披上红星的十字铁翼③——容克斯-米亚西舍夫EF-151B

军心安营扎寨 2024-03-10 19:26:40

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案300

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第300期纪念

感谢各位读者厚爱,本系列连载来到编号300期,其实是302期,因为早期有个2.5,后来由于疏忽252编号授予了两篇文章。写这个系列之初,我是没有想到会“一发而不可收拾”,收集整理和分享长期的爱好让人无法停止。本系列将一如既往,为大家提供超丰富的航空史秘密项目图文介绍,咱们下一个百期继续纪念。老规矩,百期纪念是重磅长文。@nordland 今日头条 原创首发

共同梦想

EF-151C想象图

长期以来,优秀的远程战略轰炸机是德国空军无法实现的梦想。但在战争的最后阶段,有了 Jumo 022 涡轮螺旋桨发动机以后,几乎就触手可及了。幸运的是,1945年战争结束之前,纳粹并没有完成从欧洲起飞轰炸纽约的远程轰炸机。战争结束之后,这个梦想被另一个强大国家继承,苏联空军同样十分渴望从欧洲本土起飞,轰炸北美大陆的远程战略轰炸机。

德国涂装EF-151C,作者Cchipbasschao

苏联涂装EF-151C

涡轮螺旋桨 Jumo 022

1939年在喷气动力出现以前,没有人能想象没有螺旋桨的飞机。螺旋桨曾经主导了所有的飞机动力设计。进入喷气时代以后,螺旋桨似乎马上就被工程师抛弃了。但他们很快就明白了,喷气发动机的效率非常低,因为它将非常高温的气体混合物从喷嘴中喷出,这些炙热气体的能量被白白损失。

Jumo 022 涡轮螺旋桨发动机,使用了反转双桨

于是重新使用螺旋桨的想法出现了,将部分尾气热量用来推动螺旋桨,从而可以极大减小燃料消耗。这就是涡轮螺旋桨发动机的原理。强大的涡轮螺旋桨发动机将显著的提升航程。容克斯在早期阶段就开始解决相关问题,而螺旋桨涡轮喷气发动机(PTL)022则从单流涡轮喷气发动机Jumo 012衍生出来。

Jumo 022 的14级压气机

容克斯关于螺旋桨效率的研究表明,在540公里/小时的速度下,可调螺旋桨的效率最高,约为82%。在720公里/小时时,它仍然为77%,但随后急剧下降,在1马赫时仅为32%。对于重型战略轰炸机,理想情况下,在8至12公里的高度,巡航速度可以达到750公里/小时,极限加速可以超过900公里/小时。 有了这些前提,工程师Max Lorenzen 螺旋桨开发的设计考虑就开始了。同时得出的结论还有,反转双螺旋桨最适合预期的约4500 hp的大轴功率。

容克斯完成了Jumo 012发动机的设计和样机,样机工作正常,下一步的工作是减少震动、提高寿命和减轻重量,然而此时已经是1945年4月,第三帝国即将谢幕。

Jumo 022 设计图

当时,处于世界航空界最尖端的容克斯工程师来说突然间失去了工作,德绍工厂被盟军占领,在这种情况下,现在对他们来说吃饭也是一个问题。此时容克斯技术负责人布鲁诺夫·巴德(Brunolf Baade)主动联系了苏军。

布鲁诺夫·巴德(浅色西装)

1945 年 7 月,工程师和苏联达成了一项协议:容克斯将继续建造他们正在开发的飞机和发动机的复制品(虽然这些飞机最初是设计用来轰炸苏联人的),他们将获得工资和面包。苏联不仅会收到所需的设计文件,还会收到成品飞机。

Jumo 022样机

Jumo 022 燃烧室外壳

德绍获得了新的开始,苏联人欣然接受了容克斯的服务,现在容克斯相当于变成了苏联的设计局。员工们能够继续其纳粹时期的秘密工作。除了Jumo 012喷气式引擎,还有Ju 287(第一架前掠翼)和Ju / EF-132B等一系列高级项目,苏联可以说是意外的直接来到了当时航空业的最前沿。

Jumo 022后部

1946年8月苏联人发现德绍位于苏联开放给美军的西柏林补给航线下方,美国人发现苏联在德国武器研究是迟早的事。于是所有工作暂停,10月,1000余名工程师和技术工人收到不可拒绝的邀请,他们携带家属将前往莫斯科OKB-1继续他们的工作,为此研发耽误了将近1年时间,也包括012发动机,加之技术路线试错,直到1948年底,第一台Jumo 012B终于准备好试车。然而此时已晚,Jumo 012B不再先进,苏联人向英国罗-罗购买了Nane离心式喷气机作为米格15等一代机的动力。

TS-1 涡轮增压器,专门用于启动022发动机

不过开发涡轮螺旋桨发动机作为高空飞行远程轰炸机推进系统的工作仍然留在OKB-1。在1948结束时,德国发动机工程师的任务是开发5000匹马力的Jumo 022螺旋桨涡轮机。

Jumo 022样机

Jumo 022压缩机壳

EF-151

EF-151C

巨型轰炸机EF-151 与PTL Jumo 022发动机的开发是同时进行,巴德的任务是为取消的的EF-132B-2开发替代品(见),无论如何,EF-132B-2在性能方面都不再是最新的。但从Ju 88到Ju 288再到Ju 287前掠翼的丰富经验,以及从G 38到Ju 90/290再到Ju 390的宽体飞机的专业知识以及大型加压舱的开发经验仍然有用,巴德和他的手下承担了这项任务,当时苏联竞争对手美国波音公司仍在开发的B-52。

新的EF-151是一架具有洲际航程(至少7500公里)的战略核轰炸机。由于当时 Ju 287 的试飞速度为 930公里/小时,因此临界马赫数不再是未知数。当然,EF-151 是基于 EF-132B-2 的。巴德在132上已经改用了后掠壳翼,与Ju 287的翼梁前掠翼形成鲜明对比。因此巴德团队的机翼经验无法帮助开发新飞机,他们不得不想出一个尽可能简单的机翼设计。

在EF-151上简单的 Z 型材彼此相邻铆接在一起,将光滑的蒙皮片放铺装在上面,上部或下部外壳就准备好了。这个简单的原理一直保持到米亚西舍夫 M-4,但这个设计有一个很大的缺点,即机翼必须配备大量的小型油箱,在M-4的傻瓜,每个机翼多达25个,而不是常见的一到两个整体机翼油箱。

EF-151 至少有四种不同的方案。第一种是大型上单翼机翼根部装有四个米库林AM-3喷气式发动机,机翼非常细长的,具有35度后掠角和下反角度,串联“自行车式”起落架和遥控可伸缩双炮塔。

第二种是相同的机身,但具有更大的 40 或 45 度后掠翼。

来自米亚设计局档案的EF-151B

第三种再次配备了 35 度后掠翼,使用 8台Jumo-022 螺旋桨涡轮机,发动机前后串连,分别带动各自的反转双桨。在第三个方案上工程师的目标是在800公里/小时的巡航速度和可能超过900公里/小时的极限速度下实现17,000公里的惊人航程。

EF-151C

第四方案使用增加了两个外翼段的翼下悬挂发动机,类似于波音 B-47。 这种布局源自巴德之前开发的双引擎 轰炸机EF-150。

来自米亚设计局档案的EF-151D

在EF-151上还有其他一些特性继承了EF-150,有首先是无间隙的机翼和尾翼。其次是分体式方向舵可防止它们在高速下扭曲。第三是翼尖舱和自行车起落架。第四是带有蜂窝芯的机身整体防火油箱。

EF-150

米亚西舍夫 M

使用Tv-2F引擎的VM-25方案

1949年10月,在负责人 V.M. 米亚西舍夫的指导下,一支 100 人的设计团队来到了OKB-1, 在那里熟悉 EF-151 的设计。米亚西舍夫收到了国家的命令,将由他负责将 EF-151 付诸实践,因为容克斯的小设计团队没有足够的资源。

1951年米亚西舍夫在莫斯科的23号工厂重建他的设计局,以开发战略轰炸机,23号工厂的设计师在将波音 B-29 改装成 Tu-4 方面已经积累了很多经验。根据莫斯科的意愿,EF-151变成后来的米亚西舍夫VM-25,代号“M”,后来通常被称为M-4的重型轰炸机前身。

米亚档案中的 M方案

在与巴德的团队的讨论中,米亚西舍夫更倾向于方案1,但仍然同步推进了4个方案。然而,为了达到至少9000公里的必要航程,EF-151不得不再次放大,即190吨的起飞重量。出于这个原因,前起落架也必须为第二个主起落架让路。1953 年,M-至少相当于波音 B-52 ,波音 B-52 最初只有 8200 公里的航程。

M的第一个全尺寸模型

隐密的功臣

Tu-95

在此之后,图波列夫团队获得了涡轮螺旋桨版本的战略轰炸机研发的任务,即后来的Tu-95。图波列夫本人认为当时的喷气引擎还无法支持洲际轰炸机,并亲自在回复斯大林无法完成远程喷气式轰炸机设计。

Tu-95 第一架原型

并联的 Jumo 022 F,Tu-95V1版本的动力

在获得了可用的涡轮螺旋桨引擎以后,图波列夫启动了拥有更大的航程的方案。图波列夫拒绝了串联布置 Jumo 022 发动机的EF-151C。他最终要求容克斯通过耦合齿轮将 Jumo 022 并联装与他连接起来,作为Tu-95 V1 的动力。 但在V2 版本后动力变更为强大的12,000 马力Jumo 022K,功率翻倍,这种发动机后来以库兹涅佐夫 NK-12的名称为世人熟知。Jumo 022F后来发展为TV-2引擎,用于米-6等直升机的涡轮轴发动机。

Tu-95的NK-12引擎

从 1945 年到 1952 年,容克斯团队为苏联创建了 20 个高性能飞机项目,交付了三种成品飞机类型(EF-126、Ju 287 和 EF-150)进行测试和三种引领潮流的发动机:Jumo 012B、Jumo 022 和世界上最强大的螺旋桨涡轮机——Jumo 022K。

不过由于保密原因,德国工程师在苏联的贡献在黑暗中隐秘了很长一段时间。时至今日,随着苏联档案的发掘,苏联最初的战略轰炸机的德国血统才陆续揭示出来。@nordland 今日头条 原创首发

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