英国不惜自毁前程,帮助美国率先突破音障,到底图个什么

墨书聊天 2023-07-03 08:01:00

上期聊到贝尔公司的X-1率先打破音障,但贝尔公司做事却并不是那么厚道,今天就来从头详细聊聊。这件事情得要从英国当时正在研制的M.52说起,这是英国在上世纪40年代中期就开始研制的一款喷气动力高速飞机项目,设计时速要求在平飞中达到1600公里/小时,由英国迈尔斯公司负责研制。

迈尔斯M.52

迈尔斯公司是弗雷德里克·乔治·迈尔斯1928年成立的一家公司,后来一度被罗罗收购,直到1943年才改回“迈尔斯”的名字。公司产品主要是各种轻型飞机、教练机等,在竞争中还曾击败过德哈维兰公司,赢下皇家空军的大单。迈尔斯公司的飞机型号都是M开头,正式生产的起名也大多数选用以M打头的单词,一直到40年代末期破产前,才有几款产品用了其他单词,不知道是不是词汇量不太够。

迈尔斯公司“大师”(Master)教练机

迈尔斯一家子也能八卦几句,他的夫人和一个兄弟都是飞机设计师,特别是夫人更不简单,不仅能设计飞机、还是飞行员,飞行技术还是迈尔斯教的,迈尔斯教会她了飞行后,伤心的独自驾机去南非避世,迈尔斯夫人于是果断和前夫离婚然后和迈尔斯结婚了,这才让迈尔斯又回到了英国,此后迈尔斯的飞机她几乎都参与了设计,还在多个妇女航空组织里任职,在那段时间英国乃至世界的女性航空活动中都属于顶流级别的人物,成就不在老公之下。

弗雷德里克·乔治·迈尔斯(Frederick George Miles)

林德柏格和迈尔斯夫妇

八卦完了回到正题。英国空军部发布的要求其实目的很明确,因为当时德国在高速流体力学方面的研究已经走在了英国前面,美国就更不用提了,所以M.52的技术指标实际都是针对德国未来可能达到的水平,并且被列为高度机密。迈尔斯公司以前的飞机虽然技术水平并不高,但据说是和空军部以及皇家飞机研究所关系都不错,最后提交的提案被当时的飞机生产部部长看中,随后皇家飞机制造厂和国家物理实验室也掺合进来给予帮助。当时对超音速领域有很多未知情况还在探索,M.52被号称为“一次对未知世界的彻底冒险”。

M.52的机身结构

当时最常见的、能够超音速飞行的,就是出膛的子弹,所以迈尔斯也是选用了子弹的外形作为机身的轮廓。由于拟采用的是喷气式发动机,为了让进入发动机的气流减速到亚音速,发动机进气口前方设置了激波锥,但又为了保持机身的子弹外形,所以锥体的轮廓和后面机身轮廓保持对齐,这样一来锥体就做得很大,把座舱也包含了进去,飞行员就半趴在座舱里,紧急情况时把整个锥体一起从机身上分离出来。贝尔的X-1也是参考的子弹外形,但采用的是火箭发动机,不需要考虑进气口的问题。

M.52的头锥和座舱

M.52还采用了相当多新的技术,比如非常薄的双凸翼型,人称“吉列翼”,意思就是像吉列剃须刀片一样薄;另外一个是平尾,此前传统的平尾,是采用的“安定面+升降舵”的形式,就是前半截是固定的,用来对飞机俯仰方向进行配平,只有后面一小部分可以动,用来提供俯仰方向上的操纵力矩,因为飞机在远小于音速时气动中心基本固定在一个位置,所以这种配置在低速时没什么问题。

但到了跨音速阶段,问题就来了。首先是接近音速以后,飞机的气动焦点急剧后移,导致稳定性大为增加,正常低速时可以很好配平的平尾在这时就失去了,另一个方面是活动的升降舵与固定的安定面之间有一道转折,在接近音速时,这些部位的气流会提前达到音速而产生激波阻力,两种因素影响下,飞行员就无法对飞机进行有效操纵,导致了很多飞机在高速俯冲时无法及时改出而坠地;

解决的办法是改变平尾的安装角度,迈尔斯研究了“可变入射角”平尾和全动平尾两种方案,“可变入射角”平尾的安定面可以小角度偏转以适应配平需要,但仍然保留了后半截的升降舵,算是传统平尾到全动平尾的过渡阶段,M.52采用的是全动平尾,虽然样机最后没有全部完成,但这个平尾装在其他飞机上进行了测试,自M.52以后,全动平尾在现代超音速战斗机上已经成了标配。

图-160这样的大家伙也是全动平尾

这时候已经到了1944 年,M.52的设计工作已完成了一大半,这一年下半年,空军部与美国签署了一项交换高速研究和数据的协议,当时贝尔公司已经在开始研究X-1,不过迈尔斯并不知道,迈尔斯按照协议要求向贝尔提供了M.52 的图纸和研究成果,其中就包括全动平尾和可变入射角平尾的相关内容,贝尔拿到这些成果后,毫不客气的用在了X-1上。至于迈尔斯这边,贝尔从来没有向他提供过任何相关的数据,甚至连正在研制中的X-1都没有告知对方。

迈尔斯并不知道美国人的意图,还是按部就班进行研究,M.52的主要部件被安装在其他飞机进行测试,一架喷火装上了全动平尾,在1944年10月的一次试飞中达到了0.86马赫。迈尔斯还新建造了大量试验和生产设备,到了1945年8月最终确定了设计方案,计划到1946年夏季进行首飞。

风洞试验模型

英国的好多事情总是在最关键的时候,就会有人跳出来作妖。1946年2月,英国政府突然毫无预警的宣布取消M.52项目,迈尔斯在震惊之余提交了一份建议,请求把最接近完成的原型机改装成全比例无人模型,配备一台缴获的德国火箭发动机,但也被拒绝。M.52本来是高度保密的项目,外界都不知道超音速飞机已经快要造出来了,当然也不知道它的突然终止。直到半年多后的1946年9月,国防部才允许迈尔斯宣布M.52的存在和取消。

当时英国政府在各个领域都在削减预算,政府当时给的答复也是由于经济原因,更重要的原因到了1955年2月才被揭开:鉴于当时可用的知识有限,在有人驾驶飞机上尝试超音速飞行的风险高得令人无法接受,大部分人认为超音速飞行可能需要很长时间才能实现,甚至根本不可能实现。后来在一众人等的强烈要求下,英国决定由维克斯·阿姆斯特朗公司负责,按M.52的30%比例研制一种无人驾驶导弹,1947年10月8日首次发射失败,6天后的10月14日,贝尔X-1突破了音障。

贝尔X-1,详情见本号上期文章

一年之后的1948年10月10日,第二枚火箭发射,在稳定水平飞行中获得了1.38马赫的速度。在此之前,迈尔斯飞机有限公司已经破产重组,其飞机资产包括M.52的设计数据被亨德利·佩奇收购。

M.52的大量设计元素后来被50年代众多超音速战斗机采用,它的取消被认为是英国在超音速领域的一个重大挫折,严重推迟了英国航空技术进步的进程,有人把取消M.52计划称为“英国一举退出了超音速有人驾驶飞机竞争”。

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