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第二次世界大战是人类历史上规模空前的一场战争。而这场大战从开始到结束,空军一直都扮演着重要角色,其参战数量之多、活动范围之广、战果之显著、所起作用之大,都远远超出人们的想象。
空军辉煌战绩的取得离不开背后航空工业的支持。在第一次世界大战结束后的20年里,航空科技飞速发展。到二战爆发时,世界各工业强国的航空工业科研与生产水平都已达到空前高度。以美国为例,其在二战期间共生产各型飞机30余万架,而其他诸如英国、苏联、德国、日本和意大利等国的飞机总产量也达到近40万架。今年时值第二次世界大战胜利70周年,本刊特推出“二战与航空工业”系列,对二战期间的各主要航空制造商及其产品进行系统介绍,希望广大读者喜欢。
武器装备是战争的主要物质手段,受军事需求牵引和技术进步推动而发展:反过来,它的发展又推动了战争形态和作战样式的变化。第二次世界大战是人类历史上规模空前的一场战争。在这场战争中,逐步成熟的空军得到了广泛使用。如果说空军在第一次世界大战是初登历史舞台,那么,在第二次世界大战中,空军则是大显身手。从大战开始直到结束,空军一直充当重要角色。在整个战争中,没有任何一场重要战役不是因首先赢得空中优势而获胜的。无论在地面还是在海上,掌握制空权成为整个战役的重要组成部分。
而军用飞机的性能,在很大程度上取决于发动机的水平。英国罗尔斯·罗伊斯公司研制的“灰背隼”发动机是当时最成功的发动机之一,总共生产了168万多台,装备了英国“飓风”“喷火”“兰开斯特”“蚊”和美国“野马”等众多著名战斗机和轰炸机,为盟军赢得二战胜利作出了重要贡献。
“灰背隼”问世
“灰背隼”是1906年成立、以经营汽车为主业的英国罗罗公司早期重要产品之一。1909年,罗尔斯接待了访问英国的莱特兄弟。在交谈中,他加深了对制造飞机和航空发动机的了解和兴趣。他认识到动力装置及其可靠性的重要:“一架飞机就像一条底部有洞的船,必须使马达不停地运转,否则就会沉没。”
一战前夕,英国政府要求罗伊斯仿制法国“雷诺V8"航空发动机。富有工程天赋的罗伊斯立刻做出决定,介入航空发动机制造业。这不仅是因为市场有需要,更因为他是一名爱国者。国家有需要,他就义不容辞。他决定把目标定在200马力(约147千瓦)的发动机上。不到6个月,第一台发动机就制造完成了,经过试验,功率达到225马力(约165千瓦),超过设计指标。这台被称为“鹰”的发动机于1916年服役,初始功率为250马力(约184千瓦)。到一战结束时,“鹰”8型在不改变容积的情况下功率达到了365马力(约268千瓦)。
一战期间,罗伊斯还设计了另外两种发动机——“隼”和“鹞”(当时公司的发动机都是以猛禽命名).这些发动机竟装备了40多种不同型号的飞机,配装在英国一战期间半数以上的飞机上。
”鹰”系列发动机的生产一直持续到1928年,各型发动机总共生产了4681台。整个一战期间,为达到军方要求的产量,罗·罗公司十分吃力地组织生产,但坚持不让其他制造商进行专利生产,生怕发动机良好的质量声誉毁于一旦。
1919年6月14日,英国人约翰·阿尔科克上尉(飞行员)和阿瑟·布朗中尉(领航员)驾驶经过改装的“维米“轰炸机第一次不着陆从北美洲纽芬兰的圣约翰斯向东飞越大西洋,抵达爱尔兰的克利夫登,飞行16小时12分钟,成为飞越大西洋的“开路先锋”。完成那次历史性飞行的“维米”轰炸机就装有两台375马力(约276千瓦)的“鹰” 8型发动机。和“维米”轰炸机一起参加竞争的有10架飞机,但其中6架因故退出,最后只有4架飞机起飞。值得罗罗公司骄傲的是,这4架飞机全都搭载的是罗罗公司的发动机,从而为罗罗发动机赢得了极高声誉。
在两次世界大战之间的和平年代,各种航空竞赛活动对技术创新起到了重要作用,其中以施奈德命名的水上飞机大奖赛成为罗伊斯研制新发动机的直接动力。英国在1927年、1929年和1 931年连续三届夺得第一名,得以把奖杯永久地保留在英国。在夺魁的S.5. S.6和S.6B三架飞机中,后两架都装有罗罗公司的”R”型发动机。这些飞机对英国后来航空技术的发展产生了重要影响。
在整个20世纪20年代,罗伊斯一直完全掌管着公司的工程工作。他同时也相当程度地控制着公司的商业性决策,特别是当关乎公司的未来前途时。罗伊斯一生最重要的决策是他最后做出的一项决定:在“R”型发动机的基础上,开发一种全新的PV-12发动机,容积为27升。新发动机很快得到了政府的支持,按以猛禽取名的惯例被称为“灰背隼”(也被译作“梅林”)。罗伊斯决心要使“灰背隼”成为英国空军主要发动机之一。罗伊斯最终成功了,尽管他没有亲眼看到”灰背隼”及其上百种改型。这些发动机装备了二战中挽救英国命运的“喷火”“飓风”以及美国的”野马”战斗机。
PV-12发动机于1933年10月1 5日首次运转.1935年2月21日第一次装在霍克公司“雄鹿”双翼机(飞机序列号K3036)上试飞。最初发动机是围绕当时流行的蒸发冷却系统设计的,但该系统被证明不可靠。当能够从美国获得乙二醇后,发动机就改用常规的液体冷却系统。“雄鹿”被用作“灰背隼”的试车台,装“灰背隼”发动机试飞了100多个小时。经过一些改进.1936年制造出第一台“灰背隼”生产型发动机。第一种装备“灰背隼”发动机服役的飞机是费尔雷公司的“战斗”,随后是霍克公司“飓风”和超级马林公司的“喷火”。但使用“灰背隼”数量最多的是阿芙罗公司四发重型轰炸机“兰开斯特”。在许多种装备“灰背隼”的英国飞机中,与其关系最密切的是1936年首次试飞的“喷火”。出于战时的需要,一系列的应急改进使“灰背隼”发动机的性能和耐用性得到明显提高。
以“灰背隼”为动力的英国四大明星战机
“喷火”:二战中的“英国救星”
“喷火”战斗机是英国超级马林公司一战后长期从事高速竞赛飞机设计工作的结晶。该公司总设计师米切尔设计的S.5. S.6和S.6B分别在最后三届“施奈德”水上飞机竞速大赛上夺得冠军。1931年9月13日,根据连续三次获得冠军可永久持有奖杯的规定,英国参赛队把“施奈德”奖杯带回了英国。 130年,英国军方向超级马林公司提出了一个F7/30方案,要求设计一种单翼战斗机以逐步替换旧式双翼战斗机。米切尔在设计S系列高速水上竞赛机的过程中,积累了不少设计经验。他以S.6B的气动外形为基础,经过反复论证和风洞试验,设计出一架代号为224的新型战斗机。该机的起落架机轮装有整流罩。机翼及机头两侧装备了4挺7.7毫米机枪。翼展为13.9米,机长9.4米,于1934年2月试飞。后来又经过两次修改,最终采用了半椭圆形机翼和封闭式座舱,以公司代号300型(军方代号为37/34)定型。整架飞机外形简洁流畅,采用罗·罗公司“灰背隼”C型990马力(约728千瓦)发动机。机翼内装有8挺7 7毫米机枪,采用可收放式起落架,飞机编号是K5054。
1936年3月5日,该机试飞速度达到547 2千米/时,爬升率为762米/分,成为当时世界上速度最快的战斗机之一。这就是最早的“喷火”l型。遗憾的是,米切尔本人未能亲眼看到“喷火”战斗机的出色战绩。1937年2月,他患上了癌症,不幸于6月11日去世。
1939年9月,第二次世界大战爆发。“喷火”战斗机正式投入战斗。10月16日,英国皇家空军第602、603中队的“喷火”首开纪录,在海军基地菲斯附近击落了两架德国入侵的He-lll轰炸机。在不列颠空战中,“喷火”与“飓风”担任了保卫英伦的重要任务,成为英国的主力战斗机,并且以少胜多,在抗击入侵的德国强大机群的空战中,取得了骄人战绩,从而粉碎了希特勒进攻英国的“海狮”计划。
此后几年间,“喷火”根据作战需要曾作过多次改进,共有33种改型,是二战期间改型最多的飞机之一。在整个二战期间,“喷火”系列飞机活跃在英国本土、地中海、欧洲大陆、非洲和亚洲战场,取得了显赫战绩。
吹散英伦三岛上空阴云的“飓风”
“飓风”是二战中英国海、空军使用最频繁的战斗机,也是仅次于“喷火”飞机的著名机型。“飓风”由西多尼·卡姆爵士根据英国空军F-34/36号要求设计.K5083号原型机于1935年11月6日在英国的霍克飞机厂试飞成功,成为英国航空史上第一种时速超过500千米的飞机。1936年6月投产.1937年底“飓风”Mk.l装备部队,成为皇家空军第一种起落架可以收放的低单翼式战斗机。
“飓风”在机头装一台“灰背隼”发动机,故前机身显得较为尖削。从多框的滑动开闭座舱盖后部开始,后机身背部向下倾斜,最后是一片近半圆形的垂尾。梯形平面上反下单翼内装有全部射击武器,翼下可挂小型炸弹,机腹为水冷散热器,整个机体显得质朴、美观。“飓风”先后发展出了20种左右的改型。
到1944年9月停产时,各种“飓风”与”海飓风”累计共生产了14231架,其中英国本土生产了12780架。该机先后出口/援助过苏联、芬兰、加拿大、南非、比利时、南斯拉夫、葡萄牙等国军队及抵抗组织。在英国皇家空军则一直服役到1954年;
1939年9月3日,英国对德宣战.18个中队的497架“飓风”战斗机(占前线战斗机总数的60%以上)当即投入战斗。10月7日那天首战告捷,击落德军Do-17轰炸机一架。而真正令人对“飓风”刮目相看的战役是发生在1940年夏秋之交的不列颠之战。当时,英国皇家空军共投入32个飞行中队,计1326架”飓风”飞机,它们配合“喷火”战斗机,从约克郡到多塞特郡上空,奋勇抗击德国轰炸机的反复侵犯,在长达数十天的空中鏖战中,“飓风”专门打击敌轰炸机,而“喷火”则专门与敌护航战斗机周旋。
9月15日是个星期天,皇家空军打了一场漂亮仗:300架“飓风”与“喷火”在20分钟内就歼灭了1 85架敌机!丘吉尔称这一天为“空战史上前所未有的最激烈的空战日……”在整个不列颠战役中,英国皇家空军以1:2的击落比累计歼灭敌机1733架,其中“飓风”飞机取得的战果超过了其他型号飞机战果的总和,这使“飓风”声誉鹊起,从而步入了它空战生涯的鼎盛时期。
“兰开斯特”轰炸机
“兰开斯特”是阿芙罗公司在4曼彻斯特”双发轰炸机的基础上发展的四发轰炸机,最大起飞重量32000千克,装4台“灰背隼”发动机,最大速度460千米/时,最大航程2650千米。该机1941年1月9日首次试飞.1942年初开始服役,同年3月10日被用来空袭德国埃森。“兰开斯特”Mkl-VII型在英国共生产了7300多架,在加拿大仿制的称“兰开斯特”MkX型。“兰开斯特”是二战中著名的轰炸机,总共执行过156000次作战任务,投弹60.8万吨。1943年5月17日夜,19架“兰开斯特”飞过英吉利海峡,秘密进入被德国占领的欧洲地区。这次空袭的目标是德国鲁尔区的默讷、埃德尔和索尔三个蓄水坝。飞机为携带巴恩斯·沃利斯设计的桶形炸弹而专门改装过。“兰开斯特”参加的其他重要战役还有:轰炸奥格斯堡潜艇工厂:1944年11月,31架“兰开斯特” (每架带炸弹5400千克)在挪威附近海面炸沉德国的“梯尔比兹”号战舰。
高速木头飞机——“蚊”式轰炸机
1938年底,英国德·哈维兰公司自筹资金设计了一种具有高速性能、不装自卫武器的昼间轰炸机——“蚊”,原型机于1940年11月25日首飞。“蚊”式飞机采用木质结构,因为木材加工简便,可以缓解金属材料供应紧张的困难,有利于组织大批量生产。加之“蚊”式飞机飞行速度快,通用性强,很快就受到英国空军的重视,成为二战期间重要的一型作战飞机。
1941-1950年,各型“蚊”式飞机累计生产了7781架,其中有部分型号是由德·哈维兰在加拿大和澳大利亚的分公司生产的。“蚊”式飞机有多种改型.包括轰炸机、夜间战斗机、战斗轰炸机、侦察机等。
1941年9月17日,当一架高速飞行在法国北部上空、对德军目标进行照相侦察后成功摆脱敌机追击的“蚊”式飞机第一次在世人面前亮相后,“高速木头飞机”的大名从此不胫而走。在许多次行动中,以1942年9月25日对德国盖世太保驻奥斯陆总部大楼所作的精密轰炸最令人叫绝。1943年1月30日,“蚊”式飞机对戈林元帅检阅部队的现场进行了骚扰性攻击,充分证明这种飞机的作战灵活性和投弹的精确程度。 在整个战争期间,仅英国空军轰炸机军团中的“蚊”式轰炸机就出动过39795架次,投下了10万多颗炸弹,其中仅有254架被击落,战损率只有6 3%o.还不及一般轰炸机的1/3.创造了英国空军轰炸机生存率最佳纪录。
顶住压力不断改进
在二战期间,正像英国战斗机司令部司令舒尔托·道格拉斯所说:“敌我双方,像以往一样,在引入改进性能的新型飞机方面,仍像跷跷板一样,总是一方先占优,不久就被另一方超越”。
战争开始时,英国有两款非常好的战斗机——“喷火”和“飓风”,随着德国新型号Bf-109的出现,英国两款飞机被超越,待到改进型“喷火”战斗机问世,才追平了Bf-109。1941年夏季后半段,战斗一直在势均力敌的状态下进行,但是在那之后英国又被打了个措手不及:德国有经验的飞行员驾驶装有星形发动机的Fw-190战斗机登场,再次打破了短暂的平衡。
由福克·伍尔夫公司制造的Fw-190战斗机服役之后,它比Bf-109更加灵活、武器载荷能力更强,为此英国采取的紧急措施是将“喷火”战斗机的发动机更换成“灰背隼”61型。61型是罗罗公司在为“惠灵顿”高空轰炸机研制的“灰背隼”60型发动机基础上改进而来,装配到“喷火”V上之后,最终诞生了“喷火”IX战斗机。这是一款非常成功的机型,性能出人意料,总计制造了5665架,甫一入役便大大提升了士气。
战争期间,“喷火”系列战斗机不断发展,以应对敌机的改进。首次重要的改进是装”灰背隼”45发动机的“喷火”V型。随后,创造了装备两级、双速、中冷“灰背隼”60的“喷火”VIII型,高空性能大幅提高。 “喷火”VIII的中高空性能优于Fw-190.但是Fw-1 90数量更多。”喷火”V型改装“灰背隼”60发动机后诞生了“喷火”IX型战斗机,其生产数量大大超过了“喷火”VIII型。但是在1942年.Fw-190战斗机的低空飞行速度仍超过除“飓风”外的所有飞机,而英国皇家空军对“飓风”的可靠性也表示担心。因此,他们对100架“喷火”V型的机身继续改进,安装了单级的“狮鹫”发动机,从而造出了“喷火”XII型,装备“喷火”XII型战斗机的第91中队,在一次与Fw-190(试图对英国目标发动夜间低空空袭)的遭遇战中,击落了14架入侵飞机中的5架。
罗罗公司认为,“事实证明,航空发动机的发展更多来自于改进而不是设计”。当时在新闻媒体上不时出现一些不负责任的报道,宣称“英国皇家空军拥有了出色的新型战斗机”,从而给人形成这样的印象:“喷火”战斗机的巅峰时代已经过去。罗·罗公司对此坚决反对。
其实,从1937年开始就有对“灰背隼”的批评。罗罗公司总裁海夫斯1937年12月16日给航空部写报告称,“为保护航空部和罗罗公司的利益,我们必须对‘灰背隼’发动机已经过时的言论予以反驳”“‘灰背隼’的有效寿命才刚刚开始,还有5~6年(由于不断发展,事实证明有效寿命比5~6年长得多!)”“也许有必要公开发布这类消息,但是总有这种危险:如果一件事情经常被提及,即使知情人也会信以为真。战斗机飞行员对技术进步知之甚少,他们会认为自己是被过时的战斗机送上了天空”。
海夫斯警告说,保证来年拥有更优异飞机的唯一方法就是在现有基础上进行改进。发动机还有改进的余地,但是需要时间做开发研究和制造。英国必须在今天、明天、后天应对纳粹德国空军而不是未来的某个时刻。“与高手过招,可以迅速成为高手”。要将改进“渗透”到生产中。罗罗公司十分留意Bf-109战斗机性能的提高,有人专门与英国皇家空军保持联络,随时向公司高层汇报最新进展情况。
在两次大战之间,航空发动机领域重大技术革新之一是采用涡轮增压器。随着飞行高度的增加,大气压力减小,空气变得稀薄,发动机功率减小,采用增压器将进气的压力提高是改善发动机高空性能的有效方法。1940年,在“灰背隼”20型上推出新的双速增压器可以让飞行员根据高度(气压)改变叶轮的速度。在5500米或以上高度,飞行员可以转到高速传动(完全增压).以增加压缩:低于5500米时,则转到低速传动(普通增压).这样会减少发动机功率的消耗。这样一来,在不同高度都能够提供更大的动力,发动机的性能得到显著提升,功率大大增加。
“灰背隼”45系列发动机安装了斯坦利·胡克博士设计的改进型中央进气单级增压器。“灰背隼”XX系列安装了新的增压器和双速驱动装置。不列颠之战时,”飓风”II装备了这种加长尺寸的发动机,但是“喷火”没有装备,而装备了胡克设计的不带双速驱动装置的新型中央进气增压器。去掉双速驱动装置的意义在于保持发动机原来的长度,但是在作战高度上仍然可以提供增强的动力。
战时最后一款“喷火”是XIV型,它是把两级、双速中冷“狮鹫”60系列发动机装到VIII型机身上,由高效的罗托尔5叶螺旋桨驱动,其性能在任何高度上都优于Bf-109和Fw-1 90战斗机。实际上,它是第一架击落Me-262喷气式战斗机的盟军战斗机。
整个二战期间,罗罗公司坚持“发动机研发是飞机发展的先锋”的观点,事实证明这是正确的。从1 938年的“喷火”Ⅰ型战斗机发展到“海火” (即海军型”喷火”)FMK47战斗机,飞机的重量已达到原来机型的两倍,最大马力翻番,最大速度提高了144千米/时,最大爬升率几乎翻番,航程是原来的三倍。如果没有“灰背隼”发动机和随后的“狮鹫”发动机平行发展,上述成绩是根本不可能实现的。正如罗罗高层所指出的那样:“在很大程度上,发动机的发展和功率的提高成为飞机发展的先锋。”在功率方面,“灰背隼”不仅从1936年的1 000马力(约745千瓦)提高到1944年的2000多马力(约1500千瓦).而且功率的有效高度范围几乎翻番,从4864米提高到9120米,这具有非常重要的战术意义。
“灰背隼”于1935年11月在4飓风”上首次飞行时,功率达到708千瓦。1936年在“喷火”上飞行时,功率提高到783千瓦。在二战末期它的功率达到1238千瓦,甚至创造过1491千瓦的纪录。 装备“野马”
美国陆军航空兵起初拒绝使用“灰背隼”发动机,因为他们满足于自己现有的发动机,想避免不同备件和维修不同发动机所带来的麻烦。但是,在测试了“灰背隼”发动机之后,他们改变了想法。测试工程师说,“灰背隼”是第一台不出现故障就通过他们检测程序的发动机,也是第一台达到预计高空性能的发动机。
1942年4月29日,英国达克斯福德空战发展小组的一位指挥官给罗罗公司的联络飞行员罗尼·哈克打电话,问他是否愿意试飞美国的“野马”战斗机,该机装备了艾利森公司的Vl710发动机,主要用于执行近距支援任务。哈克飞过之后,感到“野马”具有很多现有战斗机所缺乏的优良特性,如内部油箱巨大(容积是“喷火”的三倍)、机翼根部装有6挺05英寸(12.7毫米)口径的重机枪、能提高滚转率的副翼控制,特别是阻力低,能显著提高飞机的速度。哈克从试飞中察觉到,如果为现有的“野马”换装罗罗公司最新的双速、两级增压“灰背隼”发动机,它就有可能从仅执行低空攻击和侦察任务而发展成为空中优势和远程突防战斗机。如果成功,其就能够应对德国的Bf-109和Fw-190战斗机。经过罗罗公司的专家对装上“灰背隼”61型的“野马”的性能估算,爬升率会大幅提高,在7600米以上高度最大速度会提高64千米/时,加上大的油箱容量,换装”灰背隼”发动机的“野马”有可能成为当时性能最好的战斗机。经过反复论证,哈克的建议最终变为现实,共为“野马”生产了12000多台“灰背隼”发动机。
一次战役的结果充分说明了“野马”的重要性。1943年8月17日,美国空军第8航空队第一次袭击位于德国施魏因福特的轴承工厂.230架轰炸机刚刚与护航的P-47战斗机分开,就遭到200架Fw-190和100余架Bf-109的迎头拦截。Fw-190首次发射了W.Gr-21大型空空火箭弹,顷刻间,36架8-17向大地坠落,还有多架受伤:10月14日的第二次空袭简直是一场灾难.291架轰炸机中的60架被击落,重伤17架.121架带中等程度损伤返航。两次战斗的战损率之高是美军也无法承受的,以至于昼间轰炸暂停了一段时间。然而到了11月,美军订购的装有”灰背隼”的P-51B“野马”来到欧洲,情况随之大变。12月1日,“野马”首次执行远程护航任务,往返基尔航程约800千米。1944年3月,被昵称轰炸机“小朋友”的“野马”一路将B-17“空中堡垒”和8-24“解放者”大型轰炸机护送到柏林,航程1760千米。德国战斗机再也不能对飞行缓慢的轰炸机群像以往那样肆无忌惮地“屠杀”了。盟军的战斗机飞到柏林上空意味着它们取得了制空权,最终战局被完全扭转。英国皇家空军战斗机司令部司令舒尔托·道格拉斯下了这样的定论:“安装了我们授权在美国生产的‘灰背隼’发动机后,‘野马’战斗机成为第二次世界大战期间生产的性能最优良、功能最多的战斗机之一”。
“灰背隼”装在“野马”上,使飞机令人生畏,性能超过了“喷火”。“野马”搭配“灰背隼”获得了极大成功,从而使一种平平常常的飞机变成了战时最优秀的战斗机之一,最大速度达到760千米/时,飞行高度为15000米。除具有当时最快的速度外,“野马”战斗机的另一个突出优点是惊人的远航能力,它可以把盟军的轰炸机一直护送到柏林。到战争结束时,“野马”在空战中共击落敌机4950架,居欧洲战场的首位。在远东和太平洋战场上,由于“野马”的参战,一举结束了日本“零”式战斗机的霸主地位。航空史学界把“野马”看作螺旋桨战斗机的巅峰之作。
“灰背隼”的生产
“灰背隼”的生产是罗罗公司总裁欧内斯特·海夫斯的远谋深虑和决心所驱动的,当时他不时被在通信中遇到的航空部和地方官员所表现出的自鸣得意和缺乏紧迫感所激怒。海夫斯主张建立预备工厂,他预感到即将爆发的战争需要为迅速扩大的英国皇家空军生产大量“灰背隼”发动机。对“灰背隼”发动机的需求量很大,仅靠罗罗公司总部所在地德比的一家工厂是难以满足的。根据公司的安排,位于克鲁和格拉斯哥的预备厂也在昼夜不停地生产。福特(英国)汽车公司在曼彻斯特新建了一家生产”灰背隼”发动机的工厂。此外,位于底特律的美国帕卡德汽车公司和位于马斯基根的大陆汽车公司也在按照许可证特许生产“灰背隼”。
包括美国帕卡德公司仿制的产品,“灰背隼”总计生产了168040台,其中德比32377台、克鲁26065台、格拉斯哥23647台、福特曼彻斯特30428台、帕卡德和大陆55523台。提到这些数字,需要记住的是德比不仅要调派工程师指导其他工厂生产,它还担负着研发和制造新型发动机的重任。产量增长的速度令人吃惊:战争第一年,大约生产了2000台。到1943年,德比、克鲁和格拉斯哥三家工厂一年的产量达18000台。另外,曼彻斯特每周200台、帕卡德每周258台。第10万台发动机于1944年3月29日交付,到1945年5月8日欧洲战场宣布胜利时,总产量超过150000台。
尽管德比工厂生产任务十分紧张,但是仍然被要求派三位专家——航空分部总设计师巴灵顿、增压器专家和技术研究总工程师吉米·埃勒和生产工程师J.M里德——先调到英国政府部门,然后再派到帕卡德公司指导生产。
鉴于战事紧迫,尽管不间断生产对前线十分重要,但几个工厂都受到过罢工的影响。战争期间,罗罗公司的工人连续上7天白班,每天工作12小时,随后变为上6天夜班,每晚工作12小时,每两周休息一天。为保持进度,黎明来临时,工人们就大声唱歌。
德比工厂
罗罗公司总部在德比奥斯马通的生产设施,尽管厂房面积在1935-1939年期间增加了25%.但是并不适合大批量生产发动机,按海夫斯的计划,只在那里生产最初200~300台发动机,以解决新设计中的各种工程问题。德比的员工主要是设计工程师和高度熟练的技工,他们还要承担“灰背隼”的大部分发展工作,而飞行试验是在附近的英国皇家空军哈科纳尔基地进行。原来的厂房已于2008年3月关闭,但是罗罗公司在德比还有很多其他设施。 克鲁工厂
为了满足大量生产“灰背隼”的要求,罗罗公司在克鲁建设的新厂于1938年5月投产,新发动机于1939年出厂。新厂与德比有方便的公路和铁路联系。原来计划在克鲁生产,利用非熟练劳动力和转包商没有特别的困难,但是因为需要转包的部件(如曲轴、凸轮轴和汽缸衬垫)数量不敷需要,最终不得不扩大设施自己生产。
起初地方政府承诺在1938年年底前建设1000套住宅以容纳新员工,但是到1939年2月只签了100套的合同。海夫斯被当地政府这种不作为所激怒,威胁迁走整个工厂,后来航空部介入才使情况得以缓解。1940年,由于女工代替男工操作转塔式六角车床,引起罢工,工会认为那是熟练工人的活,不应该交给女工去干,于是男工们在10天后接替了女工的这项工作。在克鲁工厂总共生产了26065台“灰背隼”。
战后,该工厂用来生产宾利汽车.1998年德国大众买下品牌和工厂,今天那里称为“宾利克鲁”。
格拉斯哥工厂
海夫斯进一步建议在格拉斯哥附近建厂,利用当地丰富的劳动力和苏格兰企业来保证对钢和锻件的供应。工厂由政府提供和运作.1939年6月开始在希林顿建厂,工人于1939年10月进驻,比战争开始晚一个月。1940年9月人员满额。那里同样也出现过住房危机,海夫斯再次请求航空部介入。
该厂有16000人,是苏格兰最大的工业企业。和德比以及克鲁工厂主要依靠外部转包商不同,格拉斯哥工厂生产几乎全部“灰背隼”的零部件。1940年11月,该企业生产的发动机出厂。1941年6月,月产量达到200台.1942年3月提高到400台,总共生产了23675台“灰背隼”。投产一段时间后,由于工人不时要跑防空洞,这个给他们的体力和精力带来了负面影响,工人缺勤成为一个问题。最后,双方同意把每周工作时间定为82小时,每月有半天休息。最高纪录是一天生产100台发动机。
战后,这家工厂成为“灰背隼”和“狮鹫”发动机的修理厂,还继续生产零部件。最后,随着罗罗公司生产“埃汶”和其他喷气式发动机,工厂于2005年关闭。
曼彻斯特工厂
1940年年初,罗罗公司负责预备工厂的赫伯特·奥斯丁找到福特英国工厂,商谈关于把在曼彻斯特特拉福德花园的一家废弃的工厂转产飞机发动机的问题。新工厂建设从1940年5月开始,占地118英亩(约0.48平方千米)。刚开始时,福特公司遭遇了产品的公差标准问题。他们认为罗罗公司的公差范围对他们来说太大。他们生产的汽车比这精确多了,汽车发动机上的每一个零件必须与其他发动机上的相同零件互换。这是福特公司能够批量生产的唯一办法。结果,为达到满意的产品精度水平,福特公司按照自己的标准用一年时间重新绘制了”灰背隼”的所有20000张图样,十分成功。
福特工厂于1941年5月完成,分在两个不同的地方,以减小可能遭受轰炸的破坏。起初,工厂很难找到合适的员工,于是用大量妇女、青工和不熟练男工代替。尽管如此,工厂建成后一个月第一台”灰背隼”就走下了生产线。福特对设备和修改设计的投资,使生产每一台发动机所需要的工时从最初的10000工时下降到3年后的2727工时,单台发动机的成本从1941年6月的6540英镑下降到战争结束时的1180英镑。在胡克的自传《不足称道的工程师》里,他写道:”曼彻斯特工厂一旦投产,‘灰背隼’发动机像脱粒的豌豆一样大量走下生产线。航空部的退货率为零,生产的30400台发动机没有一台被拒收”。在特拉福德花园工厂有员工17316人,包括7260妇女和2名住院医生和护士。1945年8月,“灰背隼”生产趋近尾声,最后工厂于1946年3月23日关闭。
帕卡德生产的“灰背隼”
当“灰背隼”被认为对战争进程有重大影响时,在英国以外建立生产线的谈判就开始了。罗罗公司的人访问了北美洲的许多汽车生产厂,以便在美国或加拿大选择一家工厂生产“灰背隼”。1940年7月,美国“汽车大王”亨利·福特取消了在美国生产发动机的建议,帕卡德汽车公司最终被选定获得1.3亿美元的“灰背隼”合同。合同于1940年9月签字,帕卡德公司生产的第一台发动机于1941年8月运转,产品称为帕卡德V1650。到1943年,“野马”B和C型装上了1520马力(约1118千瓦)的V1650-3发动机并大量服役。V1650发动机的总产量达55523台。
几点启示
“灰背隼”发动机的成功,是英国航空发动机产业20世纪中期取得重大成就的一个缩影,它承上启下,既有二战前的历史背景,同样也反映在二战后喷气发动机的发展历程中。
首先,英国是世界上第一次工业革命的发祥地,经历过“大蒸汽时代”的洗礼。作为私人企业的罗罗公司,在长期的生产实践中积累了大量的“秘方”,对自己产品的质量信誉倍加珍惜。
其次,罗罗公司的掌门人——早期的“工程天才”罗伊斯和二战时的海夫斯——的正确决策和对自己产品的高度自信至关重要。他们坚信“发动机研发是飞机性能提高的先导”。随着时间的推移,他们研制的发动机不断改进,最终带动飞机的性能大幅提高。
第三,一旦认识到航空发动机对国家军事、经济发展的重要性,政府就紧抓不放,给予坚定的支持。时至今日,尽管英国国际地位日薄西山,独立、完整的飞机产业早已不复存在,但是只要罗罗公司能确保在航空发动机领域占有一席之地,英国在世界上的航空强国地位就不会动摇。
空军辉煌战绩的取得离不开背后航空工业的支持。在第一次世界大战结束后的20年里,航空科技飞速发展。到二战爆发时,世界各工业强国的航空工业科研与生产水平都已达到空前高度。以美国为例,其在二战期间共生产各型飞机30余万架,而其他诸如英国、苏联、德国、日本和意大利等国的飞机总产量也达到近40万架。今年时值第二次世界大战胜利70周年,本刊特推出“二战与航空工业”系列,对二战期间的各主要航空制造商及其产品进行系统介绍,希望广大读者喜欢。
武器装备是战争的主要物质手段,受军事需求牵引和技术进步推动而发展:反过来,它的发展又推动了战争形态和作战样式的变化。第二次世界大战是人类历史上规模空前的一场战争。在这场战争中,逐步成熟的空军得到了广泛使用。如果说空军在第一次世界大战是初登历史舞台,那么,在第二次世界大战中,空军则是大显身手。从大战开始直到结束,空军一直充当重要角色。在整个战争中,没有任何一场重要战役不是因首先赢得空中优势而获胜的。无论在地面还是在海上,掌握制空权成为整个战役的重要组成部分。
而军用飞机的性能,在很大程度上取决于发动机的水平。英国罗尔斯·罗伊斯公司研制的“灰背隼”发动机是当时最成功的发动机之一,总共生产了168万多台,装备了英国“飓风”“喷火”“兰开斯特”“蚊”和美国“野马”等众多著名战斗机和轰炸机,为盟军赢得二战胜利作出了重要贡献。
“灰背隼”问世
“灰背隼”是1906年成立、以经营汽车为主业的英国罗罗公司早期重要产品之一。1909年,罗尔斯接待了访问英国的莱特兄弟。在交谈中,他加深了对制造飞机和航空发动机的了解和兴趣。他认识到动力装置及其可靠性的重要:“一架飞机就像一条底部有洞的船,必须使马达不停地运转,否则就会沉没。”
一战前夕,英国政府要求罗伊斯仿制法国“雷诺V8"航空发动机。富有工程天赋的罗伊斯立刻做出决定,介入航空发动机制造业。这不仅是因为市场有需要,更因为他是一名爱国者。国家有需要,他就义不容辞。他决定把目标定在200马力(约147千瓦)的发动机上。不到6个月,第一台发动机就制造完成了,经过试验,功率达到225马力(约165千瓦),超过设计指标。这台被称为“鹰”的发动机于1916年服役,初始功率为250马力(约184千瓦)。到一战结束时,“鹰”8型在不改变容积的情况下功率达到了365马力(约268千瓦)。
一战期间,罗伊斯还设计了另外两种发动机——“隼”和“鹞”(当时公司的发动机都是以猛禽命名).这些发动机竟装备了40多种不同型号的飞机,配装在英国一战期间半数以上的飞机上。
”鹰”系列发动机的生产一直持续到1928年,各型发动机总共生产了4681台。整个一战期间,为达到军方要求的产量,罗·罗公司十分吃力地组织生产,但坚持不让其他制造商进行专利生产,生怕发动机良好的质量声誉毁于一旦。
1919年6月14日,英国人约翰·阿尔科克上尉(飞行员)和阿瑟·布朗中尉(领航员)驾驶经过改装的“维米“轰炸机第一次不着陆从北美洲纽芬兰的圣约翰斯向东飞越大西洋,抵达爱尔兰的克利夫登,飞行16小时12分钟,成为飞越大西洋的“开路先锋”。完成那次历史性飞行的“维米”轰炸机就装有两台375马力(约276千瓦)的“鹰” 8型发动机。和“维米”轰炸机一起参加竞争的有10架飞机,但其中6架因故退出,最后只有4架飞机起飞。值得罗罗公司骄傲的是,这4架飞机全都搭载的是罗罗公司的发动机,从而为罗罗发动机赢得了极高声誉。
在两次世界大战之间的和平年代,各种航空竞赛活动对技术创新起到了重要作用,其中以施奈德命名的水上飞机大奖赛成为罗伊斯研制新发动机的直接动力。英国在1927年、1929年和1 931年连续三届夺得第一名,得以把奖杯永久地保留在英国。在夺魁的S.5. S.6和S.6B三架飞机中,后两架都装有罗罗公司的”R”型发动机。这些飞机对英国后来航空技术的发展产生了重要影响。
在整个20世纪20年代,罗伊斯一直完全掌管着公司的工程工作。他同时也相当程度地控制着公司的商业性决策,特别是当关乎公司的未来前途时。罗伊斯一生最重要的决策是他最后做出的一项决定:在“R”型发动机的基础上,开发一种全新的PV-12发动机,容积为27升。新发动机很快得到了政府的支持,按以猛禽取名的惯例被称为“灰背隼”(也被译作“梅林”)。罗伊斯决心要使“灰背隼”成为英国空军主要发动机之一。罗伊斯最终成功了,尽管他没有亲眼看到”灰背隼”及其上百种改型。这些发动机装备了二战中挽救英国命运的“喷火”“飓风”以及美国的”野马”战斗机。
PV-12发动机于1933年10月1 5日首次运转.1935年2月21日第一次装在霍克公司“雄鹿”双翼机(飞机序列号K3036)上试飞。最初发动机是围绕当时流行的蒸发冷却系统设计的,但该系统被证明不可靠。当能够从美国获得乙二醇后,发动机就改用常规的液体冷却系统。“雄鹿”被用作“灰背隼”的试车台,装“灰背隼”发动机试飞了100多个小时。经过一些改进.1936年制造出第一台“灰背隼”生产型发动机。第一种装备“灰背隼”发动机服役的飞机是费尔雷公司的“战斗”,随后是霍克公司“飓风”和超级马林公司的“喷火”。但使用“灰背隼”数量最多的是阿芙罗公司四发重型轰炸机“兰开斯特”。在许多种装备“灰背隼”的英国飞机中,与其关系最密切的是1936年首次试飞的“喷火”。出于战时的需要,一系列的应急改进使“灰背隼”发动机的性能和耐用性得到明显提高。
以“灰背隼”为动力的英国四大明星战机
“喷火”:二战中的“英国救星”
“喷火”战斗机是英国超级马林公司一战后长期从事高速竞赛飞机设计工作的结晶。该公司总设计师米切尔设计的S.5. S.6和S.6B分别在最后三届“施奈德”水上飞机竞速大赛上夺得冠军。1931年9月13日,根据连续三次获得冠军可永久持有奖杯的规定,英国参赛队把“施奈德”奖杯带回了英国。 130年,英国军方向超级马林公司提出了一个F7/30方案,要求设计一种单翼战斗机以逐步替换旧式双翼战斗机。米切尔在设计S系列高速水上竞赛机的过程中,积累了不少设计经验。他以S.6B的气动外形为基础,经过反复论证和风洞试验,设计出一架代号为224的新型战斗机。该机的起落架机轮装有整流罩。机翼及机头两侧装备了4挺7.7毫米机枪。翼展为13.9米,机长9.4米,于1934年2月试飞。后来又经过两次修改,最终采用了半椭圆形机翼和封闭式座舱,以公司代号300型(军方代号为37/34)定型。整架飞机外形简洁流畅,采用罗·罗公司“灰背隼”C型990马力(约728千瓦)发动机。机翼内装有8挺7 7毫米机枪,采用可收放式起落架,飞机编号是K5054。
1936年3月5日,该机试飞速度达到547 2千米/时,爬升率为762米/分,成为当时世界上速度最快的战斗机之一。这就是最早的“喷火”l型。遗憾的是,米切尔本人未能亲眼看到“喷火”战斗机的出色战绩。1937年2月,他患上了癌症,不幸于6月11日去世。
1939年9月,第二次世界大战爆发。“喷火”战斗机正式投入战斗。10月16日,英国皇家空军第602、603中队的“喷火”首开纪录,在海军基地菲斯附近击落了两架德国入侵的He-lll轰炸机。在不列颠空战中,“喷火”与“飓风”担任了保卫英伦的重要任务,成为英国的主力战斗机,并且以少胜多,在抗击入侵的德国强大机群的空战中,取得了骄人战绩,从而粉碎了希特勒进攻英国的“海狮”计划。
此后几年间,“喷火”根据作战需要曾作过多次改进,共有33种改型,是二战期间改型最多的飞机之一。在整个二战期间,“喷火”系列飞机活跃在英国本土、地中海、欧洲大陆、非洲和亚洲战场,取得了显赫战绩。
吹散英伦三岛上空阴云的“飓风”
“飓风”是二战中英国海、空军使用最频繁的战斗机,也是仅次于“喷火”飞机的著名机型。“飓风”由西多尼·卡姆爵士根据英国空军F-34/36号要求设计.K5083号原型机于1935年11月6日在英国的霍克飞机厂试飞成功,成为英国航空史上第一种时速超过500千米的飞机。1936年6月投产.1937年底“飓风”Mk.l装备部队,成为皇家空军第一种起落架可以收放的低单翼式战斗机。
“飓风”在机头装一台“灰背隼”发动机,故前机身显得较为尖削。从多框的滑动开闭座舱盖后部开始,后机身背部向下倾斜,最后是一片近半圆形的垂尾。梯形平面上反下单翼内装有全部射击武器,翼下可挂小型炸弹,机腹为水冷散热器,整个机体显得质朴、美观。“飓风”先后发展出了20种左右的改型。
到1944年9月停产时,各种“飓风”与”海飓风”累计共生产了14231架,其中英国本土生产了12780架。该机先后出口/援助过苏联、芬兰、加拿大、南非、比利时、南斯拉夫、葡萄牙等国军队及抵抗组织。在英国皇家空军则一直服役到1954年;
1939年9月3日,英国对德宣战.18个中队的497架“飓风”战斗机(占前线战斗机总数的60%以上)当即投入战斗。10月7日那天首战告捷,击落德军Do-17轰炸机一架。而真正令人对“飓风”刮目相看的战役是发生在1940年夏秋之交的不列颠之战。当时,英国皇家空军共投入32个飞行中队,计1326架”飓风”飞机,它们配合“喷火”战斗机,从约克郡到多塞特郡上空,奋勇抗击德国轰炸机的反复侵犯,在长达数十天的空中鏖战中,“飓风”专门打击敌轰炸机,而“喷火”则专门与敌护航战斗机周旋。
9月15日是个星期天,皇家空军打了一场漂亮仗:300架“飓风”与“喷火”在20分钟内就歼灭了1 85架敌机!丘吉尔称这一天为“空战史上前所未有的最激烈的空战日……”在整个不列颠战役中,英国皇家空军以1:2的击落比累计歼灭敌机1733架,其中“飓风”飞机取得的战果超过了其他型号飞机战果的总和,这使“飓风”声誉鹊起,从而步入了它空战生涯的鼎盛时期。
“兰开斯特”轰炸机
“兰开斯特”是阿芙罗公司在4曼彻斯特”双发轰炸机的基础上发展的四发轰炸机,最大起飞重量32000千克,装4台“灰背隼”发动机,最大速度460千米/时,最大航程2650千米。该机1941年1月9日首次试飞.1942年初开始服役,同年3月10日被用来空袭德国埃森。“兰开斯特”Mkl-VII型在英国共生产了7300多架,在加拿大仿制的称“兰开斯特”MkX型。“兰开斯特”是二战中著名的轰炸机,总共执行过156000次作战任务,投弹60.8万吨。1943年5月17日夜,19架“兰开斯特”飞过英吉利海峡,秘密进入被德国占领的欧洲地区。这次空袭的目标是德国鲁尔区的默讷、埃德尔和索尔三个蓄水坝。飞机为携带巴恩斯·沃利斯设计的桶形炸弹而专门改装过。“兰开斯特”参加的其他重要战役还有:轰炸奥格斯堡潜艇工厂:1944年11月,31架“兰开斯特” (每架带炸弹5400千克)在挪威附近海面炸沉德国的“梯尔比兹”号战舰。
高速木头飞机——“蚊”式轰炸机
1938年底,英国德·哈维兰公司自筹资金设计了一种具有高速性能、不装自卫武器的昼间轰炸机——“蚊”,原型机于1940年11月25日首飞。“蚊”式飞机采用木质结构,因为木材加工简便,可以缓解金属材料供应紧张的困难,有利于组织大批量生产。加之“蚊”式飞机飞行速度快,通用性强,很快就受到英国空军的重视,成为二战期间重要的一型作战飞机。
1941-1950年,各型“蚊”式飞机累计生产了7781架,其中有部分型号是由德·哈维兰在加拿大和澳大利亚的分公司生产的。“蚊”式飞机有多种改型.包括轰炸机、夜间战斗机、战斗轰炸机、侦察机等。
1941年9月17日,当一架高速飞行在法国北部上空、对德军目标进行照相侦察后成功摆脱敌机追击的“蚊”式飞机第一次在世人面前亮相后,“高速木头飞机”的大名从此不胫而走。在许多次行动中,以1942年9月25日对德国盖世太保驻奥斯陆总部大楼所作的精密轰炸最令人叫绝。1943年1月30日,“蚊”式飞机对戈林元帅检阅部队的现场进行了骚扰性攻击,充分证明这种飞机的作战灵活性和投弹的精确程度。 在整个战争期间,仅英国空军轰炸机军团中的“蚊”式轰炸机就出动过39795架次,投下了10万多颗炸弹,其中仅有254架被击落,战损率只有6 3%o.还不及一般轰炸机的1/3.创造了英国空军轰炸机生存率最佳纪录。
顶住压力不断改进
在二战期间,正像英国战斗机司令部司令舒尔托·道格拉斯所说:“敌我双方,像以往一样,在引入改进性能的新型飞机方面,仍像跷跷板一样,总是一方先占优,不久就被另一方超越”。
战争开始时,英国有两款非常好的战斗机——“喷火”和“飓风”,随着德国新型号Bf-109的出现,英国两款飞机被超越,待到改进型“喷火”战斗机问世,才追平了Bf-109。1941年夏季后半段,战斗一直在势均力敌的状态下进行,但是在那之后英国又被打了个措手不及:德国有经验的飞行员驾驶装有星形发动机的Fw-190战斗机登场,再次打破了短暂的平衡。
由福克·伍尔夫公司制造的Fw-190战斗机服役之后,它比Bf-109更加灵活、武器载荷能力更强,为此英国采取的紧急措施是将“喷火”战斗机的发动机更换成“灰背隼”61型。61型是罗罗公司在为“惠灵顿”高空轰炸机研制的“灰背隼”60型发动机基础上改进而来,装配到“喷火”V上之后,最终诞生了“喷火”IX战斗机。这是一款非常成功的机型,性能出人意料,总计制造了5665架,甫一入役便大大提升了士气。
战争期间,“喷火”系列战斗机不断发展,以应对敌机的改进。首次重要的改进是装”灰背隼”45发动机的“喷火”V型。随后,创造了装备两级、双速、中冷“灰背隼”60的“喷火”VIII型,高空性能大幅提高。 “喷火”VIII的中高空性能优于Fw-190.但是Fw-1 90数量更多。”喷火”V型改装“灰背隼”60发动机后诞生了“喷火”IX型战斗机,其生产数量大大超过了“喷火”VIII型。但是在1942年.Fw-190战斗机的低空飞行速度仍超过除“飓风”外的所有飞机,而英国皇家空军对“飓风”的可靠性也表示担心。因此,他们对100架“喷火”V型的机身继续改进,安装了单级的“狮鹫”发动机,从而造出了“喷火”XII型,装备“喷火”XII型战斗机的第91中队,在一次与Fw-190(试图对英国目标发动夜间低空空袭)的遭遇战中,击落了14架入侵飞机中的5架。
罗罗公司认为,“事实证明,航空发动机的发展更多来自于改进而不是设计”。当时在新闻媒体上不时出现一些不负责任的报道,宣称“英国皇家空军拥有了出色的新型战斗机”,从而给人形成这样的印象:“喷火”战斗机的巅峰时代已经过去。罗·罗公司对此坚决反对。
其实,从1937年开始就有对“灰背隼”的批评。罗罗公司总裁海夫斯1937年12月16日给航空部写报告称,“为保护航空部和罗罗公司的利益,我们必须对‘灰背隼’发动机已经过时的言论予以反驳”“‘灰背隼’的有效寿命才刚刚开始,还有5~6年(由于不断发展,事实证明有效寿命比5~6年长得多!)”“也许有必要公开发布这类消息,但是总有这种危险:如果一件事情经常被提及,即使知情人也会信以为真。战斗机飞行员对技术进步知之甚少,他们会认为自己是被过时的战斗机送上了天空”。
海夫斯警告说,保证来年拥有更优异飞机的唯一方法就是在现有基础上进行改进。发动机还有改进的余地,但是需要时间做开发研究和制造。英国必须在今天、明天、后天应对纳粹德国空军而不是未来的某个时刻。“与高手过招,可以迅速成为高手”。要将改进“渗透”到生产中。罗罗公司十分留意Bf-109战斗机性能的提高,有人专门与英国皇家空军保持联络,随时向公司高层汇报最新进展情况。
在两次大战之间,航空发动机领域重大技术革新之一是采用涡轮增压器。随着飞行高度的增加,大气压力减小,空气变得稀薄,发动机功率减小,采用增压器将进气的压力提高是改善发动机高空性能的有效方法。1940年,在“灰背隼”20型上推出新的双速增压器可以让飞行员根据高度(气压)改变叶轮的速度。在5500米或以上高度,飞行员可以转到高速传动(完全增压).以增加压缩:低于5500米时,则转到低速传动(普通增压).这样会减少发动机功率的消耗。这样一来,在不同高度都能够提供更大的动力,发动机的性能得到显著提升,功率大大增加。
“灰背隼”45系列发动机安装了斯坦利·胡克博士设计的改进型中央进气单级增压器。“灰背隼”XX系列安装了新的增压器和双速驱动装置。不列颠之战时,”飓风”II装备了这种加长尺寸的发动机,但是“喷火”没有装备,而装备了胡克设计的不带双速驱动装置的新型中央进气增压器。去掉双速驱动装置的意义在于保持发动机原来的长度,但是在作战高度上仍然可以提供增强的动力。
战时最后一款“喷火”是XIV型,它是把两级、双速中冷“狮鹫”60系列发动机装到VIII型机身上,由高效的罗托尔5叶螺旋桨驱动,其性能在任何高度上都优于Bf-109和Fw-1 90战斗机。实际上,它是第一架击落Me-262喷气式战斗机的盟军战斗机。
整个二战期间,罗罗公司坚持“发动机研发是飞机发展的先锋”的观点,事实证明这是正确的。从1 938年的“喷火”Ⅰ型战斗机发展到“海火” (即海军型”喷火”)FMK47战斗机,飞机的重量已达到原来机型的两倍,最大马力翻番,最大速度提高了144千米/时,最大爬升率几乎翻番,航程是原来的三倍。如果没有“灰背隼”发动机和随后的“狮鹫”发动机平行发展,上述成绩是根本不可能实现的。正如罗罗高层所指出的那样:“在很大程度上,发动机的发展和功率的提高成为飞机发展的先锋。”在功率方面,“灰背隼”不仅从1936年的1 000马力(约745千瓦)提高到1944年的2000多马力(约1500千瓦).而且功率的有效高度范围几乎翻番,从4864米提高到9120米,这具有非常重要的战术意义。
“灰背隼”于1935年11月在4飓风”上首次飞行时,功率达到708千瓦。1936年在“喷火”上飞行时,功率提高到783千瓦。在二战末期它的功率达到1238千瓦,甚至创造过1491千瓦的纪录。 装备“野马”
美国陆军航空兵起初拒绝使用“灰背隼”发动机,因为他们满足于自己现有的发动机,想避免不同备件和维修不同发动机所带来的麻烦。但是,在测试了“灰背隼”发动机之后,他们改变了想法。测试工程师说,“灰背隼”是第一台不出现故障就通过他们检测程序的发动机,也是第一台达到预计高空性能的发动机。
1942年4月29日,英国达克斯福德空战发展小组的一位指挥官给罗罗公司的联络飞行员罗尼·哈克打电话,问他是否愿意试飞美国的“野马”战斗机,该机装备了艾利森公司的Vl710发动机,主要用于执行近距支援任务。哈克飞过之后,感到“野马”具有很多现有战斗机所缺乏的优良特性,如内部油箱巨大(容积是“喷火”的三倍)、机翼根部装有6挺05英寸(12.7毫米)口径的重机枪、能提高滚转率的副翼控制,特别是阻力低,能显著提高飞机的速度。哈克从试飞中察觉到,如果为现有的“野马”换装罗罗公司最新的双速、两级增压“灰背隼”发动机,它就有可能从仅执行低空攻击和侦察任务而发展成为空中优势和远程突防战斗机。如果成功,其就能够应对德国的Bf-109和Fw-190战斗机。经过罗罗公司的专家对装上“灰背隼”61型的“野马”的性能估算,爬升率会大幅提高,在7600米以上高度最大速度会提高64千米/时,加上大的油箱容量,换装”灰背隼”发动机的“野马”有可能成为当时性能最好的战斗机。经过反复论证,哈克的建议最终变为现实,共为“野马”生产了12000多台“灰背隼”发动机。
一次战役的结果充分说明了“野马”的重要性。1943年8月17日,美国空军第8航空队第一次袭击位于德国施魏因福特的轴承工厂.230架轰炸机刚刚与护航的P-47战斗机分开,就遭到200架Fw-190和100余架Bf-109的迎头拦截。Fw-190首次发射了W.Gr-21大型空空火箭弹,顷刻间,36架8-17向大地坠落,还有多架受伤:10月14日的第二次空袭简直是一场灾难.291架轰炸机中的60架被击落,重伤17架.121架带中等程度损伤返航。两次战斗的战损率之高是美军也无法承受的,以至于昼间轰炸暂停了一段时间。然而到了11月,美军订购的装有”灰背隼”的P-51B“野马”来到欧洲,情况随之大变。12月1日,“野马”首次执行远程护航任务,往返基尔航程约800千米。1944年3月,被昵称轰炸机“小朋友”的“野马”一路将B-17“空中堡垒”和8-24“解放者”大型轰炸机护送到柏林,航程1760千米。德国战斗机再也不能对飞行缓慢的轰炸机群像以往那样肆无忌惮地“屠杀”了。盟军的战斗机飞到柏林上空意味着它们取得了制空权,最终战局被完全扭转。英国皇家空军战斗机司令部司令舒尔托·道格拉斯下了这样的定论:“安装了我们授权在美国生产的‘灰背隼’发动机后,‘野马’战斗机成为第二次世界大战期间生产的性能最优良、功能最多的战斗机之一”。
“灰背隼”装在“野马”上,使飞机令人生畏,性能超过了“喷火”。“野马”搭配“灰背隼”获得了极大成功,从而使一种平平常常的飞机变成了战时最优秀的战斗机之一,最大速度达到760千米/时,飞行高度为15000米。除具有当时最快的速度外,“野马”战斗机的另一个突出优点是惊人的远航能力,它可以把盟军的轰炸机一直护送到柏林。到战争结束时,“野马”在空战中共击落敌机4950架,居欧洲战场的首位。在远东和太平洋战场上,由于“野马”的参战,一举结束了日本“零”式战斗机的霸主地位。航空史学界把“野马”看作螺旋桨战斗机的巅峰之作。
“灰背隼”的生产
“灰背隼”的生产是罗罗公司总裁欧内斯特·海夫斯的远谋深虑和决心所驱动的,当时他不时被在通信中遇到的航空部和地方官员所表现出的自鸣得意和缺乏紧迫感所激怒。海夫斯主张建立预备工厂,他预感到即将爆发的战争需要为迅速扩大的英国皇家空军生产大量“灰背隼”发动机。对“灰背隼”发动机的需求量很大,仅靠罗罗公司总部所在地德比的一家工厂是难以满足的。根据公司的安排,位于克鲁和格拉斯哥的预备厂也在昼夜不停地生产。福特(英国)汽车公司在曼彻斯特新建了一家生产”灰背隼”发动机的工厂。此外,位于底特律的美国帕卡德汽车公司和位于马斯基根的大陆汽车公司也在按照许可证特许生产“灰背隼”。
包括美国帕卡德公司仿制的产品,“灰背隼”总计生产了168040台,其中德比32377台、克鲁26065台、格拉斯哥23647台、福特曼彻斯特30428台、帕卡德和大陆55523台。提到这些数字,需要记住的是德比不仅要调派工程师指导其他工厂生产,它还担负着研发和制造新型发动机的重任。产量增长的速度令人吃惊:战争第一年,大约生产了2000台。到1943年,德比、克鲁和格拉斯哥三家工厂一年的产量达18000台。另外,曼彻斯特每周200台、帕卡德每周258台。第10万台发动机于1944年3月29日交付,到1945年5月8日欧洲战场宣布胜利时,总产量超过150000台。
尽管德比工厂生产任务十分紧张,但是仍然被要求派三位专家——航空分部总设计师巴灵顿、增压器专家和技术研究总工程师吉米·埃勒和生产工程师J.M里德——先调到英国政府部门,然后再派到帕卡德公司指导生产。
鉴于战事紧迫,尽管不间断生产对前线十分重要,但几个工厂都受到过罢工的影响。战争期间,罗罗公司的工人连续上7天白班,每天工作12小时,随后变为上6天夜班,每晚工作12小时,每两周休息一天。为保持进度,黎明来临时,工人们就大声唱歌。
德比工厂
罗罗公司总部在德比奥斯马通的生产设施,尽管厂房面积在1935-1939年期间增加了25%.但是并不适合大批量生产发动机,按海夫斯的计划,只在那里生产最初200~300台发动机,以解决新设计中的各种工程问题。德比的员工主要是设计工程师和高度熟练的技工,他们还要承担“灰背隼”的大部分发展工作,而飞行试验是在附近的英国皇家空军哈科纳尔基地进行。原来的厂房已于2008年3月关闭,但是罗罗公司在德比还有很多其他设施。 克鲁工厂
为了满足大量生产“灰背隼”的要求,罗罗公司在克鲁建设的新厂于1938年5月投产,新发动机于1939年出厂。新厂与德比有方便的公路和铁路联系。原来计划在克鲁生产,利用非熟练劳动力和转包商没有特别的困难,但是因为需要转包的部件(如曲轴、凸轮轴和汽缸衬垫)数量不敷需要,最终不得不扩大设施自己生产。
起初地方政府承诺在1938年年底前建设1000套住宅以容纳新员工,但是到1939年2月只签了100套的合同。海夫斯被当地政府这种不作为所激怒,威胁迁走整个工厂,后来航空部介入才使情况得以缓解。1940年,由于女工代替男工操作转塔式六角车床,引起罢工,工会认为那是熟练工人的活,不应该交给女工去干,于是男工们在10天后接替了女工的这项工作。在克鲁工厂总共生产了26065台“灰背隼”。
战后,该工厂用来生产宾利汽车.1998年德国大众买下品牌和工厂,今天那里称为“宾利克鲁”。
格拉斯哥工厂
海夫斯进一步建议在格拉斯哥附近建厂,利用当地丰富的劳动力和苏格兰企业来保证对钢和锻件的供应。工厂由政府提供和运作.1939年6月开始在希林顿建厂,工人于1939年10月进驻,比战争开始晚一个月。1940年9月人员满额。那里同样也出现过住房危机,海夫斯再次请求航空部介入。
该厂有16000人,是苏格兰最大的工业企业。和德比以及克鲁工厂主要依靠外部转包商不同,格拉斯哥工厂生产几乎全部“灰背隼”的零部件。1940年11月,该企业生产的发动机出厂。1941年6月,月产量达到200台.1942年3月提高到400台,总共生产了23675台“灰背隼”。投产一段时间后,由于工人不时要跑防空洞,这个给他们的体力和精力带来了负面影响,工人缺勤成为一个问题。最后,双方同意把每周工作时间定为82小时,每月有半天休息。最高纪录是一天生产100台发动机。
战后,这家工厂成为“灰背隼”和“狮鹫”发动机的修理厂,还继续生产零部件。最后,随着罗罗公司生产“埃汶”和其他喷气式发动机,工厂于2005年关闭。
曼彻斯特工厂
1940年年初,罗罗公司负责预备工厂的赫伯特·奥斯丁找到福特英国工厂,商谈关于把在曼彻斯特特拉福德花园的一家废弃的工厂转产飞机发动机的问题。新工厂建设从1940年5月开始,占地118英亩(约0.48平方千米)。刚开始时,福特公司遭遇了产品的公差标准问题。他们认为罗罗公司的公差范围对他们来说太大。他们生产的汽车比这精确多了,汽车发动机上的每一个零件必须与其他发动机上的相同零件互换。这是福特公司能够批量生产的唯一办法。结果,为达到满意的产品精度水平,福特公司按照自己的标准用一年时间重新绘制了”灰背隼”的所有20000张图样,十分成功。
福特工厂于1941年5月完成,分在两个不同的地方,以减小可能遭受轰炸的破坏。起初,工厂很难找到合适的员工,于是用大量妇女、青工和不熟练男工代替。尽管如此,工厂建成后一个月第一台”灰背隼”就走下了生产线。福特对设备和修改设计的投资,使生产每一台发动机所需要的工时从最初的10000工时下降到3年后的2727工时,单台发动机的成本从1941年6月的6540英镑下降到战争结束时的1180英镑。在胡克的自传《不足称道的工程师》里,他写道:”曼彻斯特工厂一旦投产,‘灰背隼’发动机像脱粒的豌豆一样大量走下生产线。航空部的退货率为零,生产的30400台发动机没有一台被拒收”。在特拉福德花园工厂有员工17316人,包括7260妇女和2名住院医生和护士。1945年8月,“灰背隼”生产趋近尾声,最后工厂于1946年3月23日关闭。
帕卡德生产的“灰背隼”
当“灰背隼”被认为对战争进程有重大影响时,在英国以外建立生产线的谈判就开始了。罗罗公司的人访问了北美洲的许多汽车生产厂,以便在美国或加拿大选择一家工厂生产“灰背隼”。1940年7月,美国“汽车大王”亨利·福特取消了在美国生产发动机的建议,帕卡德汽车公司最终被选定获得1.3亿美元的“灰背隼”合同。合同于1940年9月签字,帕卡德公司生产的第一台发动机于1941年8月运转,产品称为帕卡德V1650。到1943年,“野马”B和C型装上了1520马力(约1118千瓦)的V1650-3发动机并大量服役。V1650发动机的总产量达55523台。
几点启示
“灰背隼”发动机的成功,是英国航空发动机产业20世纪中期取得重大成就的一个缩影,它承上启下,既有二战前的历史背景,同样也反映在二战后喷气发动机的发展历程中。
首先,英国是世界上第一次工业革命的发祥地,经历过“大蒸汽时代”的洗礼。作为私人企业的罗罗公司,在长期的生产实践中积累了大量的“秘方”,对自己产品的质量信誉倍加珍惜。
其次,罗罗公司的掌门人——早期的“工程天才”罗伊斯和二战时的海夫斯——的正确决策和对自己产品的高度自信至关重要。他们坚信“发动机研发是飞机性能提高的先导”。随着时间的推移,他们研制的发动机不断改进,最终带动飞机的性能大幅提高。
第三,一旦认识到航空发动机对国家军事、经济发展的重要性,政府就紧抓不放,给予坚定的支持。时至今日,尽管英国国际地位日薄西山,独立、完整的飞机产业早已不复存在,但是只要罗罗公司能确保在航空发动机领域占有一席之地,英国在世界上的航空强国地位就不会动摇。