疾風--報告補充分析和性能預測

來自專欄 RAE漢普郡活塞發動機與阻力優化研究所32 人贊了文章

1945年1月，美國人第一次繳獲完整的疾風。TAIU在菲律賓的克拉克機場發現了很多遺棄在這裡的飛機，其中許多仍然比較完整，具有修復的價值，其中就包括兩架疾風。

這兩架疾風I被編號為S10和S17，其中S10號在當地的簡單試飛中墜毀。S17號則在簡單測試後由長島號護航航空母艦（CVE-1）運往美國。利用繳獲飛機的部分資料，TAIC在1945年3月發布了疾風的性能文件156A號。這份性能文件在誤解的連鎖中起到了很大作用，雖然並未進行性能測試和拆解檢查，但是給出的指標卻被廣泛的認為是實際測試的結果。其中比較重要的一點是，該文件中寫明的燃料為92號汽油加水-甲醇噴射，在多次傳播後演變成了100/130號航空汽油。還有部分說法聲稱是使用了140號航空汽油的，然而140號不是美國標準的汽油，確實航空汽油可以由各個公司或者機構自行調配，但是突然給繳獲的敵機使用卻是不可思議的事情。

該機後來在美國進行了試飛，對比測試由一架皇家海軍提供的海火III共同進行。由於該機的螺旋槳勻速器有毛病，沒有完全修復，發動機無法使用最大轉速運轉，相當程度的降低了飛機性能。結果，在測試中疾風表現的不比海火好，而且也無法進行飛機的最大速度和爬升率測試。最終報告估計疾風最大速度約為海平面330英里/小時，20000英尺高度400英里/小時，在30000英尺高度380英里/小時。

試飛結束後，在1946年7月22日，阿納卡斯蒂亞海軍航空站將S17號轉交給帕克里奇機場，在這裡儲存，並準備用作國家航空博物館的展品。但是到了1952年，該機被劃為剩餘物資，賣給了位於加利福尼亞州的安大略湖航空博物館，在當年9月交接。1954年時，這架飛機被用作電影《Never so few》的道具，重新塗裝了太陽旗。為了用於拍攝所需的場景，它被修復到了可以在地面滑行的程度。還給博物館後展出到1963年，在這年4月，航空研究飛機公司將該機帶到洛杉磯機場，開始將它修復到可以飛行的狀態。修復後的第一次試飛在6月進行，在試飛時使用N3385G的民用編號，試飛完畢後再度返回博物館。此後又一度轉到奇諾市航空博物館，最終賣回了日本，在京都嵐山博物館展出。

美國人在戰後又繳獲了四架疾風I型，都是在宇都宮南軍用機場的飛機堆裡面挑選出來的飛機，這幾架飛機於1945年11月由巴恩斯號護航航空母艦（CVE-20）運到美國。

海軍帶走的兩架疾風沒有獲得TAIC的編號，因為這時TAIC已進入逐漸停止運轉的階段，不再接受新飛機。這兩架飛機僅獲得了108和119的機尾編號，只用於地面展示，而沒有實際飛行。沒過幾年便沒了下文，可能悄無聲息的拆毀了。

陸軍航空兵帶走的兩架編號分別為FE-301/T2-301和FE-302/T2-302。抵達美國後送往米德爾頓飛機維修站進行修復。其中T2-302號在1946年5月16日進行了首次試飛，20日它被運送到帕特森機場，然後在27日飛往萊特機場。在萊特機場，302號進行了另外8小時的飛行測試，並出具了測試報告，最後於7月3日飛往帕克里奇儲存並準備用於博物館展出，但是可能在朝鮮戰爭時期拆毀了。302號的測試報告中提到了測試項目被多次出現的排氣管故障妨礙，原因則是糟糕的材料、焊接以及糟糕的支撐系統細節設計。同時在報告的結尾也寫到了該機未進行性能測試。

T2-301號則被用作拆解分析，該機留下了非常詳細的技術手冊。這可能是疾風存世的資料之中最為詳細的之一，其中記錄了飛機的方方面面，包括飛機概要、子系統解析、發動機拆解分析和試運行測試、維護項目，以及簡要的飛行員手冊。這份手冊在對疾風測試的考察中起到了重要作用。

T2-301號的拆解分析與T2-302號的飛行測試都完成後，陸航情報部在萊特機場在1946年11月發布了一份報告，這就是編號為F-1M-1119C-ND的《疾風I，T2-302號臨時報告》。這份報告的內容相當簡單，包括T2-301號的拆解分析概要，加上飛機性能指標，以及T2-302號的飛行測試報告，最後額外添加了少量總結文字說明。該報告的內容在多種刊物上一再被引用和轉述，讓世間廣泛認為疾風在美國進行的測試中，性能表現出眾，而且對現有美國戰鬥機擁有一定優勢。

但實際上這份報告本身毛病百出，而且在內容上頗為不負責任。這類敷衍了事型的官方報告也不算少，但是造成這麼大影響的倒也不多。

首先，該報告引用的飛機性能指標實際上為TAIC的156A文件數據，該文件如同前文所述，並非實際測試結果。而報告上卻寫著「FACTUAL」（意為事實的）大字。這直接誤導了後世研究者，尤其是如果翻閱該報告的人沒有注意到後文情況的話。

第二，臨時報告末尾附帶的T2-302號測試報告是完整的，其中「性能未測試」段落仍然附帶在報告中。這是作為T2-302號的總計報告，然而該機卻沒有測試性能。那麼其中的性能指標就不應當使用「FACTUAL」字樣，而應標註這是估計數值。結果由於一個錯誤用詞產生了幾十年的誤解。

第三，即為報告本身添加的總結文字，這段文字如下：

「在與P-51H或者P-47N的對比中，弗蘭克I也許更好。儘管這些戰鬥機的最大速度稍高，弗蘭克I型能爬升的更快一些。弗蘭克I型的機動性也更好，能在盤旋中切到兩種陸航戰鬥機的內圈，但是P-51H和P-47N的俯衝速度更高。弗蘭克I型的航程則與P-51H相仿。」

「弗蘭克I型的生產品質不如對手的陸航戰鬥機，如果持續使用的話，它不會那麼經久耐用，還會需要更多維護和修理。」

這個總結同樣與附帶的T2-302號測試報告衝突，在測試報告中，僅有操縱和控制項目下寫到了與美國戰鬥機的比較。確實記敘了低翼載的疾風在這個方面上比美國戰鬥機更好，但是此處並未提到P-51H和P-47N這兩個具體型號。這段文字中的型號對比是由總結報告撰寫者隨意寫出來的，例如實際上這兩個型號的飛行速度，尤其是P-51H型，即使相對於156A文件的估計性能，也有相當的優勢，而不是「稍高」這樣的結果。

第四，在具體細節上，T2-301的技術手冊起到了決定性的作用。例如技術手冊中詳解了譽21型發動機，包括水/甲醇噴射系統和動作方式：

發動機的水/醇噴射系統中有一個壓力閥，受到一定壓力時自動打開，然後開始噴射混合液。發動機運轉到37英寸汞柱進氣壓（940毫米汞柱）就會打開壓力閥。同時噴射量隨著進氣壓與功率的上升而增加。收油門讓進氣壓下降到35寸汞柱（890毫米汞柱）時壓力閥關閉，同時噴射系統停止。

飛機沒有安裝噴液液量表，但是有一個噴射壓力表，噴射壓力為4.5磅/平方英寸。壓力下降時就表明噴液不足，應收回油門。噴射系統有一個關閉閥門，只能在機外由地勤操作，可以用它關閉噴射系統。

發動機的操作方式證明了156A文件的飛行性能包線存在問題。由於水/甲醇噴射系統是自動操作，測試表明超過2500轉就會因為達到足夠壓力，隨時可能切入。這個轉速上發動機約能輸出1300多馬力的功率，這說明更強輸出的軍用動力檔和應急動力檔都會噴射混合液。

這種控制方式下，在發動機轉速達到最大時，應急動力檔一定大於等於軍用動力，不論飛行高度如何。而156A文件的飛行包線畫法，即在高空軍用動力大於應急動力，是錯誤的。這種畫法可能源於繳獲之初，工作人員對發動機的運轉方式缺乏理解，誤認為軍用動力時不噴射水/甲醇混合液，應急動力才噴射。到了高空發動機進氣量不足，噴射的過量混合液反而導致功率下降。

而關於飛機的其他細節，例如載油量和水-甲醇液箱容量也有衝突。T2-301的技術手冊上，飛機內油包括五個油箱，飛機機身油箱57.28加侖，左翼及左翼備用油箱45加侖，右翼及右翼備用油箱45加侖，總內油量為147.28加侖，水-甲醇噴液容量35加侖。F-1M-1119C-ND臨時報告仍然引用的是TAIC數據，內油總量為185加侖，噴液為42.2加侖。這類差距也導致了飛機重量估計誤差。

注意陸航的基本重量包括飛機內死油、武器、瞄具，而不包括飛行員、可用油水、彈藥。日本指標用的是空重，在301號機加上這些重量之後，正常起飛重量與日本指標相當。

最後，T2-301的技術報告還附帶發動機功率分檔。在前文已經提到了，這其實是從TAIC的文件發布以來一直就存在的問題。

T2-301號的發動機僅做了試運行檢查。以每分鐘2500轉做了15分鐘測試，每分鐘2900轉做了3分鐘測試，進氣壓為48.5英寸汞柱。還有其它幾項更低轉速下的磁電機、進氣壓和震動檢查。

測試使用91/96號汽油和ADI噴液進行，沒有進行滿轉速全功率測試，也沒有檢測實際軸功率。這意味著功率分檔表沿用的是繳獲情報的數據，再加上分析修正，而非實際測試數據，這套分檔與156A文件提供的功率分檔方式也相同，數據差異很小。

而中島自己的數據如何呢？

在這裡轉速和進氣壓定檔是比較重要的判斷依據，同時用於判斷動力水平和發動機型號。因為自動勻速器和進氣壓限制器的存在，如果不特別改動，11型無法以21型的轉速和進氣壓運轉。不過21型可以由飛行員手動限制在11型的水平----他只要不推滿油門和轉速即可。

離升動力限在起飛時使用1分鐘，而公稱動力才允許較長時間使用，後來也嘗試將離升動力檔位的使用時間延長。也有日方資料指出在日軍中存在「戰鬥動力」這種說法，功率輸出等同離升動力。不論說法如何，離升和公稱這兩種動力都需要使用噴水系統。

美國發動機一般將起飛動力檔定的比戰鬥應急動力低，通常也等同於軍用動力，例如各種型號的C系列R-2800發動機上，起飛動力和軍用動力均定為2100馬力，而且在這個動力檔下不使用噴水系統。應急動力則可由2380至2800馬力不等，必須使用噴水系統。

中島的功率分檔規則顯然給美國人造成了誤解，TAIC的人員將離升動力等同於戰鬥應急功率，而將公稱動力等同於軍用動力。這當然會將性能估計得更高一些，不過情報機構理應料敵從寬，這並不會影響估算結果的效用。

《疾風I，T2-302號臨時報告》被錯誤解讀的時間太長，也許從上個世紀50年代就開始了。現在我們能看到很多刊物或者文章引用該報告的說法，抑或直接引用156A文件。從英文到日文，再到翻譯的中文資料，現在已經無法查證是誰最先引用其內容，但是可以舉一個例子，說明這類誤解演變成了什麼樣子。

於1989年出版的《世界傑作機--陸軍四式戰鬥機「疾風」》一書，在36和37頁就寫到了美國測試。包括上述的S-10、S-17、T2-301和T2-302號機都在該處有所提及，並且圖注內寫著，使用高性能燃料時，飛機最大速度達到了每小時687公里。配圖為T2-302號機的照片。這可以說是各種流言的綜合，當然通過前文的解析，我們現在知道這些都是源對於156A和F-1M-1119C-ND兩份文件的誤解。

而該書所用的圖片本身，也實際上在反駁文字內容，因為T2-302號飛機的所有加油口上，都寫著「不適用芳烴汽油」，而美國所用的「高性能燃料」，即100/130號汽油，通常含有20%左右芳烴，如果自封閉油箱的橡膠沒有經過額外塑化加工，會被芳烴溶解，而堵塞油路。在開始推廣100/130號汽油的時候，美國人立刻就遇到了這個問題，才開始改進油箱橡膠。日本沒有這類汽油，所以生產的自封閉油箱不能加註100/130號。該書作者很可能只得到了不夠清晰的飛機照片，而沒有得到T2-301的技術手冊，自然無法發現這個說法的問題。

既然美國人沒有可靠的數據，那麼疾風的性能究竟如何呢？這又引出了另一個問題，即為日本人自己的測試數據也不靠譜。如前表格，中島發動機將增壓器高速擋運轉下的額定高度定在了6100米，但這是發動機臨界高度。通常來講，高速飛行產生的空氣衝壓效應會增加發動機進氣壓，提高發動機的高空性能。

可見衝壓效應將臨界高度提升了大約1000米，而日本測試問題就在這裡。按照世界傑作機提供的數據，疾風的最大速度高度（即為臨界高度）有6500米/6000米兩種說法，速度為每小時624公里，發動機功率不明。另一個測試則有明確的發動機狀態：4號原型機，全重3794公斤。以每分鐘3000轉，+350毫米汞柱進氣壓的動力，在6120米高度飛到了631公里/時。

6000米左右的測試高度是很離譜的，因為剛夠中島的發動機額定高度，根本沒有考慮到衝壓效應的影響。不過4號機的測試由於有明確的動力狀態，而且確實是中島的公稱動力，用這個數據估計，假設疾風臨界高度為6500米，那麼速度可以達到大約640公里/時。

該書中還提到了乙型原型機有6000米高度，660公里/時的資料，具體條件不明，而且有這是估計數字的說法。如果這是確實達成的速度指標，顯然也有臨界高度問題，到了6500米高度該機也許能飛到超過670公里/時。注意這是在更低高度的速度，與624公里/時的指標差距就非常大了。當然，如果能在速度測試中使用離升功率，那麼臨界高度會有一定下降，與該指標的配合度會比較好，但是沒有飛行包線能證實確切情況。

最後兩個測試，要提出來，見圖中內容。

乍看起來很詭異，首先提出的發動機功率表和中島的指標對不上。高速擋臨界高度為6000米，與中島指標相當，沒有什麼問題。但是低速擋的臨界高度達到了3400米，比中島的高了1650米。試飛速度表有轉速和進氣壓指標，看起來相當不錯，低速擋和高速擋的臨界高度分別為3700和6650米。衝壓效應的作用在這裡有微妙的差距，不過仍在可接受的範圍內。測試機重量相當輕，只有3400公斤，可能沒有彈藥，或者油水未滿，不過機內重量對速度的影響比較小。

該測試看起來像是翻譯的日本測試，原因有幾條：1、進氣壓使用的是日式相對值公制指標，而非美式的英寸絕對值。2、測試高度以1000米為間隔，加上兩個臨界高度點。而美國人以整千英尺為間隔，加上臨界高度點。3、以美國人對中島發動機的分檔認知，他們很可能會用離升功率去測試，而非公稱。

如果該測試是真實的日本測試，那麼可以有以下結論：1、中島的發動機功率表是有毛病的，低速擋的臨界高度有誤，這可能使得中島的功率表就不那麼可信，所以把這個測試放在最後面。當然，這樣的性能實際上要比指標好一些。2、TAIC和陸航根據中島功率表做的分檔也是錯的，TAIC的包線又多了個錯誤點。3、疾風的進氣設計對衝壓效應運用很一般，其他戰鬥機會有類似的問題。4、實際和推測的飛行包線，見下圖。

而後吧友搬運了一個WT論壇的圖，說是Smithsonian museum的資料，同樣明顯可見是翻譯的日本測試。這兩個互相佐證的測試可以切實確定疾風的性能，即在+350mm進氣壓的公稱動力下，620-640公里/時，臨界高度6500-6700米，在這個範圍內是合理的。+500mm動力雖然仍不能確證，但是就譽的實際生產質量而言，沒有理由認為是能夠推廣作為標準的性能。

同樣的，使用譽的飛機，臨界高度都不應在6000米，或者更低。例如紫電就會在大概6500米高度飛到610-620公里/小時。而非在5600米飛到594公里/小時。

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