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主题:【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机 -- 妖猫drake

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家园 【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机(二)

2. 并联?串联?诡异的双发机

昭和15年即1940年8月,陆军航空本部技术研究部向川崎航空正式发出了700公里时速液冷战斗机的开发指示,并赋予了Ki-64的标号,当时川崎航空设计组身上压着几付重担——Ki-60和Ki-61的设计任务尚未完成,但是土井武夫等人也只能硬着头皮一心多用了。

鉴于陆航对Ki-64抱有巨大希望,川崎航空不敢怠慢,土井武夫只得亲自担任主任设计师,此时,他同时身兼Ki-60/Ki-61/Ki-64三款液冷发动机战斗机的主任设计师,这使得三款战斗机在气动外形、机体结构等方面相似度颇高。不过土井也不能真的分身三用,三款战机的设计组都有一名经验丰富的设计师担任常务副组长,既“专任担当”,Ki-64设计组的常务副组长是北野纯技师,Ki-60设计组是清田坚吉技师,Ki-61设计组则由大和田信技师担任常务副组长一职。

班子拉起来之后,Ki-64设计组坐下来讨论如何实现陆航700公里时速的要求。要知道此时还是1940年,陆航提出的“2000hp功率级别的液冷发动机为核心设计时速700公里的战斗机”的前提条件也就是超大马力的液冷发动机还尚未问世。

设计DB601的德国,此时确实拥有能够短时间冲刺到2000hp的DB601A-RJ,其实就是采用增压和强氧化助燃剂的DB601A,但是其使用寿命极短。德国空军此时装备的最先进DB601改型是使用燃油喷射和增压器的DB601N,最大功率不过1200hp。

除戴姆勒-奔驰外,容克斯在也冷发动方面也颇有成就,著名的Jumo211性能较DB601稍差,但是1940年容克斯已经设计完成了强大的Jumo213A,虽然最初型号使用寿命较短,质量也差强人意,但是其最大功率达到了1750马力。从1940年开始,戴姆勒-奔驰在液冷发动机研发上就被容克斯追上,更准确的说是多段变速涡轮增压技术瓶颈拖了德国液冷发动机研发的后腿。

由于无法装备性能稳定的二段变速涡轮增压器,德国人只能依靠化学助燃剂来提高发动机功率,这种揠苗助长的手段极大的影响了德国发动机的质量,奔驰的1750马力级别DB603发动机一直到折腾到1942年才大规模投产,容克斯的Jumo213的量产也是磕磕碰碰,到43年才算拿得出比较靠谱的产品。到二战结束,戴姆勒-奔驰终极液冷发动机DB605D-CM也仍然只是可以短时间冲上2000hp,仍不能稳定输出2000马力级别的动力。

在美英方面,虽然英美航空界更喜欢使用风冷发动机,但是凭借雄厚的技术基础,拿得出手的好产品还是不少。比如美国P-38/P-40/P-51使用的埃利森V-1710Allison V-1710和英国罗-罗公司著名的狮鹫发动机Rolls-Royce Griffon,不过在1940年它们的功率也只能达到1500hp级别。但英国罗-罗公司却不断的改进着狮鹫发动机,到1942年以后喷火9型使用Griffon 72和喷火14型的Griffon 85总算能够稳定的输出2000hp级别的雄劲动力。

可惜川崎航空这时候却没有机会拿到2000hp级别的发动机,手里的DB601A也就是1100hp级别,如何实现2000hp的功率呢?大家首先想到了双发布局,但土井武夫却亲自否定了通常型的双发布局,显然Ki-45屠龙的失败给了土井武夫足够的教训,通常双发布局虽然能够使得总功率提升,可是机体重量和风阻也随之大幅度提升,优势劣势正好互相抵消了。(屠龙和日本普通双发高速战斗机的故事可以参考妖猫drake:【原创】小猫原创:日本最高速—Ki-83远战揭秘(一)

就在川崎Ki-64团队为发动机问题一愁莫展的时候,德国人又送来了解决方案。1936年夏天,德国空军向亨克尔Heinkel提出了一个近乎难以完成的任务——以DB601为发动机设计一款速度达到甚至超过当时战斗机的高速双发轰炸机。这个任务的难度有多大呢,我们可以对比一下使用DB601发动机的ME-110C,在不装载炸弹的情况下,ME-110C的航速不过560公里/小时,根本不可能同ME-109等轻型单发战斗机比拼速度。但是亨克尔Heinkel公司和戴姆勒-奔驰的设计师们绞尽脑汁真的想出了一个法子——利用液冷发动机的特点,采用并联方式,在一个单发机的机体内装上两台液冷发动机。于是,由两台DB601并联而来的戴姆勒-奔驰 DB606发动机问世,这两台发动机共用一套变速器,并且单台发动机与变速箱之间都有离合器,能够实现单台工作或两台发动机同时工作。

利用DB606发动机,亨克尔完成了自己的He-119高速轰炸机设计,其散热系统沿用了He-112的翼根散热器设计,发动机被安置在机体中部,通过长长的传动轴带动机头的四叶大直径螺旋桨。插一句,这套并联发动机带动大型四叶螺旋桨的设计,后来被用于亨克尔P.1041设计方案,最终演变为诡异的纳粹“狮鹫”——He-177轰炸机。1937年夏天,亨克尔He-119V1试飞,在试飞中,翼根散热器表现较差,尤其是在起飞和降落阶段,散热效果明显不足,因此自V2号之后的试验机在机头下后方专门增加了新的散热进气口。

He-119的飞行数据并没能达到德国空军的要求,在搭载1000公斤炸弹的情况下航程为1000公里,最高时速只有505公里。因此德国空军前后仅订购了8架试验机,其中V7和V8号试验机是完全按照轰炸机的要求设计制造的,又被称为He-119B型。据说V5和V6还先后担任了几款戴姆勒-奔驰并联发动机的实验工作,比如DB605并联版DB610和DB603并联而来的DB613。

此时,德日在航空合作方面算是异常的紧密,亨克尔此前为日本海军航空兵提供了多款优秀的飞机,日本驻德国海军武官对亨克尔的飞机研发情况盯得很紧,1938年底,海航已经得到了亨克尔研制特殊双发三座高速侦察/轰炸机的确切情报,截止1939年春天,时任驻德国海军武官,日后以联合舰队第9舰队司令身份战死并追晋海军大将的远藤喜一少将综合各方情报,向日本海军高层详细的报告了He-119的情况。

于是,日本海军正式向德国空军和亨克尔公司提出了引进两架He-119的要求,并向亨克尔公司派出了包括爱知、三菱、中岛飞机设计师在内的联合考察团。爱知公司派出了尾崎纪男技师、山本公次技师,中岛派出了山本良造技师,三菱则派出了高桥己治技师,爱知的两位技师日后主持了爱知Ha-70 01型液冷双发并联24气缸发动机的研制,并参与了海军空技厂的末代高速侦察机“景云”的设计工作,简而言之,“景云”就是利用45年技术的日本版He-119。

可以看出,日本海军并没有叫上诸如川崎等一般被认为是属于日本陆军阵营的飞机制造厂商人员。从日本海军的角度看,He-119V4在1937年12月曾在轻载条件下实现600公里/小时的高速度,是一款很有潜力的远程高速侦察机,三座布局也适合长期的巡逻侦察任务,同时He-119也有将其改为浮舟水上飞机的计划。

但战时日本航空界对外国先进航空情报和资料还是有一定的共享的,川崎方面也取得了He-119的气动外形等资料。因此土井武夫最初决定在Ki-64上采用单发机直径机体搭载并联双发液冷动机的特殊布局,但随着设计的深入,川崎设计组面对散热等问题,又将双发并联布局改变为双发液冷发动机前后串联带动共轴反转螺旋桨的奇特布局,并配合特殊的表面空气冷却器,产生了川崎乃至二战日本航空史中最特别的双发高速战斗机。

虽说美英航空界更偏爱风冷机,但是在液冷机研发上也并不含糊,1940年的DB601对上美国P-38/P-40/P-51使用的埃利森V-1710Allison V-1710和英国著名的罗-罗公司狮鹫Rolls-Royce Griffon发动机最多就是个难分伯仲,后劲就更比不上美英型号了

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但德国人在机械方面却有种邪恶的天才,单机性能上不去,咱就群殴,于是并联的DB606/DB610/DB613等怪异的型号便出现了

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除了戴姆勒-奔驰,容克斯在液冷机上面也水平不俗,Jumo211/Jumo213都是很优秀的液冷机型号

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亨克尔以并联DB606发动机为基础,研制了怪异的He-119式高速轰炸机,这款双发轰炸机在轻载条件下能够达到600公里时速,但是机体在散热等方面隐患颇多,虽然在机头下后方加上了冷却进气口,但在起飞和降落中液冷发动机过热的问题依然极其严重,日本引入的两架试验机最终都失事损毁了

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1939年冬天日本航空考察团和亨克尔人员的合影,除了爱知公司的尾崎纪男技师、山本公次技师,中岛的山本良造技师,三菱的高桥己治技师外,图正中穿飞行夹克的是亨克尔1937年进行He-119V1首次试飞的试飞员

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日本技师兴趣盎然的进入He-119的座舱,注意He-119采用了驾驶员和观察员并列前置,无线电操作手则在发动机舱之后后置的特殊布局

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引进的He-119最终衍生出了空技厂终极侦察机“景云”,后者完全继承了前者的并联发动机和大型螺旋桨

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妖猫drake:【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机(三)

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