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潛行於二戰天際的神秘U-2轟炸機

2024-07-15軍情

本文有標題黨嫌疑,因為此U-2非彼U-2。這兩個專案只是在編號上相同,其他方面完全不同。如果說這個稱謂讓你感到困惑,但如果稱呼它為「波次-2/烏次-2」,你一定會更加熟悉。

在蘇聯和世界航空史上,尼古拉·尼古拉耶維奇·波利卡爾波夫的U-2(У-2)飛機扮演了重要的角色。成千上萬的飛行員在這部飛行器上接受過培訓。У-2(U-2)制造成本較低,操作簡便,因此長期以來得到大量生產。

在一家飛行學校裏,教練對學員們解釋這架飛機的主要特點時曾經說過:"У-2飛機是由棍子和洞組成的。"棍棒被用來增強結構,而孔洞被用來減輕重量。雖然這種說明有些幽默,但實際上包含了一定的合理性。U-2的飛行特點也很特殊,不容易陷入尾旋,而且能夠以最短的時間從中脫離。據傳聞,瓦列裏·帕夫洛維奇·恰卡洛夫曾經在飛行中將У-2機身幾乎旋轉了90度,成功穿過兩棵白樺樹之間的距離,而這兩棵樹的間距比機翼展還小。

許多出版物詳盡地闡述了這架傑出飛行器的結構和使用背景。這架飛機的創造歷史對許多讀者來說並不為人所知,即使在瓦迪姆·鮑裏索維奇·沙夫羅夫的詳細著作中,也對此提及甚少。讓我們試著解開時間的面紗,講述У-2的創作過程。

從1919年起,蘇聯的主要飛行訓練機是У-1,它是基於英國的偵察機Avro-504發展而來的,該飛機在1913年進行了首次飛行。1922年提出了開發更現代化的培訓飛機的必要性,尤其是培訓方法已經發生了重大變化的情況下。飛行員在接受初步培訓時需要獨立進行飛行訓練,並在轉型機型上不斷提升技術水平。

1923年,尼古拉·尼古拉耶維奇·波裏卡爾波夫直接投入了培訓飛機的研發工作。他在早期的計劃中,籌劃研發一款雙座小型培訓飛機,該飛機搭載的是一款18匹的ABC發動機。這架飛機的設計采用了自由支撐的清潔形態單翼,最高飛行速度達到107公裏/小時。由於發動機功率不足,無法進行高難度飛行動作的訓練,因此這個專案未能實作。

1924年10月,蘇聯空軍技術委員會釋出了關於初級和過渡培訓飛機的總體戰術技術要求,強調要求飛機擁有低的著陸速度和雙翼結構。根據這些建議,波裏卡爾波夫在1925年創造了2У-БЗ,「帶有BMW-3水冷發動機的教學飛機」,引擎功率為185匹馬力。設計允許將BMW-IV 240馬力的發動機安裝在上面,使其可以作為過渡機使用。這架飛機無論是在空氣動力學形狀還是結構設計方面都表現優異。它在1926年2月建造完成,從3月開始進行試飛。

新出現的對初級培訓機器的要求,要求將其視為過渡型飛機,因此將其改名為P-1。試驗顯示P-1(2У-БЗ)的飛行效能良好,特別是試飛報告中指出,「進行尾旋時表現較為遲緩,類似陡峭螺旋」。盡管已經預定了一批這些飛機,但由於對新過渡機的要求發生了變動,無法進行制造。根據當時蘇聯空軍武裝部隊總監P.I.巴拉諾夫的指示,過渡飛機需要裝備武器,以便同時用作訓練和戰鬥機器,以及輕型偵察機。裝備BMW-IV發動機的武裝化P-1機型問世,隨後又發展成裝備M-6發動機的P-2。

在專案開發過程中,尼古拉·尼古拉耶維奇·波裏卡爾波夫實施了一些措施,以確保學員和教練的座位更接近飛機的重心,這樣與2У-БЗ飛機進行對比。請特別留意簡化操縱飛行。為了節約營運和生產費用,上下翼的結構相同,可以互相替換使用。機翼和尾翼的設計采用了直角形式,以便於生產,這一點使得首批У-2實驗和系列機型有了區別。雖然這樣的設計降低了空氣動力學效能,但由於當時對最大飛行速度的要求並不高(即使按當時的標準),這被視為合理的。

波裏卡爾波夫向Aviatrest報告中指出,在飛機上首次引入了一些器材,在營運方面有顯著改進,如可移動的踏板控制,可調節的座椅,可關閉的腳踏和手動控制,可更換的副翼和升降舵等。發動機的氣缸排氣管已經被合並為一個環形的排氣管。發動機罩下方是進氣口連線著化油器。絕大部份操控線纜系統的內部布局,也正是這種設計與後續型號的不同之處。

1926年10月6日,У-2-M12的草圖設計在Aviatrest技術委員會會議上審議。決議指出,當時波裏卡爾波夫的設計局Aviatrest中央設計局陸軍飛機部門的一個部門認為,「蘇聯空軍地面部門所采用的У-2-M12飛機設計方向是正確的」。也要求將燃油箱從機身移至上翼,並「將其從中心平面下移出」。波裏卡爾波夫反對此布置方式,認為會影響機翼的空氣動力學效能,但對決定無能為力。

在1927年2月5日完成了У-2的設計,並立刻開始制造第一架飛機。對發動機的選擇尚不明確。Авиатрест管理層最初支持M-12發動機,但發現該發動機在試驗台上頻繁發生故障。 管理層最初支持M-12發動機,但在試驗中發現該發動機故障次數較多。1927年2月2日的決議中,Авиатрест技術委員會建議研究在У-2上安裝外國制造的路西法(Люцифер)100馬力和薩爾姆森(Сальмсон)120馬力發動機的可能性,這些發動機的原型已經在蘇聯各個機構中存在。

1927年4月底時,根據航空聯盟的要求,第一架У-2的原型機開始使用什韋佐夫設計的M-11發動機,盡管該發動機經過了台架測試,但尚未透過國家測試。1927年6月23日,這架飛機被推到機場,試飛工作從6月24日啟動。很快就發現,在飛行過程中,M-11發動機存在油溫過高和頻繁故障的情況,可謂,飛行試驗和偵錯工作主要是在應對發動機的「初期困難」。航空聯合公司緊急要求替換У-2發動機為M-12發動機,然而M-12發動機的可靠性問題一直困擾著他們。在波裏卡爾波夫和什韋佐夫的通力合作下,M-11的許多問題得以解決。1927年9月15日,這架飛機被交接給空軍研究所,以進行國家試飛。根據試飛表現,這架飛機具有出色的飛行特性,其中包括良好的失速效能,整體上滿足空軍的要求,盡管存在爬升效能不足的問題。

在第二架У-2上,波裏卡爾波夫透過引入橢圓形翼尖和尾翼,明顯改善了飛機的空氣動力學效能。波裏卡爾波夫設計局的空氣動力學家們開發了更細的「№ 2」剖面,來取代原來厚重的「Prandtl-R65」機翼剖面,因為在中央空氣流體動力學研究院(ЦАГИ)沒有合適的剖面可供選擇。為了提升飛行效能,加大了方向舵的表面積。飛機進行了一些合理範圍內的減負操作。一些材料指出,第二架飛機完全體現了波裏卡爾波夫對這類別號的想法,它是與第一架同時進行設計的,但由於多種原因,在第一架試飛完成之前不打算生產。這兩個方案非常相似:包括相同的肋條距離、肋條以及所有主要構件的相同設計結構。第二架飛機的草圖設計於1928年2月28日獲得批準,在試飛開始後才進行了設計工作。

1928年1月起,飛行員格羅莫夫進行的測試表明,У-2具有出色的飛行效能。在飛行測試的第一部份簡要報告中指出:「……除了尾旋外,飛機可以正常完成所有的飛行動作,尾旋是困難的,但結束尾旋卻十分容易。」1928年3月29日,由空軍技術委員會(НТК ВВС)決定在第25工廠生產6架У-2的試驗系列,以便用於飛行學校的試飛操作。在列寧格勒的第23航空工廠開始了大規模生產。到1929年10月29日為止,這個工廠已經生產了25架У-2飛機,其中有19架交付給了下訂單的客戶。之後,產業蓬勃發展。比如說,就在1933年,第23工廠已經制造了1508架飛機。大規模生產的飛機與第二個原型的主要區別在於對引擎罩進行了更改。У-2會獲得長壽命和聲譽廣泛。

1928年,波利卡波夫設計了這架飛機,它成為了蘇聯最著名的飛機之一,也是全世界最出色的飛行器之一。

超過35年來,У-2飛機已被廣泛使用。1944年,設計師去世後,這架飛機改名為波利卡波夫-2(По-2)。起初,這架飛機被設計成為教練機,非常適合新飛行員的起步訓練。飛機擁有出色的飛行效能,在特定情況下才能進入尾旋,並且很容易從中穩定恢復。由於其出色的起降效能,У-2原諒了年輕飛行員的疏忽錯誤,這使其能夠在非常狹小的起飛場地上起降,甚至常常是在未準備的場地上。У-2直到1935年都大量生產,總共生產了超過3.3萬架,這使其成為歷史上生產數量最多的飛機之一。

從設計方案看, У-2 是典型的雙翼飛行器。它的構造主要是由木頭和布料所覆蓋。飛機安裝了功率為100匹的M-11風冷發動機。M-11發動機和飛機一樣,也取得了非常成功的成就。在過去的20年裏,這款發動機一直是蘇聯輕型飛機的主要動力來源,幾乎是唯一的選擇。У-2(По-2)不僅僅是作為教練機設計的。它有多種不同的變體,適用性各異。包括了農業、指揮、聯系、醫療、客運、航空攝影、浮標等領域。

在抗戰期間,有許多這種雙翼飛機進行了改造,用作輕型夜間轟炸機,最大攜帶300公斤炸彈。這架名為У-2ВС的飛機在機艙後部安裝了一挺機槍。有幾支航空團在前線配備了這些飛機,他們在夜間展開飛行任務,對敵人後方和前線實施騷擾性轟炸。

U-2飛機的結構采用了木質材料,包括松木和膠合板,並覆蓋了帆布。結構的節點是采用軟鋼制成的,最初機翼支柱使用橢圓形鋁管,但很快被圓形鋼管所取代,木制整流罩則用膠帶纏繞在鋼管上,以減少整個結構的成本。飛機前部采用膠合板制作,尾部是拉線結構,尾部上方覆蓋有1毫米厚的膠合板做成的拱形罩,方便檢查。發動機框架最初是圈狀的,經過4毫米厚的鋁合金沖壓制作,但是從1931年開始被一整體焊接的鋼管所替代。

У-2的機翼采用了常規的雙翼梁結構,翼型為ЦАГИ-541,相對厚度為8.1%,下緣呈平面狀。肋骨是由膠合板壁和無凹槽的木條制成的,而翼梁則是盒形的。木條在制作過程中僅使用酪蛋白膠固定在膠合板上,釘子和膠水也被用於固定木條。水平尾翼同樣采用了雙翼梁結構設計,可以透過調整安裝在尾翼梁上的叉形螺栓來在地面上改變其角度。所有飛機的翼和尾翼邊緣都采用鋁合金制造,水平尾翼的支撐桿是由鋼管制成的。

飛機的降落架由前後支柱、一對拉線和軸組成。支柱末端采用減震結構,內含伸縮管和橫梁組成,每根支柱附有13毫米寬的橡膠繩(每根支柱長16米)。飛機所使用的車輪是輻條車輪,尺寸為700×120毫米。尾部的滑輪是由白蠟木制成的,而且具有可控方向性。它利用彈簧與方向舵共同控制方向。控制系統采用鋼纜傳動,在直線段部份使用金屬線傳動。為了冬季飛行,飛機可以裝備雪地滑板。主要滑雪板的尺寸是2200×334×264毫米,而副滑雪板的尺寸是500×204毫米。

一開始,發動機整流罩覆蓋了整個凸輪軸箱,但後來進行了修訂。整個發動機只有四個獨立部份被整流罩覆蓋,自曲軸箱後壁開始的部份均無遮擋。整流罩采用獨特的鉸鏈和梳狀結構固定在尾部,而前部利用帶有彈簧和鎖的鋼索將其牢固固定在發動機架周圍。這樣一來,整流罩能夠迅速地啟閉,從而明顯地減少了發動機的維護工作量。在冬季,曲軸箱可以用簡化的敞篷罩進行覆蓋。

飛機的飛行表現主要取決於其使用目的和各種改裝。不管是哪個版本,這架飛機都以卓越的可靠性而聞名,而且操控起來非常容易。У-2飛機可以輕松地從非常小的飛機場甚至未準備好的地方起飛。起飛和降落所需的滑跑距離僅為100-150米。教練機的空機重量大約為650千克,而其他型號的飛機空機重量為750千克。機身空重為890-1100公斤,如搭載炸彈則可達到1400公斤。飛機的速度範圍很廣,最高時可達每小時150公裏,平時在100-120公裏之間巡航,著陸時速度在60-70公裏之間。它可以飛行到3800米的最高高度。

多年來,這種飛機一直是唯一用於初級培訓的機型,在蘇聯航空俱樂部和飛行學校中得到了廣泛使用。在戰爭時期,防禦協會的訓練中心利用У-2飛機培訓了近十萬名新飛行員,為戰爭的勝利做出了顯著貢獻。

U-2飛機在1928年1月7日進行了首次飛行。最初被設計為訓練飛機,後來在接下來的十年裏衍生出了多種額外的任務和功能。在初次試飛的時候,蘇聯著名的試飛員格羅莫夫操縱了這架飛行器。盡管最初軍方計劃將У-2ВС用作輕型戰鬥機,到了1930年代末,它主要被用作空軍的教練機。→盡管最初計劃將У-2ВС用作輕型戰鬥機,但到了1930年代末,它主要被用作空軍的教練機。飛行員能夠使用它進行轟炸、航拍和空中射擊技能訓練。

在德國戰爭初期的幾周裏,不同型號的У-2雙翼飛機被用於執行多樣化的任務,這些任務超出了它們最初的設計範圍。這款教練機的效能如此卓越,以至於在整個戰爭期間,У-2/По-2不斷進行現代化和改進,主要是為了提升其作戰能力。

在戰爭剛開始的時候,蘇聯被迫進行了痛苦的撤退,邊境戰爭失利,還不得不將主要軍工廠轉移到國內更深的地方,情況十分危急。在這種情況下,輕型培訓飛機У-2恰巧發揮了作用。這些飛機是從航空俱樂部和飛行學校獲取的,現在它們被移交給不同的彈頭隊。最終,所有這些飛機被整合進專門的軍隊單位,之後演變成了專門進行夜間輕型轟炸任務的飛機團。這種輕型、低速飛機在白天作戰中,幾乎沒有任何保護措施,因此損失慘重。戰爭初期,一些指揮官給裝備這種飛機的部隊下達了自殺式任務,導致了人員和技術裝備的巨大損失,而從中獲得的實際效益微乎其微。隨著戰局的穩定,裝備為У-2的軍隊已完全開始夜間轟炸任務。這些小型轟炸機的不斷襲擊打擊了德國部隊的作戰決心,在夜晚時讓他們難以獲得休息和睡眠。德國人將這種飛機稱為「縫紉機」或「咖啡磨」,因為它們在夜晚用爆炸聲音破壞了寧靜。

蘇聯在第二次世界大戰中使用的輕型夜間轟炸機Po-2的作用。它們在傍晚開始活動。這些飛行器在空中以很低的高度飛行,從軍事基地飛往幾乎接近敵方前沿的小機場。它們在那個地方裝填彈藥,夜晚起飛,對德軍防線進行轟炸。飛機場靠近前線,這讓它們可以在短時間內進行多次作戰飛行。已了解,在某些情況下,Po-2飛機可以在一夜之間起飛達到10次。假如這個數值乘以最大的武器負載,即300公斤,那麽這種小型、低速的雙翼飛機在一個晚上釋放的炸彈數量,也許會比那些重型轟炸機還要多。

在第二次世界大戰期間,蘇聯的Po-2小型夜間轟炸機常常以兩架為一組出擊。第一架飛機關閉引擎或減緩轉速,以實作突襲效果,並避免被防空火力探測。與此第二架飛機從側面進攻已被照明的甚至正在燃燒的目標。德國軍隊透過痛苦的實踐發現,他們的高射炮對隱藏在黑暗中的飛機的效果並不太好,反而有可能讓飛機更容易實施準確的轟炸。戰爭末期,德軍甚至試圖復制蘇聯的「打擾性」夜間轟炸戰術,組建了自己的彈頭隊,裝備Gota Go 145C飛機。蘇聯Po-2轟炸機在戰爭期間被廣泛運用,透過596夜間轟炸航空團的飛行員伊萬·安德烈耶維奇·謝德林的飛行日誌可知,他在1942年12月1日至31日期間在史太林格勒戰線上進行了400次戰鬥飛行。

1943年8月,在頓巴斯戰役期間,Po-2轟炸機定期在夜間對重要的烏斯彭斯卡亞鐵路樞紐進行轟炸,導致其運輸能力立即減少了50%。因為擔心該站被完全摧毀,德軍停止了夜間貨運。總的來看,在使用Po-2/По-2飛機進行戰鬥活動的過程中,大約有60個團和中隊參與其中,其中46號衛隊塔曼夜間轟炸航空團完全由女飛行員組成。