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主题:苏联二战期间的飞机设计师们 -- 北纬42度

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家园 苏联二战期间的飞机设计师们

1. 背景

说到飞机,关键是飞机发动机,飞机发动机的好坏决定了设计师能造出什么样的飞机。不幸的是,苏联当时的工业基础相当薄弱,造不出好的发动机来,但是国际环境不错,主要靠引进,山寨各国的好东西。整个30年代飞机发动机一直在引进-落后-再引进-再落后中循环,听起来跟中国现在某些行业的情况差不多。具体来说,先是米库林抄德国宝马-然后什维佐夫抄英国-再然后什维佐夫抄美国-再再然后克里莫夫抄法国-最后图曼斯基抄法国。米库林和克里莫夫抄的是液冷发动机,什维佐夫和图曼斯基抄的是星形发动机。

液冷发动机一般是V型发动机,用水冷却,常见的比如说现在汽车上用的V6 6缸发动机,但当时用在军用飞机上的一般是V12发动机,二战中出现极端的X型发动机,24-28缸,比如奔驰宝马都有研究。

星形发动机靠空气冷却,气缸都在发动机表面上,一般是5个,7个或者9个围成一圈,气缸多了发动机直径就大了,空气阻力就大,如果还想增加气缸数量,办法是在第一排的后面加第二排,气缸数目是14个或者18个,当然第二排散热肯定没第一排那么好。最极端的是二战末期美国弄出4排28个的,给B-36远程轰炸机用,显然4排散热会相当困难,而且B-36为了增加航程螺旋桨放在机翼后面,发动机反着装,导致设计中最耐热一排气缸放在最前面,最不耐热的气缸在最后面最热的地方,结果经常着火,B-36的6台发动机被戏称为两台在冒烟,两台在着火,另外两台已经烧毁了。不过无论液冷气冷,20几个缸的发动机太复杂,虽然研究这个的国家在二战末期很多,但量产的没几个,大家的兴趣很快就转移到更有前途的喷气发动机上去了。

发动机的技术水平,当时最高的是英国,其次法国,英法的液冷和星形发动机都很厉害,不瘸腿,德国美国发动机也是先进水平,但各有偏重,德国的液冷发动机很牛,美国的星形发动机很牛。30年代末欧洲的主流思想是,星形发动机因为横截面积大导致阻力大,只能给轰炸机运输机用,战斗机还得用阻力小的液冷发动机。

但是技术上液冷发动机比星形发动机要难,日本试了试液冷,觉得太难,就很明智的没理会欧洲人的理论,集中力量发展星形发动机去了。事实证明用星形发动机的零式战斗机相当优秀,日本人的道路走对了。不过因为星形发动机截面积大导致阻力大总归是个问题,所以轰炸机和战斗机用的星形发动机慢慢开始分道扬镳(不过在大多数国家并没完全分开),战斗机用的气缸冲程小,导致直径比较小,所以阻力小。做到极致的是一根筋的日本人,中岛的星形发动机采用迷你小气缸,发动机截面极小,但带来的缺点是单缸功率低导致总功率偏小,而且结构过于紧凑不易维护。

回到苏联,因为采用星形发动机的波利卡波夫的I-15/I-16在西班牙内战中表现一般,碰到德国采用奔驰液冷发动机的神机Bf-109毫无还手之力,所以相信了欧洲人的理论,新一代战斗机全部采用液冷发动机。当时苏联的液冷发动机有抄法国的克里莫夫M-10X V12系列和抄德国后来又自己发展的米库林AM-3X V12系列,米库林因为抄的比较早(20年代末),已经落后了,相对来说比较重。

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家园 2. 新的三剑客

卫国战争前,苏联老一代的三位设计师,图波列夫(飞机编号的前缀为Tu)和佩特利亚科夫(Pe)因为大清洗在蹲监狱,并顺便成立了监狱设计局研究轻型轰炸机,另一位战斗机设计师波利卡波夫(Po)也失去了斯大林的信任(后面会提到),所以设计新一代战斗机的全是新人,主要有三种战斗机量产:

1. 用克里莫夫发动机的雅克Yak-1,设计师为雅科夫列夫

2. 拉沃契金/戈布诺夫/古德科夫联合设计的拉格LaGG-3,也用克里莫夫发动机

3. 用米库林发动机的米格Mig-3,设计师为米高扬和格列维奇。

但二战中苏联的主力战斗机是雅克和拉系列,战争爆发后不久Mig-3就出局了。Mig-3的设计目标为高空高速战斗机,但战争爆发后发现空战主要发生在低空,Mig-3根本不适合这个场合。雅科夫列夫倒是十分聪明,特意找到克利莫夫,让他造牺牲高空性能而加大低空功率的发动机给雅克战斗机用。

Mig-3完蛋的另外一个重要原因是一代名机伊留申的伊尔Il-2强击机也用米库林的发动机,卫国战争中对Il-2的需求量相当大,产量却跟不上,当斯大林发现性能很烂的Mig-3在跟Il-2抢发动机的时候,Mig-3就彻底悲剧了,就算米高扬有个高官哥哥也救不了它。

Yak-1和LaGG-3用的是同一款发动机,所以也有互抢发动机的情况,Yak-1性能更好而且设计师雅科夫列夫是斯大林面前的红人,拉沃契金发现抢不过他,于是干脆换了什维佐夫的14缸星形发动机Ash-82,变成了苏联二战中的另一款主力战斗机La-5。

换发动机的想法很自然,米格也想换星形发动机Ash-82,因为星形发动机的直径比液冷发动机大,需要更换机头部分,米格在这上面动作太慢,结果错过了时机。而La-5换发动机的成功要部分归功于倒霉的苏霍伊,苏霍伊正试图给他的设计局的第一款飞机--强击机Su-2换Ash-82发动机,这个新型号就是Su-4,Su-2/4吃亏在装甲薄弱,所以Su-4最终没争过Il-2,但Su-4设计好的机头(发动机)部分被拉沃契金拿去跟La-3的机身对接,成就了La-5,这显然这比米格完全重新设计机头部分要快得多。

下面预告,倒霉的苏霍伊。。。

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家园 把大胖子滴沙发抢了先!

家园 揪个错。

30年代末欧洲的主流思想是,星形发动机因为横截面积大导致阻力大,只能给轰炸机运输机用,战斗机还得用阻力小的星形发动机

战斗机的发动机怎么还是星形发动机?

家园 把最关键的写错了,谢过
家园 3. 倒霉的苏霍伊

俄国文学泰斗托老有句名言:幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸。但对于苏联二战期间的飞机设计师来说,似乎得反过来,幸福的飞机设计师们各有各的幸福,不幸的飞机设计师们大都在发动机上栽跟头。。。

先说倒霉的苏霍伊,他是怎么开始走背运的呢,这要先从蹲监狱的佩特利亚科夫说起,佩特利亚科夫蹲监狱期间跟老部下兼狱友米亚西舍夫一起设计轻型轰炸机Pe-2,并因为此机的成功而出狱。Pe-2轻型轰炸机,这是苏联在二战中的主力轻型轰炸机,并能兼任战斗轰炸机,长程护航战斗机等,在苏联的地位相当于英国的蚊式。佩特利亚科夫出狱后不久卫国战争爆发,佩特利亚科夫去莫斯科开会,婉拒了官方派来的公务机,坚持乘坐Pe-2去莫斯科,结果不幸飞机失事死了。佩特利亚科夫死后留下的摊子,斯大林打算让苏霍伊接管,别的设计师碰到这种情况都赶紧答应,结果苏霍伊却说我考虑考虑,于是就把斯大林惹怒了,佩特利亚科夫的遗产立即被交给米亚西舍夫,从此斯大林很不喜欢苏霍伊。

前面说了,苏霍伊的Su-4输给伊留申的Il-2,更新一代的强击机的竞争中又是苏霍伊对决伊留申,结果苏霍伊的Su-6再次输给伊留申的Il-10,虽然Su-6更加优秀,据说斯大林问苏霍伊,投产Su-6会不会影响Il-2/10系列的产量,苏霍伊直言说“会”,前面提了,斯大林特别重视伊尔系列,于是Su-6就悲剧了。。。

但苏霍伊连续失败的一个重要因素其实是发动机,Su-2采用图曼斯基的M-87 14缸星形发动机,这个系列的发动机一直不稳定,所以苏霍伊才会想到给Su-2更换什维佐夫的Ash-82发动机。Ash-82系列是很成功的14缸发动机,所以到了Su-6苏霍伊打算继续用什维佐夫的星形发动机Ash-71。Ash-71是功率更大的18缸发动机,也是当时苏联功率最大的发动机,因为功率大所以一堆新设计的飞机采用它,这点对于苏霍伊尤其重要。Su-2/4输给Il-2就是因为装甲薄弱,加装甲后飞机自然就重了,如果要保持性能自然需要更大功率的发动机。

不幸的是Ash-71的发展一直不顺利,因为问题太多,一直没能量产。所以用了这一款发动机的Su-6注定不会有什么好前途,苏霍伊最后没办法又换装米库林的液冷发动机,可这个系列的发动机是人家Il-2/10的专用发动机,伊留申的飞机早就为这类发动机优化过了,半路出家的Su-6自然没法比,换了发动机以后Su-6的性能直线下降,这下彻底比不过Il-10了。

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家园 4. 悲剧的波利卡波夫

波利卡波夫是苏联30年代最重要的战斗机设计师,设计的采用星形发动机I-15/153/16是苏联30年代的主力战斗机,在西班牙内战和抗日战争前期被广泛使用,但到了30年代末,已经明显落后了。对于新一代战斗机,波利卡波夫仍坚持使用星形发动机作为发动机,结果跟苏霍伊一样被发动机坑了。

波利卡波夫先设计了用图曼斯基的M-88的I-180战斗机,这是M-87的改进型,仍然很烂。结果在试飞中不幸因为发动机故障摔死了斯大林最看重的功勋试飞员契卡罗夫。契卡罗夫死后,苏联最新款的巡洋舰被斯大林以契卡罗夫的名字命名,可见斯大林对他的重视程度。因为这事,从此波利卡波夫就失宠了。

波利卡波夫这时开始考虑采用米库林的液冷发动机,原型机代号为I-200,但很快他就被斯大林派去德国考察航空工业,没想到这次考察其实是调虎离山,从德国回来后波利卡波夫发现他的设计局变成了米格设计局,I-200变成了前面提到的Mig-3的原型机,据说米高扬的高官哥哥在这场变故中起了很大的作用,俺估计可以拍个俄版甄嬛传了。

波利卡波夫仍不气馁,另起炉灶,又在I-180的基础上设计了I-185,采用了图曼斯基M-90 18缸星形发动机,这个发动机更不靠谱,干脆就没了下文。于是只好再换发动机,苏联的18缸星形发动机还有什么呢?于是又跳到Ash-71的大坑里去,又悲剧了。。。

波利卡波夫还不甘心,再次回到液冷发动机,先后用了米库林AM-37发动机和克里莫夫M-107发动机,这两款发动机是战时发展出来的后续增强型号,功率比老型号大不少,但就一个问题,它们都以不稳定著称,不用说,这下又没戏了。

比苏霍伊更悲剧的是,二战还没结束波利卡波夫就得癌症去世了。。。

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家园 5. 被发动机坑的设计师名单还很长

米亚西舍夫,他出狱后开始设计远程轰炸机DVB-102,需要两台大功率发动机,于是很自然的掉到Ash-71的大坑里。但后来斯大林认为远程轰炸机的关键是加紧山寨B-29,B-29来自轰炸日本受伤后飞到海参崴的机组,因为当时苏日仍未交战,苏联自然就把天上掉下来的大礼给扣下了。山寨B-29的任务被交给苏联航空设计师的元老级人物图波列夫,于是DVB-102项目彻底完蛋,米亚西舍夫的设计局被解散了。

B-29用四台美国怀特18缸星形发动机,所以苏联仍然需要18缸星形发动机,因此什维佐夫继续改进Ash-71,直到战后的1947年,Ash-71的改进型Ash-73才实现量产,装在B-29的山寨版图波列夫Tu-4身上。Ash-73并不是怀特18缸发动机的山寨版,但他们有共同的祖宗,因为什维佐夫起家是靠山寨怀特9缸发动机,所以这两款发动机还是很像的。图波列夫出狱后虽然设计了二战中苏联另外一款成功的轻型轰炸机Tu-2,但仍然受到监视,直到Tu-4的成功才重新取得了斯大林的信任。

即使Ash-73量产了,可还是问题不少,这回轮到伊留申被坑了,他在战后设计了一种民用大型客机Il-18,装4台Ash-73,结果因为Ash-73寿命极短,导致该飞机如果进入民用市场毫无经济性,只好让项目下马。直到10年后苏联有了大型涡轮螺旋桨发动机,伊留申再次设计了一款大型四发民用客机,虽然是全新的设计,但编号仍叫Il-18。Il-18在60年代是苏联的干线客机,中国在购入三叉戟之前,Il-18是领导人的公务专机。

总结一下,苏联二战中唯一还算出彩的自主发动机是米库林的AM-3X系列和什维佐夫的Ash-82,这两个系列的身上分别有德国和美国血统。另外就是直接山寨法国货的克里莫夫M-10X系列,也算很成功。但无论是液冷发动机还是星形发动机,每一系列的后续发展都遇到不少问题。苏联技术水平比较低,却还要坚持两条腿走路,导致液冷和星形发动机的发展都不太顺利。苏联没能做到在战争中量产18缸星形发动机,没有超过1400kW的发动机,在这点上甚至都不如工业水平远低于苏联的日本。

代表二战时最大功率发动机的18缸星形发动机各国发展情况,英美日意都在二战结束前量产了,英美自然不用说,意大利战前就量产了但功率很小,日本中岛(今富士重工斯巴鲁)的誉系列在战争末期是主力战斗机发动机,但经常出毛病,三菱号称自己的18缸星形发动机比中岛的稳定得多,但天亡日本,三菱在名古屋的新发动机工厂在投产前被地震给毁了,就没有然后了。法国人的研发过程遇到很多问题,没量产法国就投降了,不过就算法国没投降前景也不妙,在苏联美国血统的什维佐夫系列远比法国血统的图曼斯基系列成功,说明法国的星形发动机完败给美国人。至于德国为什么没能量产18缸星形发动机,因为宝马的18缸星形发动机还在研制中就直接被喷气发动机给淘汰了。

二战结束后,苏联因为没能开发出稳定的新一代液冷发动机,所以最终雅克战斗机也被淘汰了,采用Ash-82的La系列战斗机成了战后的主力战斗机,不过La系战斗机的并没有换装新型的发动机,改进仅集中在优化气动外形,因为喷气时代已经开始了。。。

(待续)

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家园 好看,正在玩warthunder,补课中

花上

家园 苏联货还是比日本强点

至少装机的雅克3,拉5/7什么的在中低空比对手德国的ME109,FW190 速度,机动爬升(印象里雅克3和拉5还是拉7都是不到5分钟就爬到5000米)都强不少。

日本飞机肯定没这水平。日本所谓的2000马力级发动机也非常不靠谱。

在米格3的时代,日本也根本没那水平的高空单发飞机。。。。

家园 工业基础在那里摆着
家园 两个米高扬原来是兄弟

以前一开始以为是同一个人,后来发现不是同一个,现在才知道是兄弟,哈!

家园 这么多监狱设计局!!

可比俺们国家以前的那些设计师强多了,是不是也该XXX一下才能有的进步啊?

家园 格鲁什科判了八年,科罗廖夫拿到十年

八年是属于通过群众监督劳动而可改造好的,十年就要算阶级敌人了,西伯利亚的干活。

科罗廖夫就坚持不懈地写申诉信,给领导同志们群发。包括斯大林同志都收到过,看没看倒不晓得,关键是要在正确的时候被正确的领导看到。谁呢?贝利亚同志!

贝利亚同志一看,觉得案子的确有不合适的地方,下令重审。科罗廖夫得以改判八年,留在莫斯科接受劳动改造。

家园 装18缸2000马力发动机的疾风号称5000米4分半

当然日本的数据不少是吹出来的

好像日本战争末期还搞过一次大比武,当时日本手头有缴获的英美的战斗机,弄来的德国货,还有苏联叛逃来的战斗机,结果是日本最新的战斗机完胜它们,当然这个结论是否真实就不好说了,大家都知道日本人演习爱作弊。

不过日本缺乏高辛烷值的油,发动机性能再好也发挥不出来。战后美国测试日本战斗机发现仅靠换用美国的油,性能就提升不少。。。

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