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堀越二郎和他的“零式”战斗机

2018-12-20马晓荣

中国军转民 2018年11期
关键词:战斗机飞机性能

马晓荣

“零式”飞机被日军吹捧为“万能战机”

1939年4月1日,日本三菱重工业公司试飞了一种由96式舰载战斗机发展而成的A6M型飞机。起初,这种新型飞机没有引起特别注意。后来,这种有着多种改进型的所谓“零式”飞机成为了当时世界上最优秀的战斗机之一。

“零式”战斗机是30年代后期和40年代初期,日本海军航空兵和陆军航空兵装备的主要机种之一,被日军吹捧为“万能战斗机”。1939年4月1日,该机首次试飞成功。1940年7月,“零式”飞机进入正式编制,正好这一年是日本纪元2600年,为纪念这个年份,新飞机被命名为“零式”舰载战斗机。“零式”采用了当时所能采用的一切先进理论和技术成果,具备了重量轻、转弯半径小、机动灵活、火力强、航程远、速度快等世界级优秀战斗机所具有的一切优点,可以称得上是日本飞机设计的重要里程碑,它实现了多个第一,如首次采用全封闭可收放起落架、电热飞行服、大口径机关炮、恒速螺旋桨、杜拉铝承力构造、气泡形座舱和可抛弃的大型副油箱等设备,被誉为“东方战斗机的骄傲”。第一个突出特点是轻,设计师堀越二郎在飞机主桁梁上大胆采用含微量铬锰的超硬铝合金,抗拉强度好,耐疲劳强度更好,而且机体重量极轻,21型的空重仅1570千克。“零式”性能优势的最大来源就是轻,因为轻,翼载小,完全弥补了发动机动力的不足,保证了极大的续航力,转场航程高达2278千米!与此相比,同时代德国的Me-109和英国的“喷火”等各国战斗机均没有”零式”这样的大续航力,Me-109和“喷火”的转场航程分别只有663和1060千米。“零式”的优势,也是它的弱点所在,由于出于重量的要求,省略了装甲防护,而且由于大量铝合金的采用,导致机体极容易燃烧和解体,生存性很差。这一缺点在战争初期被“零式”相对性能比较优异,以及日军飞行员的高素质所掩盖。第二个特点是极其优异的垂直机动性能,由于“零式”采用了轻型结构,自重轻,机体气动外形好,翼面载荷小,发动机剩余推力大,使它的爬升率达到惊人的水平。据测算,“零式”一分钟内可爬升900米,3分30秒爬升3000米,6分钟爬升6000米。与之相比,同时代美国P-39“飞蛇”战斗机每分钟爬升673米;F4F“野猫”舰载战斗机每分钟爬升747.5米;P-40“战鹰”战斗机每分钟爬升约600米;苏制依-15、依-16飞机爬升到6000米则需要15分钟。这一优点,具体表现就是极其优异的垂直机动能力,这使“零式”在战斗中占尽优势。与“零式”缠斗,很难从背后将其咬住,甚至还会遭到“零式”的反转被其咬住。据曾与“零式”进行过空战的飞行员说:“‘零式’飞机很怪,似乎有一种神秘的性能,当你要追上它时,甚至已经看见它的翼梢在抖动,好像马上就要在空中解体,可它却突然一个筋斗翻转过来,反倒从背后将你咬住。”第三个特点是工作环境好、操纵灵敏,“零式”在日本舰载战斗机中首次采用了密封座舱,大大改善了飞行员工作环境。其操纵系统设计水平高,工作非常灵敏。驾驶过它的飞行员说:“只要手指稍稍一动,飞机就能有明显的反应。”最后一个特点是火力猛,除了有2挺7.7毫米机枪外还有2门20毫米航炮。当时世界上的战斗机配置航炮的为数寥寥,像中国空军使用的苏制依式战斗机仅有4挺7.6毫米机枪,美军战斗机则多只有12.7毫米机枪。可惜实际运用上存在问题,20毫米机炮的射速不高,而且备弹有限,而7.7毫米机枪的威力又太小,因此在实战中,“零式”的火力可能不及美军野猫式和恶妇式多挺12.7毫米大口径机枪有效。太平洋战争初期,“零式”性能超过所有盟军飞机,特别是其机动性和续航力更是独步天下,无人能及。当时美国的F2A“水牛”、P-40“战鹰”等战斗机,面对“零式”可以说是一筹莫展。在香港、新加坡、菲律宾甚至印度洋,“零式”统治了整个天空。

1941年12月7日,从6艘航空母舰上起飞的183架日本飞机偷袭了美国海军基地珍珠港,其中用来夺取制空权的战斗机,均为“零式”飞机。在二战初期,几乎没有一种战斗机是“零式”飞机的对手。

据与“零式”飞机作战过的盟军飞行员说,这种飞机很怪,似乎有一种神秘的性能。当你快要追上它时,甚至已经看见它的机翼梢在抖动,它好像马上就要在空中解体,可它会突然一个筋斗翻过来,反倒从背后将你咬住。

这就是“零式”飞机与众不同的最大特点。它在垂直面上的机动性能特别好,重量又轻,机身气动性能优异,续航能力强,这些优点使它立下了不少战功。

“零式”飞机装有7毫米机枪和两门20毫米机关炮,最高时速530~565千米,航程达3000千米,而当时其它国家同类型飞机,多数仅装备7毫米机枪,最高时速450千米,航程在1000千米以内。

日本人怎么会在工业基础比较薄弱的情况下,取得这样的成就呢?在战争期间,这一直是个谜。美国人在阿留申群岛的一个无人小岛上缴获了一架被迫着陆的“零式”战斗机,为了弄清这种飞机的秘密,对它进行了仔细研究,从而为美军飞行员制定出空战对策。与此同时,他们也把“零式”飞机的技术秘密应用到自己新研制的飞机上,使美国新一代装有雷达的飞机比“零式”飞机技高一等。

“零式”战斗机的技术秘密主要是它的重量特别轻,空重仅1570公斤。当时日本机械工业所提供的航空发动机马力并不大,为了扬长避短,飞机设计者堀越二郎对飞机主桁梁材料进行了大胆更新,采用由日本S金属公司的五十岚博士研制的含有微量铬和锰的超硬铝合金。这种材料的抗拉强度达60-66kg/mm2,而且抗疲劳强度更好。当时其它飞机上用的硬铝的抗拉强度只有45kg/mm2。因此,可以将“零式”飞机的主桁梁做得更轻些,从而达到弥补飞机动力的不足。另外,对飞机外形设计的发送也是“零式”飞机取得明显优势的原因所在。

堀越二郎于1903年6月22日生于日本群马县,1927年毕业于东京帝国大学航空工学科,并于1929至1930年在德国容克斯公司、美国寇蒂公司深造。德国和美国的航空工业都很发达,因此可以认为,“零式”飞机的设计,包含了德国和美国飞机设计的经验。

日本战败后,新宪法规定不能设立军队,自卫队的军费预算也不能突破国民生产总值的1%,空中自卫队主要装备美式飞机及仿制品。堀越没能象世界上其他飞机设计家那样,在喷气飞机时代施展才干。他来到新三菱重工业总公司任技术部次长,1961年任名古屋飞机制作所顾问,1962年任日本航空学会会长,1982年1月11日去世。

被解密使“零式”战机走向衰败

1942年6月3日23时许,日本北方编队的先锋部队——由第二机动部队司令角田觉治海军少将直接指挥的第四航母战队到达攻击阵位。天空依然是浓雾弥漫,但日军还是按计划于23时45分起飞战机,从“龙骧”号航母起飞了11架轰炸机和6架战斗机,从“隼鹰”号起飞12架轰炸机和6架战斗机,空中领队长机为志贺淑雄海军大尉。起飞中“龙骧”号的一架轰炸机因机械故障坠海。由于云层低垂,无法保持编队飞行,所以各机只好各自飞往荷兰港。由山上正幸海军大尉率领的“龙骧”号攻击机群,凭借着高超的飞行技术穿过低云,飞抵荷兰港上空。但是没有发现美军的飞机和舰艇,6月4日1时7分,日军轰炸机攻击了电台和油库,战斗机扫射了停在水面上的一架水上飞机。一架“零式”战斗机被美军炮火击中后迫降在荷兰港东北阿克坦岛南岸,其余日机全部返回了航空母舰。那架迫降的“零式”飞行员忠吉少尉在着陆时误将沼泽看作平地,不仅自己在迫降时丧生,而且飞机也陷入泥潭。

五个星期后,美国海军飞行员威廉姆·塞尔斯上尉驾驶着一架VP41侦察机发现了这架近乎完整无损的“零式”战斗机,他们下降高度并在地图上标明了位置后才返航,不久塞尔斯亲自率领一支美军侦察分队找到了这架仅有表面轻微损伤飞机,将其分解拖出沼泽,运到荷兰港进行清洗并重新组装,再运往美国本土圣迭戈岛北部的海军航空兵基地将其修复一新。这是美军缴获的第一架较完整的“零式”,美军对这架“零式”进行了细致的结构分析和研究,并在不到一个月内,由海军试飞员爱德华·桑德斯上尉驾驶进行了24次试验飞行,使美军获得了“零式”宝贵的第一手资料。美军得出结论:这种飞机只有在进行较低航速下才具有极佳的操作性能和极小的转弯半径。但当航速达到371千米/小时以上时,它就会变得十分笨拙,滚翻控制就十分困难,而且这时拉动操纵杆必须付出极大的体力。“零式”机向左滚翻、转弯比左向右要容易得多。此外,在负加速条件下,该机的发动机极易熄火——这是它使用的浮动式化油器的最大缺点。美军从而摸索总结出针对“零式”性能弱点的空战格斗战术:空战中,只要以垂直方向进行动力俯冲并打开加力,就可以迅速摆脱攻击,而“零式”机此时往往会突然停车。还可在370千米/小时的航速时,飞机突然向右转并横滚,“零式”机根本无法追上。这一战术迅速在美军战斗机部队中推广,但日军发现忠吉的“零式”机失踪后,立即着手改进了“零式”飞机高速状态下的操作性,但由于时间紧、战事急,“零式”右侧滚翻笨拙的缺陷一直没有得到改进。战史记录表明,从1942年年底以后的空战,有大批美、英、澳等国盟军飞机员成功地以右滚翻动作摆脱了“零式”机的追杀。美军中将诺歇尔,曾担任过美军阿拉斯加等基地的司令,后来升任美国航空局局长,他认为,“‘零式’的解密是美军在空战中极大的成功!因此缴获‘零式’,可以算是一件具有极大意义的事件,也是阿留申群岛之战美军的一大意外收获。”

1943年后,随着美国对“零式”性能的熟悉,以及针对“零式”而推出的F6F“恶妇”战斗机,“零式”的性能优势丧失殆尽。再以后随着美国F4U、P-38、P-47、P-51等优秀战斗机的大量服役,“零式”无论从性能还是数量上均处于劣势,其机体脆弱的缺点,逐渐成为致命伤,因此在特鲁克和马里亚纳海空战中“零式”几乎成为被猎杀的飞鸟。从此,“零式”战机便失去了昔日不可一世的威风。

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