命运的嘲弄:“竞速喷火”传奇

2016-11-02 21:52风洞之眼
航空世界 2016年7期
关键词:冷却液竞速纪录

风洞之眼

当“喷火”原型机在1936年3月首飞时,它无疑是当时最先进的战斗机。航空名匠雷金纳德·J·米切尔的机体设计加上罗尔斯·罗伊斯的最新型发动机“灰背隼”,让它刚出世便技惊四座。拥有这样一架优秀的战斗机,任何一个国家都不会放弃尽力宣传其实力的机会,而在航空竞赛热火朝天的20世纪30年代,宣传一型新锐战机最简单的方法就是用它冲击世界纪录。

在1937夏天,改造一架“喷火”并让它挑战陆上飞机世界纪录的想法开始成型。之前由意大利的马基·卡斯特尔蒂MC.72水上竞赛机创造的709.2千米/时的绝对速度纪录对于任何一架陆上飞机来说都太遥远了,“喷火”也暂时无法挑战。而当时陆上飞机速度纪录还是著名的美国百万富翁霍华德休斯的H-1竞赛机的567.12 千米/时。尽管“喷火”战斗机的原型机的极速实际上已经和这一速度相差无几(第一架量产型“喷火”的极速为583千米/时,需要在5600米的高度达到),但是世界纪录的认定要求是在一条长度3千米、海拔高度低于75米的航线中完成的,而在这一高度上“喷火”原型机(按计划,当时只有K5054一架原型机进行试飞)还只能达到466.7千米/时的速度。显然“喷火”还需要花很大功夫做修改才能在海平面达到足以打破纪录的速度,但设计者们对于这点充满信心,甚至还把目标定为在原纪录基础上再增加8千米/时。

而另一边,“喷火”的发动机供应商罗尔斯·罗伊斯公司已经开始着手准备一台专用的冲刺版“灰背隼”。8月7日,在进气压为124.1千帕的条件下,一台略加修改的普通“灰背隼” II发动机使用一种由煤焦油提取物benzol(主要成分为苯和甲苯)、直馏汽油、甲醇和四乙基铅组成的特殊混合燃料,以2850转/分钟的转速持续输出1536马力(约1129千瓦)并保持了4分钟以上,比使用常规87号汽油的“灰背隼” II发动机的输出功率提高了超过三分之一。如果简单地比较一下,同期装备在量产型“喷火”上的“灰背隼”II,只能在进气压43.1千帕、转速3000转/分钟的条件下提供1030马力(757千瓦)的最大作战功率。

但显然想要破纪录的不只有英国人。 8月11日,德国人赫尔曼·伍斯特用一架多处改造的Bf 109刷新了陆上飞机速度纪录,这样“喷火”的目标速度就要提高到德国人刚刚创下的610.95千米/时。看上去门槛突然就变高了不少,但是在25日的一次高层会议上,大家依然认为“喷火”可以做得比德国人更好。罗罗公司预测最后真正的冲刺版“灰背隼”可以达到2000马力(1471千瓦)以上的输出功率,在这样的动力下一架表面光滑的“喷火”理论上可以在低空达到385英里/时(619.6千米/时)以上的速度。在这样的理论支持之下,航空部很快签署了为该项目提供资金的合同。

而这架创纪录用“喷火”的制造,直接选择了一架正在生产线上的量产型“喷火”进行。编号K9834的“喷火”成为了被选中的幸运儿,其在开始生产的早期阶段就被钦点了自己未来的身份:“竞速喷火”(Speed Spitfire)。实际上,K9834也是最早的第一批量产型“喷火”中的一架,第一架量产型的编号也就是K9787。这架“喷火”围绕着降低阻力和适配专用的发动机做了相当多的改进,加强了发动机安装架的强度来承受更大的扭矩,使用了封闭循环的增压液冷系统并且使用更深通道更长的散热器外壳,散热器出口一直延伸到机翼后缘,以至于右侧机翼内侧的襟翼也被去掉了(拆除段靠近机身中线,没有因左右升力差造成严重的自动滚转问题),同时在左翼下换装了尺寸更大的油冷器。机身上也做了外型流线化的各种改进,更换了一个更加流线型的风挡,尾轮上加装了整流罩,所有原本用于武器和设备的开口全部被彻底封闭并全身抛光。更直观的改进在于机翼,翼尖截短,翼展从 11.3米缩短到10.3米,平面形状也与“喷火”不一样,“竞速喷火”的翼尖重新设计了一段圆滑过渡。同样为了适配新的发动机,早期量产型“喷火”的两叶木质定距螺旋桨换成了一副半径稍小的四叶定距螺旋桨。种种改进让飞机的阻力大幅降低,但抛光需要的填料和一些部位增强的结构使得“竞速喷火”反而比标准的“喷火”重了136千克左右,不过这点重量对以极速为重的竞速飞机无伤大雅。

而罗罗的工程师们依然在发动机面前奋战。1938年1月,真正的冲刺版“灰背隼”在144.8千帕进气压和3200转/分钟高转速的条件下已经达到了1796马力(1321千瓦)的输出功率。到了5月,增压值继续提高到189.6千帕,最大功率达到了2122马力(1560千瓦),6月时冲刺版“灰背隼”已经可以以2100马力的输出持续工作15分钟!罗罗的工程师说到做到,此时的冲刺版“灰背隼”已经超越了当初2000马力的承诺。

不过就在“竞速喷火“的制造过程中,德国人也完全没有歇着。1938年6月6日(一说5日),He 100又创造了100千米闭合航线速度纪录:634.32千米/时。这再一次逼近了此前对“竞速喷火”的极速预测值。“竞速喷火”还没有完工,自己的世界纪录就岌岌可危了。

1938年11月,终于完工的“竞速喷火”在还没有进行涂装的情况下就开始了试飞工作。11月11日,马特·萨默斯驾驶该机成功首飞,随后便被送去完成涂装:对机身所有连接处进行填料打磨抛光之后,“竞速喷火”获得了机身皇家蓝、机腹银色的漂亮涂装。随后试飞工作继续进行,休泼马林的首席试飞员杰弗里·奎尔于12月14日第一次试飞了这架飞机。

在试飞中,“竞速喷火”也暴露出了一系列的问题。冲刺版“灰背隼”发动机的火花塞无法在冷车状态下正常工作,以至于发动机的冷起动过程异常繁琐:需要先使用普通的火花塞完成原来的冷起动步骤,发动机达到工作温度之后关闭发动机,技师们不得不在炽热的发动机上更换专用的火花塞,随后再起动发动机,如此才能让冲刺版“灰背隼”完成全部起动程序。低阻曲面挡风玻璃的光学性能也很差,飞行员在风挡后基本看不清东西。不过正如杰弗里·奎尔试飞之后提到的,“想想当初施耐德杯的飞行员吧”。相比20世纪30年代前期那些巴不得把飞行员埋进飞机的竞赛飞机,“竞速喷火”至少还有凸起的风挡,视野也算大幅进步了。四叶定距桨的扭矩也异常的大,以至于在空中正常飞行时飞机都会有偏航的趋势,起飞时将节流阀推到最大更是想都不要想的事情。

尽管在试飞中没有遇到更加严重的问题,但是航空部内部对“竞速喷火”的质疑之声却日趋严重,大多数人对于“喷火”还能否拿下这一纪录开始表示怀疑。质疑的结果便是“竞速喷火”的测试目的变成了更加谨慎的“高速飞机研究与开发”,而为打破纪录准备的专用测速航线和当地设备则被保留,以避免出现万一“竞速喷火”展现出了可以打破纪录的实力却无处测速的窘境,同时“喷火”的第一架原型机K5054被调往当地借助那些现成设备进行测试。

“竞速喷火”同时依然在挑战着自己的极限。从1939年2月末开始的几周,之前就被选定将执飞破纪录飞行的皇家空军飞行员哈里·珀维斯进行了多次试飞,最快的一次在3000英尺(914.4米)的高度达到了656.6千米/时的最高速度,这相当于在满足创纪录要求的61米高度达到644千米/时的速度。“竞速喷火”的极速必然还需要大幅度的提高。这回从飞机上被抛弃的是液冷散热器,理论计算显示没有这个散热器的情况下“竞速喷火”在48米高度可以达到至少684千米/时的高速。发动机的新散热方式不言自明,和海峡对岸的德国人一样,英国人也要用“开水锅”了:新的蒸发散热系统的设计工作迅速展开,油箱的上半部分将会被改造成冷却液储箱和一个冷凝器。在发动机工作时,冷却液从储液箱进入发动机完成冷却,随后通入冷凝管;冷凝管尽可能地液化冷却液并排回储液箱继续循环;而无法冷凝的冷却液蒸汽直接从机身下方发动机后的一个喷嘴向后喷出去。显然飞机必须在冷却液全部蒸发完之前回到地面。不过因为油箱缩小不少,计算显示也许燃料会和冷却液同时耗尽。

悲剧的是英国人这回又被德国人压了一头。1939年3月30日,亨克尔的试飞员汉斯·迪特勒在He 100V8上飞出了746.606 千米/时的高速,同时打破了陆上飞机速度纪录和绝对速度纪录,这样的速度已经是“竞速喷火”无论如何都达不到的了。而在不到一个月的时间里梅塞施密特的Me 209V1甚至达到了更疯狂的755.138 千米/时。后来这个纪录作为活塞飞机速度纪录保持了将近30年,直到1969年一架特别改装的F8F“熊猫”才以775.704千米/时的速度打破了该纪录。

1939年6月初,“竞速喷火”被送进了位于伊斯特雷的机库,准备接受蒸发散热系统的改装。但是德国人的新纪录已经让这架飞机的存在不再重要了,所有改装工作的优先度也被降低,大家也不急着干活了。当年7月,“竞速喷火”又被装箱运到比利时,参加了在布鲁塞尔举办的国际航空沙龙。参展时的“竞速喷火”呈现很奇怪的状态:翼下的散热器已经拆除,但是机身内没有蒸发散热系统,螺旋桨则在展览时换成了一副三叶汉密尔顿标准螺旋桨。

时间走向1940年,随着皇家空军对“喷火”战斗机及相关人员的要求越来越迫切,为“竞速喷火”服务的人手在减少,其项目优先度继续降低,改装进度也越来越慢。最后当“竞速喷火”完成蒸发散热系统的安装和准备时,已经是1940年4月底——德国军队的铁蹄已经踏上丹麦和挪威,欧洲的火药桶即将爆炸。

但是我们的“竞速喷火”好像先炸了。4月30日,改装之后的“竞速喷火”第一次起动发动机准备进行试飞。就在该机慢慢离开机库时,从发动机舱突然喷出大量蒸汽,整架飞机瞬间被白雾笼罩。坐在座舱里的杰弗里·奎尔也完全被蒸汽包围,“显然是什么东西爆了”。他果断将发动机熄火,随后“竞速喷火”又被马上拖回了机库。很快故障原因查明,正是冷却液储液箱发生了开裂。不过没等修复工作完成,德国人发动了对法国的入侵。战争对任何竞技运动的进行都是毁灭性的,皇家空军迅速无情地展开了“拖网”行动,从全国各地的测试场地搜罗“喷火”战斗机并加快其列装速度,尽可能地向皇家空军补充装备“喷火”的飞行中队。“竞速喷火”也没有逃过一劫,很快皇家空军下令将它重新改装为一架可以进入空军服役的飞机。

“竞速喷火”作为运动员的生涯结束了,再次改造的计划包括为它装上一台“灰背隼”XII发动机(也就是“喷火”Mk. IIA的发动机)、恢复正常的散热系统和一副正常“喷火”的三叶螺旋桨,后来还把低阻风挡换成了“喷火”侦察型用的风挡玻璃。即使这样,拥有极度光洁表面和截断短翼展的“竞速喷火”在当时依然是在低空飞得最快的飞机之一。但是,想要把它改造成一架有武器的战斗机需要的工时太多,成本太高(如前述,竞速喷火身上原来用于武器设备的开口都被不可逆的封死了)。

1940年11月,还身披闪亮的银蓝涂装的“竞速喷火”赶赴位于赫斯顿的照相侦察单位报到。在那里,“竞速喷火”在后机身安装了一台向左侧的照相机,主要执行低空高速照相侦察任务(从性能上说确实非常合适它)。但是此前的极端改装也让“竞速喷火”留下了一系列的实用性问题。此前在改装散热系统时缩小的油箱并没有恢复到正常的大小,现在只有60加仑(约273升)的载油量,导致它的航程“荒唐得短”。尽管飞行员都承认作为一架飞机它飞起来令人愉快,但是最多只能拍摄一下加莱地区就要返航的航程水平让它在侦察单位中更像一个玩具。

虽然用起来并不如其他标准的量产型“喷火”,但是“竞速喷火”在皇家空军中就像一个吉祥物一样最后一直服役到了1946年6月,并在退役后被拆解。也许对于一架没有打破任何纪录也没有获得任何奖杯的竞速飞机,这样的结局已经很不错了。

“竞速喷火”的终结不仅仅是它自身作为一架竞速机的终结,二战的爆发事实上也直接宣告了两次大战期间飞行竞赛黄金期的彻底终结。而等到和平再次来临时,航空技术的飞跃性发展也让非军方或政府支持的民间飞行家很难再开发出可以挑战速度纪录的飞机了。但是“喷火”的故事从这里才刚刚开始,虽然命运对“竞速喷火”开了一个又一个玩笑,但作为英国的空中卫士,“喷火”战斗机最终成功在残酷的战争中证明,自己的实力和潜能可以远远超过海峡对面的竞争对手们。

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