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波蘭斯圖卡——PZL-23轟炸機小傳(上)

2013-09-12 12:23:56編譯康瑋
航空世界 2013年9期
關鍵詞:發動機生產設計

編譯:康瑋

兩次世界大戰期間,波蘭空軍(Lotnictwo Wojskowe,意為軍用航空,隸屬陸軍)的一大特點,在于其對配合陸軍行動的武裝偵察機的重視,它們被稱作“前線”(liniowe)機,被波蘭統帥部視作僅次于戰斗機的重要機種。這種錯誤的觀念在很大程度上源自1919~1920年間俄波戰爭的經驗,當時參戰雙方使用的飛機很少,可以在空中自由活動,它們最為有效的用途便是近距支援和偵察。20世紀30年代伊始,這些陸軍支援中隊主要裝備波制波特茲XXV、XXVII雙翼機,一些中隊裝備了法制布雷蓋XIX,顯然,空軍急需換裝一種更加先進的飛機,波蘭戰爭部航空局也向本國航空工業提出了要求。

P.Z.L.設計部(位于華沙)的年輕設計師斯坦尼斯瓦夫·普勞斯(Stanislaw Prauss)曾為波蘭航空公司(P.L.L.Lot)做過一種單發快速旅客機的初步研究,這種被稱作P.Z.L.13的飛機為全金屬半硬殼結構,采用懸臂式下單翼布局,使用一臺400~450馬力的普·惠“黃蜂”星形發動機。盡管設計概念十分先進,但波蘭航空公司最終還是對其失去了信心,一直提供資助的波蘭交通部也于1931年春取消了該項目。

波蘭航空局與普勞斯商議后決定利用P.Z.L.13開發一種新式三座陸軍支援飛機,該機的初步研發工作隨之展開。除了普勞斯的方案,參與競爭的還有喬科斯(Ciolkosz)的雙座高單翼設計——P.W.S.19,使用一臺500馬力的普·惠“大黃蜂”發動機,以及魯德里奇(Rudlicki)的雙座雙翼設計——盧布林R.XVII,使用一臺450馬力的洛林·迪特里希(Lorraine Dietrich)發動機,外形流暢,起落架可收放,使用了波特茲XXV的一些部件(由位于盧布林的Plage&Laskiewicz公司生產)。1931年底,波蘭航空局選中了P.Z.L.公司的方案,并于1932年初指示普勞斯繼續其開發工作,該設計被稱作P.23。P.23計劃安裝一臺布里斯托“飛馬”發動機,該發動機將由位于華沙的波蘭斯柯達公司生產。1932年春,P.23的設計基本獲得認可,應航空局的要求,埋入機腹內部的機槍被更加復雜的吊艙所取代,以方便投彈瞄準和增大機槍射界。1932年秋,P.Z.L.獲準制造1架靜力試驗機和3架試飛用原型機。一同參與競爭的R.XVII方案沒有造出樣機,而P.W.S.19方案雖有原型機問世,卻是由P.W.S.公司自行出資制造的。

研發過程

P.23的研發遇到了很多棘手問題。P.23是一種重量大、飛行速度快較快的飛機(高翼載荷),卻被要求能夠從條件很差的前線機場起飛,為尋得一個理想的解決方案,設計組下了很大的功夫。為了在降低飛機重量的同時保持結構強度,普勞斯決定采用一種全新的機翼設計。這種機翼由波蘭航空工程師米斯塔爾(Franciszek Misztal)發明,其外段機翼的主體結構由波紋硬鋁板組成的扭力盒(波紋沿翼展方向)構成,外覆部分受力的光滑硬鋁板。扭力盒外裝有硬鋁制機翼前緣(D形盒)和蜂窩結構的機翼后緣。這種機翼可被視作航空工程史上最早的金屬夾層結構的實例,最早被應用在1931~1932年間生產的P.Z.L.19上。華沙科技大學對P.23的扭力盒結構機翼很感興趣,在胡貝爾(Huber)教授的請求下,P.Z.L.為其提供了普通雙梁構造的主翼,以進行對比靜力試驗。該試驗只是華沙大學的科研項目,與P.23的開發沒有直接關系。

首批生產型P.23A,注意獨特的引擎安裝位置和起落架支柱上的探照燈鼓包。

P.23/I原型機,注意引擎被安裝在機身軸線上。

換裝925馬力“飛馬”XX引擎的P.23B,裝有漢密爾頓三葉螺旋槳。

波蘭空軍士官學校使用的P.23A

由于P.23設計上的超前性,其原型機的制造過程可謂一波三折。在波蘭航空技術研究院(簡稱I.T.B.L.)進行的靜力測試結果顯示,該機部分部件的強度達不到要求,在對結構進行修改后,靜力測試于1933年年底完成,機體結構的安全系數在模擬輕載條件下是10.5,在3450千克(7605磅)最大起飛重量條件下是8.0。原型機的生產進度因為這些設計上的必要改動而滯后。

P.23的官方名被定為Karas,即“歐洲鯽”,首架原型機P.23/I于1934年8月下旬首飛,該機裝有一臺590馬力的布里斯托“飛馬”II發動機,配備索曼斯基(Szomanski)雙葉木制螺旋槳。在初期試飛過程中,暴露出來共振、飛行員和觀察員座艙的視野不佳、機身內部空間局促、機組成員出入較為困難等問題,機內空間狹小的原因主要在于機身彈艙的影響。第二和第三架原型機(P.23/II、P.23/III)經過了全面修改,為改善飛行員視野,P.23/II的發動機(裝在一個新的低阻發動機罩內)位置有所降低,形成了P.23頗具特點的機鼻;內部彈艙被取消,所有掛點都被設計在主起落架支柱間;飛行員和觀察員座艙由新的視野良好的艙蓋替代,內部設備重新進行了布局,座艙空間增大,乘坐更加舒適;此外機翼設計也進行了比較大的修改,安裝了更有效率的開縫副翼和最大可偏轉45°的改進型襟翼,主翼內段裝有前緣縫翼,可在大迎角飛行時起到平順氣流的作用。P.23/I上安裝的“斯維亞特奇”(Swiatecki)式投彈裝置(曾有不少歐洲強國購買過生產許可證,維克斯·阿姆斯特朗公司還生產了基于該裝置的類似產品,大量安裝在英國轟炸機上)沒有出現在P.23/II及以后的P.23上,因為發明者斯維亞特奇與波蘭航空局就生產問題存在分歧。

安裝“飛馬”發動機的第二架原型機P.23/II于1935年春首飛,該機性能較之首架原型機有了很大提高,只是座艙前向視野仍然不盡如人意,兩個月后首飛的第三架原型機體現了進一步的改進:“飛馬”II發動機的安裝位置繼續下移;飛行員座椅位置被加高;風擋經過了重新設計;座艙蓋也被加高。

1936年5月,在瑞典斯德哥爾摩舉辦的國際航展上首次公開亮相的“歐洲鯽”。

試裝可回收機腹吊艙和雙垂尾的P.42

換裝了680馬力“飛馬”VIII引擎的P.23/III原型機

第24中隊裝備的P.23B

1935年夏初,P.23/II在航空技術研究院主持的適航性測試中失事,以最大起飛重量起飛的P.23/II在離地后很快墜毀,機組全部遇難。P.23/III完成了剩下的試飛和部隊接收測評任務,經過不斷的改進,P.23/III逐步達到生產型P.23A的標準,該機后來換裝680馬力的“飛馬”VIII發動機,作為主要生產型P.23B的驗證機使用。1936年5月,P.23/III在瑞典斯德哥爾摩舉辦的國際航展(Internationella Luftfarsutslallningen)上首次公開亮相。同年年末,一架首批生產型P.23A(臨時注冊號SP-BMF)參加了巴黎航展。

生產與出口

波蘭空軍定購了40架安裝“飛馬”II發動機的P.23A,210架安裝“飛馬”VIII發動機的P.23B。1935年下半年,P.23的生產工作在新建成的位于華沙-奧肯錫(Okecie)的P.Z.L.第一飛機工廠展開。到1935年年底,首批生產型P.23A的機體已經完成,后續P.23A的機體生產進度也超過預期,不過由于缺少發動機,P.23A的交付工作直到1936年年中才開始,此時首架P.23B已經下線。生產延期的原因主要在于“飛馬”II發動機,由于P.23原型機使用的進口發動機存在缺陷,在波蘭生產的“飛馬”II需要進行設計上的改進。但是P.Z.L.公司第一發動機廠(前波蘭斯柯達公司)生產的首批發動機的測試結果更為糟糕,經常發生減速齒輪被卡住和曲軸斷裂的事故。波方在與布里斯托公司溝通后得知,該公司的轉包商在部件測試時發現了同樣的問題并相應修改了設計,不過這些改動沒有被包含在出售給波蘭的圖紙資料里(由于英國從未量產“飛馬”II發動機,所以該發動機的圖紙資料也沒作相應的修改)。盡管最終P.Z.L.產“飛馬”II經過了改進,該型發動機的表現仍然無法令人滿意,交付工作也比計劃延遲了數月之久。首批P.23A直到1936年6月才交付部隊使用。同樣由于發動機的問題,所有P.23A的實用升限都被限制在3000米以下。最初生產的P.23A在機翼內段裝有P.23/II和P.23/III試用過的自動前緣縫翼,不過由于實際效能非常有限,以后生產的P.23就不再安裝了。1937年春夏兩季,P.23B的生產達到頂峰,月產量為15~20架,此后月產量逐漸下降,生產一直持續到1938年。

駐扎在華沙的第1航空團第11中隊裝備的“歐洲鯽”,機身側面淺藍色三角形上繪有中隊標志。

第32中隊的飛行員在一架“歐洲鯽”前合影

當P.23開始量產后,該型戰機參與了一系列試驗性的改裝項目,例如:換裝各種螺旋槳進行對比測試;一架P.23還將機腹鼓艙內投彈手/射手的俯伏位置改為轉椅,并加裝潛望鏡式投彈瞄準儀等。1936年,普勞斯的設計組開始在P.23基本設計的基礎上嘗試進一步的發展,包括為保加利亞開發的馬力加強型P.23(P.43)和經過全面修改的后繼機型P.46,P.46計劃安裝可回收的機腹吊艙(可在投彈手/射手體重的作用下向外伸出),采用雙垂尾布局。首架生產型P.23B在總裝線上試裝了可回收機腹吊艙和雙垂尾,該機被稱作P.42,裝有P.Z.L.“飛馬”VIIIA發動機,于1936年4月首飛。經過測試,設計組決定在P.46上使用液壓裝置替代原來的重力作用系統,P.42后被改裝回P.23B并交付給波蘭空軍。1937年,另一架P.23B臨時換裝了925馬力的P.Z.L.“飛馬”XX發動機,配備計劃用于P.46A的漢密爾頓式三葉金屬變距螺旋槳,這架P.23B使用民用注冊號SP-BGZ,在完成測試后也被改裝回標準的P.23B。

被德軍擊落迫降的P.23B,屬于第41中隊。

被德軍俘獲的第65中隊的“歐洲鯽”

保加利亞最初與P.Z.L.公司協商購買12架P.23。出口保加利亞的P.23改型被稱作P.43,名字也是“歐洲鯽”。為了滿足保加利亞客戶的要求,P.43將安裝馬力更強的土地神-羅納(Gnome-Rhone)14Kfs星形發動機,配備2挺前向同步機槍。P.43與P.23大體類似,只是為了補償新發動機引起的全機重心位置的改變,機體設計必須進行修改。飛行員與觀察員座艙作了改動,機身長度增加,其它尺度和最大起飛重量與P.23B一樣。P.43沒有造出真正意義上的原型機,其首架生產型即被作為原型機使用。

保加利亞購買的12架P.43A(在法國簽署的訂單)直到1937年年底才完成交付,延期還是出于發動機的問題(容易過熱和起火)。在解決了發動機問題之后,裝備保加利亞空軍的P.43A很受部隊歡迎,以致于保加利亞向P.Z.L.續購了36架(后又追加到42架)。這批飛機被稱作P.43B,換裝了980馬力的改進型土地神-羅納14Nol發動機。P.43B原定于1939年二、三季度交付,到1939年9月1日,大約有30架P.43B被交付給保加利亞。

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