共轴反转螺旋桨野兽——韦斯特兰“飞龙”舰载战斗机

源济

共轴反转螺旋桨野兽——韦斯特兰“飞龙”舰载战斗机

Original Armstrong 空军之翼  2019-10-26

　　纵观英国航空史，只有少数几种飞机能与韦斯特兰“飞龙”（Wyvern）一样获得如此高的曝光度，具有如此多亮点，并取得如此多第一。

　　虽然“飞龙”在其整个生命过程中一架颇具争议的飞机，研发时间冗长，服役时间却又相对较短，但该机当时仍是英国海军航空兵军械库中最强大的武器之一。它是世界上第一架涡桨动力的舰载机，也迄今唯一一种以这种动力形式实际服役的舰载打击战斗机，还是英国研制过的最重单座战斗机。

　　该机问世时安装的罗尔斯·罗伊斯生产过的最强大也是最后一种活塞式发动机，并采用了英国开发的第一种八叶反转螺旋桨系统。“飞龙”也是韦斯特兰公司自1921年以来为英国皇家海军研制的第一种舰载机，同时也是该公司生产的最后一种固定翼飞机。

　　“飞龙”还创造了另一个匪夷所思的第一，在1954年10月13日创造了史上第一次水下弹射逃生。

“飞龙”S Mk.4

“飞龙”出世

　　“飞龙”“故事”始于1944年初，当时在董事长爱德华·培特的领导下，韦斯特兰公司开始研究一种新型单座舰载战斗机，其目的是设计一种鱼雷战斗机。这是一种自二战开始以来就在不断发展的新型飞机，在具有强悍空战能力的同时还能携带炸弹、火箭和鱼雷实施反舰和对地攻击任务，以英国海军航空兵麻烦不断的布莱克本“火把”（Firebrand）鱼雷战斗机为代表，后者在战争末尾开始服役。

布莱克本“火把”

　　尽管韦斯特兰新机是作为舰载机研制的，但英国皇家空军也表现出了兴趣。韦斯特兰研究了几种方案，其中最有前景的是一种下单翼设计，发动机被安装在机鼻或机身中部，驱动一副共轴反转螺旋桨。英国空军为新机指定了罗罗研制中的3500马力“鹰”活塞发动机，海军部采纳了下单翼方案，具有传统布局、前置发动机和“驼峰”机背外形，为飞行员提供良好的全方位视野。

“鹰”24缸H型发动机

　　之所以采用反转螺旋桨，是因为单螺旋桨已经无法适应功率越来越大的发动机。两组螺旋桨反向旋转能互相抵消扭矩，飞行员无需在飞行中通过调整副翼和方向舵对螺旋桨扭矩效应进行配平。此外同轴反转螺旋桨的两组叶片在旋转时，叶尖产生的涡流能互相抵消，降低了涡流能量损失，一般来说能比同直径单螺旋桨的效率提高6%-16%。

“飞龙”早期中置发动机方案，通过驱动轴驱动机鼻螺旋桨

　　海军部随后为该机起草了N.11/44设计规范，并在1944年4月14日在没有公开竞标的情况下授予韦斯特兰研制合同。新机最初被称为P.10，在6月被重新命名为W.34，于次年9月完成设计。此时A·达文波特接替培特成为总管项目，J·迪戈比被任命为总设计师。与此同时，英国空军也在讨论未来远程护航战斗机并制定了F.13/44规范，W.34能轻易满足其要求。

　　W.34是一种传统的下单翼全金属结构飞机，机身经过加强可承受舰载弹射或火箭助推起飞（RATO）的应力。该机具有宽轮距主起落架，一个尾刺式着舰钩和大型杨曼襟翼。“鹰”式发动机驱动一副由罗托尔公司（Rotol）研制的六叶片共轴反转螺旋桨。工程师在项目早期阶段也考虑了采用纳皮尔公司（Napier）“佩刀”（Saber）或罗罗“灰背隼”（Griffon）发动机的可能性。

罗托尔共轴反转螺旋桨的桨毂结构

　　英国海军要求W.34机翼内置四门20毫米机炮作为标准武器，并能在机身下方挂载一枚18英寸鱼雷或一枚水雷，或3枚454千克炸弹，或6枚27千克火箭弹。该机具有动力折叠机翼和翼尖以符合航母机库高度限制。拟议中的英国空军型取消了折叠翼和尾钩，其他方面与舰载型类似。

原型机与试飞

　　1944年11月韦斯特兰获得了六架W.34原型机（序列号分别是TS371，TS375，TS378，TS380，TS384和TS387）的订单，其中包括一架空气动力学测试机，三架舰载型和两架英国空军的岸基型，之后英国国防部计划为海军采购20架、为空军采购10架预生产型。但由于英国空军因集中力量研制喷气式战斗机而退出该项目，两架岸基型原型机被改为舰载型交付海军，预生产型订单被也被取消。

　　首架原型机TS371于1946年12月16日在博斯坎比顿（Boscombe Down）首飞，由韦斯特兰首席试飞员H·潘罗斯驾驶。在接下来的一个月该机获得了“飞龙”这个名字，也就是一种奇特的龙类动物。第二架原型机TS375在1947年9月首飞，和首架原型机一样具有固定机翼，没有武器和着舰装备，之后出现的原型机才是舰载型。

“飞龙”TS371原型机

“飞龙”原型机和早期生产型机鼻安装的“鹰”22活塞发动机

　　头两架原型机主要被用于空气动力学测试，其余原型机在1948至1949年期间进行了各类试飞，包括武器测试、发动机试飞、模拟着舰和甲板操控测试。新机体与新型螺旋桨相结合带来了不可避免的磨合问题，导致首架原型机在1947年10月因螺旋桨轴承失效而坠毁，韦斯特兰助理试飞员P·加纳遇难。TS378在试飞中测试了德哈维兰公司研制的六叶反转螺旋桨，同时第二架原型机根据试飞结果进行了改进，平尾增加上反角，增加外翼段减速板和ML弹射座椅，试飞渐入佳境。第四架原型机被用于结构测试，取得令人满意的结果。

　　英国海军在1946年6月下达了20架“飞龙”TF Mk.1预生产型订单，但很快就削减至10架。由于此时英国军方命令罗尔斯·罗伊斯停止研制“鹰”活塞发动机的研制，全力发展更有前途的燃气涡轮发动机，因此最后只有七架TF Mk.1（VR131-VR137）在1949年中期下线。这批飞机与与原型机很相似，都配备“鹰”22二十四缸液冷式卧式H型46升发动机，这些早期“飞龙”的特征是小尺寸垂尾和方向舵，无上反角的平尾、弧形风挡、翼下扁平散热器、大型副翼和无减速板的机翼。

“飞龙”TF Mk.l

　　前四架预生产型被用于螺旋桨开发、操控性试飞以及鱼雷和水雷投掷试飞。1953年VR133在范保罗机场的皇家航空研究院（Royal Aircraft Establishment）参加了对转螺旋桨拦阻网研究，因为在紧急着舰中该机机鼻的反装螺旋桨可能会撕裂拦阻网导致紧急着舰失败。VR135-VR137最后成为地面教学机身。

涡桨野兽

　　根据英国海军航空兵的要求，“飞龙”必须换装罗罗“克莱德”（Clyde）或阿姆斯特朗·西德利“蟒蛇”（Python）涡桨发动机，称为“飞龙”TF Mk.2，内部代号W.35。韦斯特兰公司在1946年2月获得了一份合同，根据N.12/45规范制造三架W.35原型机，其中一架安装“克莱德”，两架安装“蟒蛇”。

罗罗“克莱德”涡桨发动机

阿姆斯特朗·西德利“蟒蛇”

　　然而由于每种发动机的改装都需要单独设计，所以导致了重复劳动和随之而来的延迟。第一架原型机VP120于1949年1月18日飞行，该机安装了“克莱德”发动机，具有九级轴流式压气机和一个离心式涡轮，驱动一副罗托尔六叶反转螺旋桨。虽然它是一种强大的动力装置，在试飞期间能发出4030马力的强大功率，但罗罗早在1947年4月就已经停止了该发动机的研制工作，仅造出小批，使VP120成为唯一安装这种发动机的“飞龙”。

“飞龙”TF Mk.2罗罗涡桨发动机原型机

　　VP120在仅完成50小时试飞后就在1950年4月被扔到纳皮尔工厂，用于改装E.125“游牧民”（Nomad）复合发动机，变身为“飞龙”Mk.1A。这是一种活塞/燃气涡轮混合发动机，被设计用于从废气中回收能量来提高燃油经济性，但由于过于复杂和机械问题没能研制成功，VP120最后在范保罗的拦阻网试验中被毁。

“游牧民”复合发动机

　　另外两架原型机（VP109和VP113）安装了功率较弱的“蟒蛇1”发动机和八叶反转螺旋桨，分别于1949年3月和8月飞行。由于“蟒蛇”的块头比“鹰”和“克莱德”都大，所以设计师在把发动机塞进机身上花费了大量额外工作。该机机身深度增加了22.86厘米，飞行员座椅被升高到机身中心线以上以保持原有视野。与“克莱德”一样，“蟒蛇”发动机的废气通过机身两侧的分叉喷射排气管排出。“蟒蛇1”具有14级轴流式压气机和两级轴流式涡轮，以及两根同轴螺旋桨驱动轴，起飞功率3670马力，尾喷管也能产生522千克剩余推力。

安装“蟒蛇1”发动机的VP113原型机

　　1947年9月在原型机首飞之前，英国海军就迫不及待地订购了20架安装“蟒蛇1”发动机的“飞龙”TF Mk.2预生产型。由于原型机在试飞中遭遇方向稳定性和发动机/螺旋桨控制问题，于是整批飞机（VW867-VW886）被用于操控性和发动机发展试飞，这大大推迟了该机的服役时间。

“飞龙”TF Mk.2预生产型

　　通过采用更高的垂尾（VP109原型机测试了包括背鳍在内的几种新垂尾），并把平尾改成具有10度上反角，方向稳定性问题得到了解决。外翼段也得到了改进，缩短了副翼展长并改进喷配平翼片，襟翼和副翼之间的机翼后缘增加了跷跷板式减速板。

　　前13架预生产型飞机安装了“蟒蛇2”发动机，配备了更长的发动机整流罩并改进了螺旋桨控制单元。由于“蟒蛇”发动机对轻微油门调节的反应很差，所以通过把发动机改为恒速运转并通过改变螺旋桨螺距来进行控制。VW880和之后的飞机以“飞龙”生产型标准制造，具有“蟒蛇3”发动机较短的发动机整流罩，使起动机弹药筒的装载更容易，并引入了尖头叶片的罗托尔螺旋桨。除了三架TF Mk.2原型机之外，所有预生产型都使用马丁-贝克Mk.1B弹射座椅取代了ML座椅。

“飞龙”TF Mk.2生产型具有了上反垂尾

　　TF Mk.2于1950年6月21日开始在“光辉”号航母进行了首次上舰测试，但发动机油门响应仍很不理想。

　　韦斯特兰公司还按照T.12/48规范研制了“飞龙”T Mk.3双座教练型，内部代号W.38，原型机编号VZ739，该机于1950年2月11日在“蟒蛇1”发动机的驱动下进行了首飞。“飞龙”T Mk.3的设计基于TF Mk.2，机身后部加深以容纳教官的第二个座舱，前后座舱都配备有弹射座椅，气泡座舱盖之间通过有机玻璃隧道连接，并为教官配备了周视镜以提供更好视野。该机安装有大型垂尾并拆除了尾钩，但最后没有投产。韦斯特兰保留了这唯一一架T Mk.3用于联络用途，在涡桨发动机叶片发生故障后，该机于1950年11月报废。

“飞龙”T Mk.3双座教练机

生不逢时

　　经过漫长研发后，“飞龙”终于迎来最后一种改型——“飞龙”S Mk.4，其中“S”代表打击之意。该机一开始被命名为TF Mk.4，改名表示“飞龙”不再以投掷鱼雷反舰为主要任务。

　　“飞龙”S Mk.4的问世标志着这种涡桨战斗机终于走向成熟，该机安装了“蟒蛇3”发动机，英国海军先后订购了四批：第一批是1948年10月签订订单的50架飞机，第二批和第三批订单分别在1950年12月和1951年1月签订，各有13架，第四批是1951年2月订购的11架飞机，另有11架飞机则由生产线上的TF Mk.2改装而来，总数量98架。

　　“飞龙”S Mk.4边生产边改进，1951年发动机厂商开始为“蟒蛇3”研制新的惯性控制单元（ICU）以增强发动机响应速度，该机同时进行了一项空气动力学改进，在平尾上增加小型辅助鳍片并为方向舵增加凸角补偿。“飞龙”S Mk.4在1952年底终于获得有限服役批准，但仅限于岸基操作。直到1954年4月最后定型的ICU控制系统才被安装集成在“飞龙”S Mk.4上，为该机上舰清除了障碍。

着舰中的“飞龙”S Mk.4，平尾垂直安定面清晰可见

　　“飞龙”仅装备了四个一线中队，第一个获得S Mk.4的1953年5月福特海军航空站的第813中队，取代了布莱克本“火把”。随后是第827中队。这两个中队在1955年11月被解散后，“飞龙”被第830和831号中队接手。

　　“飞龙”先后被部署在“阿尔比恩”、“鹰”和“皇家方舟”号上，1954年9月第813中队的“飞龙”首先登上“阿尔比恩”号航母，参加地中海巡航。虽然该机获得了服役资格，但舰载操作表现仍令人担忧，“蟒蛇”发动机会因为纵向过载导致的油料供应不足在弹射起飞中熄火，一些“飞龙”就这样坠入“阿尔比恩”号舰艏前的大海中。1954年10月13日，B·麦克法兰中尉于驾驶“飞龙”从“阿尔比恩”号上弹射起飞时遭遇发动机熄火，飞机坠海后被航母一切两段，他还是成功从水下弹射逃生，创造了弹射救生史上的奇迹。这次部署也导致“飞龙”被暂停舰载作业，直到1955年3月“飞龙”的问题得到解决后，第813中队才重返“阿尔比恩”号。

准备弹射起飞的S Mk.4

　　“飞龙”进入中队服役后仍继续改进，如升级马丁-贝克Mk.2B弹射座椅，改用平板挡风玻璃而不是早期型的弯曲风挡，改用整体式加强座舱盖，加装螺旋桨顺桨/停车刹车。WL885及之后的飞机安装了一对新的多孔中心面俯冲减速板，VZ792及之后的飞机具有了固定翼尖，VW883机及之后的飞机安装了第二台发电机，在机身左侧上方发动机附件舱后面增加了一个额外进气口。在1955年下半年和1956年初，几乎所有现役S Mk.4都追加了上述改进。后期型S Mk.4还能在机腹挂载一个682升副油箱。

　　1955年10月“鹰”号航母搭载的第830中队9架“飞龙”参与了英法对苏伊士干预的“火枪手行动”，对埃及目标进行了轰炸和扫射，并做了侦察飞行。“飞龙”在作战中共飞行了79架次，埃及轻型防空火力导致两架飞机被击落，飞行员在海上弹射后都被直升机救回。除了上述一线中队外，二线中队的“飞龙”还执行了换装训练和研发发展飞行任务，到1957年全部退役。

参加“火枪手行动”的“飞龙”被涂上了黄黑相间的识别条

　　虽然“飞龙”研发时间长达十多年，服役时间相对短暂，但对于英国海军航空兵来说是活塞和喷气时代之间的一座桥梁，从而使该机成为航空史上独一无二的飞机。发动机问题解决后的“飞龙”飞行起来轻松愉快，最大起飞重量11吨，最大速度达616公里/小时，爬升率11.9米/秒，升限8500米，翼载291千克/平方米，载弹量1.36吨，是一种强大的武器平台。但该机安全记录很糟糕，韦斯特兰共生产了124架“飞龙”，该机在试飞和服役过程中共发生68起事故，损失39架，导致13人死亡，其中包括两名英国空军飞行员和一名美国海军交换飞行员。

“飞龙”S Mk.4三面图