[烛光生存狂]-[老贴回顾]雄鹰之心----第三帝国的军用航空发动机

雄鹰之心----第三帝国的军用航空发动机

作者：George

航空发动机是飞机的心脏，其技术性能直接决定着作战飞机的战术技术性能。第二次世界大战中、前期，德国空军之所以能够所向披靡，横扫欧洲、称雄北非，正是归功于其装备技术的巨大优势，尤其得益于德国航空动力技术在战前所取得的领先地位。而随着战争的发展，卓越的德国航空科技又不断在喷气发动机技术、火箭推进技术等方面取得了突破。但希特勒短视的军事战略却显然忽略了新技术与常规技术的合理发展和应用，最终导致德国常规活塞发动机技术逐渐落后于美、英的发展，从而逐渐丧失了空军装备技术优势，进而丧失了战略制空权。可以说德国空军由鼎盛到衰落的过程同时也是航空技术优势得而复失的过程，而航空动力技术则是其中的决定性因素。现在，就让我们回到上个世纪30年代那战云密布的欧洲，去重温德国精湛航空动力科技的精髓吧。

一、战争前夜------液冷活塞发动机的黄金时代

进入20世纪30年代，新型的液冷V型汽缸活塞发动机取代星型气冷发动机而成为军用飞机动力的主流，欧洲各航空强国纷纷为其最新研制的高速现代化作战飞机安装了结构紧凑、空气阻力小的液冷发动机。于是，为了尽快完成重新军备并迅速取得对英、法的航空技术优势，这时的德国航空动力技术发展出现了液冷发动机一边到的局面。战争前夕，德国空军的主力作战飞机中只有Do 17Z型一种还在使用星型气冷发动机。

在整个战争中，德国最重要的液冷航空发动机厂商有两个，那就是著名的戴姆勒.奔驰（缩写为DB）公司和容克斯发动机公司（缩写为Jumo）。战争爆发时，这两个公司的产品几乎装备于所有一线的德军作战飞机。

戴姆勒.奔驰战前第一个重要型别是1000马力级的DB600系列，而DB600实用化的量产型则是DB601系列。该系列发动机是专为新一代战斗机----梅塞施密特Me Bf109研制的。DB601A功率提高到1100马力，主要装备Bf109E，双发的Me Bf110C也采用此型为动力。这是一种典型的德国式的液冷倒立V型12缸活塞发动机，两列汽缸向下成60度夹角，中间容纳齿轮传动装置，涡轮增压器位于发动机的左侧。其特点是结构紧凑，由于汽缸位于下方，上方腾出的空间可以安装机枪及同步协调器。这种布局方式也是德国战斗机的典型识别特征。与同时期的英、法发动机相比，DB601不仅功率大、结构紧凑，其最主要的优势在于采用了燃油直接喷注系统，这是戴姆勒.奔驰精湛技术的体现，在1940年是绝无仅有的。以DB601A为动力的Bf109E可以做剧烈的大过载机动而无须顾虑空中停车，而英、法战斗机，如“喷火”MK.I、D.520则望尘莫及。另外值得一提的是DB601A的一种特殊改型---- DB601ARJ，为了冲击世界飞行速度记录，戴姆勒.奔驰公司专为梅塞施密特Me 209V1制造的。通过向发动机的涡轮增压器注入强氧化剂，使引擎在瞬间爆发出2300匹马力的惊人力量，而最大起飞输出功率也可达1800马力。正是拜此强劲动力之赐，1939年4月26日，Me 209V1创造了3千米直线航线海平面平均平飞速度755.138千米/小时的飞行速度世界纪录，打破了老对手亨克尔公司的He 100在仅仅27天前创下的记录。但DB601ARJ 寿命极短，散热困难，并没有什么实用价值。1940年夏，燃油喷注系统和增压器经过改进的DB601N开始投入生产，其功率提高到1200马力，许多一线的Bf109E-4战斗机在前线直接更换此型发动机以提高性能，经过这样改装的飞机称为Bf109E-4/N。由于新型动力研制进度的拖延，DB601N也成为Bf109F早期型的动力。1941年，DB601系列的最后两种改进型DB601E开始装备于Bf109F-3，DB601F则装备Me 210A-1，两款动力的最大输出功率均为1350马力。

戴姆勒.奔驰DB601A参数

年代 1937

类型燃油直喷12汽缸倒立V形液冷活塞发动机

缸径 150毫米

活塞行程 160毫米

总汽缸容量 33.9公升

压缩比 6.9 : 1

燃料 87或92号航空汽油

最大转速 2400转/分

变速比 1 : 1.55

净重 610千克

全长 1352 毫米

全宽 705 毫米

全高 1027 毫米

最大起飞输出功率 1100马力

额定功率 1020马力/4500米(5分钟)

最大持续功率 960马力/5000米(30分钟)

最大巡航功率 890马力/5700米

最大经济巡航功率 800 马力/5500米

面对戴姆勒.奔驰这样强大的竞争对手，容克斯发动机公司当然也不示弱。继1933年为Ju 86研制的Jumo205液冷6缸直列引擎之后，1936年，600马力级的Jumo210系列发动机开始装备梅塞施密特Me Bf109和Ju 87的早期量产型。但Jumo210动力不足最终导致Bf109选择了戴姆勒.奔驰的产品。1938年，经过改进的Jumo211系列诞生了。Jumo211A加大了汽缸容量，改进了增压器，最大功率达到1100马力。Jumo211是与DB601一样的12缸倒立60度夹角V形液冷活塞发动机，也采用燃油直喷技术，所不同的是其涡轮增压器装在右侧，大有决不苟同的味道。Jumo211体积与功率都略大于DB601，而油耗低、性能可靠，非常适合装备战术轰炸机一类的中型飞机。在与戴姆勒.奔驰的竞争中，容克斯最大的优势在于它本身就是德国最大的轰炸机制造商。Ju 87、Ju 88都安装Jumo211引擎，亨克尔公司的He 111也选择Jumo211为动力。于是Jumo211在战争爆发时已经成为德国主力轰炸机的标准动力。与DB601一样，Jumo211也得到了不断的改进。1939年1200马力的Jumo211D开始装备Ju 87B-2俯冲轰炸机，1940年Jumo211F/J功率提高到1400马力，装备He 111H和Ju 88A。1943年该系列最终发展到P/Q型，功率达1500马力。

容克斯Jumo211Da参数

年代：1939

类型：燃油直喷12汽缸倒立V形液冷活塞发动机

缸径：150毫米

　活塞行程：165毫米

　总汽缸容量：35公升

　压缩比：6.5:1

　净重：660千克

　全长：2173毫米

　全宽：804毫米

　全高：1053毫米

1942年初，期待已久的新型液冷发动机DB605终于进入量产了。2月，首批安装DB605A-1/B-1的Me Bf109G-1战斗机开始生产，而安装DB605B-1的Me Bf110G-0重型战斗机也于5月首飞。DB605A与DB605B基本相同，A型的润滑油气泡分离器安装于发动机右侧中部，而B型的润滑油气泡分离器则安装在发动机左侧上部。虽说是新一代发动机，DB605A/B的主要结构与DB601E相似，只是加大了缸径和活塞行程、改进了涡轮增压器，整体尺寸、重量较DB601也增加了，引擎最大起飞输出功率提高到1475马力。由于引擎和飞机的重量增加，Bf109G的性能并不比Bf109F有质的提高。为了弥补持续功率不足的缺陷，德国航空科技开始研制一种引擎增压装置，提高发动机的瞬时输出功率，以解燃眉之急。第一种引擎增压装置是1940年末出现的GM-1型，其工作原理是向DB601N或DB605A发动机涡轮增压器注入N2O（一氧化二氮），籍以增加引擎功率。最早安装GM-1的是Bf109E-7/Z战斗机，安装GM-1的Bf109G机体改型称为U2。GM-1适合高空使用，主要装备Bf109G-1、G-3、G-5等高空战斗机。使用GM-1的DB605A/B发动机瞬时功率可达1700马力。

1944年，美军投入新型的P-47“雷电”和P-51“野马”战斗机掩护B-17、B-24重轰炸机大编队深入德国本土进行昼间精确轰炸。盟军战斗机不仅在数量上占绝对优势，在质量上也凌驾于德国战斗机之上。德国在战争初期盲目乐观，战略上陶醉于闪击战的暂时胜利，但随着战争进入相持阶段和盟军转入反攻，军事技术上准备不足、发展失衡和缺乏技术储备的缺陷逐渐暴露出来。美、英本来就拥有雄厚实力，在战争中注重常规技术的平衡发展。仅就航空动力技术角度看，美、英很快在发动机涡轮增压技术等关键技术上取得进展。1943年，美国的帕卡德V-1650、P&W R-2800“双黄蜂”和英国的罗尔斯·罗伊斯“默林”60（Merlin 60）、“狮鹫”（Griffon）发动机都安装了2段2速涡轮增压器，使引擎无论在高空还是在低空均能有良好的功率输出。凭借这些发动机的优秀性能，美国的P-47D 、P-51B/D，英国的“喷火”IX和“喷火”XIV型战斗机得以在速度、航程、爬升率、升限等各项性能上对德国主力战斗机Me Bf109G、Fw190A均形成压倒优势。

而德国则在航空发动机涡轮增压器多段变速技术上迟迟无法取得突破，本打算在DB605上安装2段3速涡轮增压器的计划无法实现。戴姆勒.奔驰公司的技术人员只得继续采取在DB605上安装引擎增压装置或简单加大涡轮增压器的方法临时救场了。1944年，使用更广泛的MW50引擎增压装置开始安装于Bf109G-6/U-3战斗机。MW50采用水和甲醇溶液作为增压剂，使DB605A/B瞬间输出1800马力的动力。MW50很快成为DB605A的标准化装备，整套装置称为DB605AM。另外一种改进型称为DB605AS，就是给DB605A装上DB603G引擎的大型涡轮增压器，改用96号C3燃油，使最大起飞输出功率增至1800马力，此型动力主要装备Bf109G-5AS 和Bf109G-6AS战斗机。若再安装MW50，使用C3燃油，则称为DB605ASCM，若仍使用DB605A/B 的87号B4燃油，即称为DB605ASBM，此两款引擎主要装备Bf109G-14AS战斗机。DB605AS进一步提高油气压缩比，经过标准化后便成了Bf109G-10战斗机的新动力DB605D。若再配合MW50装置、使用C3燃料便成为DB605DCM。使用B4燃油的就是DB605DBM。DB605DCM短时可爆发出2000马力的强大动力，使Bf109G-10的最大平飞速度达690千米/小时，堪与盟军新型战斗机媲美，但这样的速度只能维持几分钟。

“希特勒在欧洲修建了一座堡垒，但却忘了给它加一个屋顶。”正如福兰克林·罗斯福总统所说的那样，由于德国忽视发展新一代战斗机，而装备BMW 801D气冷14缸星型活塞发动机的Fw190A在7000米以上的高空飞行性能将急剧下降，所以在高空抗击美国重轰炸机群的重任就只能由老旧的Bf109G苦苦支撑了。

未完，待续。

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