰鬥機「疾風」,其垂尾上的菊水紋頗具特色根據廠家給出的塗裝設定,這架「疾風」一型甲 (キ84-I甲)/キ84增加試作機,為日本陸軍飛行第二二戰隊第一中隊舟橋四郎中尉座機,出廠序號932,1944
  • 當德意志之鷹塗上日之丸:二戰中在日本服役的德國戰鬥機
    隨著這架Me 210的前起落架在試飛中受損無法修復,日本人將這架唯一的樣機扔進了倉庫,Me 210也就此成為了日本購買的德國飛機中,風評最差的一種機型了。 1941年,德國空軍開始批量裝備更加新銳的單座戰鬥機:Fw 190A。
  • 太平洋戰爭中的日本海軍戰鬥機 第二部分
    包括二式大艇改裝的陸上攻擊機、新型艦載攻擊機和將「強風」水上戰鬥機改為陸地使用。因為川西的規模和實力有限,只能三選一,最終選擇了強風改陸用的方案。日本海軍雖然對川西造陸上飛機的能力頗有懷疑,還是給了暫定一號局地戰鬥機的編號進行開發。
  • 彩繪中的戰爭(51)- 坎門諾事變中的中島九七式戰鬥機
    因此之故,固定式起落架的輪蓋已移除。這點在兩家公司的模型彩繪中均有體現。1934至次年間,日本陸軍正在開發雙翼型戰鬥機川崎キ10,然而同時期海軍的低單翼構型三菱九試單座戰鬥機(制式採用後稱為九六式艦上戰鬥機)極速卻快了125 km/h。此結果令陸軍大受刺激,因此立刻要求三菱修改九試單戰為陸軍規格以進行評估。
  • 旭日戰隼--日本陸軍一式戰鬥機簡史
    戰爭中後期,面對恢復元氣的盟軍的反攻,火力、動力不足的一式戰在盟軍新銳戰鬥機面前無力招架,地位漸漸被四式戰「疾風」所取代。然而一式戰依然戰鬥在各個戰線的天空之上,最終也和零戰一樣奮戰至最後一刻,見證了日本帝國從發動戰爭到走向戰敗深淵的全過程。