螺旋桨-喷气混合动力战斗机,美国的FR-1和苏联的I-250战斗机

兵工科技
2023-09-28

大家都知道,在二战末期德国最先研制了Me262喷气式战斗机。其实,在当时二战进行的如火如荼之际,战争双方都在加紧研制自己的喷气式或火箭发动机,谁先拥有新动力战机,谁就将在空战中占有优势。而美国、苏联就先后研制出各自的螺旋桨一喷气混合动力战斗机,即FR-1和I-250战斗机。

FR-1“火球”战斗机在航母上降落

美国FR-1“火球”战斗机

在正式开发完全依靠喷气式发电机提供动力的战斗机之前,美国海军想先拥有一种既有传统螺旋桨发动机又有喷气式发动机的混合动力战斗机,以便可选择地对两种动力方式进行测试。1942年12月,美国海军提出设计要求:先依靠螺旋桨发动机从航母上起飞,然后在空中打开喷气式发动机使得飞行速度大大提高,待到要降落在航母时关闭喷气式发动机,最后用螺旋桨发动机低速降落。这其实反映出了当时人们普遍对喷气式飞机的不信任,尤其是担心其能否在航母上安全的起飞和着舰。1943年2月,在所有备选方案中,瑞恩航空公司的FR-1方案最终获胜,美国海军订购了3架原型机和1架用于静态测试的模型机。

1944年6月25日,首架FR-1原型机完工并开始试飞,但于同年10月的一次试飞中坠毁,事后调查结果显示原因在于机翼的铆接牢度不够。但到FR-1机翼铆接牢度加强之前,又有两架原型机因为同样原因而坠毁。由此,美国海军飞行员给予其“火球”的谑称,以讥讽其易于坠毁的毛病。

一架正在航母上起飞的FR-1“火球”,注意其机尾尾喷口

外形设计适合航母起降

瑞恩航空公司研制的FR-1“火球”是一种下单翼、单座、采用前三点式起落架的战斗机。乍一眼看上去会把FR-1“火球”当成是普通的活塞螺旋桨战斗机。只有仔细观察才会发现其喷气式发动机的进气口位于机翼前缘靠近机身处。喷气式发动机被安置于机身后半段,其尾喷口开在机尾。为了平衡前后两套发动机并维持前三点式起落架的重心,FR-1“火球”的座舱稍许位于机翼前方,从而使飞行员能够拥有良好的前向视野。座舱内部的空间极为狭小,以至于飞行员甚至无法伸展四肢。FR-1“火球”备有一套供氧系统以便在高空飞行时帮助飞行员克服急速拉升时出现“黑视”现象。

前三点式起落架使得FR-1“火球”在起飞时能够有效地应付侧风。由于座舱位置靠机翼之前,飞行员只需抬头和低头便可以看见上方和下方的情况。而这对于在航母上起降而言,具有极大的优点。尽管FR-1“火球”的重量略大于一般的单螺旋桨战斗机,但其带来的高安全性是无可比拟的。前后设置的两套发动机全被命中的概率也远远小于普通的双发作战飞机。

动力及火力

FR-1“火球”战斗机在机头安装有一台莱特R-1820-72W星型螺旋桨发动机,在机尾安装有一台通用电气J31型涡轮喷气式发动机。FR-1“火球”战斗机能只依靠两套发动机中的任何一套进行飞行,当然如果想取得最佳的飞行效果还是需要同时利用两套发动机。当仅依靠喷气式发动机时,FR-1“火球”可以达到每小时482.8千米的最高速度;只靠传统螺旋桨发动机时能达到每小时515千米的最高速度;当两套发动机同时使用的最高速度为每小时686千米。其常规螺旋桨发动机在低空起降时极为安全有效,而喷气式发动机又可在高空中提供较高的速度,两套发动机的切换十分灵活。因此,FR-1“火球”几乎能在任何时候保持最佳飞行状态。

FR-1安装喷气发动机的尾段

火力方面,FR-1“火球”战斗机安装有4挺12.7毫米机枪,每挺机枪备弹量300发。每侧机翼下可以分别挂载1枚1000磅的航空炸弹,机翼外侧还能安装可拆卸式的火箭弹发射架。飞行员四周有防弹钢板和防弹座舱玻璃提供良好防护。

诸多经验被借鉴

随着太平洋战争进入白热化阶段,美国海军曾计划购买700架FR-1战斗机,希望用这种高速战斗机来击落日本的“神风”特攻机。但最终由于美国向日本投放原子弹,日本迅速投降,整个二战结束。到战争结束前,瑞恩公司共生产出66架FR-1“火球”战斗机,采购合同就此中止。

FR-1“火球”战斗机没有赶上在二战最后的战斗中一展身手,随后又迅速被更为先进的喷气式战斗机淘汰。但它是世界上的一种螺旋桨-喷气混合动力战斗机,也是美国海军第一种投入实用的带有喷气式发动机的作战飞机。而且在FR-1“火球”战斗机之上获得的诸多经验也被美国海军后来开发的X-13等一系列新型的喷气式作战飞机所借鉴。

苏联1-250战斗机

为了对付纳粹德国研制的喷气式战斗机,苏联于1944年5月着手研制一种螺旋桨-喷气混合动力的战斗机。1945年2月,首架原型机完成,代号为I-250。

I-250原型机

双重动力系统

尽管1-250的外形布局与传统螺旋桨飞机没有太大差异,但它却安装有独特的双重动力系统。机头安装有VK-107R型活塞螺旋桨发动机,它通过一根延长轴与后部的一台VRDK型压缩机相连(实际上是一种冲压式喷气发动机),在机尾开有尾喷口。在同时使用两套推进动力系统时,I-250能够的最高飞行时速可达825千米,但VRDK型压缩机仅仅只能连续工作10分钟。

需要指出的是,与美国FR-1“火球”混合动力战斗机不同,1-250必须依靠活塞螺旋桨发动机提供动力,在必要的时候结合喷气发动机。因此,它不具备单独靠喷气发动机推进的能力。在武备方面,I-250安装有3门B-20型20毫米航炮。

从空军转手海军

1945年3月3日,首架1-250原型机在进行首次试飞时坠毁,试飞员A·P·Deev不幸遇难。事后调查显示,原因在于水平尾翼由于承受不了巨大的过载而断裂。尽管试飞员跳出了坐舱,但因为当时飞行高度较低,没有来得及打开降落伞便坠地身亡。

1945年5月,第二架I-250原型机进行试飞。该机吸取前一次失败的教训,水平尾翼自身强度以及与机身连接牢度大大增强,足以应付高速飞行。随后的多次试飞比较顺利,I-250的最高飞行速度达到了825千米/小时,大大超过了以前所有的苏联战斗机。

后来定型的米格-13战斗机,注意其机尾的喷口

1946年12月,首架生产序列号为3810102的I-250量产机完工,并于1947年9月19日开始接受测试。与之前的原型机不同,这架量产机的机翼油箱容量增加了190千克。由于苏联空军越来越倾向于完全喷气式的战斗机,苏联海军开始接手I-250战斗机。从同年10月9日开始,到1948年4月3日为止,16架I-250量产机装备了一个苏联海军的航空兵中队,在位于里加的机场进行了全面的测试飞行,VK-107R型活塞螺旋桨发动机和VRDK型压缩机在后来的测试中再未出现异常状况。这些测试的数据和经验为后来苏联涡轮喷气式战斗机的开发提供了重要参考。

1946年,8架标准化的I-250被生产出来,并正式定型为“米格-13”。直到1950年,这批米格-13战斗机装备了苏联波罗的海舰队和苏联空军北方的战斗机部队,接受服役测试。然而,随着1948年早期,米格-9和雅克-15喷气式战斗机的面世,别具特色的1-250螺旋桨-喷气混合动力战斗机就此停止了发展。

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