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1326. 從20到20:Bf109E/F的航炮升級

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本文是“燃燒的島群”第1326篇原創(chuàng)文章,作者:Me410。

作者簡介:Me410,江蘇南京人,主要撰寫近代戰(zhàn)爭歷史。最早在2008年于《戰(zhàn)艦》雜志發(fā)表了“日本海軍阿號作戰(zhàn)始末”一文。此后筆耕不輟,迄今已發(fā)表各類文章50余篇。

全文共8933字,配圖13幅,閱讀需要18分鐘,2024年12月14日首發(fā)。


圖1. 本文主角之一,德國空軍的MGFF航炮

1941年初,盡管不列顛空戰(zhàn)的帷幕已經(jīng)降下,但是作為德國空軍單引擎戰(zhàn)斗機主力的Bf109,正在漸入佳境。經(jīng)過五年的發(fā)展演變,這種戰(zhàn)斗機終于迎來了第五個列裝型號Bf109F型,從而實現(xiàn)了最初定下的目標(biāo),即為這種戰(zhàn)斗機安裝一款性能優(yōu)異的大口徑航炮。

作為一款打滿二戰(zhàn)全場的經(jīng)典戰(zhàn)斗機,Bf109的歷史可以追溯到1934年RLM發(fā)布的一份新式戰(zhàn)斗機的招標(biāo)書。威利.梅塞施密特立即抓住機會,以其大獲成功的Bf108型運動飛機為基礎(chǔ),于第二年推出了Bf109的原型機。下單翼布局、可收放式起落架、金屬蒙皮,以及封閉式座艙,儼然挺立于時代潮頭。唯獨火力配置算不上突出。

在當(dāng)時的歷史條件下,人們對于戰(zhàn)斗機的火力配置存在諸多爭議。首先是關(guān)于武器口徑。早在第一次世界大戰(zhàn)中,德國人已經(jīng)研發(fā)并裝備了20毫米口徑的“貝克”航炮,作為空戰(zhàn)武器。但是要想命中一個快速運動中的空中目標(biāo),射程和射速似乎才是更重要的指標(biāo)。而大口徑武器帶來的威力優(yōu)勢,反而是一個相對次要的指標(biāo)。所以戰(zhàn)后很長一段時間里,各國戰(zhàn)斗機更多的傾向于安裝機槍。

其次則是武器的安裝位置?;谝粦?zhàn)中“??耸綖?zāi)難”的經(jīng)驗,大多數(shù)國家都認(rèn)識到,機載武器應(yīng)布置在引擎罩上方。通過調(diào)諧器使子彈穿過螺旋槳縫隙,向前射擊。而法國人早在一戰(zhàn)期間就開創(chuàng)了一種新的模式。他們率先在其SPAD12型飛機上安裝了一門37毫米火炮。炮口穿過螺旋槳的槳轂,向前射擊。盡管此種37毫米炮只是一種手動裝填的半自動炮,只有12發(fā)備彈,僅能用于對地攻擊。但是此種安裝模式的好處顯而易見。

由于被置于機身中軸線上,火炮發(fā)射時的后坐力不會導(dǎo)致飛機偏航。因而具有最高的射擊精度。相反,如果將火炮置于機翼,那么當(dāng)一側(cè)火炮因故障卡殼時,另一側(cè)的火炮也就會因為后坐力不均勻而失去精度,根本不可能命中。更何況在機翼上安裝后坐力更大的武器,還會涉及到機翼結(jié)構(gòu)的強化問題。

基于各國的技術(shù)路勁和實戰(zhàn)需求,各國戰(zhàn)斗機在武器配置問題上的選擇,各有千秋。美國人在整個二戰(zhàn)期間,滿足于經(jīng)典的點50口徑機槍,作為標(biāo)準(zhǔn)空戰(zhàn)兵器。P38和P39各自安裝的20毫米和37毫米航炮,作為空戰(zhàn)武器的價值,并不突出。英國人在戰(zhàn)前甚至滿足于自己的點303口徑的機槍,試圖以小口徑強化火力密度。而對于威力需求并不敏感。直至開戰(zhàn)之后,英國人才意識到需要為戰(zhàn)斗機配備20毫米口徑的航炮。并且,由于其液冷引擎的安裝方式連同化油器的安裝位置,英國戰(zhàn)斗機在整個二戰(zhàn)中從未采用過中軸炮設(shè)計。

倒是法國人,在30年代再次引領(lǐng)潮流。他們從瑞士引進了20毫米口徑的Hispano-Suiza 404。后者最初也是厄利空的產(chǎn)品,編號Oerlikon FF S。不僅如此,法國人還準(zhǔn)備將這門航炮與中軸炮設(shè)計結(jié)合起來。由此誕生了Dewoitine D520戰(zhàn)斗機,在1940年初進入量產(chǎn)。


圖2. Bf109的主要假想敵之一,法國空軍的Dewoitine D520戰(zhàn)斗機

作為法國人的宿敵,德國人在思想上并不遲鈍。早在Bf109誕生之初,就已經(jīng)有了“追上法國人”的意識。這就意味著需要采用機槍和航炮的混搭模式。但是對于德國人而言,Oerlikon FF S太大太重,實在無法接受。于是德國設(shè)計師不得不基于更加嚴(yán)苛的重量限制,研制出一款威力相近的武器。這其中首要的問題就是需要采用一種口徑相對較小的武器,但性能依然要向20毫米航炮靠攏。于是,毛瑟在1935年啟動了15毫米口徑的毛瑟MG151型航炮的開發(fā)工作。

顯然,對于新生的Bf109而言,MG151的研發(fā)進度實在緩不濟急。無奈之下,德國人只能尋求一種臨時解決方案。和法國人一樣,他們也找上了瑞士人。但是基于Bf109的載荷限制,他們只能選擇厄利空的另一種輕量化的產(chǎn)品Oerlikon FF F。該型號的歷史可以追朔到德國人在第一次世界大戰(zhàn)中研制的20毫米口徑的“貝克”航炮。這是一戰(zhàn)期間出現(xiàn)的四種大口徑航炮之一。剩下的三種由英國和意大利瓜分。

德國戰(zhàn)敗之后,“貝克”航炮的發(fā)展前景被《凡爾賽和約》扼殺,遂被厄利空引進。其編號中的“FF”,其實是德文Flügel Fest,即“機翼安裝”。最后一個F,則是型號的編號。如今,德國人又將其買回來。德國空軍賦予其MGFF的編號,由位于柏林的Ikaria工廠買下專利許可證,并組織生產(chǎn)。

但是接下來,MGFF與Bf109的結(jié)合并不順利。在Bf109V4原型機上,德國人首次嘗試了中軸炮的布局。其倒置的V型液冷引擎特別適合中軸炮的安裝。但是一旦開火,就會帶來巨大的后坐力震動。漫長的改進研發(fā)之路由此開啟。在之后的Bf109V8和V9號原型機上,德國人又做了進一步嘗試。前者繼續(xù)將MGFF作為中軸炮。而后者將其裝載到兩側(cè)的機翼上。然而兩者都不成功。


圖3. 最初嘗試中軸炮的Bf109V4號原型機。雙葉螺旋槳和600馬力的容克斯引擎,是Bf109A到D型的主要特征

很明顯,震動問題在短期內(nèi)難以克服。不得已,德國人只能勉強接受只安裝7.92毫米機槍的Bf109。這是萊茵金屬-博西格公司研發(fā)的MG17型機槍。全重僅10.2千克。全長1175毫米。其中槍管長度為600毫米。射速1200發(fā)/分鐘。槍口初速760米/秒。

在第一款量產(chǎn)型的Bf109A上,只有兩挺MG17。它們被安裝在其倒置的容克斯引擎的上方。子彈穿過螺旋槳的縫隙,射向前方。這使得機槍的實際射速,降至1000發(fā)/分鐘。以其500發(fā)的彈夾容量,可以連續(xù)開火30秒。

接下來的Bf109B型,在中軸炮位置加裝了第三挺MG17。但是德國人很快發(fā)現(xiàn),引擎工作時產(chǎn)生的熱量和振動,都會對這挺機槍的可靠性造成明顯影響。有了此種經(jīng)驗之后,在接下來的Bf109C和D型上,全都取消了中軸機槍。取而代之的是在左右機翼各自配置一挺同款MG17機槍。因此,機槍數(shù)量增至四挺。每挺機槍的備彈數(shù)量都增至1000發(fā)。

但是再一次,德國人在使用中發(fā)現(xiàn)了之前沒有預(yù)見到的問題??諔?zhàn)中的飛機需要使出渾身解數(shù),上下翻飛,因而往往會處于高G狀態(tài)。此時,巨大的離心力使得機翼內(nèi)的機槍很容易卡殼。對于這個新問題,當(dāng)時尚未有深入研究。德國飛行員只能謹(jǐn)慎操作,在劇烈機動狀態(tài)下避免使用機翼武器。即便如此,MG17依然存在隱患。與步兵手中的機槍不動,作為空戰(zhàn)武器的機槍,并不存在槍管過熱的問題。因為飛機在飛行過程中,迎面而來的氣流可以為機槍提供良好的冷卻效果。相反,飛行過程中的結(jié)冰現(xiàn)象,倒是時有發(fā)生,從而影響到武器的可靠性。

顯然,作為德國空軍主力戰(zhàn)斗機的Bf109,不僅存在火力不足的毛病,而且槍械的可靠性也令人擔(dān)憂。因此,武器升級勢在必行。終于在1938年夏天,MGFF隨同Bf109V14號原型機升空。這就是新一代Bf109E的原型機。至此,德國戰(zhàn)斗機部隊終于獲得了第一款20毫米航炮。


圖4. 在機翼上安裝了MGFF航炮的Bf109E型

平心而論,與其競爭對手Hispano-Suiza航炮相比,MGFF的性能并不出眾。其全長1.37米。其中身管長度只有822毫米。全重26.3千克。采用氣吹式槍機原理。所以射速只有540發(fā)/分鐘。依據(jù)不同的彈丸種類,炮口初速600米/秒。相比之下,首先由法國人然后再由英國人接手的Hispano-Suiza航炮,全長2.52米。全重43千克。射速700發(fā)/分鐘。炮口初速高達880米/秒。此外,盡管兩者的直徑一致,但是彈藥長度差距明顯。MGFF的彈殼長度只有80毫米。Hispano-Suiza的彈殼足有110毫米。由此使得MGFF彈藥的火藥裝填數(shù)量相對少了三分之一。再加上更短的炮管,初速和射程差距不可避免。

盡管存在明顯的性能差距,德國人還是看中了MGFF重量較輕的特點。畢竟,Bf109本身就是一架緊湊的飛機。對于機載設(shè)備的重量,必須斤斤計較。此外,由于較高的環(huán)境溫度會影響到MGFF的可靠性,所以無法將其作為中軸炮,而只能在每側(cè)機翼各裝一門。而為了避免破壞機翼外形從而造成額外的阻力,每側(cè)機翼內(nèi)的載彈量被縮減至60發(fā),全部塞進一個彈鼓內(nèi)。

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