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日本零式战机的兴与衰

更新日期:2019/6/25来源:上海航宇科普中心

            零战的诞生
       二战初期,鉴于第一款金属战机96式舰载机存在速度不够快,航程、滞空时间有限等缺陷,1937年5月,日本海军提出了一项名为“十二式舰载战斗机”的舰载机设计计划。此时参与竞标的是日本三菱与中岛两家公司。十二式舰载机后来于天皇历2600年服役,因而也被称为零式战斗机,简称“零战”。
       在零式战斗机论证会上,日本军方内部存在巨大分歧,双方观点相左,互不让步。一派认为:飞机空战主要取决于转弯格斗性能,为了获得更加优越的格斗性能可以牺牲部分航程与速度。而另一派人则认为:日本战机的格斗性能已经足够优越,应该尽可能多增加其航程与速度,续航力应至少达到8小时1300海里以上。
       对于当时日本的技术水平而言,兼顾这两个需求无疑是严苛的,因此,中岛公司知难而退,放弃了竞标,只留下三菱公司。
       1939年3月,三菱公司在飞机设计天才掘越二郎的领导下,在名古屋工厂研制了第一架“零式”战斗机,并于日本各务原陆军机场进行了首次试飞。试飞当天,除了机轮刹车,滑油系统、螺旋桨出现了极小的故障外,飞机试飞非常成功、顺利。
       零战的优势
       由于军方的苛求,零战的优点与生俱来,成为日本飞机设计史上的重要里程碑。在掘越二郎的精心设计下,它神奇般地兼顾了飞机的机动性和续航力,并在技术上实现了多项第一。譬如,首次采用超硬铝承力构造、全封闭可收放起落架、电热飞行服、大口径机关炮、恒速螺旋桨、大视界座舱、可抛弃大型副油箱等等。

                                                 转载自:中国科学网博客
 
       零战之父-掘越二郎
       零战的设计之所以成功,一个关键的因素是采用了日本住友金属公司的“50风金属”。这是一种当时最先进的超级铝合金,其硬度大于钢,重量却比钢轻出数倍。三菱公司大胆地采用这种铝合金,用来制造零战的框架、翼肋,甚至飞机的主梁。结果,在保证一定强度要求的情况下,飞机变得非常轻巧,重量大为减轻。       “重量轻”是零战性能优势的最大来源,它弥补了发动机动力不足,保证了飞机2200公里的超大航程。同时,也使得飞机获得了更快的爬升速度:每分钟900米。这些能指标超越了同期的F2A、F4F、P-40、喷火等欧美战机。相比于当时普遍搭载空冷发动机的战斗机,零式战机气动外形更佳,空气阻力更低;加之转弯半径小,回旋与低速格斗能力出众,故在二战初期的近距离空战中占尽了便宜。
       零式战机“不败”的神话
       日本零战最早的成名之战为璧山之战。当时,在日军军部的强烈要求下,1940年7月零战从日本本土经我国上海、南京、安庆达到汉口,加入日本12航空战队序列。此时,零战正式名号为A6M1零式战斗机一一型。1940年9月13日,重庆璧山上空,日本零战在6500m高度发现了5000m高度的中国空军I-15编队。中国方面,I-15飞机加上随后的I-16型飞机,共计30余架。零战随即发动突袭。对于具备高度优势和装备优势的日本战斗机来说,这无疑是一次一边倒的战斗,随着天空的逐渐平静,日本战机陆续返回宜昌。
       根据当时中国空军自己的记录,出击的34架I-15、I-16飞机中,13架被击落,11架受伤迫降,飞行员10死8伤。而在日军的对外宣传中,这次战斗被渲染为27:0完胜,即日军击落中国飞机27架,自己无一伤亡。
       在下来的几个月中,零式接连击毁中国飞机近百架,自身却仅有两架因为地面起火而损失。在零式战机投入中国战场的一年后,中方居然由于无法从战场上搞到一架零式战机甚至其残骸,而无法一窥零式战机的真容。
       太平洋战争初期,零式战机也对东南亚盟军的飞行部队造成了空前的灾难,给予了盟军巨大的震撼。当时,零式战斗机性能超过了所有盟军的飞机,具体包括美国的F-2A水牛、F-4F野猫、P-40小鹰等,特别是其机动性和续航力上无人能比。其实,战争初期的日军仅有300架零式战机,其中250架投入太平洋战场。然而,就凭借这区区250架零式战机,日军在开战后几个月时间竟把盟军在太平洋地区的战斗机部队消灭了三分之二。
       零式战斗机曾经在太平洋战争初期创造了所谓的“零战斗机神话”,被视为不可能被击败的“无敌战机”。这个神话的造成来自以下几个方面。首先,西方国家空军过于轻敌,普遍不相信日本制造的战机性能可以达到超过他们想像的水平。当时,在华对日作战的飞虎队将领陈纳德曾将零战的性能情报交给了美军,但却未受到重视。其次,初期与零式战斗机遭遇的时候,盟军飞行员普遍犯了教条主义,错误地凭先前的经验与零战对阵,结果被打魂飞色散。当然,这也与盟军将太平洋战区视为次要战区的态度有一定关系。此外,战争初期日军的武士道精神也不可小觑;当时日本海军航空队拥有大批训练扎实、实战经验丰富的飞行员。这些优秀的战士配上性能卓越的零式战机,当然所向披靡。
       零式战机的衰败
       1942年6月,对于盟军打破零式战机称霸天空所向无敌的局面来说是个重要日子。中途岛战役中,一架载满燃油的零式战机在即将起飞前不幸被击毁于航母飞行甲板,这是零战从得意到失意的一个转折点。接着,6月3日,日军飞行员小贺驾驶一架零式战机在对荷兰港进行袭击后,返航途中发现飞机燃料泄漏,后迫降于荒岛阿库坦岛的苔原上。5周后,一支美国搜索队无意中发现了这架零式飞机和在座椅上死去的小贺。飞机除了燃料箱上被地面机枪击穿两个洞外,几乎完好无损。这是美军在太平洋战争期间最重要的缴获品。美军立即将飞机装箱运回美国,修复并进行试飞,以尽可能块地寻找出对付零式战机的方法。
       经过数次试飞后,美军很快找到了破解零战的秘诀。他们发现,零战的爬升率和转弯半径极好,能轻易超过F4F野猫和P-40,在低空时用这两种飞机和零式进行缠斗无异于自杀。但是,如果在高空时,零式优异的垂直机动性能会开始恶化,副翼的动作出现呆滞,反应变缓。此外,零战的俯冲速度不快,在战斗中如果被零式咬尾,应立即以高速度俯冲并滚转,通常可以摆脱。这主要是零战结构减重过于苛刻,动作过大会面临结构破坏风险所致。还有,零战为了减轻重量,居然没有安装自密封油箱和任何自动灭火装置,飞行员也没有装甲保护,再加上新采用的50风铝合金中含有大量易燃的镁,所以机体表面中弹就非常容易着火,顾后来被盟军戏称为“打火机”。
       零式战机的致命缺点终于被美国人发现了。飞行测试报告迅速传送到太平洋一线战场。得到这些宝贵的信息后,沮丧的盟军飞行员们欣喜若狂。他们立马着手改进战术,再加上后来新装备的不断补充,最终击败了称霸太平洋上空6个月之久的零式战机。


       零机衰败的原因
       零战性能解密后,美军自行设计的新式战机有了针对性。与此同时,在专门对付零式的新式战机F6F与P47/51问世以前,也找到了一系列立足现有机型对抗零式的有效战术,挽救了成百上千的盟军飞行员生命,并及时制止住了因零式造成的盟军空中局势进一步急剧恶化的局面,有效的扭转了空战不利局面。
零式的快乐时光一去不复返了,在战争的最后一年里,日军一步步沦落。最后竟到了如此的地步:将陈旧的零战改装成神风特攻机,与狂热的飞行员一起发动自杀式攻击。
       二战期间,日本曾先后生产了1万余架各型的零式战机。至今天止,零战依然称得上是世界航空史上设计最为成功的知名战斗机之一。零式战机在设计理念上依照低翼负荷的设计思路,飞机的减重达到了令人发指的程度,因此收获了相应的出色性能。尽管如此,“成也萧何败萧何”,零战的过分减重也带来了飞机结构强度问题,从而造成零式战机结构不足以支撑其大幅度飞行动作所产生的应力。此外,刻意地减轻重量使得零式战机在发动机设计安装以及搭载弹药上存在致命的缺点。譬如,较小的发动机安装空间,使得飞机后期无法改装大功率的发动机;再如,零式战机上轻机枪威力过小,无法穿透许多美国战机的装甲板。
       战争中后期,美军战机性能的不断进步,以及对零式战机的不断了解,零式战机逐渐丧失技术优势。当专门用于克制零式战机,具有零式水平同样的格斗性能,而且有更强装甲,更高速度的F6F地狱猫战斗机出现以后,零式战机完全失去了往日的威力。