开国大典上的野马P51战斗机史话一

游戏内的P-51(阅兵典礼)

北美航空公司的P-51“野马”(Mustang)战斗机,二战中盟军最优秀的活塞式战斗机之一,尽管她最初是为英国皇家空军投产,珍珠港事件之后才开始装备美国陆航,但仍不失为二战美国空中力量的象征。其性能之优秀,产量之庞大,使野马战斗机在某些国家一直服役至八十年代,甚至在新中国的开国大典上我们都能看见她的身影。

本篇文章将为您介绍P-51野马的历史身世,以及她在新中国开国大典上的亮相,与人民空军的往事。

一、一名杂志记者的自我修养

北美航空公司的创始人,加拿大人克莱门特·M·基斯(ClementMelvilleKeys),原是《华尔街杂志》的记者,后于年创办了一家投资咨询公司。年,基斯向陷入财政困难的寇蒂斯飞机公司伸出援手,无薪客串其副总裁职务。一战结束后,基斯嗅到了航空工业的巨大商机,于是在年买下了寇蒂斯公司的所有股权,担任董事长。

年12月6日,基斯成立北美航空公司(NorthAmericanAviation),为他控股旗下的一干飞机制造和空运企业,此时北美航空尚无航空制造业务。

年,基斯一手促成了寇蒂斯公司与其死对头莱特航空工业公司的合并,并成为新公司的总裁。大萧条时期,基斯还趁机以低价大量购进其他航空公司和机械制造公司的股票,俨然已是一个庞大航空帝国的统治者。

杂志编辑出身的基斯或许不懂航空工业,但他是一名出色的商人和投机者,在一战后的十年里大力推动美国航空运输业的发展,被称为“美国商业航空之父”。

年,基斯由于健康原因退休,尽管北美航空的董事会发现他有挪用资金为自己解决债务的嫌疑,但这仍不影响他在隐退后继续投资业务。

能全身而退,才算是成功的投机者

基斯还于年参与成立了中国航空公司,后者最为人知的业绩便是支援抗战的“驼峰航线”。年,中国航空公司与中国航空运输公司的大批技术业务人员起义,为新中国的航空、航天、机械、电子等事业做出了巨大贡献。从某种角度来说,克莱门特·M·基斯这位美国的商业航空之父,也与新中国的航空事业有着些许缘分。

二、野马诞生记

年,通用汽车(GeneralMotors)控股北美航空,将其与通用航空(GeneralAviation)合并,但仍保留“北美航空”的名称。通用汽车的高管,欧内斯特R.布里奇(ErnestR.Breech)出任北美航空总裁。

历史的潮流滚滚向前,年,美国实行“航空邮政法案”,禁止飞机制造商控股航空运输企业。该法案使得北美航空经历了一轮痛苦的分割和重组,总裁布里奇将前途堪忧的公司移交给来自道格拉斯飞行器公司的金德伯格和阿特伍德,前者担任总裁兼总经理,后者担任总工程师。在这两位资深航空工程师的领导下,北美航空就此转型为飞机制造企业。

关于金德伯格(JamesH.Kindelberger),和他的小伙伴阿特伍德(JohnL.Atwood),那就是另一个故事了。

时代杂志上的金德伯格,背景用巧妙的构图将米格-15置于搏斗下风

年,北美航空推出了代号为NA-16的教练机,这是公司改组后设计生产的第一款飞机,也是北美航空的第一款军用飞机。在NA-16的基础上衍生出许多教练机型,由于操纵性能优良,她们被许多国家引进,并多次参与二战后的对地攻击任务。北美航空赚得盆满钵满,金德伯格借此在欧洲国家建立了商业渠道,这为后面发生的故事奠定了基础。

NA-16原型机,它的民用机注册身份一直保留至今

二战爆发后,金德伯格适时地想要设计一款能卖得出去的战斗机,之前多款机型的成功给了他们很大的自信——其中就包括著名的B-25轰炸机。金德伯格与小伙伴阿特伍德组建了一个六人的设计小组,开始设计代号为NA-73的原型机,这是北美航空第一次设计战斗机。

在设计NA-73时,北美航空试飞了一架代号为NA-35的双座教练机,这款教练机是北美航空第一架液冷引擎飞机,使用层流翼型,且机翼顶部由整片铝合金制成。NA-35项目最终因优先级低而终止,其设计被出售,但该机型的很多技术经验运用到了NA-73上,可以看做是野马的先驱机型。

飞行中的NA-35

年初,英国采购委员会赴美采买战斗机,为即将到来的大规模空战做准备。他们中意的目标是寇蒂斯·莱特公司的P-40“战鹰”(Warhawk)战斗机和贝尔公司的P-39“飞蛇”(Airacobra)战斗机。这两款战斗机的飞行性能尚不能让英国人完全满意,但暂时也没有更好的选择了。

P-40战斗机,大量出口/租借于同盟国

顺便一提,著名的飞虎队使用的就是P-40战斗机,而苏联人还引进了大批P-39战斗机及其改进型号P-63战斗机,37毫米大口径机炮让他们爽极了(要不下次就写P-39吧?)

由于之前买过北美航空的教练机,英国采购协会约见了金德伯格,询问北美航空能否为英国制造P-40战斗机,而金德伯格也适时地展现出了鸡贼奸商的一面,声称北美航空确实能代工P-40,但从获得寇蒂斯公司的许可算起,再到安排调整制造车间等等,这些准备工作的时间足够他们设计出一款更好的战斗机。

英国人心动了,他们赞成金德伯格的建议,但条件是北美航空必须在四个月内拿出原型机。

这有何难!要知道NA-73在二战爆发后就迅速立项,等到与英国人谈生意时,整个项目已经完成大半。

于是北美航空与英国采购委员会顺利签订了合同,野马就此诞生。

三、解构野马

层流翼的湍流扩散点偏后很多。在达到同等升力的情况下,层流翼型的阻力要比传统翼型小很多

野马战斗机的特点之一是美国国家航空咨询委员会(NACA)设计的NACA型层流翼,这种翼型在高速状态下可以减少翼面湍流(又称紊流),从而降低空气阻力,提高飞机速度。缺点是低速状态下提供的升力要低于普通翼型。

层流翼型是野马战斗机的得意之技。年初,日军在中国战场俘获了一架美军的P-51C,经过仔细的研究和试飞后,日方均为野马战斗机的层流翼所惊叹,连螺旋桨叶的剖面都应用了该技术,航空专家佐贯亦男感叹道:“竟然层流化到这种程度!”

被日军俘获的P-51C,可以清晰地在机鼻上看到该机的昵称“Evalina”

“Evalina”被俘后的全身照

日本并非没有探索和应用层流翼技术,但无数次风洞实验和原型机试飞均未能达到预期效果。P-51野马战斗机在层流翼型上的成功让日方设计人员深深感到挫败感,其技术先进竟恐怖如斯。

此外,由于使用的是液冷发动机,野马战斗机的机头比较修长,横截面积较小,进一步降低了风阻。

与大众所想象的不同,内燃机的能量利用率极低,比如飞机的发动机,其燃油燃烧所产生的能量,大约只有25%~30%能成为飞机的动力,其余的能量几乎全以热量的形式散逸。所以相应的,内燃机也需要一套行之有效的散热冷却系统,否则发动机将过热无法工作——这与计算机CPU/GPU类似,而这个散热冷却系统也恰巧可以分为风冷和液冷两种。

上图是典型的风冷星型发动机,可以看到带有散热片的汽缸以环绕阵型排布,在发动机被灌入冷风时能获得最大的散热效率,但也会影响到机身直径。

美军优秀战(轰)斗(炸)机P-47,“大奶瓶”的绰号无疑源自粗胖的机头

风冷发动机也有苗条的设计,比如F8F

风冷发动机的优点是体积小,易维护,可靠性高,因此许多舰载机都使用风冷发动机,如零式、F4U海盗。二战时风冷发动机的最大功率一般都比本国的液冷发动机高出一些

早期型野马使用的艾利逊V-液冷发动机

液冷发动机通常直列安装在机头,因此虽体积更大——毕竟多了一套液冷系统——但横截面积更小,机身风阻也就更小。而且液冷的冷却效率高,发动机可以长时间加力。缺点也很明显,液冷发动机的散热器一旦受损,冷却系统一崩,那就完了。

使用液冷发动机的野马,确实比“大奶瓶”苗条一点

同样使用液冷发动机的BF战斗机

P-51还独树一帜地将油冷器和水冷器合二为一个整体散热器,布置在机身下后方,兼顾平衡机体重心和稳定空气湍流的作用。进气口进来的空气经由散热器被加热后会膨胀,然后以更快的速度从排气口排出,使得散热器不仅不会产生阻力,反而还能产生推力——这一原理根据其发现者名字被称为梅里迪斯效应。也就是说,野马机腹下方的散热器在工作时还可以看做是一个小型喷气助推器,神奇不神奇?

野马的液冷冷却器工作原理。机鼻里发动机所产生的热量将加热冷却液体,被加热的液体通过图中的红色管道流向机腹的散热器,经过冷却后再沿绿色管道回到发动机,形成循环。更多细节限于篇幅不再赘述。

此外,野马驾驶舱下方的翼梁间左右布置着两个油箱,原型机的总燃料容量就有.3升,是喷火战斗机的两倍,后期型号通过增加油箱,燃料总量甚至达到了升。

所以野马性能特点的最后一环被拼上:以上的这些,低风阻、良好的高空高速性能、高燃油携带,使得野马成为了绝好的远程轰炸护航机,盟军在二战后期的战略轰炸也确实广受野马战斗机保护。有人调侃称,野马就算飞到德军机场上空,燃油余量也比刚起飞的德军战机多。光芒之下,野马的低速机动性能反倒没那么出彩。

喷火战斗机的航程较短,抗线一把好手,但推塔无力

需要指出的是,早期型号的野马由于各方面原因,只能使用没有增压装置的低配版艾利逊发动机,把高配版艾利逊发动机的份额让给美军现役飞机。没有增压手段,发动机在高空低压环境下的功率输出大幅下降,飞机的高空飞行性能也就随之下降。野马的这种窘境直到换装发动机后才被逆转。

野马机头内的发动机

武器方面,初代型号NA-73按合同在机翼两侧安装了4门7.7毫米机枪,另外还在机头和机翼上额外安装了4门12.7毫米机枪;最初交付英国皇家空军的野马则换装了4门20毫米机炮;其他量产型野马均使用12.7毫米M2勃朗宁机枪,美帝传家宝诚不我欺。

M2勃朗宁机枪的不同衍生型号,从上到下分别为基础款水冷型、机载款风冷轻枪管,以及最为知名的M2HB型(HB即为“HEAVYBARREL”重枪管)

机载M2机枪

野马原型机NA-73X的试飞彩照

此外,北美航空在野马身上使用了全金属加厚承力蒙皮,使其可以承受更高的飞行载荷,并紧紧围绕“为量产而设计”原则,从初代机NA-73到后期型号都延续了产能高的优点。与之相反的是日本零式战机,为了高机动性而一味追求轻量化,蒙皮能做多薄做多薄,内部结构却还特别复杂,生产起来特别麻烦,零式请知耻。

野马在埃塞克斯级航母香格里拉号(CV-38)上测试

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