本文爲日系飛機系列第三篇,上一篇介紹了八十年前的日本共軸反槳戰鬥機;今天聊一個日本打破的世界紀錄,在82年前,一架能飛一萬多公裏的飛機。
飛機誕生一百多年,哪怕今天我們爲它們賦予再多新鮮概念,說到底它就是個交通載具;在航空技術發展的進程中,飛機和汽車、火車、船舶一樣,追求更快、更遠、更大載貨量,在技術瓶頸下達到一個平衡點,再去追求更便宜。
人類目前最大的飛機安-225
美國飛行員林白在1927年駕駛一架專門爲刷記錄而造的飛機,成功一個人開飛機從紐約直飛巴黎,航程達到5800公裏,飛艇時代開始落幕了;飛機已經從速度到航程挑戰飛艇的地位。飛艇只能憑借著自己滯空時間長的優點服務于軍用和氣象等領域。
日本造出萬裏航程飛機的底氣何來?
日本從明治維新開始,就一心向西,開展比清朝更早更徹底的變革,在19世紀下半葉積累起了工業和人才基礎;不過那時的日本工業品以劣質著稱,産品比質量比不過傳統的歐洲列強,太平洋對面還有個工業體量大得驚人的美國需要自産自銷;日本工業品背靠其國內十分低廉的人力成本,只具備低價優勢。工業想發展起來就要先把工業品賣出去,有利潤才能成長起來,爭奪歐美市場乏力的日本把東亞當成了劣質工業品的傾銷地。
鄧世昌與致遠艦
我國在清朝末期也湧現了一批自強的工業企業,背靠龐大的國內市場,和洋貨們開展競爭。日本爲了更徹底的壟斷東亞各國的市場,對外侵略擴張得到了其國內各大財團支持,背靠武力威懾,對外開展經濟掠奪;武力脅迫下與中國國內企業進行不平等競爭,擠兌壓垮了我國大量工業企業。在甲午海戰後,日本通過武力脅迫、對外侵略,資本積累瘋狂增加,工業背靠巨大需求迅猛發展,航空業同樣受益。
1914年第一次世界大戰爆發後,世界各國開始熱情地開展飛機的研究。兩年後,日本政府要求各大學和研究所開展全面的航空技術研究。東京帝國大學航空研究委員會成立,東帝大教授田中愛榮擔任委員會主席,1918年4月1日該委員會擴建成爲東帝大航空研究所,建立起專門的大型風洞,針對飛機、飛艇、氣球、航空用發動機、航空心理學等領域進行一系列的研究;不過科研實力上也是非常寒酸,只有3名飛機專家。
美國繪制的1942年日本占領區
規模很小的航空研究所,成立五年後就遭遇頭一災,1923年9月1日,關東大地震摧毀了該研究所大部分建築物。導致設備資料搶救恢複,研究所重建在東京目黑區的小馬校區,早期的研究工作很困難,並且缺乏進展,導致一些不同的計劃和活動堆積如山,沒有取得什麽重大成果;整個研究所內氣氛低迷。
昭和初年,所長田中愛榮趁著辭舊迎新,號召研發一款可以打破長距離飛行記錄的飛機。除了爲研究所宣傳拉經費外,還希望增加工作人員對其研究工作的信心。設立了物理部、化學部、冶金部、風洞部、發動機部、儀器部等12個專業門類。第二年,美國的林白成功直飛完成跨大西洋飛行,挑戰航程極限的時代來了。
跨大西洋已成功,那麽跨太平洋呢?
林白成功後,航空界開展激烈討論,利用太平洋西風帶從美國西海岸直飛東京成了討論焦點。當時爲了鼓勵飛行員來挑戰,報業公司、飛行俱樂部還專門設立獎項,重金之下必有勇夫。比如林白就拿到了兩萬五千美元的奧特格獎,相當于今天的37萬美元。
有樣學樣的日本朝日新聞也設了個兩萬五千美元的獎,獎勵那些實現跨太平洋直飛的飛行員們,旨在增進日美文化的交流;日本帝國航空委員會設了個十萬美元的獎,不過只限于日本飛行員。
第一架直飛太平洋的飛機——維多小姐
1931年克萊德·龐伯恩和小休·赫恩登耗時41個小時完成跨太平洋直飛,從朝日新聞那兒贏得了25,000美元的獎金。飛行裏程達到7300余公裏;不過這倆美國人在經過日本近海時拍到不少日本海軍的照片,不知道是無意爲之還是有美軍情報部門背景,下飛機就被關了幾天,還被罰了一千美元的罰款;有點違背設獎方的初衷了(笑)~
本著有來有往的精神,東京帝國大學航空所向當局提交了“遠程飛行設計和生産計劃”項目申請。
日本的萬裏航研機
因爲正值美國人首次跨太平洋直飛的成功,項目申請非常順利,日本政府爲其撥款25萬日元,岩本教授團隊設計飛機機體和組件,木村秀正團隊負責設計機翼,谷一郎負責空氣動力學優化設計,田中圭吉負責發動機部分,富冢清負責設計發動機的冷卻和排氣,深津亮三負責航空電子電源設計,佐佐木達司負責控制和操作裝置。
在設計期間,世界各地的飛機設計團體同樣沒閑著,繼續打破和提高世界飛行距離記錄,航空技術在這樣的競爭中迅速的進步著。上個世紀初期,那些航空團隊令人很佩服的一點就是在沒有任何飛行器設計經驗的基礎上,就敢于把設計的第一架飛機定標于航空領域最前沿,其勇氣確實令人佩服。
生産中的萬裏航研機
日本人的這架爲了刷記錄的飛機設計進行得很順利,但在生産飛機和發動機卻出現了很大問題。在三十年代,日本積極籌備著對外侵略,日本軍方對飛機生産的需求非常大,導致有些飛機制造公司産能跟不上;沒有飛機制造公司來陪這幫人造這種刷記錄的定制飛機,而且造飛機會超出預算。
不過好在東帝大的校友資源豐富,當時的東京煤氣電氣工業株式會社的社長找到了航空所,願意提供一些資金上的幫助。這家公司也就是今天的日野,當時這家做電氣設備的公司自己也會造飛機,雖然聽著有些離譜,但誰讓當時飛機的技術門檻不高呢?
准備進行首飛的場景
老牌造汽車、火車頭的公司,甚至造軍艦的造船廠,都會嘗試下造飛機來拓展業務。不過這公司只有造小木制飛機的經驗,整個飛機生産部門就25個人。于是航空研究所的項目團隊搬到了公司的設計室繼續完善飛機的總體設計。受限于設計人員和技術難關,進展依舊緩慢。
設計團隊在總體設計基礎上進行詳細設計,根據風洞測試模型,對原始設計不斷修型,不過在選擇合適的發動機上糾結了很久。
最初,爲了滿足長時間長距離飛行的條件,計劃使用日本自産的柴油發動機,但是在日本國內找不到合適的,研制新的也太爲難日野。所以最後用的是川崎制造的改進版寶馬VIII型V12液冷汽油發動機,配套使用直徑爲4m的SW-4木制兩葉式螺旋槳。
川崎生産的寶馬V12航空發動機
研制耗費四年後,1935年飛機進入生産階段,制造材料也不再想著高性能的鋁合金,就直接使用普通鋁合金。爲了實現更長的飛行距離,需要努力提高升阻比,增加翼展,並需要提高螺旋槳效率。在最大程度多攜帶燃油的同時降低飛機的油耗,但是由于金屬加工經驗不足,造獨苗機機身的時候浪費了很多時間。
爲了降低正面阻力,機身設計修長,長寬比達到9。主翼的蒙皮是布,用最優質的埃及棉制成,塗料層達到13層,主翼表面再進行手工打磨,使得空氣阻力大大降低。
機翼的顔色繪制成了醒目的深紅色,還沒造完便得到了“深紅機翼”的稱號,正式定型稱號爲“長距離單翼航研機”。爲了追求盡量遠的航程,這些刷記錄的飛機總是喜歡追求大升阻比,造成翼展普遍很大,跟無動力滑翔機似得,同期蘇聯也在挑戰這個記錄,造出了圖波列夫ANT-25,最大航程7200公裏,做了不少空中通信實驗和極圈飛行實驗,和日本的這架飛機一樣,長得都像滑翔機。
圖波列夫ANT-25
爲了降低阻力,起落架完全可伸縮,艙門可完全閉合。飛行時,只在起飛和降落期間,擋風玻璃才會在駕駛艙上方升起,在平飛時,爲了減少阻力,將擋風玻璃向下折疊並放進機身。造成飛行員的可視角度極差,只能通過兩側舷窗和儀表飛行。
風擋結構
飛機設計由三名機組人員駕駛:日本陸軍航空技術實驗室的藤田裕三擔任飛行員,高橋福次郎擔任副駕駛,金吉關根爲隨機工程師。
第一架也是唯一的一架在1937年3月31日制造下線,5月25日在東京羽田機場進行了首飛,試飛總共進行了半年;同年11月13日便迫不及待的嘗試打破飛行距離記錄,但是由于起飛後發現起落架故障以失敗告終。1938年5月10日的第二次嘗試打破世界紀錄,但是因爲自動駕駛儀故障再次失敗。三天後,進行第三次嘗試。
當地時間淩晨4:55清晨,風速1.4m / 秒,跑道長1200m,飛機起飛重量爲9,216千克,油箱中燃油5,822升,飛機滑跑起飛。
准備起飛中
因爲當時日本對外侵略,同時威脅西方國家在東亞利益,日本在國際社會上沒什麽好名聲,缺乏跨太平洋飛行的大環境,所以日本政府給它規劃了一個四邊形航線,轉向點分別爲當時的一個海軍機場,群馬縣中島飛機公司的主樓,神奈川縣海邊的航空燈塔,起降的木更津機場。
這條航線一圈長度達到401.759公裏,飛機在這條航線上飛行29圈,由于中途天氣惡化和排氣閥冷卻通風機損壞等小機械故障,1938年5月15日晚上7:20,藤田裕三駕駛飛機成功著陸。
當時日本報紙的專欄
這次飛行創下了總飛行距離11651.011公裏的全新世界紀錄,國際航空聯合會(FAI)也正式認可這項以186.192公裏/小時的速度飛行超過10,000公裏的航程記錄,共耗時62小時22分49秒,其實降落時還剩500升燃油,這意味著飛機本可以再飛行1200公裏。這個記錄一直保持到1939年8月被意大利人打破,馬蒂凱爾SM.82飛行了12,936公裏。
未完成的目標——從東京直飛紐約
這項新的世界紀錄在當時西方國家眼中,已經證明了日本航空業已經成熟發展到世界一流水准,不過這架飛機只能用來刷記錄。木村秀正受朝日新聞采訪時表示想設計一架能載普通乘客從東京直飛紐約的飛機。在《朝日新聞》出版公司的資助下,研制這款長途飛機的計劃于1940年正式宣布立項,並成立了技術咨詢委員會;也就是A-26的雙發飛機。
A-26萬裏航程客機
A-26由立川飛機公司制造。發動機使用中島的HA-115。A-26的總體設計非常出色:寬度爲29.43m,總長度爲15.30m,總重量爲16,725 kg,載油量達到11155公升。1941年太平洋爆發了,這架能從東京直飛紐約的民用機失去了用武之地。日本陸軍頗感興趣的接了盤,軍用型定爲Ki-77,最大航程達到一萬八千公裏。
軍用版3D模型
1942年,日本迫切的需要和德國建立交通聯系,蘇聯顯然不會允許過路,日本計劃建立一條從新加坡經印度洋—中東—地中海—意大利再到德國的航線,于是首架A-26飛機來擔任從新加坡到柏林的直飛任務。然而從新加坡起飛後,就失聯了;推測是在印度洋上空被擊落或因機械故障墜機,和以前專門用來刷記錄的航研機一樣,A-26其實除了飛得遠其他都是短板,機動性極差且速度慢的可憐,也不具備飛行高度優勢,大部分設計都是爲了裝載盡量多的燃油,可改裝空間很小,生存能力低下。
1944年7月2日,第二架A-26嘗試創造新的航程紀錄的飛行,在我國東北劃定了一條三角航線,環繞19圈創造了16,435公裏的記錄。不過正處于戰時,國際航空聯合會的工作人員顯然不在現場,這項記錄沒被認可。
藝術家繪制的“深紅機翼”
本文到此結束,聊了三款陸基的,該說點海上的了,日系飛機系列第四篇,也就是下一篇和大家聊聊知名大型海上旅館——大和號上帶的飛機;敬請期待。
大家猜猜當時日本刷這些長達六十多個小時飛行記錄時,機組人員是咋解決吃飯問題和上廁所問題的~