遊戲內的P-51(閱兵典禮)
北美航空公司的P-51「野馬」(Mustang)戰鬥機,二戰中盟軍最優秀的活塞式戰鬥機之一,儘管她最初是為英國皇家空軍投產,珍珠港事件之後才開始裝備美國陸航,但仍不失為二戰美國空中力量的象徵。其性能之優秀,產量之龐大,使野馬戰鬥機在某些國家一直服役至八十年代,甚至在新中國的開國大典上我們都能看見她的身影。
本篇文章將為您介紹P-51野馬的歷史身世,以及她在新中國開國大典上的亮相,與人民空軍的往事。
一、一名雜誌記者的自我修養
北美航空公司的創始人,加拿大人克萊門特·M·基斯(Clement Melville Keys),原是《華爾街雜誌》的記者,後於1911年創辦了一家投資諮詢公司。1916年,基斯向陷入財政困難的寇蒂斯飛機公司伸出援手,無薪客串其副總裁職務。一戰結束後,基斯嗅到了航空工業的巨大商機,於是在1920年買下了寇蒂斯公司的所有股權,擔任董事長。
1928年12月6日,基斯成立北美航空公司(North American Aviation),為他控股旗下的一幹飛機製造和空運企業,此時北美航空尚無航空製造業務。
1929年,基斯一手促成了寇蒂斯公司與其死對頭萊特航空工業公司的合併,並成為新公司的總裁。大蕭條時期,基斯還趁機以低價大量購進其他航空公司和機械製造公司的股票,儼然已是一個龐大航空帝國的統治者。
雜誌編輯出身的基斯或許不懂航空工業,但他是一名出色的商人和投機者,在一戰後的十年裡大力推動美國航空運輸業的發展,被稱為「美國商業航空之父」。
1932年,基斯由於健康原因退休,儘管北美航空的董事會發現他有挪用資金為自己解決債務的嫌疑,但這仍不影響他在隱退後繼續投資業務。
能全身而退,才算是成功的投機者
基斯還於1929年參與成立了中國航空公司,後者最為人知的業績便是支援抗戰的「駝峰航線」。1949年,中國航空公司與中國航空運輸公司的大批技術業務人員起義,為新中國的航空、航天、機械、電子等事業做出了巨大貢獻。從某種角度來說,克萊門特·M·基斯這位美國的商業航空之父,也與新中國的航空事業有著些許緣分。
二、野馬誕生記
1933年,通用汽車(General Motors)控股北美航空,將其與通用航空(General Aviation)合併,但仍保留「北美航空」的名稱。通用汽車的高管,歐內斯特 R.布裡奇(Ernest R. Breech)出任北美航空總裁。
歷史的潮流滾滾向前,1934年,美國實行「航空郵政法案」,禁止飛機製造商控股航空運輸企業。該法案使得北美航空經歷了一輪痛苦的分割和重組,總裁布裡奇將前途堪憂的公司移交給來自道格拉斯飛行器公司的金德伯格和阿特伍德,前者擔任總裁兼總經理,後者擔任總工程師。在這兩位資深航空工程師的領導下,北美航空就此轉型為飛機製造企業。
關於金德伯格(James H. Kindelberger),和他的小夥伴阿特伍德(John L. Atwood),那就是另一個故事了。
時代雜誌上的金德伯格,背景用巧妙的構圖將米格-15置於搏鬥下風
1935年,北美航空推出了代號為NA-16的教練機,這是公司改組後設計生產的第一款飛機,也是北美航空的第一款軍用飛機。在NA-16的基礎上衍生出許多教練機型,由於操縱性能優良,她們被許多國家引進,並多次參與二戰後的對地攻擊任務。北美航空賺得盆滿缽滿,金德伯格藉此在歐洲國家建立了商業渠道,這為後面發生的故事奠定了基礎。
NA-16原型機,它的民用機註冊身份一直保留至今
二戰爆發後,金德伯格適時地想要設計一款能賣得出去的戰鬥機,之前多款機型的成功給了他們很大的自信——其中就包括著名的B-25轟炸機。金德伯格與小夥伴阿特伍德組建了一個六人的設計小組,開始設計代號為NA-73的原型機,這是北美航空第一次設計戰鬥機。
在設計NA-73時,北美航空試飛了一架代號為NA-35的雙座教練機,這款教練機是北美航空第一架液冷引擎飛機,使用層流翼型,且機翼頂部由整片鋁合金製成。NA-35項目最終因優先級低而終止,其設計被出售,但該機型的很多技術經驗運用到了NA-73上,可以看做是野馬的先驅機型。
飛行中的NA-35
1940年初,英國採購委員會赴美採買戰鬥機,為即將到來的大規模空戰做準備。他們中意的目標是寇蒂斯·萊特公司的P-40 「戰鷹」(Warhawk)戰鬥機和貝爾公司的P-39「飛蛇」(Airacobra)戰鬥機。這兩款戰鬥機的飛行性能尚不能讓英國人完全滿意,但暫時也沒有更好的選擇了。
P-40戰鬥機,大量出口/租借於同盟國
順便一提,著名的飛虎隊使用的就是P-40戰鬥機,而蘇聯人還引進了大批P-39戰鬥機及其改進型號P-63戰鬥機,37毫米大口徑機炮讓他們爽極了(要不下次就寫P-39吧?)
由於之前買過北美航空的教練機,英國採購協會約見了金德伯格,詢問北美航空能否為英國製造P-40戰鬥機,而金德伯格也適時地展現出了雞賊奸商的一面,聲稱北美航空確實能代工P-40,但從獲得寇蒂斯公司的許可算起,再到安排調整製造車間等等,這些準備工作的時間足夠他們設計出一款更好的戰鬥機。
英國人心動了,他們贊成金德伯格的建議,但條件是北美航空必須在四個月內拿出原型機。
這有何難!要知道NA-73在二戰爆發後就迅速立項,等到與英國人談生意時,整個項目已經完成大半。
於是北美航空與英國採購委員會順利籤訂了合同,野馬就此誕生。
三、解構野馬
層流翼的湍流擴散點偏後很多。在達到同等升力的情況下,層流翼型的阻力要比傳統翼型小很多
野馬戰鬥機的特點之一是美國國家航空諮詢委員會(NACA)設計的NACA型層流翼,這種翼型在高速狀態下可以減少翼面湍流(又稱紊流),從而降低空氣阻力,提高飛機速度。缺點是低速狀態下提供的升力要低於普通翼型。
層流翼型是野馬戰鬥機的得意之技。1945年初,日軍在中國戰場俘獲了一架美軍的P-51C,經過仔細的研究和試飛後,日方均為野馬戰鬥機的層流翼所驚嘆,連螺旋槳葉的剖面都應用了該技術,航空專家佐貫亦男感嘆道:「竟然層流化到這種程度!」
被日軍俘獲的P-51C,可以清晰地在機鼻上看到該機的暱稱「Evalina」
「Evalina」被俘後的全身照
日本並非沒有探索和應用層流翼技術,但無數次風洞實驗和原型機試飛均未能達到預期效果。P-51野馬戰鬥機在層流翼型上的成功讓日方設計人員深深感到挫敗感,其技術先進竟恐怖如斯。
此外,由於使用的是液冷發動機,野馬戰鬥機的機頭比較修長,橫截面積較小,進一步降低了風阻。
與大眾所想像的不同,內燃機的能量利用率極低,比如飛機的發動機,其燃油燃燒所產生的能量,大約只有25%~30%能成為飛機的動力,其餘的能量幾乎全以熱量的形式散逸。所以相應的,內燃機也需要一套行之有效的散熱冷卻系統,否則發動機將過熱無法工作——這與計算機CPU/GPU類似,而這個散熱冷卻系統也恰巧可以分為風冷和液冷兩種。
上圖是典型的風冷星型發動機,可以看到帶有散熱片的汽缸以環繞陣型排布,在發動機被灌入冷風時能獲得最大的散熱效率,但也會影響到機身直徑。
美軍優秀戰(轟)鬥(炸)機P-47,「大奶瓶」的綽號無疑源自粗胖的機頭
風冷發動機也有苗條的設計,比如F8F
風冷發動機的優點是體積小,易維護,可靠性高,因此許多艦載機都使用風冷發動機,如零式、F4U海盜。二戰時風冷發動機的最大功率一般都比本國的液冷發動機高出一些
早期型野馬使用的艾利遜V-1710液冷發動機
液冷發動機通常直列安裝在機頭,因此雖體積更大——畢竟多了一套液冷系統——但橫截面積更小,機身風阻也就更小。而且液冷的冷卻效率高,發動機可以長時間加力。缺點也很明顯,液冷發動機的散熱器一旦受損,冷卻系統一崩,那就完了。
使用液冷發動機的野馬,確實比「大奶瓶」苗條一點
同樣使用液冷發動機的BF109戰鬥機
P-51還獨樹一幟地將油冷器和水冷器合二為一個整體散熱器,布置在機身下後方,兼顧平衡機體重心和穩定空氣湍流的作用。進氣口進來的空氣經由散熱器被加熱後會膨脹,然後以更快的速度從排氣口排出,使得散熱器不僅不會產生阻力,反而還能產生推力——這一原理根據其發現者名字被稱為梅裡迪斯效應。也就是說,野馬機腹下方的散熱器在工作時還可以看做是一個小型噴氣助推器,神奇不神奇?
野馬的液冷冷卻器工作原理。機鼻裡發動機所產生的熱量將加熱冷卻液體,被加熱的液體通過圖中的紅色管道流向機腹的散熱器,經過冷卻後再沿綠色管道回到發動機,形成循環。更多細節限於篇幅不再贅述。
此外,野馬駕駛艙下方的翼梁間左右布置著兩個油箱,原型機的總燃料容量就有681.3升,是噴火戰鬥機的兩倍,後期型號通過增加油箱,燃料總量甚至達到了1590升。
所以野馬性能特點的最後一環被拼上:以上的這些,低風阻、良好的高空高速性能、高燃油攜帶,使得野馬成為了絕好的遠程轟炸護航機,盟軍在二戰後期的戰略轟炸也確實廣受野馬戰鬥機保護。有人調侃稱,野馬就算飛到德軍機場上空,燃油餘量也比剛起飛的德軍戰機多。光芒之下,野馬的低速機動性能反倒沒那麼出彩。
噴火戰鬥機的航程較短,抗線一把好手,但推塔無力
需要指出的是,早期型號的野馬由於各方面原因,只能使用沒有增壓裝置的低配版艾利遜發動機,把高配版艾利遜發動機的份額讓給美軍現役飛機。沒有增壓手段,發動機在高空低壓環境下的功率輸出大幅下降,飛機的高空飛行性能也就隨之下降。野馬的這種窘境直到換裝發動機後才被逆轉。
野馬機頭內的發動機
武器方面,初代型號NA-73按合同在機翼兩側安裝了4門7.7毫米機槍,另外還在機頭和機翼上額外安裝了4門12.7毫米機槍;最初交付英國皇家空軍的野馬則換裝了4門20毫米機炮;其他量產型野馬均使用12.7毫米M2白朗寧機槍,美帝傳家寶誠不我欺。
M2白朗寧機槍的不同衍生型號,從上到下分別為基礎款水冷型、機載款風冷輕槍管,以及最為知名的M2HB型(HB即為 「HEAVY BARREL」 重槍管)
機載M2機槍
野馬原型機NA-73X的試飛彩照
此外,北美航空在野馬身上使用了全金屬加厚承力蒙皮,使其可以承受更高的飛行載荷,並緊緊圍繞「為量產而設計」原則,從初代機NA-73到後期型號都延續了產能高的優點。與之相反的是日本零式戰機,為了高機動性而一味追求輕量化,蒙皮能做多薄做多薄,內部結構卻還特別複雜,生產起來特別麻煩,零式請知恥。
野馬在埃塞克斯級航母香格裡拉號(CV-38)上測試