孫地
旋翼機是一類能夠利用飛行時產(chǎn)生的相對氣流吹動旋翼自轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力的飛機,一般都具有負責(zé)水平方向推進的螺旋槳和在垂直方向上提供升力的旋翼。一眼看去,旋翼機和直升機有幾分相似之處。然而,兩者有著本質(zhì)上的巨大差別:直升機的旋翼由發(fā)動機帶動,能夠主動旋轉(zhuǎn)來提供升力和推進力;旋翼機的旋翼一般不和發(fā)動機系統(tǒng)相連,飛行時發(fā)動機系統(tǒng)僅驅(qū)動水平方向的螺旋槳,提供推進力,而旋翼由飛行時產(chǎn)生的相對氣流帶動旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力。旋翼機的升力來源有一大部分是由自轉(zhuǎn)的旋翼提供的,因此即使在空中發(fā)生發(fā)動機停車等故障時,旋翼機仍能利用高度下降帶來的相對氣流提供一定的升力,平穩(wěn)滑翔降落。
由于旋翼機具有價格低廉、安全性高、起降距離短等優(yōu)點,因此在20世紀二三十年代曾受到各國軍方的關(guān)注。其中,蘇聯(lián)科技人員進行了大量的旋翼飛行器研究,并制造出了世界上唯一一種專門設(shè)計的武裝旋翼機——A-7-3A。雖然A-7-3A產(chǎn)量只有5架,而且在二戰(zhàn)中登場的次數(shù)也屈指可數(shù),但作為最早應(yīng)用在戰(zhàn)爭中的旋翼機,它在蘇聯(lián)航空史上具有重要的地位。
A-7-3A結(jié)構(gòu)圖。A-7、A-7bis和A-7-3A在主要結(jié)構(gòu)上區(qū)別不大。注意起落架內(nèi)側(cè)的火箭彈導(dǎo)軌上反向安裝了一枚RS-82火箭彈,用于防御來自后方的襲擊
蘇聯(lián)早期有翼旋翼機研究
由于早期飛機常常在起降過程中發(fā)生發(fā)動機停車等故障而導(dǎo)致機毀人亡,為了解決這個問題,西班牙工程師謝巴(Juan de la Cierva)發(fā)明了旋翼機,并在1923年成功完成了第一架旋翼機Cierva C. 4的飛行測試。此后,旋翼機憑借其特性受到了各國軍方的關(guān)注。蘇聯(lián)對旋翼機的研究始于卡莫夫和斯科爾任斯基設(shè)計制造并于1929年試飛的KASKR-1旋翼機。雖然KASKR-1只是一架模仿Cierva C. 8設(shè)計的旋翼機,但它畢竟是蘇聯(lián)對旋翼機的第一次嘗試。自此之后,在中央空氣流體動力研究院(TsAGI)的帶動下,蘇聯(lián)科學(xué)家和工程人員進行了大量的旋翼飛行器設(shè)計工作,研制的型號包括卡莫夫和斯科爾任斯基于1930年設(shè)計的KASKR-2、V. A. 庫茲涅佐夫等人于1931年設(shè)計的2-EA、斯科爾任斯基在1932年設(shè)計的A-4和庫茲涅佐夫在1933年設(shè)計制造的A-6等旋翼機。
這一階段蘇聯(lián)的旋翼機研究百花齊放,各種型號層出不窮。總體來看,這一階段蘇聯(lián)旋翼機的設(shè)計以有翼旋翼機為主,為了節(jié)省空間往往將機翼和旋翼設(shè)計為可折疊式,起落架結(jié)構(gòu)多為后三點固定式起落架,選用星形氣冷式發(fā)動機。這些設(shè)計思路也在一定程度上對A-7旋翼機的設(shè)計產(chǎn)生了影響。雖然蘇聯(lián)早期旋翼機研究尚未擺脫謝巴旋翼機的窠臼,但蘇聯(lián)航空科研人員已經(jīng)在研究中逐漸摸清了一條自己的思路,并隨后推出了蘇聯(lián)旋翼機的代表作——卡莫夫A-7旋翼機。
A-7-3A采用了固定式前三點起落架,這在當(dāng)時的飛機設(shè)計上是非常少見的。起落架上有整流罩,以減小空氣阻力
A-7旋翼機的設(shè)計工作和結(jié)構(gòu)特點
由于旋翼機具有起降距離短、低速性能較好的特點,因此它能夠很好的作為偵察機或炮兵觀測機配合陸軍作戰(zhàn),并且可以用作滲透到敵后的良好載具,從而受到了蘇聯(lián)軍方的重視。蘇聯(lián)旋翼機研究尤其受到了時任蘇聯(lián)工農(nóng)紅軍空軍主任的雅科夫·阿爾克斯尼斯的大力支持??蝾I(lǐng)導(dǎo)下的設(shè)計小組于1934年4月制造出了A-7的原型機,經(jīng)地面測試后,于同年9月20日成功試飛。此后的數(shù)年中,蘇聯(lián)航空部門對A-7進行了多次測試,并就測試中發(fā)現(xiàn)的問題進行了改進,改進型號被命名為A-7bis。在進一步的改進之后,最終定型生產(chǎn)的型號為A-7-3A。
A-7旋翼機采用單發(fā)下單翼、前三點起落架的總體結(jié)構(gòu)。機身由發(fā)動機和燃料艙、駕駛員和觀察員/機槍手艙和尾艙三部分組成,采用鋼桁架外覆杜拉鋁蒙皮的結(jié)構(gòu),機尾的方向舵和升降舵均為外覆織物的金屬結(jié)構(gòu)。在A-7bis和A-7-3A上為了增加穩(wěn)定性,還在水平尾翼下方增設(shè)了一對小的垂直尾翼。發(fā)動機為480馬力的星形風(fēng)冷式M-22發(fā)動機,配用A-12型雙槳葉螺旋槳。駕駛員艙和觀察員艙采用開放式結(jié)構(gòu),各設(shè)一塊儀表盤。機艙內(nèi)安裝有通信裝置和照相器材,其配置和當(dāng)時蘇聯(lián)使用的波利卡波夫R-5偵察機相同。起落架為固定式,是當(dāng)時非常少見的前三點布局,前輪位于發(fā)動機艙下方,兩主輪位于機翼根部,具有液壓制動裝置,冬季則采用雪橇式起落架。自A-7-3A起,起落架增設(shè)整流罩,有助于減少空氣阻力,提高飛行性能。
藝術(shù)家筆下的A-7-3A。實戰(zhàn)中一旦遭遇德軍戰(zhàn)斗機,速度慢、裝甲薄的A-7-3A恐怕難以全身而退,更勿論像畫中這樣扮豬吃象了
機翼采用MOS-27翼型,翼展10.4米,機翼面積14.7平方米。機翼為具有內(nèi)撐加強框架的木質(zhì)結(jié)構(gòu),依靠V型支柱和機身相連接。機翼在翼尖部分向上彎折一定角度,這一設(shè)計能夠提升整機的氣動性能。為了方便運輸,機翼能夠從起落架外側(cè)向上折疊。位于發(fā)動機艙和駕駛員之間的旋翼由3根有傾角的支柱支撐,共有3片旋翼,通過鉸接方式和軸相連。旋翼采用Gottingen-429翼型,翼展15.18米,傾角為2°45,為鋼木混合結(jié)構(gòu)。旋翼骨架為不銹鋼,其上固定有木質(zhì)肋條,旋翼前緣覆蓋有膠合板,旋翼后緣則是織物蒙皮。3片旋翼能夠沿飛機軸向向后收攏,以便于便于運輸。
A-7-3A旋翼機空重1550 千克,起飛重量2300 千克,高3.88米,乘員2人,升限4760 米,最大速度218 千米/時,最小速度46千米/時,爬升率160 米/分,持續(xù)飛行時間2.5小時。作為一種重型旋翼機,A-7-3A的各項指標(biāo)在當(dāng)時均處于世界領(lǐng)先地位。除了能夠執(zhí)行偵察、聯(lián)絡(luò)和炮兵校射任務(wù)外,根據(jù)蘇軍一貫重視火力的傳統(tǒng),A-7-3A上也配備了多種武器,堪稱“武裝到牙齒”。機上共有3挺航空機槍:駕駛員控制一挺位于機首、由彈鏈供彈的PV-1 7.62毫米航空機槍,依靠射擊協(xié)調(diào)器穿過推進器射擊;后座觀察員兼機槍手控制由彈盤供彈的雙聯(lián)裝DA-2 7.62毫米航空機槍負責(zé)后方防衛(wèi)。機翼下有4個航彈掛點和6條用于發(fā)射火箭彈的RO-82導(dǎo)軌,執(zhí)行任務(wù)時可選擇攜帶4枚FAB-100型航空炸彈或6枚RS-82火箭彈。有趣的是,在一些圖紙上,位于機翼根部的2枚RS-82火箭彈被設(shè)置為向后發(fā)射,似乎是用于防衛(wèi)來自后方的攻擊,但這種布置的有效性值得懷疑。以上為軍用型A-7-3A旋翼機的武器配置,當(dāng)其執(zhí)行民用任務(wù)時取消以上武裝。
總體來看,A-7旋翼機繼承了早期蘇聯(lián)旋翼機結(jié)構(gòu)上的一些特點,包括采用了有翼旋翼機的總體結(jié)構(gòu),一方面有助于提高升力和操縱的靈活性,另一方面也為加掛眾多武器裝備提供了空間。為了提高操縱的靈活性,副翼占機翼的比例相對較高,這一設(shè)計也受到了飛行員們的肯定和歡迎。采取可折疊機翼和可收攏的旋翼大大節(jié)省了空間,方便在機庫中存放和長途運輸。固定式起落架雖然增大了空氣阻力,但簡單的結(jié)構(gòu)也提高了可靠性,同時減輕了重量。
庫茲涅佐夫和米里共同設(shè)計的A-12無翼旋翼機。除了采用了更加靈活的無翼布局之外,還采用了封閉式乘員艙,改善了飛行員的工作環(huán)境
在繼承了這些特點同時,A-7旋翼機也有一些嶄新的亮點。首先,A-7旋翼機采用了當(dāng)時非常少見的前三點起落架,和二戰(zhàn)時期廣泛使用的后三點起落架相比,提高了飛機在著陸時的穩(wěn)定性,也有利于起飛時快速獲得速度。其次,為了縮短起飛時所需滑跑距離,設(shè)計人員在A-7旋翼機上安裝了一套由飛行員操縱的離合裝置,在起飛過程中,可以選擇將發(fā)動機傳動系統(tǒng)和旋翼軸相連,以5.78:1的傳動比驅(qū)動旋翼轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生額外的升力。雖然這套裝置還不能完全實現(xiàn)垂直起降,但已經(jīng)能夠大大減少起飛時所需的滑跑距離,有利于在狹小空間和野戰(zhàn)機場上起飛。
A-7旋翼機的使用情況
作為蘇聯(lián)的第一架重型旋翼機,A-7被蘇聯(lián)軍方寄予厚望,設(shè)計人員也認為他們的作品能作為一種通用飛機,在多個領(lǐng)域上大顯身手。A-7原型機試飛后不久,1935年8月18日圖西諾舉行的航空展上,飛行員K·波波夫駕駛該機進行飛行表演,給在場的蘇聯(lián)黨政軍界人士留下了深刻的印象。A-7的測試工作一直持續(xù)到1935年12月,試飛人員認為原型機雖然具有良好的操控性能和低空性能,但仍有包括旋翼振動頻率過大、機尾振顫和發(fā)動機容易過熱等問題??蝾I(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計小組對以上問題一一改進。經(jīng)過一年多的改進工作,1937年5月,A-7的后繼型號——A-7bis試飛成功。A-7bis和其原型機相比,除了在水平尾翼下增加了一對垂直尾翼外,在外觀上沒有太多的變化。1938年7月,A-7bis的測試工作也完成了。在進一步改進,準備批量生產(chǎn)的同時,A-7和A-7bis也將走出試驗場,在蘇維埃的廣闊天空中留下自己的印記。
1938年初,為了營救被浮冰困在北冰洋的帕帕寧科考隊,蘇聯(lián)政府計劃組織一支裝備有飛機或旋翼機的營救小隊,搭乘破冰船“葉爾馬克號”前往營救。考慮到旋翼機能夠?qū)崿F(xiàn)短距起降,具有良好的低空性能和較強的抵御強烈氣流的能力,正處于測試階段的A-7bis和機組成員、工程人員一同由莫斯科前往到橘樹鎮(zhèn)(現(xiàn)名羅蒙諾索夫市),準備從那里出發(fā)。雖然這次遠征因帕帕寧科考隊后來被“泰米爾號”和“摩爾曼號”考察船搭救而取消,但是這次嘗試從另一個角度證明了A-7旋翼機具有良好的性能。
卡莫夫和米里設(shè)計的AK旋翼機,設(shè)計目的之一是使其具有垂直起降和助推起飛能力,但由于戰(zhàn)爭局勢的發(fā)展和直升機的興起而下馬
1940年初,蘇芬戰(zhàn)爭接近尾聲之際,為了測試旋翼機在實戰(zhàn)中的表現(xiàn),A-7和A-7bis原型機從莫斯科運往列寧格勒,在那里組裝完畢后進行測試,最后送往前線進行實戰(zhàn)檢驗。為了適應(yīng)蘇芬前線嚴酷的作戰(zhàn)條件,2架飛機都進行了適應(yīng)性改裝,包括將老式的13-SC電臺更換為新式的RSR-3型航空電臺,增加了防寒裝置等措施。不幸的是,A-7原型機在列寧格勒測試時損壞,因此只有1架A-7bis被送到前線進行了共計11小時14分鐘的測試。在測試中,飛行員對A-7bis的操縱性和氣動性能做出了較高評價。在前線測試中,A-7旋翼機獲得了很大的成功,也促成了A-7-3A在同年的批量生產(chǎn)。
在天山之巔,A-7旋翼機再次展露身手。1941年初,天山地區(qū)大片果園爆發(fā)了嚴重的蟲害,1架A-7bis被派遣到天山地區(qū),進行了相應(yīng)的改裝之后實施農(nóng)藥布灑工作。和以往使用的農(nóng)用型U-2飛機相比,旋翼機具有很多優(yōu)點:首先,旋翼機所需起降場地條件比普通飛機要低,也更適應(yīng)頻繁發(fā)生的氣流變化,這在山地作業(yè)中尤為可貴。其次,旋翼的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的下降氣流有助于農(nóng)藥粉末飄灑下去,提高了布灑效率。A-7bis在天山的優(yōu)異表現(xiàn)甚至引起了蘇聯(lián)政府的注意。當(dāng)這架A-7bis返回莫斯科后,《真理報》在6月19日刊登文章對A-7bis機組的工作進行了表彰。三天之后,隨著蘇德戰(zhàn)爭的爆發(fā),A-7旋翼機將踏上新的征程。
1941年6月22日,蘇德戰(zhàn)爭爆發(fā)。戰(zhàn)爭初期蘇軍措手不及,一潰千里;德軍則勢如破竹,兵鋒直抵莫斯科的大門——斯摩棱斯克。8月間,德軍在斯摩棱斯克東南地區(qū)形成了葉利尼亞突出部。在朱可夫的指揮下,蘇軍于8月末發(fā)動了葉利尼亞攻勢,取得了衛(wèi)國戰(zhàn)爭第一次反攻的勝利。在葉利尼亞攻勢中,A-7-3A首次在戰(zhàn)場上展露身手。
到戰(zhàn)爭爆發(fā)為止,位于莫斯科郊外、負責(zé)生產(chǎn)旋翼飛行器的第290工廠已經(jīng)生產(chǎn)出5架A-7-3A。8月29日,為了配合葉利尼亞前線的反攻,這5架A-7-3A被編成一個炮兵觀測機中隊,以日后成為米里設(shè)計局總設(shè)計師的米里為負責(zé)工程師,由莫斯科開赴Gzhatsk(1968年改稱加加林鎮(zhèn)),在那里編入以I-153為主要機型的殲擊航空兵第163團,配屬到位于葉利尼亞東北的第24集團軍,執(zhí)行炮兵觀測任務(wù)。但在運輸過程中有2架旋翼機受損,不得不返廠維修,因此實際上參加戰(zhàn)斗的旋翼機只有3架。8月31日,葉利尼亞攻勢的第二天,A-7-3A第一次在蘇德戰(zhàn)場上執(zhí)行炮兵校射任務(wù),但由于觀測機和地面炮兵的協(xié)作生疏,其處女秀以失敗告終。在整個葉利尼亞攻勢中,倉促上馬的A-7-3A未能很好的完成炮兵觀測的任務(wù),而是執(zhí)行了一些散布傳單這樣的輔助任務(wù)。
經(jīng)過一段時間的磨合之后,9月23日,A-7-3A終于不負眾望,成功的執(zhí)行了一次炮兵觀測任務(wù)。但此時德軍已經(jīng)突破蘇軍在斯摩棱斯克一帶的防線,向莫斯科逼近。A-7-3A只能利用優(yōu)良的低空性能,在暗夜中充當(dāng)蘇軍被分割部隊之間的聯(lián)絡(luò)機。其作戰(zhàn)條件異常艱苦,據(jù)機組成員回憶,為了躲避德軍的空中優(yōu)勢,飛機要在伸手不見五指的黑夜中從遭受多次空襲、早已變得坑坑洼洼的野戰(zhàn)機場上起飛,“起飛和降落都要在暗夜中進行,甚至只能憑借發(fā)動機的聲音判斷飛機的方位”。從9月末開始到10月初,A-7-3A作為聯(lián)絡(luò)機,完成了多次被分割開來的第24集團軍和第43集團軍之間的聯(lián)絡(luò)任務(wù),還實施了一些滲透到敵后、為游擊隊運輸物資和轉(zhuǎn)運人員的任務(wù)。
雖然卡莫夫和米里等工程人員在搶修受損的旋翼機的工作上做出了很大努力,但由于德軍的空中優(yōu)勢、機組成員操作不夠熟練以及旋翼機多次因執(zhí)行能見度極低的夜間低空飛行任務(wù)等原因,所有的旋翼機都損壞殆盡,旋翼機中隊不得不撤回到位于莫斯科的第290工廠進行維修和整備。隨著德軍的日益臨近,第290工廠被迫撤離到遠離前線的斯維爾德羅夫斯克(現(xiàn)名葉卡捷琳堡)。在那里,卡莫夫和米里組織人員維修了歷經(jīng)劫難的旋翼機,但由于戰(zhàn)局的發(fā)展,第290工廠很快被解散,人員補充到其他工廠進行裝備設(shè)計和生產(chǎn)工作。修復(fù)的A-7-3A被用于向游擊隊運輸物資、滲透到敵后空投特工人員等任務(wù)。1942年后,再也沒有關(guān)于這批旋翼機的消息,紅色的竹蜻蜓最終折翼在紅與黑激烈碰撞的天空之中。
現(xiàn)在保存在博物館內(nèi)的C. 30旋翼機。該機曾由第729中隊使用(該中隊代碼為KX)。C. 30旋翼機采用了無翼布局,操縱較有翼旋翼機更為靈活
A-7旋翼機作戰(zhàn)分析及后續(xù)發(fā)展
雖然A-7旋翼機的許多性能在當(dāng)時世界上都處于領(lǐng)先地位,在戰(zhàn)前的一系列實驗性飛行中受到了多方面的贊賞,但其未能在戰(zhàn)場上大顯身手,蘇聯(lián)在戰(zhàn)后也逐漸放棄了旋翼機的研究。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的。首先,蘇聯(lián)軍方對旋翼機的定位是一種能夠?qū)嵤﹤刹?、炮兵校射,還可以完成運送少量武裝人員和物資的通用飛機。但旋翼機由于自身結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,飛行速度較慢,在高烈度的作戰(zhàn)環(huán)境下并不合適,特別是在蘇德戰(zhàn)爭初期德軍空軍優(yōu)勢尤其突出的情況下,缺乏自衛(wèi)手段和規(guī)避能力的旋翼機很容易成為戰(zhàn)斗機和地面防空火力的獵物,一旦被發(fā)現(xiàn),往往兇多吉少。實戰(zhàn)結(jié)果也驗證了這一點,幾乎所有參戰(zhàn)的A-7-3A旋翼機都在敵軍防空火力下掛過彩,甚至只是借助起降距離較短的優(yōu)點緊急迫降,逃過一劫。因此,蘇聯(lián)軍方對旋翼機的預(yù)期超過了旋翼機的自身能力,力不從心也就在情理之中了。
其次,所有的A-7-3A旋翼機都是在極其倉促的情況下投入戰(zhàn)場的。1941年八九月間,為了阻礙德軍中央集團軍群向莫斯科前進的腳步,蘇軍幾乎在拼湊一切能夠動用的力量去抵擋德軍。剛剛進入量產(chǎn)的A-7-3A就在機組人員、維修人員都沒有良好磨合的情況下倉促奔赴前線,還要以極高的頻率出動,故障頻繁也就可以理解了。當(dāng)A-7-3A執(zhí)行炮兵觀測任務(wù)時,多次由于和地面炮兵聯(lián)絡(luò)不暢而導(dǎo)致任務(wù)失敗,這一方面是由于蘇聯(lián)落后的通信設(shè)備所導(dǎo)致的,更關(guān)鍵的是蘇軍的空地協(xié)同水平也不能令人滿意。可以說,A-7-3A旋翼機的倉促上陣,是導(dǎo)致其戰(zhàn)果不佳的重要原因。A-7在戰(zhàn)場上折戟沉沙,是蘇聯(lián)軍方的錯誤定位和戰(zhàn)爭準備不足的結(jié)果。從A-7在執(zhí)行民用任務(wù)的出色表現(xiàn)上,我們?nèi)匀豢梢哉J為該機是一款性能優(yōu)異的旋翼機。
30年代中期,伴隨著優(yōu)秀的A-7旋翼機的出現(xiàn),蘇聯(lián)在旋翼飛行器上的研究進一步深入。當(dāng)時世界上的主流旋翼機結(jié)構(gòu)是無翼旋翼機,飛行員通過操縱可傾斜的旋翼軸控制旋翼機的飛行姿態(tài)。這種操縱方式免除了機翼帶來的阻力和負擔(dān),比類似于傳統(tǒng)飛機的有翼旋翼機更加靈活,尤其是有助于提高旋翼機在低速飛行狀態(tài)中的操縱能力。因此,蘇聯(lián)航空工程人員也開始了無翼旋翼機的研究。第156工廠的設(shè)計師V. A. 庫茲涅佐夫和米里首先展開了這方面的研究,他們在A-6的后繼型號——A-8旋翼機的第二架樣機上增加了旋翼軸操縱裝置,并取消了機翼。試飛成功后,庫茲涅佐夫和米里等研究人員對A-8進行了完善,于1936年制造出無翼旋翼機A-12。該機最大速度可達245千米/時,最大飛行高度5570米。在A-12的基礎(chǔ)上,庫茲涅佐夫設(shè)計了A-15重型無翼旋翼機。該機配備一臺700馬力的M-25V型星形風(fēng)冷式發(fā)動機,起飛重量2560千克,最大速度283千米/時,最大飛行高度6750米,航程可達700千米,性能較蘇聯(lián)之前研發(fā)的旋翼機都有很大提高。
然而,由于A-12在試飛過程中發(fā)生了飛機失事并導(dǎo)致試飛員喪生,在“大清洗”中一些科研人員受到了牽連和打壓,導(dǎo)致許多本來非常優(yōu)秀的設(shè)計未能付諸實現(xiàn)。庫茲涅佐夫的A-15只在1938年完成了初步測試,其設(shè)計團隊就連同第156廠一起解散。至于斯科爾任斯基和庫茲涅佐夫共同設(shè)計的A-10旋翼機,連繪圖板都沒能走下就被放棄。
第156工廠解散之后,米里被分配到第290工廠,配合卡莫夫進行新型旋翼機開發(fā)工作。在此期間,兩人合作設(shè)計了名為“AK”的無翼旋翼機。從設(shè)計思路上看,AK很明顯是卡莫夫以旋翼機為跳板,走向直升機的一次嘗試。在設(shè)計時,卡莫夫希望它同時具備類似直升機的垂直起飛能力和助推起飛能力。然而,在AK還沒有完成最終測試之際,蘇德戰(zhàn)爭爆發(fā),第290工廠被迫內(nèi)遷,轉(zhuǎn)入戰(zhàn)時生產(chǎn)狀態(tài)。直到1943年3月第290工廠被解散為止,AK都未能完成最終測試。蘇聯(lián)早期在旋翼機上的研究就此告終。
Fa. 330旋翼機,是二戰(zhàn)中結(jié)構(gòu)最簡單,體積最小的飛行器之一。自身無動力,需要依靠外力拖曳帶動旋翼轉(zhuǎn)動飛行。該機結(jié)構(gòu)簡單,主體結(jié)構(gòu)為呈“T”型連接的兩根鋼管
縱觀蘇聯(lián)早期旋翼機研究,我們可以看到蘇聯(lián)科研人員從仿造開始,逐漸摸清旋翼機的設(shè)計規(guī)律,提出了自己的設(shè)計思路并付諸實施,開發(fā)了A-7、A-15等優(yōu)秀的旋翼機,在推進旋翼機研究水平的同時,也推動了直升機研究的腳步。但是由于政治上的干擾、過于濃厚的軍事需求導(dǎo)向和突如其來的戰(zhàn)爭等原因,導(dǎo)致蘇聯(lián)旋翼機的研究最終停滯。而戰(zhàn)后性能更好的直升機的興起,使得介于普通飛機和直升機之間的旋翼機逐漸失去了官方的支持,最終塵封在歷史之中。 (編輯/弓鳴)
資料鏈接:曾被應(yīng)用在二戰(zhàn)中的其他旋翼機
Cierva C. 30旋翼機 西班牙工程師謝巴在1923年成功進行了第一次旋翼機試飛之后繼續(xù)投身于旋翼機的研發(fā),并開發(fā)出了一系列型號的旋翼機。在C. 19之前的型號都是有翼旋翼機。由于這種旋翼機仍然具有類似于普通飛機的各種翼面,在低速時,特別是在降落過程中操控性能會大打折扣,因此謝巴尋求開發(fā)一種低速性能更好的旋翼機。他于1933年制造出一種新型的無翼旋翼機并于同年進行了試飛,并賦予其“Cierva C. 30”的編號。
和以往的旋翼機通過控制各種翼面的姿態(tài)來對飛機的飛行姿態(tài)進行操縱的方式不同,C. 30巧妙地將旋翼軸設(shè)計成可以由飛行員操縱手柄控制其傾斜狀態(tài)的方式,來對飛機的飛行姿態(tài)進行控制。這種操縱方式更加靈活便利,也能夠提高旋翼機的低速操縱性能。
Cierva C. 30采用單發(fā)無翼后三點起落架的總體布局,機體采用金屬框架外覆織物蒙皮的結(jié)構(gòu),機身長6米,高3.38米。發(fā)動機為105馬力的阿姆斯特朗-西德利 Genet Major I型星形氣冷式發(fā)動機,采用雙槳葉螺旋槳。旋翼軸位于駕駛員艙前,由4根支柱支撐,略向后傾斜。旋翼直徑11.28米,共有3片旋翼,可向機身后部收攏以節(jié)省空間。駕駛員艙和觀察員艙呈縱列式排布。和普通飛機較高的垂直尾翼不同,C. 30采用了外形低矮的垂直尾翼,并與背鰭融合以避開旋翼。C. 30沒有類似于普通飛機的升降舵,但在水平尾翼兩端向上折疊一定角度的端面上各有一片舵面,可以對飛行姿態(tài)進行調(diào)控。為了增加飛行時的穩(wěn)定性,C. 30在尾輪前部設(shè)有一片腹鰭。起落架采用固定式后三角起落架,兩主輪起落架較長,較為粗壯,尾輪起落架較短。定型生產(chǎn)時對設(shè)計進行了調(diào)整,換用了140馬力的阿姆斯特朗-西德利 Genet Major IA型星形氣冷式發(fā)動機,并對起落架結(jié)構(gòu)進行了加強。C. 30旋翼機空重554千克,起飛重量818千克,最大速度177千米/時,巡航速度153千米/時,航程可達458千米,爬升率213米/分。
作為一款性能優(yōu)秀的輕型旋翼機,C. 30開發(fā)后不久就受到各國關(guān)注。英國Avro公司、法國Lioré-et-Olivier公司和德國的Focke-Wulf等公司分別購買了C. 30的生產(chǎn)許可證進行生產(chǎn),其產(chǎn)品只是在發(fā)動機的選用上有所不同而已。其他國家也基于C. 30旋翼機開發(fā)了一些型號。在1936年謝巴因飛機失事遇難后,他的副手,J. A. J. 貝內(nèi)特在C. 30基礎(chǔ)上開發(fā)出Cierva公司最后的一款產(chǎn)品——Cierva C. 40旋翼機。C. 40旋翼機除了更換了發(fā)動機、將駕駛員座位和觀察員座位改為并列式外,和C. 30并無太大區(qū)別。
雖然戰(zhàn)前很多歐洲國家都采購了一些C. 30旋翼機執(zhí)行訓(xùn)練、偵察和聯(lián)絡(luò)等任務(wù),但二戰(zhàn)中使用該機最多的是英國皇家空軍。英國皇家空軍將C. 30裝備給1943年6月19日成立的第529中隊,該中隊駐扎在霍爾頓,負責(zé)雷達校準工作。第529中隊是二戰(zhàn)中英國皇家空軍唯一一個裝備旋翼機和直升機的中隊,該中隊于1945年5月?lián)Q裝西科斯基R-4直升機,1945年10月宣布解散。
Ka-1、Ka-2旋翼機 二戰(zhàn)期間,日本陸軍為了提升炮兵觀測水平而尋找一種觀測氣球的替代品,旋翼機因其起降距離短、維修保養(yǎng)方便而受到了重視。1939年,日本陸軍從美國購入了Kellett KD-1A旋翼機進行研究和測試,Kayaba公司以該機作為藍本設(shè)計了Ka-1、Ka-2旋翼機,并于1941年5月26日成功試飛并裝備日本陸軍,稱為“カ號觀測機”。由于Kellett KD-1A旋翼機本身就是Kellett旋翼機公司在Cierva C. 30旋翼機的基礎(chǔ)上開發(fā)的型號,因此可以說日本的Ka-1、Ka-2旋翼機都是Cierva C. 30的衍生型號。
Ka-1的結(jié)構(gòu)和C. 30基本相同,都采用了單發(fā)無翼后三點起落架布局,區(qū)別主要在旋翼軸和尾翼部分上。和C. 30采用4根支柱支撐旋翼軸的結(jié)構(gòu)不同,Ka-1只用了一根略向后傾斜的支柱來支撐旋翼軸。同時,Ka-1取消了C. 30的背鰭和腹鰭,水平尾翼無向上彎折,在水平尾翼下有一對垂直尾翼,起到了提高穩(wěn)定性的效果。Ka-1和Ka-2的區(qū)別主要在配備的發(fā)動機上:Ka-1采用了240馬力的Argus As 10c星形風(fēng)冷式發(fā)動機,Ka-2則采用了功率為245馬力的Jacobs L-4MA-7星形風(fēng)冷式發(fā)動機。Ka-1長9.2米,旋翼直徑12.2米,空重775千克,最大起飛重量1170千克,最大速度165千米/時,巡航速度115千米/時,航程280千米,升限3500米,爬升率約為300米/分。
Ka-1在生產(chǎn)了大約20架后停止了生產(chǎn),Ka-1和Ka-2的總產(chǎn)量在240架左右。日本陸軍主要用這兩種旋翼機進行偵察,炮兵觀測和聯(lián)絡(luò)之用。除此之外,日本陸軍還曾在護航航母“秋津丸”號上搭載過一些Ka-1用于執(zhí)行偵察和反潛任務(wù)。當(dāng)執(zhí)行反潛任務(wù)時,觀察員艙被取消,取而代之的是一枚60千克深水炸彈。
Fa. 330旋翼機 Fa. 330旋翼機是二戰(zhàn)中體積最小、結(jié)構(gòu)最簡單的飛行器之一。和一般旋翼機不同,F(xiàn)a. 330不但沒有自身動力,飛行時需要依靠牽引進行,而且機體結(jié)構(gòu)也十分單薄,這是為了配合德國潛艇部隊在海上搜索目標(biāo)的需求而設(shè)計的。
為了能夠有效地在公海上發(fā)現(xiàn)目標(biāo),德國海軍希望獲取一種結(jié)構(gòu)簡單、存放方便、易于維護,可以迅速組裝和拆卸儲存的飛行器。在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的一些水上飛機難以滿足這一要求后,成立于1937年、主營直升機研發(fā)的Focke-Achgelis公司開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)非常簡單的旋翼飛行器,即Fa. 330,并裝備了一些潛艇部隊。
Fa. 330也被稱作“旋翼風(fēng)箏”,這個名稱形象的反映了該機的結(jié)構(gòu)特點和使用特點。其骨架是兩根直徑6.35厘米,呈“T”型結(jié)合的鋼管。在水平放置的鋼管前端安裝有高度計、空速計和轉(zhuǎn)速表三種簡單的儀表,中部和垂直放置的鋼管結(jié)合處安置有駕駛員的座椅和操縱裝置。腳踏板用于操縱位于水平鋼管后端的方向舵,操縱桿用于控制旋翼軸的傾斜狀態(tài)來調(diào)整旋翼機的飛行姿態(tài)。Fa. 330無升降舵,只在垂直尾翼后有一片較大的方向舵。位于垂直鋼管頂端的旋翼共有3片,直徑7.24米。該機空重81.6千克,長4.11米,高1.68米。Fa. 330旋翼機拆卸后可儲存在兩個儲存筒內(nèi),一個裝旋翼和控制面,而另一個則用于盛放機身。在海情良好時,該機可以在十幾分鐘內(nèi)完成組裝和拆卸。
Fa. 330旋翼機自身無動力,需依靠潛艇帶動。當(dāng)潛艇上浮,完成旋翼機的組裝后,旋翼機由人工推動旋翼或用絞盤牽引以獲得初始速度。待上升后,F(xiàn)a. 330旋翼機通過一根長約300米、帶有電話線的鋼纜和潛艇相連,由潛艇帶動旋翼機以提供速度。此時飛行員通過目測觀察,并將觀察到的情況報告給潛艇。Fa. 330的上升高度和觀測距離取決于潛艇的牽引速度和風(fēng)速,當(dāng)它以最大空速飛行時觀測距離可達53千米;當(dāng)它以最小空速飛行時觀測距離降低到35千米。
在Fa. 330飛行期間發(fā)現(xiàn)敵方反潛兵力對其攻擊時,根據(jù)敵情可以緊急迫降在潛艇上,飛行員和艇員一起迅速回收旋翼機并下潛;或者迫降在海面上,飛行員放棄旋翼機,隨潛艇一起下潛。當(dāng)敵情十分緊急時,飛行員可以拉動旋翼機上的一根紅色控制桿將纜繩切斷,潛艇緊急下潛,飛行員棄機跳傘逃生,當(dāng)潛艇躲過攻擊之后再上浮營救飛行員。但總的來說,一旦發(fā)現(xiàn)敵方反潛兵力,特別是盟軍反潛機時,旋翼機飛行員總是兇多吉少。
由于旋翼機的雷達反射信號較為明顯,在盟軍反潛兵力日益加強的大西洋上,使用旋翼機進行偵察無異于向盟軍通告自己的方位。因此,在大西洋上Fa. 330的使用較少,而在威脅較小的印度洋上有一些使用。1944年,活躍在印度洋上的U-852被英軍反潛機攻擊并擱淺。5月13日,全體艇員均被英軍俘虜,在潛艇上還發(fā)現(xiàn)了完整的Fa. 330旋翼機。盟軍方面對這種結(jié)構(gòu)簡單、能夠迅速組裝的飛行器產(chǎn)生了濃厚興趣,并進行了船舶牽引,甚至是用吉普車牽引的實驗。后來隨著直升機的廣泛運用,盟軍方面對旋翼機的興趣減退下去,現(xiàn)在幸存下來的Fa. 330基本都在博物館中向人們默默地展示那段怒海爭鋒的往事。
(編輯/弓鳴)