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潜行于二战天际的神秘U-2轰炸机

2024-07-15军情

本文有标题党嫌疑,因为此U-2非彼U-2。这两个项目只是在编号上相同,其他方面完全不同。如果说这个称谓让你感到困惑,但如果称呼它为「波次-2/乌次-2」,你一定会更加熟悉。

在苏联和世界航空史上,尼古拉·尼古拉耶维奇·波利卡尔波夫的U-2(У-2)飞机扮演了重要的角色。成千上万的飞行员在这部飞行器上接受过培训。У-2(U-2)制造成本较低,操作简便,因此长期以来得到大量生产。

在一家飞行学校里,教练对学员们解释这架飞机的主要特点时曾经说过:"У-2飞机是由棍子和洞组成的。"棍棒被用来增强结构,而孔洞被用来减轻重量。虽然这种说明有些幽默,但实际上包含了一定的合理性。U-2的飞行特点也很特殊,不容易陷入尾旋,而且能够以最短的时间从中脱离。据传闻,瓦列里·帕夫洛维奇·恰卡洛夫曾经在飞行中将У-2机身几乎旋转了90度,成功穿过两棵白桦树之间的距离,而这两棵树的间距比机翼展还小。

许多出版物详尽地阐述了这架杰出飞行器的结构和使用背景。这架飞机的创造历史对许多读者来说并不为人所知,即使在瓦迪姆·鲍里索维奇·沙夫罗夫的详细著作中,也对此提及甚少。让我们试着解开时间的面纱,讲述У-2的创作过程。

从1919年起,苏联的主要飞行训练机是У-1,它是基于英国的侦察机Avro-504发展而来的,该飞机在1913年进行了首次飞行。1922年提出了开发更现代化的培训飞机的必要性,尤其是培训方法已经发生了重大变化的情况下。飞行员在接受初步培训时需要独立进行飞行训练,并在转型机型上不断提升技术水平。

1923年,尼古拉·尼古拉耶维奇·波里卡尔波夫直接投入了培训飞机的研发工作。他在早期的计划中,筹划研发一款双座小型培训飞机,该飞机搭载的是一款18匹的ABC发动机。这架飞机的设计采用了自由支撑的清洁形态单翼,最高飞行速度达到107公里/小时。由于发动机功率不足,无法进行高难度飞行动作的训练,因此这个项目未能实现。

1924年10月,苏联空军技术委员会发布了关于初级和过渡培训飞机的总体战术技术要求,强调要求飞机拥有低的着陆速度和双翼结构。根据这些建议,波里卡尔波夫在1925年创造了2У-БЗ,「带有BMW-3水冷发动机的教学飞机」,引擎功率为185匹马力。设计允许将BMW-IV 240马力的发动机安装在上面,使其可以作为过渡机使用。这架飞机无论是在空气动力学形状还是结构设计方面都表现优异。它在1926年2月建造完成,从3月开始进行试飞。

新出现的对初级培训机器的要求,要求将其视为过渡型飞机,因此将其改名为P-1。试验显示P-1(2У-БЗ)的飞行性能良好,特别是试飞报告中指出,「进行尾旋时表现较为迟缓,类似陡峭螺旋」。尽管已经预定了一批这些飞机,但由于对新过渡机的要求发生了变动,无法进行制造。根据当时苏联空军武装部队总监P.I.巴拉诺夫的指示,过渡飞机需要装备武器,以便同时用作训练和战斗机器,以及轻型侦察机。装备BMW-IV发动机的武装化P-1机型问世,随后又发展成装备M-6发动机的P-2。

在项目开发过程中,尼古拉·尼古拉耶维奇·波里卡尔波夫实施了一些措施,以确保学员和教练的座位更接近飞机的重心,这样与2У-БЗ飞机进行对比。请特别留意简化操纵飞行。为了节约运营和生产费用,上下翼的结构相同,可以互相替换使用。机翼和尾翼的设计采用了直角形式,以便于生产,这一点使得首批У-2实验和系列机型有了区别。虽然这样的设计降低了空气动力学性能,但由于当时对最大飞行速度的要求并不高(即使按当时的标准),这被视为合理的。

波里卡尔波夫向Aviatrest报告中指出,在飞机上首次引入了一些设备,在运营方面有显著改进,如可移动的踏板控制,可调节的座椅,可关闭的脚踏和手动控制,可更换的副翼和升降舵等。发动机的气缸排气管已经被合并为一个环形的排气管。发动机罩下方是进气口连接着化油器。绝大部分操控线缆系统的内部布局,也正是这种设计与后续型号的不同之处。

1926年10月6日,У-2-M12的草图设计在Aviatrest技术委员会会议上审议。决议指出,当时波里卡尔波夫的设计局Aviatrest中央设计局陆军飞机部门的一个部门认为,「苏联空军地面部门所采用的У-2-M12飞机设计方向是正确的」。也要求将燃油箱从机身移至上翼,并「将其从中心平面下移出」。波里卡尔波夫反对此布置方式,认为会影响机翼的空气动力学性能,但对决定无能为力。

在1927年2月5日完成了У-2的设计,并立刻开始制造第一架飞机。对发动机的选择尚不明确。Авиатрест管理层最初支持M-12发动机,但发现该发动机在试验台上频繁发生故障。 管理层最初支持M-12发动机,但在试验中发现该发动机故障次数较多。1927年2月2日的决议中,Авиатрест技术委员会建议研究在У-2上安装外国制造的路西法(Люцифер)100马力和萨尔姆森(Сальмсон)120马力发动机的可能性,这些发动机的原型已经在苏联各个机构中存在。

1927年4月底时,根据航空联盟的要求,第一架У-2的原型机开始使用什韦佐夫设计的M-11发动机,尽管该发动机经过了台架测试,但尚未通过国家测试。1927年6月23日,这架飞机被推到机场,试飞工作从6月24日启动。很快就发现,在飞行过程中,M-11发动机存在油温过高和频繁故障的情况,可谓,飞行试验和调试工作主要是在应对发动机的「初期困难」。航空联合公司紧急要求替换У-2发动机为M-12发动机,然而M-12发动机的可靠性问题一直困扰着他们。在波里卡尔波夫和什韦佐夫的通力合作下,M-11的许多问题得以解决。1927年9月15日,这架飞机被交接给空军研究所,以进行国家试飞。根据试飞表现,这架飞机具有出色的飞行特性,其中包括良好的失速性能,整体上满足空军的要求,尽管存在爬升性能不足的问题。

在第二架У-2上,波里卡尔波夫通过引入椭圆形翼尖和尾翼,明显改善了飞机的空气动力学性能。波里卡尔波夫设计局的空气动力学家们开发了更细的「№ 2」剖面,来取代原来厚重的「Prandtl-R65」机翼剖面,因为在中央空气流体动力学研究院(ЦАГИ)没有合适的剖面可供选择。为了提升飞行性能,加大了方向舵的表面积。飞机进行了一些合理范围内的减负操作。一些材料指出,第二架飞机完全体现了波里卡尔波夫对这类型号的想法,它是与第一架同时进行设计的,但由于多种原因,在第一架试飞完成之前不打算生产。这两个方案非常相似:包括相同的肋条距离、肋条以及所有主要构件的相同设计结构。第二架飞机的草图设计于1928年2月28日获得批准,在试飞开始后才进行了设计工作。

1928年1月起,飞行员格罗莫夫进行的测试表明,У-2具有出色的飞行性能。在飞行测试的第一部分简要报告中指出:「……除了尾旋外,飞机可以正常完成所有的飞行动作,尾旋是困难的,但退出尾旋却十分容易。」1928年3月29日,由空军技术委员会(НТК ВВС)决定在第25工厂生产6架У-2的试验系列,以便用于飞行学校的试飞操作。在列宁格勒的第23航空工厂开始了大规模生产。到1929年10月29日为止,这个工厂已经生产了25架У-2飞机,其中有19架交付给了下订单的客户。之后,产业蓬勃发展。比如说,就在1933年,第23工厂已经制造了1508架飞机。大规模生产的飞机与第二个原型的主要区别在于对引擎罩进行了更改。У-2会获得长寿命和声誉广泛。

1928年,波利卡波夫设计了这架飞机,它成为了苏联最著名的飞机之一,也是全世界最出色的飞行器之一。

超过35年来,У-2飞机已被广泛使用。1944年,设计师去世后,这架飞机改名为波利卡波夫-2(По-2)。起初,这架飞机被设计成为教练机,非常适合新飞行员的起步训练。飞机拥有出色的飞行性能,在特定情况下才能进入尾旋,并且很容易从中稳定恢复。由于其出色的起降性能,У-2原谅了年轻飞行员的疏忽错误,这使其能够在非常狭小的起飞场地上起降,甚至常常是在未准备的场地上。У-2直到1935年都大量生产,总共生产了超过3.3万架,这使其成为历史上生产数量最多的飞机之一。

从设计方案看, У-2 是典型的双翼飞行器。它的构造主要是由木头和布料所覆盖。飞机安装了功率为100匹的M-11风冷发动机。M-11发动机和飞机一样,也取得了非常成功的成就。在过去的20年里,这款发动机一直是苏联轻型飞机的主要动力来源,几乎是唯一的选择。У-2(По-2)不仅仅是作为教练机设计的。它有多种不同的变体,适用性各异。包括了农业、指挥、联系、医疗、客运、航空摄影、浮标等领域。

在抗战期间,有许多这种双翼飞机进行了改造,用作轻型夜间轰炸机,最大携带300公斤炸弹。这架名为У-2ВС的飞机在机舱后部安装了一挺机枪。有几支航空团在前线配备了这些飞机,他们在夜间展开飞行任务,对敌人后方和前线实施骚扰性轰炸。

U-2飞机的结构采用了木质材料,包括松木和胶合板,并覆盖了帆布。结构的节点是采用软钢制成的,最初机翼支柱使用椭圆形铝管,但很快被圆形钢管所取代,木制整流罩则用胶带缠绕在钢管上,以减少整个结构的成本。飞机前部采用胶合板制作,尾部是拉线结构,尾部上方覆盖有1毫米厚的胶合板做成的拱形罩,方便检查。发动机框架最初是圈状的,经过4毫米厚的铝合金冲压制作,但是从1931年开始被一整体焊接的钢管所替代。

У-2的机翼采用了常规的双翼梁结构,翼型为ЦАГИ-541,相对厚度为8.1%,下缘呈平面状。肋骨是由胶合板壁和无凹槽的木条制成的,而翼梁则是盒形的。木条在制作过程中仅使用酪蛋白胶固定在胶合板上,钉子和胶水也被用于固定木条。水平尾翼同样采用了双翼梁结构设计,可以通过调整安装在尾翼梁上的叉形螺栓来在地面上改变其角度。所有飞机的翼和尾翼边缘都采用铝合金制造,水平尾翼的支撑杆是由钢管制成的。

飞机的降落架由前后支柱、一对拉线和轴组成。支柱末端采用减震结构,内含伸缩管和横梁组成,每根支柱附有13毫米宽的橡胶绳(每根支柱长16米)。飞机所使用的车轮是辐条车轮,尺寸为700×120毫米。尾部的滑轮是由白蜡木制成的,而且具有可控方向性。它利用弹簧与方向舵共同控制方向。控制系统采用钢缆传动,在直线段部分使用金属线传动。为了冬季飞行,飞机可以装备雪地滑板。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。

一开始,发动机整流罩覆盖了整个凸轮轴箱,但后来进行了修订。整个发动机只有四个独立部分被整流罩覆盖,自曲轴箱后壁开始的部分均无遮挡。整流罩采用独特的铰链和梳状结构固定在尾部,而前部利用带有弹簧和锁的钢索将其牢固固定在发动机架周围。这样一来,整流罩能够迅速地启闭,从而明显地减少了发动机的维护工作量。在冬季,曲轴箱可以用简化的敞篷罩进行覆盖。

飞机的飞行表现主要取决于其使用目的和各种改装。不管是哪个版本,这架飞机都以卓越的可靠性而闻名,而且操控起来非常容易。У-2飞机可以轻松地从非常小的飞机场甚至未准备好的地方起飞。起飞和降落所需的滑跑距离仅为100-150米。教练机的空机重量大约为650千克,而其他型号的飞机空机重量为750千克。机身空重为890-1100公斤,如搭载炸弹则可达到1400公斤。飞机的速度范围很广,最高时可达每小时150公里,平时在100-120公里之间巡航,着陆时速度在60-70公里之间。它可以飞行到3800米的最高高度。

多年来,这种飞机一直是唯一用于初级培训的机型,在苏联航空俱乐部和飞行学校中得到了广泛使用。在战争时期,防御协会的训练中心利用У-2飞机培训了近十万名新飞行员,为战争的胜利做出了显著贡献。

U-2飞机在1928年1月7日进行了首次飞行。最初被设计为训练飞机,后来在接下来的十年里衍生出了多种额外的任务和功能。在初次试飞的时候,苏联著名的试飞员格罗莫夫操纵了这架飞行器。尽管最初军方计划将У-2ВС用作轻型战斗机,到了1930年代末,它主要被用作空军的教练机。→尽管最初计划将У-2ВС用作轻型战斗机,但到了1930年代末,它主要被用作空军的教练机。飞行员能够使用它进行轰炸、航拍和空中射击技能训练。

在德国战争初期的几周里,不同型号的У-2双翼飞机被用于执行多样化的任务,这些任务超出了它们最初的设计范围。这款教练机的性能如此卓越,以至于在整个战争期间,У-2/По-2不断进行现代化和改进,主要是为了提升其作战能力。

在战争刚开始的时候,苏联被迫进行了痛苦的撤退,边境战争失利,还不得不将主要军工厂转移到国内更深的地方,情况十分危急。在这种情况下,轻型培训飞机У-2恰巧发挥了作用。这些飞机是从航空俱乐部和飞行学校获取的,现在它们被移交给不同的战斗部队。最终,所有这些飞机被整合进专门的军队单位,之后演变成了专门进行夜间轻型轰炸任务的飞机团。这种轻型、低速飞机在白天作战中,几乎没有任何保护措施,因此损失惨重。战争初期,一些指挥官给装备这种飞机的部队下达了自杀式任务,导致了人员和技术装备的巨大损失,而从中获得的实际效益微乎其微。随着战局的稳定,装备为У-2的军队已完全开始夜间轰炸任务。这些小型轰炸机的不断袭击打击了德国部队的作战决心,在夜晚时让他们难以获得休息和睡眠。德国人将这种飞机称为「缝纫机」或「咖啡磨」,因为它们在夜晚用爆炸声音破坏了宁静。

苏联在第二次世界大战中使用的轻型夜间轰炸机Po-2的作用。它们在傍晚开始活动。这些飞行器在空中以很低的高度飞行,从军事基地飞往几乎接近敌方前沿的小机场。它们在那个地方装填弹药,夜晚起飞,对德军防线进行轰炸。飞机场靠近前线,这让它们可以在短时间内进行多次作战飞行。已了解,在某些情况下,Po-2飞机可以在一夜之间起飞达到10次。假如这个数值乘以最大的武器负载,即300公斤,那么这种小型、低速的双翼飞机在一个晚上释放的炸弹数量,也许会比那些重型轰炸机还要多。

在第二次世界大战期间,苏联的Po-2小型夜间轰炸机常常以两架为一组出击。第一架飞机关闭引擎或减缓转速,以实现突袭效果,并避免被防空火力探测。与此第二架飞机从侧面进攻已被照明的甚至正在燃烧的目标。德国军队通过痛苦的实践发现,他们的高射炮对隐藏在黑暗中的飞机的效果并不太好,反而有可能让飞机更容易实施准确的轰炸。战争末期,德军甚至试图复制苏联的「打扰性」夜间轰炸战术,组建了自己的战斗部队,装备Gota Go 145C飞机。苏联Po-2轰炸机在战争期间被广泛运用,通过596夜间轰炸航空团的飞行员伊万·安德烈耶维奇·谢德林的飞行日志可知,他在1942年12月1日至31日期间在斯大林格勒战线上进行了400次战斗飞行。

1943年8月,在顿巴斯战役期间,Po-2轰炸机定期在夜间对重要的乌斯彭斯卡亚铁路枢纽进行轰炸,导致其运输能力立即减少了50%。因为担心该站被完全摧毁,德军停止了夜间货运。总的来看,在使用Po-2/По-2飞机进行战斗活动的过程中,大约有60个团和中队参与其中,其中46号卫队塔曼夜间轰炸航空团完全由女飞行员组成。