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He177重型轰炸机
第三帝国的“狮鹫”
——亨克尔He177重型轰炸机始末
He177的问世
众所周知,二战期间的德国空军基本上是一支纯粹的战术空军,装备有数量庞大、种类繁多的战术作战飞机,拥有强大的战场打击能力。
与数量众多的战术飞机相比,德国空军装备的重型轰炸机的数量却少的可怜,极度缺乏战略打击能力,战后许多西方史学家在评论二战德国空军时,将其讽刺为“德国军队的年轻女仆”,这一说法虽然有些失之偏颇,但也从一定程度上反映出德国空军因缺少重型轰炸机而导致战略轰炸能力匮乏的客观状况。
德国空军虽然缺少重型轰炸机,但这并不代表德国空军高层不重视这类飞机。
早在纳粹上台之初的1933年2月,德国便提出了代号“乌拉尔轰炸机”的重型轰炸机开发计划,并先后研制出道尼尔Do19和容克斯Ju89两种4发重型轰炸机,但在1936年6月3日德国空军总参谋长瓦尔特•韦弗因空难身亡后,德国的重型轰炸机计划失去了最强有力的支持者,“乌拉尔轰炸机”此后日渐受到冷落,最后在1937年4月29日被取消。
纳粹德国的第一个重型轰炸机计划就这样以失败告终。
Do19四发轰炸机
尺寸
重量
性能
军械
翼展:
35m
机长:
25.4m
机高:
5.77m
翼面积:
162.00m²
空重:
11,856kg
起飞重量:
18,500kg
最大速度:
315kmph
巡航速度:
250kmph
航程:
1,600km
实用升限:
5,600m
机头与机尾各一挺MG15机枪,机背和机腹各有一个20mm双人机炮转塔,弹舱可挂载60枚100kg炸弹。
“乌拉尔轰炸机”计划夭折后,德国空军并没有停止重型轰炸机的研制。
就在Do19和Ju89的飞行试验还在进行时,德国空军提出了代号“轰炸机A”的重型轰炸机招标活动,设计规范要求新飞机的最大飞行速度应达到540公里/小时,能携带2,000公斤炸弹飞行1,610公里或携带1,000公斤炸弹飞行2,897公里。
新飞机还必须拥有坚固的机身结构,能以40-50度的角度进行俯冲轰炸。
Ju89四发轰炸机
尺寸
重量:
Ju89V-2
性能
军械
翼展:
35.25m
机长:
26.49m
机高:
7.60m
空重:
17,000kg
起飞重量:
22,800kg
最大速度:
390kmph
航程:
2,000km
机背和机腹各有一个20mm机炮转塔,机头与机尾设有MGFF机枪。
弹舱可挂载60枚100kg炸弹。
“轰炸机A”计划对新飞机的性能要求相当苛刻,几项主要指标已超过了当时各国空军装备的绝大多数轰炸机和战斗机。
为了赢得新飞机的订单,亨克尔提出了P.1041设计方案,亨克尔在设计方案中应用了很多新技术,以满足军方的严格要求。
后来的事实证明,大量采用未经验证的新技术正是He177日后百病缠身的一个重要原因。
P.1041设计上的最大特点是使用了戴姆勒-奔驰公司研制的DB606型组合式发动机,这种发动机实际上是由两台DB601型液冷倒V字型12缸发动机并联而成,两台发动机共用一个变速箱,共同驱动一副四叶螺旋桨。
DB606最大输出功率2,600马力,发动机与变速箱间设有离合器,可在飞行中关闭一台发动机,来提升飞机的续航时间。
与将四台发动机单独装在四个发动机短舱内的传统设计相比,双发构型不仅能显著减小飞机的空气阻力,还有助于将发动机重量向飞机内侧集中,可有效提高飞机在俯冲攻击时的机动性。
使用两台DB605组合的DB610发动机,DB606外形与之类似
为进一步减小飞机的空气阻力,亨克尔曾考虑为P.1041配备独特的蒸发冷却系统,该系统将散热器装在机翼表面,与机翼融为一体。
冷却液经发动机加热后变为蒸汽,再经管线进入散热器,冷凝后再度回到发动机。
亨克尔曾在He100战斗机上成功的应用过这种冷却系统,其中He100V8原型机在1939年3月创造了745公里/小时飞行速度世界记录。
但He100和P.1041间存在很大不同,P.1041的体积和重量均远在He100之上,而续航时间也远非后者能与之相比。
经过进一步研究后,设计人员沮丧的发现,DB606所产生的巨大热量已超过了蒸发冷却系统的承受能力,P.1041不得不采用阻力较大的传统冷却系统。
DB606的圆形液冷散热器
由于起先估计新轰炸机拥有很高的飞行速度,因此在早期的设计方案中,P.1041并没有配备很强的自卫火力,仅设置三座各装1挺MG131型13毫米机枪的遥控自卫炮塔。
后来设计人员对设计进行了修改,在机头下方增加了一个小型浴缸形吊舱,其前后方各装一挺机枪,机尾还装一挺人工操纵机枪。
遥控炮塔能有效减小空气阻力,并改善武器射界,而且在这项技术已经被德国充分掌握。
但空军却并不打算在新式轰炸机上使用遥控炮塔,亨克尔只得代之以四座人工操纵炮塔。
He177A-5三面图
就在“轰炸机A”计划提出后不久,帝国航空部(RLM)对设计规范作出了较大调整,将轰炸机的俯冲轰炸角度提高到60度,航空部此举在很大程度上是受到Ju87俯冲轰炸机的影响。
二战前,德国轰炸机上的标准轰炸瞄准镜是格茨Vizier型,其水平轰炸精度极差,而俯冲轰炸的精度则要高的多,这一点在对付移动目标时表现的尤为突出。
受俯冲轰炸高精度的诱惑,航空部要求重型轰炸机也必须具备俯冲轰炸能力。
然而重型轰炸机以60度角俯冲时会产生巨大的应力,亨克尔为此不得不加强P.1041的结构强度,以承受俯冲轰炸带来的巨大过载。
设计的修改导致飞机重量大幅度增加,对飞行速度和航程也产生了不良影响。
为使航程满足设计指标的要求,设计人员只得进一步增加飞机的载油量,但此举反过来又造成飞机重量的再度攀升。
飞机重量的增长同时促使亨克尔重新设计起落架,原设计是使用两个单轮主起落架,向外收入翼内。
修改后的设计是在发动机短舱下装4个单柱单轮式主起落架,外侧两个起落架向外收入翼内,内侧两个主起落架向内收入翼内。
当然,这一设计也增加了飞机的重量。
He177这种各自为战的主起落架设计实在是仓促修改的结果
尽管P.1041方案存在不少问题,但空军却对其充满信心。
于是,在1938年11月,航空部正式向亨克尔订购6架P.1041的原型机,同时将其正式命名为亨克尔He177。
原型机试飞
1939年11月19日,He177首架原型机He177V1(生产序号000001,机身代码CB+RP)在雷希林试飞中心试飞总监弗兰克的驾驶下完成首飞。
He177V1总重24,000公斤,该机在首次试飞中几乎是刚刚升空便出现了发动机过热现象,结果试飞只持续了短短的12分钟便告提前结束。
除发动机过热外,弗兰克还指出He177V1存在尾翼震动的问题,不过弗兰克同时对飞机的操纵性表示了肯定。
事后,厂方为He177V1换上了面积增加20%的新尾翼。
随着试飞工作的深入,He177暴露出越来越多的问题。
除发动机过热外,飞机的整体性能表现同样令人失望,其最大速度仅为460公里/小时,航程仅为4,600公里,远远低于设计指标。
He177V1完成首飞几周后,第2架原型机He177V2也加入试飞行列。
V2与V1在设计上差别不大,只是仍保留了旧的小面积尾翼。
在一次俯冲测试中,V2因遭遇严重的震动现象在空中解体,飞行员当场身亡。
V2失事后,亨克尔为仍在生产线上的V3、V4和V5三架原型机换装了面积更大的尾翼。
俯冲测试随后由V4机接替,但在一次测试中,V4的螺旋桨变距机构突然失灵,导致飞机无法从俯冲中改出,坠入波罗的海。
1940年2月He177V2首飞时的留影,不久之后该机毁于空中解体
V5被用于机载武器系统测试,为减轻重量,V5将13毫米机枪全部换为7.9毫米机枪。
在1941年初的一次试飞中,V5的发动机忽然失火,飞机坠地爆炸。
在早期的试飞中,首批5架He177原型机就损失了3架,结果使该机获得了寡妇制造者的坏名声。
He177V6在进行试飞前检查,1941年8月2日交付给IV/KG40接受服役测试
在后来的试飞中,He177仍然难以满足以60度角进行俯冲轰炸的要求。
试飞员发现,在进入俯冲前,首先要将减小飞机的速度,然后缓缓的把操纵杆向前推,使机头逐渐下沉。
一旦飞机进入俯冲,就得轻轻将飞机拉起,改出俯冲。
但即使是最轻柔的操纵,He177在俯冲过程中仍然十分容易出现因应力过大而导致铆钉从机身上弹出。
总而言之,He177的体积和重量太大,根本不适合进行大角度俯冲轰炸。
不过此时德国已经研制出一种新式轰炸瞄准镜,其工作原理与美国的诺顿轰炸瞄准镜类似,新瞄准镜的轰炸精度大为提高,已与俯冲轰炸相去不远。
因此,让He177具备俯冲轰炸能力的要求很快就被放弃,从预生产型飞机开始,He177上的俯冲减速板就被拆除。
He177身上最大的问题是发动机过热及发动机常因各种原因起火。
发动机起火很大程度上要归咎于内侧两排汽缸的排气管在飞行中会产生极高的热量。
发动机飞行中如果出现机油渗漏现象,而且这些机油当时被撒在发动机整流罩上,就会立刻引发火灾。
另外,如果飞行中油门的变化速度过快,发动机的燃料喷射系统就会向汽缸内喷射过多的燃料,此时输油管线如果密封不佳,可能就会将燃料洒在发动机炙热的外壳上,引发火灾。
DB606发动机的脆弱性是导致He177故障的重要因素
为了减轻重量,He177在发动机后方没有设置防火墙,这样一来,即便是很小的火势也会迅速蔓延到机翼油箱。
设计人员还发现,He177发动机的一些高承力部件缺乏足够的润滑,这一问题在连接变速箱和曲轴箱的轴承上尤为严重。
戴姆勒-奔驰曾花费很大精力来解决DB606上存在的大量问题,但发动机过热和起火两大顽疾始终困扰着He177。
1941年夏季,第6架He177原型机被送往法国波尔多接受服役测试,飞机在测试中再次暴露了大量技术问题,不久便返回德国。
德国空军于1941年11月开始接收总数为35架的首批A-0预生产型飞机。
A-0型在座舱后上方设置一座人工操纵动力炮塔,机头装三挺机枪机尾装一挺。
He177A-02是第二架预生产型飞机,1941年末进行了首飞
第三架预生产型飞机He177A-03在结束试飞后着陆
He177的第一种量产机型是He177A-1,它的总重达30,000公斤——超出原型机近6吨。
A-1装有经过重新设计的垂尾和方向舵,后者顶端变为圆形。
A-1在机身上方安装一座MG131型13毫米机枪遥控炮塔,射手坐在驾驶舱后部遥控炮塔,其他炮位仍各装一挺7.9毫米机枪。
He177生产型上的FDL-131双管13毫米机枪遥控炮塔
He177的初期量产工作由阿拉多公司负责,从1942年4月起,阿拉多开始以每两天一架的产量制造He177。
这时德国空军正急切的等待新飞机的到来,以尽快接替在反舰作战中已日渐力不从心的Fw200。
He177的设计特点
机翼
He177采用了悬臂式中单翼布局,机翼为单翼梁、承力蒙皮结构。
内翼的平面形状为矩形,外翼为梯形。
机翼后缘装有液压驱动的富勒襟翼。
每片副翼上各装一片平衡调整片,内侧调整片为弹簧平衡,外侧调整片可由飞行员在驾驶舱内调节。
机翼前缘装有加热除冰装置,它通过将一个燃油加热器产生的热气引入机翼前缘来避免机翼在飞行中结冰。
He177的机翼前缘装有两个油冷器,冷却空气从其前端的方形冲压进气道引入,冷却空气的流量由油冷器后方的调整片控制。
此外,He177的翼下还可挂载Hs293滑翔炸弹及其他重型武器。
He177A-3机翼结构图
尾翼为悬臂单梁设计,外部被金属蒙皮覆盖。
尾翼上的气动控制面均各装两个平衡调整片,一个为弹簧负载式,另一个由飞行员调节。
尾翼前缘也装有除冰装置。
He177操纵系统连线
机身
He177的机身为全金属承力蒙皮结构,机身内部的主要承力部件是Z字形支柱。
整个机身从前至后共分为四个部分:
前部驾驶舱、前机身、主机身和尾炮塔。
前部驾驶舱可容纳飞行员、副驾驶(兼任轰炸瞄准员和前机枪手)、导航员(兼任无线电操纵员和下部机枪手)和遥控炮塔机枪手。
操纵杆可在飞行员和副驾驶座位间转动,以方便两人轮流操纵飞机。
副驾驶的座椅可在飞行中放平,方便副驾驶在飞行中趴下瞄准目标。
情况紧急时,机组人员可通过座舱地板上的可抛式舱门逃离飞机。
He177A3驾驶舱
剩下两名机枪手的座位与其他机组人员相隔绝。
中部炮塔机枪手由机身下方的舱门出入,尾炮塔机枪手通过机枪上方的铰接式舱盖出入尾炮塔,他可选择坐姿或卧姿两种姿势操纵机枪,但采用坐姿时,机枪的射界将受到很大限制。
设计人员对He177的生存能力十分重视,在其机身上的多数部位均设置了装甲。
飞行员座椅椅背和下方装有9毫米和6毫米厚的装甲,机头下方吊舱前部受到7毫米和6毫米厚的装甲及防弹玻璃保护,后部装甲厚9毫米。
遥控炮塔操纵席周围装有10毫米厚的装甲。
挡风玻璃后方的驾驶舱四周被装甲包裹。
中部炮塔装甲厚7毫米,自中部炮塔以后的机身的上部1/3均受到装甲保护。
全机装甲最厚处当属尾炮塔,其机枪安装位的装甲厚18毫米,座舱罩由防弹玻璃制成,炮塔下部设有9毫米厚的装甲。
He177机身内共设有两个炸弹仓,前部炸弹仓下方可加装一个挂架,用于挂载一枚Hs293遥控滑翔炸弹。
第二个炸弹舱设在机身后部,其后方装有用于发动机灭火的二氧化碳储存罐。
动力装置
He177A-5动力装置为两台戴姆勒-奔驰DB610A(左侧)或B型(右侧)24缸液冷发动机。
每台发动机的起飞功率为2,950马力,8,500米高度输出功率2,700马力。
DB610由两台DB605型12缸倒V字形液冷发动机并联而成,两台发动机以一定角度倾斜安装,内侧汽缸与地面垂直。
变速箱装在两台发动机曲轴箱的前方,两台发动机将动力输入变速箱再共同驱动一副直径14英寸的VDM金属四叶螺旋桨。
为消除发动机产生的巨大扭矩,两副螺旋桨向相反的方向旋转。
发动机的变速箱间装有离合器,可在飞行中将一台发动机关闭。
发动机的散热由螺旋桨后方的环形散热器负责。
DB606发动机,此为后部视图
DB610发动机
燃料系统
He177全机总载油量达2788加仑,全部容纳于机身和机翼内的油箱中。
机身和机翼内段的油箱为金属自封闭设计,机翼外端装有橡胶软油箱。
机翼油箱装有两根粗大的燃油抛弃管,该管道穿过整个机身一直通到方向舵下方。
每个发动机短舱后方装有容积为2加仑的启动油箱,其内的燃油由45%的汽油、45%的乙醚和5%的机油构成。
He177机身与机翼内部油箱
起落架
每个发动机短舱下方装有两个单轮主起落架支柱,两根支柱分别向内、外两个方向收入翼内。
起落架吸震筒为油压式。
当起落架完全放下后,液压驱动的主起落架舱门将会关闭。
主起落架收起后,起落架支柱和机轮收纳在翼梁前方的起落架舱内。
主机轮收起耗时20-30秒,如果情况紧急,飞行员可一套液压装置将起落架放下。
尾轮由液压驱动收入机身内,尾炮手可视情况用手轮将尾轮以手动的方式放下。
He177主起落架结构
主起落架侧视与正视图
武器
He177自卫武器的组成相当独特,由一座遥控炮塔、一座人工动力旋转炮塔和4挺手动机枪组成。
其主要构成如下:
前部机背遥控炮塔内装1-2挺莱茵金属-博希格研制的MG131型13毫米机枪,机枪手坐在驾驶舱后上方的半球形玻璃罩内操纵炮塔;
后部机背炮塔内装1-2挺MG131机枪,炮塔旋转由电力驱动,机枪手坐在炮塔内进行操纵;
机头下方吊舱前方装1门毛瑟MG151型20毫米机炮,其后方装1挺MG131型机枪;
机头挡风玻璃处装1挺MG81型7.9毫米机枪;
机尾装1挺MG151型20毫米机炮。
He177A-3自卫武器系统
机尾MG151型20毫米机炮
He177在机身内部设置两个炸弹仓,其内可携带10枚500公斤炸弹、6枚1,000公斤炸弹或2枚2,500公斤炸弹。
此外,He177还可在机身和翼下的挂架挂装HS293或“福利茨”-X型遥控滑翔炸弹。
He177内部弹仓挂载6枚1,000公斤炸弹
He177机腹下挂载Hs293无线电遥控炸弹
HeinkelHe-177A-5&FritzX
作战行动
1942年2月,He177A-1在瑙恩多夫的阿拉多工厂正式投产,阿拉多以每两天一架的速度量产该机,第一支装备He177的作战单位是的第40轰炸机联队(KG40),它们此前使用的是已经过时的Fw200。
1942年夏,驻扎在法国波尔多-梅里格纳克的第40轰炸机联队第1大队(I/KG40)接收了首批34架He177A-1。
阿拉多公司代工的He177A-1,共生产130架
首批入役的He177A-1主要用于测试飞机的战场适用性,但令德国人失望的是,这些飞机在服役中暴露出大量技术问题,其中最严重的仍是发动机过热。
另一个严重问题是He177A-1的机翼强度不足,在大过载飞行中有折断的危险。
经过几周的试用,作战部队将He177A-1判定为不适合参加作战,这些飞机随后返回德国。
由于遭到作战部队的拒绝,He177A-1仅被用于测试和执行一些二线任务,但即便如此,仍有为数不少的He177A-1在使用中坠毁。
He177A-1共生产了130架,其中19架因各种原因坠毁,占总产量的14%。
He177的服役生涯就以这样一个糟糕的方式拉开了序幕。
部分记录称在1942年8、9月间,He177曾对英国南部发动过高空轰炸,英国的地面观察人员将这些飞机称为“He177”,但这些飞机实际上是容克斯Ju86R高空轰炸机。
1942年9月一架Ju86R被英国空军的“喷火”战斗机击落后,德国对英国的高空轰炸行动宣告结束。
He177A-1失败后,亨克尔对其设计做了大幅度修改,推出了He177的第二个量产型,即He177A-3。
A-3换装了更为结实的机翼,机身加长6英尺3英寸,发动机短舱前移8英寸,使飞机的操纵性得到了改善。
前15架He177A-3的动力仍为DB606,从第16架开始,He177A-3开始配备动力更强的DB610发动机,该发动机由两台DB605并联而成,起飞功率达2,950马力。
1943年KG40装备的初期型He177A-3
He177A-3投产时,德国的战争形势日趋恶化,轰炸机的战场环境远比大战初期险恶,He177原有的自卫火力已难于适应战场的需求。
因此A-3将机身后上方的7.9毫米机枪改为一座内装13毫米机枪的炮塔,遥控炮塔内的13毫米机枪增加到2挺。
A-3还进行了其他一些改进措施来改善飞机的操纵性和发动机过热问题,但进行这些改进的同时也导致飞机重量再度增加。
1942年秋,第1批He177A-3被送至驻扎在勃兰登堡-布里斯特的第50补充轰炸机联队,经过匆忙的换装训练后,该部番号改为第50轰炸机联队第1大队(I/KG50),随后前往苏联的扎波罗热接受冬季环境下的作战测试。
I/KG50来到苏联时正赶上德国第6集团军被苏军包围在斯大林格勒,德国空军正在动用一切力量向被围德军运送补给。
I/KG50应希特勒的命令也参加了这次空运行动,但事实证明He177并不适合这种任务,He177的大部分机身空间被油箱、炸弹舱及其他设备占据,只能运送少量给养和伤员。
因此He177在空运中只是一个不起眼的小角色,唱主角的是体型比He177小的多的Ju52和He111。
在参加了数次空运任务后,I/KG50重新开始执行轰炸任务。
1943年2月初,斯大林格勒的被围德军向苏军投降,I/KG50和剩下的He177撤出东线,返回德国。
在东线作战的几个月里,I/KG50共损失了7架He177,但其中没有一架是毁于与苏军的交战。
鏖战大西洋
如前所述,肩负反舰作战任务的第40轰炸机联队很早就盼望着能用He177来接替Fw200。
在经历了使用He177A-1的不快后,第40轰炸机联队第2大队(II/KG40)于1943年夏季开始换装He177A-3。
II/KG40为He177配备了Hs293无线电制导遥控滑翔炸弹,每架He177可在两翼和机身下方各挂一枚滑翔炸弹。
Hs293无线电遥控滑翔炸弹,尾部有闪光指示器
He177此时身上虽然仍有很多问题有待解决,但当时紧迫的战争形势迫使德国只得暂时将这些问题搁在一边,而让战机立即投入作战。
1943年11月21日,II/KG40出动25架He177A-3对盟军的SL139/MKS30船队进行了空袭,该船队当时正在据西班牙菲尼斯太尔角东北420英里外航行。
He177机群由II/KG40大队长鲁道夫•蒙斯率领,每架飞机携带两枚滑翔炸弹。
当德机飞抵目标区域时,海面正被浓雾笼罩,对搜索目标造成了很大阻碍。
德机发现盟军船队后,立即发动了攻击,很差劲能见度使投弹手难以对炸弹实施有效的控制。
结果德军投下的炸弹仅命中“马尔萨”和“戴留斯”两船,其中前者被击沉,后者遭受重创。
战争初期KG40的一次授勋仪式,左起第二位就是鲁道夫•蒙斯
就在德机对盟军船队发动进攻的同时,一架在船队上空执行反潜巡逻的英军B-24“解放者”勇敢的对德机发动攻击,扰乱了德军的进攻。
当时第一架德机中弹起火,仓皇逃离战场。
第二架德机见势不妙,赶紧投下炸弹转身就跑,但B-24却紧追不舍,直到看见德机右侧发动机起火方才罢手。
在这场罕见的空战中,B-24的英勇举动不仅保护了己方船队,而且自身毫发无损。
是次出击,He177共投下了46枚滑翔炸弹,仅命中2发。
II/KG40在此次作战共损失4架He177,其中一架在盟军船队附近坠毁;一架因不明原因在基地附近坠毁;第三架在返航途中因燃料耗尽坠毁,机组人员跳伞逃生;最后一架在迫降是严重受损,彻底报废。
还有四架飞机遭受重创。
虽然付出了如此大的代价,He177却仅取得了击沉一艘盟军舰船的糟糕战绩。
更为糟糕的是,这次作战表明He177身上仍有大量的技术问题没有得到妥善的解决。
He177投放Hs239时的战术
Hs293在无线电的控制下飞向目标
5天后的11月26日,蒙斯再次率队出击,这次的目标是阿尔及利亚海岸附近的一支盟军船队。
He177机群起飞后不久,就有一架飞机因发
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