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

2.串联双发动机和共轴反转螺旋桨

别看日本的军用飞机在中国战场横行霸道，实际上，在Ki-43，A6M等机型出现之前甚至之后，日本的那点航空技术在西方航空大国面前就是个小学生，但这位学生绝对属于最好学的好学生。所以在二十三十年代，日本海陆军拼命从西方的各大飞机公司引进先进飞机和技术，除了德国外，日本人同另一个老牌航空大国意大利也打得火热，从拉丁人手里搞到不少好东西。

虽然二战中意大利人沦为笑料，但是其航空技术并不比英法美等第一等航空强过差多少，虽然后劲不如苏联和日本，但是1940年意大利还是可以吃一些过去的老本，在传统强项轰炸机方面，意大利拥有菲亚特B.R 20和SM.79这两款性能不错的大型轰炸机，前者日本以“イ式重爆”之名购入并装备了第12飞行战队the 12th Sentai，还在诺门罕炸过苏联人。

在战斗机方面，马基航空Aeronautica Macchi（逐渐发展为阿莱尼亚.马基航空Alenia Aermacchi）以20、30年代一系列成功的竞速水上飞机为基础，研制了不少性能出色的战斗机。马基航空出道之时先是依靠性能先进的大型水上飞机扬名立万，日本海军和民间很早便同马基有了联系和合作。1931年，马基航空推出了一款意欲角逐施奈德杯竞速大赛冠军的高速水上飞机引起了日本航空界的极大兴趣。

1911年法国人雅克施耐德 Jacques Schneider决定设立一项水上飞机竞速比赛，并规定了每年的冠军将获得1000英镑的奖金。让他意想不到的是，1913年开始，每年一届Schneider Trophy racing seaplane 施奈德杯水上飞机竞速赛成为了世界航空精英分子为之疯狂、为之拼搏甚至为之牺牲的航空奥林匹克。

法国、美国、意大利、德国、英国，到处都有为了夺冠而废寝忘食的飞机设计师和试飞员（比如著名的杜立特将军当年就是个痴迷者），这一比赛逐渐聚集了大批铁杆观众，甚至有200000人观赛的记录。日复一年的速度搏杀催生了一批优秀的水上飞机型号，二战中休泼马林喷火，P-51，马基M.C202等战斗机都可以看得到当年参与施奈德杯的水上竞速机的影子。

从1913年到1931年，施奈德杯共举办了11届，1927、1929和1931年的最后三届施奈德杯，英国休泼马林公司依靠著名的S.5/S6竞速机蝉联三届冠军，但是1931年最后的施奈德杯，英国人却赢得很无耻——英国空军部突然拒绝再为斯奈德杯提供资金支持，一位贵妇露西.休斯顿夫人以个人名义出资100000英镑支持比赛，但是却将赛期提前到9月13日，完全没有为美国、德国和意大利的队伍留出准备时间。结果英国休泼马林当然而然当然赢得了“独角戏”的胜利。

不过休泼马林S.6B在9月13日还是创造了施奈德杯的新纪录——时速547.31公里，这款日后演变为英国救星“喷火”战斗机的出色水上飞机最终将自己的最高速度定格在655.8公里/小时。即便如此，英国人的最后胜利却难以让人服气，至少意大利人大大的不服，因为他们本来准备在1931年的施奈德杯中派出终极竞速水上飞机 马基M.C.72。

按意大利人的说法，英国人是故意做缩头乌龟，他们明知道休泼马林S.6无法同马基M.C.72抗衡，又怕堂堂正正比赛落败丢了大英帝国的脸面，便演了一出双簧欺骗世人。确实，马基M.C.72在当时是无法被打败的，因为它使用了恐怖的24缸液冷发动机 FIAT AS-6——一款能够稳定输出2300hp，短时间冲刺到3000hp以上的超级液冷发动机。

看过前一篇的河友可能会奇怪，1940年英美德都只有1500hp级别的液冷发动机，1931年的意大利人拿到天顶星技术援助了？其实，意大利人实在是输急眼了。休泼马林S.6能够称霸1927年和1929年的施奈德杯，除了靠其出色的气动外形设计，最主要靠的是Rolls-Royce R罗-罗公司R型发动机爆发出的强劲动力，这款 Rolls-Royce Griffon 的前身（狮鹫就是R型机的缩小降级版）在1929年问世的时候便拥有1400hp~1500hp的功率，此时意大利最好的液冷发动机菲亚特 AS-5的功率只有1000hp。如此大的性能差距使得马基的竞速机根本无法同休泼马林S.6竞争，气急败坏的马基公司向菲亚特的发动机研发人员赌咒发誓，只要菲亚特能拿出最大功率达到2800hp，总质量不到840公斤的发动机，马基就能搞出飞机装上去打败英国人。

菲亚特公司一时间也素手无策，Fiat AS.5的重量是348kg，英国人的罗-罗R型发动机不到750kg，但是功率和发动机质量不是简单的正比关系，用扩大尺寸的方式不一定就是搞出足够强劲的发动机，何况大尺寸的发动机风阻也很大。但是为了意大利航空工业的荣耀，菲亚特也豁出去了，他们先后试验了并联两台发动机和串联发动机的方式，并联方案首先被否定了，马基公司的设计人员却很看好串联方案——他们最初认为发动机长一些只不过带来一个长机鼻，对于降落容易的水上飞机，长机鼻起降安全影响比陆基飞机要小得多。

但等深入研究之后，马基的设计师发现串联发动机提供的巨大功率在驱动螺旋桨时带来了可怕的扭矩，前所未有的强劲动力带来了前所未有的强大扭矩，这个巨大的反作用力淡淡依靠副翼配平的传统方式很难克服，而且在高速竞速中采用副翼配平的方式也容易造成严重的飞行事故。

无奈的马基设计师决定采用Contra-rotating propellers 共轴反转式螺旋桨，即依靠一根驱动轴驱动一对直径相同，旋转方向相反的共轴螺旋桨，产生两个大小相同方向相反的力矩相互抵消。共轴反转式螺旋桨还有一个好处就是由于偏航较小，飞机垂直尾翼可以做的比较小，进一步降低了风阻。

最终串联两台AS.5发动机并配上机械增压器和传动齿轮组得到的菲亚特AS.6发动机重量达到了930Kg，最大功率则达到了惊人的3100hp，马基公司以其为基础研制了长鼻子的马基M.C.72水上竞速机在1933年创造682公里/小时的速度记录，经过进一步改进的M.C.72在1934年10月23日又突破了700公里时速大关，其709公里/时速的飞机速度记录保持到1939年，而作为水上飞机速度记录直到2008年才被打破。

马基M.C.72的传奇令世界航空界为之侧目，也使得共轴反转螺旋桨逐渐流行起来。有趣的是，英国休泼马林喷火终极版 海火 MK.47也采用了共轴反转螺旋桨。在日本军用航空界，1940年川崎航空为了能配合串列两台发动机产生的巨大功率和随之而来的巨大扭矩，也决定采用共轴反转螺旋桨。另外，川西“强风”式水战试验机最初也采用共轴反转螺旋桨，但后来出于量产的考虑仍改用了平庸的单螺旋桨设计。

共轴反转螺旋桨在量产方面确实会带来一些问题，由于一对螺旋桨的驱动轴其实是由一大一小，两根套在一起的同心金属轴组成的，对金属加工技术尤其是金属表面处理平整度要求颇高，川西方面自认为难以在战时条件下难以生产质量稳定的同心驱动轴组，那么为什么川崎航空如此有信心呢？

这就要从德国人使用对DB601A发动机的使用谈起了。德国人是二战中最喜欢在桨毂中轴里面装备机枪/航炮的国家，其他如美国和苏联也有如P-39和雅克-9等战机装备了桨毂航炮（Motorkanone）。桨毂航炮要求航炮炮管穿过发动机并从螺旋桨桨毂里伸出，所以DB601A的本来就有专门的大直径中空驱动轴，正好可以用于驱动共轴反转螺旋桨。

不过，相对于单发发动机驱动共轴反转螺旋桨，川崎必须要认真考虑如何布置前后两台发动机，马基M.C.72那种超长机鼻在陆基战斗机上只能是个大大的反面教材。而且土井武夫从Ki-61三式战飞燕的研制中吸取了不少教训，DB601A比星形风冷发动机长度要长很多，Ki-61的机鼻长度已经让日本飞行员不太适应，肯定不能再往驾驶员前方塞进一台DB601A。

Ki-64设计组最终只能把一台发动机挪到驾驶舱后面，但是串联发动机又必须有一根穿过前后发动机的超长主轴。迫不得已，Ki-64设计组只好在后部发动机前端装上减速机构，然后再同横穿机体第4号纵壁到第10号纵壁的驱动轴连接。由于驾驶舱位于第6纵壁和第9纵壁之间，所以飞行员差不多就坐在连接前后发动机的驱动轴上面。

由于Ki-61和Ki-64均采用液冷发动机，土井武夫指示Ki-64设计组在设计中大量参考Ki-61的机头和驾驶舱的成熟设计，导致两种飞机很多方面颇为相似。

1913年开始，每年一届Schneider Trophy racing seaplane 施奈德杯水上飞机竞速赛成为了世界航空精英分子为之疯狂、为之拼搏甚至为之牺牲的航空奥林匹克。图为施奈德杯

1929年英国施奈德杯得海报

罗-罗公司的R型12缸液冷发动机，1929年问世时是最优秀最先进的航空发动机

被休泼马林S.6和罗-罗R型发动机这对组合逼得恼羞成怒的意大利人用近乎无赖也近乎的疯狂的方式制造了菲亚特AS.6式 24缸液冷发动机，并利用其3100hp的惊人功率设计制造了马基 M.C.72，以压倒性的优势战胜了英国人

德国人偏爱桨毂航炮（Motorkanone），所以Jumo213和DB601A均有专用的大直径空心驱动轴，DB605等发动机继承了这一设计

共轴反转螺旋桨虽然有不少优点，但是也有结构复杂的问题，相对单发机和拥有超长机鼻的马基M.C.72，如何设计Ki-64的共轴反转螺旋桨和串列发动机确实是个大难题

使用共轴反转螺旋桨的终极海火MK.47

川西“强风”水战的试验机也装备了共轴反转螺旋桨

马基M.C.72长长的机鼻中容纳了由两台12缸AS.5发动机串联而成的菲亚特AS.6发动机

共轴反转螺旋桨的机械结构极为复杂

战斗机机体其实也是有如舰船龙骨一样的一道道纵壁的，图为Ki-64的机体内构

小猫自己做的图，大家凑合看

还是自己做的图，对比Ki-64和Ki-61机体，可以发现相似点很多，上为Ki-64

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