飞机设计师有多难?法国天才花30年研究另类飞机,最后无奈改行

墨书聊天 2024-12-31 13:20:34

只要努力就有收获?在大多数情况下这句话是对的,但也有一些时候并不完全正确,要是光没有收获也就罢了,关键有时候自己的辛苦努力还会“变”成别人的累累硕果,这其中的滋味想来应该十分酸爽……

法国有位天才设计师应该是比较清楚这种感受的,此人名叫勒内·亨利·勒杜克,1898 年 4 月 24 日生,1968 年 3 月 9 日仙逝,按年头算活了整整七十年。勒杜克先生名声不算太响,但他于上世纪30年代初提出和丰富了冲压发动机的相关理论,不仅在当时就为德国V-1巡航导弹的动力装置提供了依据,也为今天高超音速飞行提供了更多选择。他自己的实践也成为冲压发动机最早的应用之一。

勒内·亨利·勒杜克,唏嘘的胡渣掩饰不住逼人的帅气 ↑

勒杜克的童年算不上幸福,14岁辍学当学徒,没两年恰逢一战开打,勒杜克披挂上阵当了炮灰兵,小伙子比较机灵,后来被送进军校深造并以军官身份毕业,战后才进修了热力学并赴奥地利打工,1924年回到法国后在布雷盖公司任职——就是那个后来和达索合并成立达索·布雷盖公司的布雷盖公司——有时也译成宝玑航空公司,和生产宝玑手表的那个宝玑公司有点渊源、但并不是一家。

就是在布雷盖公司任职期间,大约1930年左右,勒杜克申请了一个脉动式反作用推进器专利,这种推进系统后来成为德国V-1 巡航导弹上的脉冲喷气发动机的理论基础;到1933年,又申请了一个关于冲压式喷气发动机的专利,这一次引起了公司老板路易·宝玑的注意,同时法国航空部也开始关注,勒杜克由此获得了一笔赞助,开始自行研发以冲压式喷气发动机为动力的飞机。经过初期的论证,1937年开始正式研制Leduc010。

一看这个时间点,后面我要说什么大家应该也猜到了——没错,二战开打、法国投降太快,Leduc010压根还没影子就中断了,一些法国的资料上说研制工作转入了地下——这多半是给自己脸上贴金,我觉得最多也就是勒杜克本人在自家里画画算算——因为实际上二战结束后又过了2年,Leduc010才制造出来样机并开始无动力滑翔试飞。直到南京解放的前两天,1949年4月21日才开始首次动力飞行,这时候二战都结束快4年了。

这次飞行使得Leduc010成为世界上第一款试飞成功的纯冲压动力有人驾驶飞机。当然Leduc010也是不能在静止状态下产生动力,因此试飞是用了一架法国自产的“朗格多克”运输机作为“母机”驼到半空,而后带着Leduc010进行浅俯冲加速到预定速度,最后Leduc010脱离并完成自主飞行。

冲压发动机是靠进气道的截面变化实现对迎面气流的增压,没有压气机、涡轮等旋转部件,因此结构非常简单、重量也比较轻,Leduc010的机身就是内外两层,外层是一个圆桶,内层还是一个圆桶——前部是驾驶舱兼作冲压发动机的进气锥,后部就是冲压发动机的燃烧室,驾驶舱“缩”在进气锥内部,飞行员的视野只有机身侧面的几个圆形观察窗和进气锥周围一圈十分狭小的窗口。

Leduc010,侧面两个小圆孔是观察窗,后上方那个大洞是飞行员进出的舱口 ↑

经典的母机背小机 ↑

首飞时010因为发动机功率没有全开,因此表现平平,但在随后的试飞中展现出了强大的性能,证明了冲压喷气发动机作为航空动力的可行性,010 的最大平飞速度达到了 0.85 马赫,爬升率达到40 米/秒,飞行高度则超过 11000 米,超过了当时最好的喷气式战斗机。但这种成功并没有维持多久,最初生产的两架飞机先后坠毁,两位飞行员虽然都得以生还,但也都负了重伤。

第3架飞机一度被称为Leduc011或者Leduc016,这是因为这架飞机的状态有所不同:在两侧翼尖各加了一台透博梅卡生产的普通涡喷发动机,以便在地面可以自行起飞,并改善着陆性能。但这种改装只是临时措施,并且引出了其他一些小问题,最后试飞了80余次,又把翼尖涡喷发动机去掉、换成两个配重,成为了Leduc010/03,现在保存在勒布尔歇航空博物馆里的就是这一架。

勒布尔歇航空博物馆里的Leduc010.03 ↑

到这里当然还不算完,因为还没到30年哪。紧随其后,勒杜克又先后研制了Leduc020、021两种方案。020只有方案没有投产、021于1953年5 月 16 日首次空中发射成功,与010相比,在外观上非常相似,只是机体尺寸增加了约 30%,两侧翼尖的配重又换成了固定副油箱,一个比较明显的改进是机头的冲压进气锥大大前伸,由此把飞行员座舱露了出来,“极大”改善了飞行员的视野。

Leduc021架在母机背上准备试飞 ↑

021在试飞中一度曾飞到过0.95马赫,但由于它并没有准备用来进行超音速飞行,因而一般限制飞行速度0.87马赫。无论如何,以冲压式发动机为动力的飞机已经证明是完全可行的,下一步就是向实用化进军了。

Leduc021释放瞬间 ↑

勒杜克本人就是这么想的。还是在021试飞期间,1953 年法国空军发布了一项高性能截击机的需求,从飞行性能上说,021除了自行起飞以外,天生就是当截击机的料。于是勒杜克提出了一种组合发动机的方案,飞机在静止和低速时由一台前置的透博梅卡涡喷发动机提供动力,升空后机头冲压气流大部分绕过涡喷直接进入后机身内部、也就是冲压发动机的燃烧室。话说这种方案有没有觉得有点熟悉?

解决了根本缺陷之后,勒杜克在其他方面也进行了一系列改进:机身截面改为平直圆桶,进气锥相应加长、除了容纳飞行员座舱外还塞了一部测距雷达;机翼改为30度后掠翼以适应超音速飞行,最后还加了一套前三点起落架——毕竟要自行起飞,没这玩意儿不行。预计在机上装24枚-40枚火箭弹和2枚诺德AA20空空导弹作为机载武器。

勒杜克022,机身更加平直,机头也更长了 ↑

经过改进后,法国空军订了两架原型机用于试飞,名称被定为Leduc022S,随后正式定名为Leduc022。预计冲压发动机可以产生 160千牛的推力,爬升至 25,000 米仅需7分钟,远超当时一般喷气式战斗机。首架原型机于 1956 年 12 月 26 日首飞,前半年的试飞都只用了涡喷发动机,冲压发动机于1957 年 5 月 18 日的第 34 次飞行中启动,当年12月,Leduc022飞到了1.15马赫的速度。但好景不长,这一架原型机不久以后就在一次起飞时遭遇起火,飞机全毁。

有道是祸不单行。当时法国正在武装镇压阿尔及利亚人民的独立战争,消耗了大量经费、拿不出余钱来发展更多的新型武器。第二架原型机的制造已经于1957年10月取消,翻过年来到了1958年2月,法国空军又全面取消了研制合同,也意味着勒杜克近30年的努力就此谢幕。顺便说一下,在这个截击机项目上笑到最后的,又双叒叕是我们熟悉的达索老爷的幻影III。

嘿嘿…… ↑

此后勒杜克告别了航空事业,公司也改为研制挖掘机上的液压系统装置,这家公司发展的还行,到现在一直经营的还不错。勒杜克本人于1968年去世后,当年那架接近完工的第二架原型机于1979年被他的后代也捐给了勒布尔歇航空博物馆。说勒杜克的努力成为别人的收获当然只是一个玩笑,勒杜克为冲压发动机应用于航空进行了积极的努力和探索,虽然本人的研究成果最后没有投入实用,但无疑也为后来者奠定了基础,他的贡献至今仍然得到高度评价。

最后还要说一下,墨林以前曾看到一些文章,说Leduc这一系列飞机,飞行员是“趴”在座舱里驾驶飞机的。因为看起来座舱非常细窄,所以墨林一度也接受了这种说法,但这次仔细一看,好像并不是那么回事,飞行员应该还是坐着的。

021的飞行员进入座舱,好像的确有点难受,但无疑还是坐姿 ↑

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