作者简介:电光飞翔,北京人,就读于东京帝国大学,星海联盟社成员,作品有【电闪雷鸣—日本海军电光夜间战斗机小传】系列。爱好研究爱知航空机的电光夜间战斗机,曾从原总设计师尾崎纪男那里拿到珍贵的一手资料,目前还在着手整理九九舰爆以及晴岚攻击机的资料。
本文曾于知乎-舰载机的整备间专栏发表,经译者电光飞翔授权在本号重发,内容略有删改。
尾崎纪男(Norio Ozaki,1906 年 4 月 10 日 - 去世日期不详),爱知航空机的首席工程师之一,领导了多项精彩的设计。
尾崎于1906年(明治39年)生于大阪府。 1933年从大阪帝国大学造船系毕业后,成为一名海军工程师。 尾崎向恩斯特·亨克尔学习后,设计了99型舰载轰炸机。 战争结束时,他还参与了舰载攻击机“流星“、水上侦察机“瑞云”,水上攻击机“晴岚”的设计。而本文的主角,夜间战斗机“电光”则是他的最后一个作品。
二战后,日本禁止飞机的制造和开发,因此爱知飞机公司转向民用需求,并将其产业改为爱知机械工业。 尾崎留在公司并参与汽车制造。 担任爱知机械工业董事后,成为了大同工业大学的名誉教授。
对于“电光”来说,我曾在昭和39年3月(注:1964年)出版的《丸》杂志中根据我的备忘录和回忆大致写出了计划经过的概略。而这次,《航空世界》社的杂志获得了当时作为军事机密并被认为在终战时烧毁的《试制电光(十八试丙战)计划说明书》,配合笔者的开发回忆一起,我将可以写的更加详细。
仔细想想,本机只有两架试验机,且二者均没有离开地面就彻底消失在了历史的长河中。因此我决定拿起笔,以这最后的方式向世人展现十八试丙战的全貌。
创造本机的“爱知航空机”,是于昭和18年(注:1943年)2月从“爱知钟表电机”分离出来的子公司。爱知钟表电机,就和其名字一样,是名古屋传统的钟表工业和电器工业公司,且在最早的时候就开始专门为海军生产射击兵器,电信管,水雷,鱼雷发射管以及无线电等各种各样的电器。
爱知钟表电机开始制作航空器的经历要追溯到大正9年(注:1920年)受到海军委托,制造横须贺海军工厂的“口”(读作“Ro”)号甲型水上飞机。从那以后爱知钟表电机就成为了海军指定的工厂,发挥着水上飞机,小型飞行艇(注:飞行艇是水上飞机的一种,即机腹直接接触水面的水上飞机,和齐柏林飞艇那样的飞行器没有任何关系)的特色,在之后更是接受了大部分舰上俯冲轰炸机的设计。到战败为止,爱知钟表电机一共生产了各种飞机共6000余架。
在这之间,从昭和2年(注:1927年)设计制作的AB-1水上客机到作为本机的AM-25“电光”,爱知独自设计开发了共计25种飞机。本机的代号在海军中为“S1A1”(注:日本海军航空器的代号中,S意为夜间战斗机,A意为爱知设计的飞机,1代表本机是夜间战斗机的第一种),爱知社内则称之为AM-25,意为经过了图纸和工程传票的第二十五种机体。(AB意为Aiti Biplan,即爱知双翼机。AM意为Aiti Monoplan,即爱知单翼机)。
因此,“电光”是整个爱知航空机最后的试验机,也是笔者最后设计制造的飞机。爱知最后设计的飞机以“电光”命名的话,这样一想,可能也是爱知钟表电机最后的光辉了吧。
图1. S1A1“电光”夜间战斗机是爱知航空机最后也是唯一的一种战斗机,同时也是整个日本海军个头最大的战斗机
昭和17年(1942年)4月,由杜立特带队,美国首先完成了对日本本土的空袭,在那之后大本营得知了美国正在完成对日本进行高空轰炸的B-29轰炸机,便紧急提出了高空防空战斗机的计划,中岛,三菱,川崎,立川等各个航空生产公司都接到了相关的命令。
其中,中岛飞行机接到了日本海军十八试乙战(注:乙战可以大致理解为白天用拦截机,虽然部分乙战也会在晚上出击)即J5N1“天雷”的计划招标,而爱知航空机则拿到了日本海军十八试丙战(注:夜间战斗机)即S1A1“电光”的计划招标。
图2. 和S1A1同时上马的项目,还有中岛公司负责研制,用于在昼间拦截美军轰炸机的J5N1“天雷”局地战斗机
对于海军的夜间战斗机来说,现有着负责长距离掩护战,从“二式陆上侦察机”改造而来的“月光”夜间战斗机以及从海军陆上俯冲轰炸机“银河”改进而来的“极光”夜间战斗机。这些飞机无一例外都是从其他种类的飞机匆忙改造的应急产品,性能方面一直无法达到海军的要求。因此海军才命令爱知航空机开发作为血统纯正的夜间战斗机“电光”。
海军对于电光的性能要求,需要在夜间攻击敌轰炸机,且白天需要攻击敌军的哨戒机,还要负责部分中距离哨戒的任务。发动机要求使用两台中岛公司的“誉”二二型(NK9K)。且要求最高速度9000米海拔时达到685km/h以上,爬升到6000米海拔要在八分钟以内,6000米海拔时可以用最高速持续飞行半个小时,使用巡航速度(445km/h)时需在4000米海拔飞行两个半小时,起飞滑跑距离要在400米以内。除此之外还要装备各种试制雷达,以及位于机头的两门20毫米航炮,1门30毫米航炮和位于机身遥控炮塔的两门20毫米机炮,最后还需要搭载一枚250公斤炸弹或者4枚60公斤炸弹。
在电子技术发达的今天,乘坐喷气式客机在万米高空以接近音速的速度跨国旅行早已成为现实。但是上述的这些要求在那个依然是活塞机盛行的年代是非常恐怖的。同时,包括雷达在内的各种要求的仪器也还在试验当中。
作者当时出席了由海军航空技术厂主导的本机的计划要求的决定会议。本机的最高速度,要求高度都是巨大的问题。“在敌机进行夜间本土空袭的时候,6000米的高度限制已经是最优解,最快速度在9000米这样的要求完全没有意义”这样激烈的发言,我到现在都有着深刻的回忆。
抛开题外话,爱知航空机肩负着击落来袭B29,保卫军需工厂和本土都市的重任,奉命开发原型机。包括董事长在内的三万余名员工背负着光荣以及重大的责任,势必要做出这最后的新锐机种。
首先是五明得一部技术部长,然后技术阵容包括了我(试作设计主任),以及北畠,西田,高桥,椎名,佐久间,小林各技师。研究阵容则包括了二见,杉本,古贺技师,由小泽部长领导。随后是位于现场和工厂的野口,新见技师。爱知航空机倾尽全公司之力来打造这款划时代的夜间重型战斗机。
在经历了基础计划,风洞试验,基础实验等各种计算后,公司这边的计划于昭和19年2月(1944年)告一段落。在和海军本部当局说明并获得了认可后开始进行细节设计并于昭和19年8月完成了等比例木制模型审查。随后立即开始了原型机的制作计划。
可是人算不如天算,在同年的12月7日,震级为8.0级的东海大地震向东海地方汹涌来袭,制造“电光”的工厂也受到了巨大的损害。在我们每一个人的努力下,生产得以恢复,并以最快的速度完成了试做机。
图3. 仿佛命运针对“电光”一般,随着自然天灾还有紧接而来的大空袭,电光再也没有飞上蓝天的机会
可是上天开了个极其讽刺的玩笑,在这场天灾之后,铺天盖地的B29开始对日本本土进行了线日三菱位于名古屋的发动机制造厂被炸成了废墟。以此次空袭为开始,美军开始了对名古屋空前庞大的空袭。随后美军于昭和20年6月9日开始了针对爱知航空机的大空袭并造成了1145人死亡的惨痛结果。在这次空袭之中,已经完工的“电光”1号机飞向了永远的苍空。
在这之前,爱知航空机就已经做好了被空袭的对策,紧急将“电光”2号机转移到了被森林环绕的岐阜县大垣工厂。可惜这最后的2号机,在工程已经完成了百分之九十,马上就可以飞往蓝天的时候,也在临近战败的岐阜大空袭中踏上了追随1号机的旅途。
生而为了击落B29的本机,其唯二试做的两台原型机却都成了B29的猎物,再也没有了哪怕在天上飞行一次的经历。对于那些冒着生命危险赶工的社员们来说,实在是太可惜了。
原型机的价值不用多说,从基础实验开始,各种功能测试,性能试验,针对机体界限检讨的各种飞行试验,射击,战术,航法等都可以从原型机的身上获得并对之后的量产机加以改进。虽然“电光”从来没有飞行过哪怕一次,但其各种优秀的特点都是可圈可点的,因此笔者从这里开始会详细的谈一谈本机的计划性能和细节特色。
首先,本机是分量十足的夜间战斗机,其总重量直逼10吨大关,可见其武装重量的程度。不过其雷达,30毫米机炮,遥控炮塔等许多装备都还处于试验阶段,因此是个很大的问题。
官方要求本机装备的发动机就是著名的“誉”二二型活塞发动机(NK9K)。可是根据性能推算的结果,这两台发动机的马力绝对不足,因此无法达成高度9000米时685km/h的极速要求。对于解决办法,研究结果建议使用当时还在试做中,装备了废气涡轮增压器的誉二四RU型引擎(NK9KO),这样一来就可以差不多达到要求性能了。因此方案认为初期就先装备誉二二型,到了中期装备可以在高空短时间获得高马力的氧气喷射系统(即“特液”),而到了后期再换装可以在万米高空飞行的带有废气涡轮增压的誉二四型RU。
图4. “电光”巨大的发动机舱。“电光”有两种方案,一种搭载了氧气喷射装置,另一种则携带涡轮增压机。图中给出的刨面图是携带涡轮增压机的版本。图中标注的12号部位即为涡轮增压机
因此,发动机设备相关就有了三种方案。不过初期机体是留有了装备氧气喷射系统的余地在的。而到了要换装誉二四型的后期时,需要改动一些诸如发动机罩外形,内部装备以及起落架支撑之类的小改动。
在昭和19年2月全国总动员后,我国半数的航空器生产工厂总动员有一大半都是经验欠缺的学生和其他人士,再加上各种加工设施的紧缺以及材料的缺乏,本机构造的基本方针要求生产简单,零部件越少越好,且加工材料容易获得。
因此本机使用了大量当时已经生产的制式机已有的零部件。举个例子,本机的起落架就直接使用了海军陆上俯冲轰炸机“银河”的起落架,油压系统也尽可能地使用原件。这样的政策也在海军当时的制式机中广泛采用。同样的,“电光”的开发在不牺牲机体性能的情况下也尽全力的融入了这些政策,并通过结构合理化和努力进行材料选择最大程度的降低了生产难度并完成了轻量化。
接下来,我们减少了使用的材料的种类并避免使用了会造成量产瓶颈的材料。而同时为了节约铝资源,我们使用了大量的木材和马口铁。换句话说,机身是半硬壳式的木制-金属混合结构。为了简化生产,机身分为了前方部,操纵席部,主翼机体部,中央部,后方部的五个区域。其中前方部外板,操纵席部的地板,中央部的上面和下面的外板都是木质的,
主翼上的襟翼的母翼是木制胶合板,而子翼则由马口铁制成(子母翼之后会讲到),襟翼也有抵抗版的功能,主翼的翼端也是木制的。位于尾翼的升降舵,方向舵则由铜板作为织物覆盖物。垂直尾翼则是木制单梁与胶合板外皮构成的。
为了达到本机要求的最高速度与上升率,在搭载马力更强劲的发动机的同时,也要减少机体的抵抗。因此,笔者采用了昭和15年从亨克尔公司购买的He100型翼型。这种机翼最初于He100上得到采用,随后在诸如“流星”,“晴岚“等爱知的各种试做机和制式机上都得到了采用并获得了一致好评。
然后就是对于夜间战斗机格外重要的起降性能了。如果一架夜间战斗机夜间起降操作相当困难,那么哪怕她的性能再强,速度再快,也是没有办法搬出来使用的东西。而“电光“的翼面载荷相当惊人(正规206kg/m^2,过载232kg/m^2),因此对于本机来说这部分相当棘手。
为了确保高升力的同时降低着陆速度,本机采用了爱知独特的亲子式襟翼,而副翼的一部分(约50%)也采用了亲子式设计。然后在机身下方设置的在斜乐曲射击时可以调整速度的抵抗版也可以作为襟翼使用。
为了提升着陆视野,主翼的上反角(6度)部分和主翼基部仅通过发动机舱相连。而为了防止在上述的各襟翼放下时横向安定变差,主翼端部左右各40厘米的部分和襟翼连动,当放下襟翼时两侧翼端会自动向上折叠30度,增加有效上反角,同时水平尾翼也和襟翼连动。
就这样,在放慢着陆速度的同时,我们充分利用了爱知航空机多年舰载机的设计经验,通过对着陆时的视野,操作性,姿势以及其他的细节的调整,全力的保证了起降的平稳。
此外,为了提高攻击敌人时相当重要的横向操纵性,同时提高副翼的效率,电光的1070升防弹油箱被设置在了操作席和机枪手座位之间以便将重量物集中在重心附近,此外主翼的燃料箱也被集中于机身和发动机舱之间的主翼部分内以降低横向转动惯量。
图6. “电光”主翼图纸。“电光”的主翼是其一大特色,为了完成海军下达的严苛指标,尾崎技师为“电光”设计了非常多的新技术。比如分为前后两部分的亲子式襟翼以及类似于舰载机上的30度折叠翼尖
“电光“的一大特点就是其部分机身的横切面是方形的,而一般来说机体切面多为圆形或者椭圆形。我们在前面讲过了,本机为了提高生产效率被分为了五个部分,前方部收纳30毫米机炮和20毫米机炮,然后是操纵席,配置了1070升油箱位于主翼横梁之间,中央部则配置了照准塔以及20毫米机炮遥控炮塔。在负责机体设计的高桥技师的提议下,中央部和后方部的机体部分采用了方形切面以提高装备效率。
但是为了考虑飞行员视野,前方部的上方切面就是正圆形的,而下方切面则为椭圆形以方便收纳,整备各种武器装备。机体强度和空气阻力都经过了各种测试,并确认了上述的设计没有任何不利因素。
图7. 注意左下角的机体断面图,可以看到“电光”的机头处还是圆圆的,可是到了机体中央部分的时候就越来越方了强力的射击武器
毕竟本机的用途就是截击,所以设置强大的武器装备是必须的。首先本机在机体的前方设置了30毫米机炮(十七试30毫米固定炮)一门以及20毫米机炮(九九式2号机炮四型)两门。
30毫米炮位于机体中心线上并固定,且为本炮准备了30毫米炮弹100发的弹夹。20毫米机炮位于30毫米机炮左右下方约20厘米远的位置并置于独特的俯仰架上,必要的时候可以斜向上30度射击。两门20毫米炮各配备有200发20毫米炮弹的圆形弹夹。
机炮的俯仰是靠操作席左侧的控制杆操控的。将控制杆往后拉时,两门20毫米机炮就会变成30度斜向上的姿态以进行斜乐曲射击,而将控制杆向前推到底时,两门20毫米机炮就会变成平射姿态。
图8. “电光”的另一大特点就是她没有固定的斜乐曲,而是由可以进行斜乐曲的角度射击的前射火力和尾部炮塔代替。并且电光使用了独一无二的可调整角度的前射武器。上图中3号装置就是平射形态的20毫米前射机炮。而当要进行斜乐曲射击时20毫米机炮就会抬高到4号装置的位置(虚线)
机炮开火的按钮位于操纵杆上,然后在操纵杆上装备有机炮切换开关,可以选择仅20毫米机炮开火或者20毫米机炮和30毫米机炮同时开火。
和自身飞行方向相对,进行斜向上射击的点子是海军中佐小园安名想到的。他认为如果在目标机的下方和目标机保持相似的速度平行飞行的话命中率就会大大提高。而中岛的夜间战斗机“月光“在拉包尔的凯旋就是最好的佐证。
因此,本机在主翼位置的机体下方部分设置了兼并襟翼功能的抵抗版。 这个装置可以在“电光“追上敌机后保持和敌机相同的速度以方便平行飞行。在襟翼和抵抗版的协同作用下,配平的变化以及尾部的影响就会变少很多。
在机体中央部后方设置了侦察席,在这之后是各备有200发备弹的两门20毫米机炮(九九式二号机炮旋转炮塔)位于遥控旋转炮塔上。
按理来说,这种机炮的射界一般包括后方和左右上方,但是由于“电光”的炮塔是远处遥控360度旋转炮塔,其射界也包括了位于操作者和侦察者头顶的前方。因此本机没有设置固定的侦查席。本机的侦查席可以上下移动,在需要射击时也可以向后方移动快卸销。这样不仅拓宽了射击手的视野,也扩大了遥控机炮向前方的射界。
本机的轰炸武装为250公斤炸弹1枚,或60公斤炸弹4枚,位于机体下方。250kg炸弹装备于机体左舷,而60kg炸弹则装备与机体前方以及后方侦查席下方的隐藏吊架上。