文/云中子

1941年8月，F(xiàn)w 190剛服役時(shí)，庫(kù)爾特·譚克博士便牽頭開(kāi)展了一項(xiàng)基于Fw 190設(shè)計(jì)的后續(xù)高性能戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃，項(xiàng)目代號(hào)Project W。事實(shí)上，Project W是一個(gè)帶有預(yù)研性質(zhì)的項(xiàng)目，其本質(zhì)是要探討在對(duì)Fw 190基本設(shè)計(jì)不作大變動(dòng)的情況下，通過(guò)為其換裝某種處于研發(fā)狀態(tài)新型動(dòng)力裝置，是否可以獲得一種各項(xiàng)性能（特別是高空性能）得到全面提升的強(qiáng)悍戰(zhàn)機(jī)。至于這種所謂的新型動(dòng)力裝置，便是譚克博士寄于厚望的BMW 802及 BMW P.8011。

1941年，F(xiàn)w 190A-1于英吉利海峽上空幾乎釀成了一次小型的“?？耸綖?zāi)難”，打得作為皇家空軍主力的“噴火”V幾無(wú)還手之力，空戰(zhàn)交換比一度達(dá)到了慘不忍睹的1：3。然而，F(xiàn)w 190A-1也并非就是無(wú)懈可擊的完美機(jī)器，其最大問(wèn)題出在紙面性能超群的BMW801雙排星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)上。

Fw 190A-1 最大的問(wèn)題是發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，特別是后組氣缸，常常引發(fā)火災(zāi)，好幾次差點(diǎn)造成全面停產(chǎn)。在實(shí)戰(zhàn)操作中部隊(duì)常常發(fā)現(xiàn)，如果Fw 190A-1的BMW801發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)了地面長(zhǎng)時(shí)間低功率運(yùn)行，那么當(dāng)冷卻空氣減小到某個(gè)最小值時(shí)就可能發(fā)生過(guò)熱問(wèn)題。以至于裝備BMW 801 發(fā)動(dòng)機(jī)的Fw 190A-1在初期經(jīng)常出這樣的洋相，剛著陸的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)突然著火。以至于德國(guó)空軍的地勤人員在飛機(jī)著陸還沒(méi)有停穩(wěn)時(shí)，也不管是否著火，直接就把消防泡沫澆了上去。此外，其發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制組件、燃油和滑油導(dǎo)管系統(tǒng)、火花塞也都出現(xiàn)過(guò)故障，而螺旋槳的故障更是一直沒(méi)斷過(guò)，所以FW 190A-1上的BMW801發(fā)動(dòng)機(jī)（初期型）整體可靠性十分令人擔(dān)憂。盡管BMW801氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)惹了許多麻煩，在Project W實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，譚克博士卻仍然堅(jiān)持氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的路子不放——BMW 802與BMW P.8011都是在復(fù)雜性上達(dá)到令人嘆為望止程度的星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)。

Project W/ BMW802藝術(shù)想象圖

客觀地講，譚克博士在整個(gè)Fw 190系列上（除去最后的Fw 190D系列）抱著星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)不放是自有其道理的。雖然星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)要維持良好的冷卻效果，必須把發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)正面暴露在迎面氣流里，這樣就難以使用整流罩降低阻力，所以使用星型發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)一般都是鈍頭。鈍頭機(jī)首整流罩使座艙前方視野不良，為了改善視野，需要抬高座艙，這進(jìn)一步增加迎風(fēng)阻力，帶來(lái)速度損失——Fw 190為此付出了代價(jià)。然而星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，這使其十分適合大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)形勢(shì)下的軍工生產(chǎn)狀況。

Project W/ BMW P.8011藝術(shù)想象圖。由于BMW P.801的功率更大，譚克博士設(shè)計(jì)了正反對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳，以抵消其的強(qiáng)大扭矩。

另一方面，星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)本身的一些特點(diǎn)也使其很適合裝備Fw 190/Project W這樣定位于供前線戰(zhàn)斗航空兵使用的型號(hào)。液冷的傳熱效率高于氣冷，這是不爭(zhēng)的事實(shí)，也導(dǎo)致星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)功率提升潛力有限，不過(guò)液冷需要額外的管路和散熱器，這是相對(duì)于氣冷的一大缺點(diǎn)。這不但增加了液冷發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性和成本，而且散熱器一旦被擊中，發(fā)動(dòng)機(jī)很快就會(huì)因?yàn)閱适Я死鋮s能力而停車(chē)，最終會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。所以，液冷發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器是其無(wú)法逃避的死穴。相比之下氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)由于沒(méi)有液冷管路和專(zhuān)用的散熱器，生存力自然強(qiáng)悍許多，這對(duì)于常常要進(jìn)入敵方空域作戰(zhàn)的前線航空兵至關(guān)重要。要知道在敵人控制區(qū)迫降不是鬧著玩的事，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)至少使駕駛戰(zhàn)損飛機(jī)的飛行員回到已方控制區(qū)的幾率大為增加，西班牙內(nèi)戰(zhàn)中I-16與Bf 109初期型的諸多戰(zhàn)例早就說(shuō)明了這一點(diǎn)。總之，抗損性方面的優(yōu)點(diǎn)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、皮實(shí)耐用的星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)十分適合Fw 190及其后繼者Project W這樣的前線制空戰(zhàn)斗機(jī)。當(dāng)然，抗損性只是戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)中所要考慮的一個(gè)方面，等到要完全依靠抗戰(zhàn)損來(lái)救命的時(shí)候，這戰(zhàn)斗已經(jīng)輸了一半了。

眾所周知，一臺(tái)為戰(zhàn)斗機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有馬力大、重量輕、可靠性好、迎風(fēng)面積小、高空性能好等優(yōu)點(diǎn)。在基本技術(shù)水平相當(dāng)?shù)那闆r下，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)要增大馬力，只有幾個(gè)途徑：增大缸徑、增加缸數(shù)、增大沖程、增加機(jī)械或渦輪增壓，而B(niǎo)MW 802選擇的正是這樣一條發(fā)展道路。按照設(shè)計(jì)要求，BMW 802將是一臺(tái)起飛功率達(dá)2600馬力、在12000米的高空仍具備1600馬力(1馬力=0.735千瓦)輸出功率的星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)。以 1939 年的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這種 2000馬力級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)毫無(wú)疑問(wèn)是個(gè)怪物。兩排總共 18 個(gè)汽缸的總排量達(dá)到45.95升，使得同時(shí)代的其他空冷發(fā)動(dòng)機(jī)相形見(jiàn)絀。事實(shí)上這幾乎已經(jīng)達(dá)到了在這種結(jié)構(gòu)下活塞發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的極限，如果能夠成功肯定是個(gè)了不起的杰作。

BMW 801發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

BMW 802 雙排星型氣冷活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)（工程原理樣機(jī)，BMW 801為雙排14缸）

Project W項(xiàng)目是基于Fw 190設(shè)計(jì)的后續(xù)高性能戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃。

星型發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，長(zhǎng)度很短，但直徑較大。由于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的正面暴露在迎風(fēng)氣流里，在氣缸體上安裝大量的散熱片，就成為理想的氣冷格局，所以星型發(fā)動(dòng)機(jī)基本上都是氣冷的。為了最大限度地增加馬力，缸數(shù)應(yīng)該已經(jīng)很大了，像輻條一樣的氣缸已經(jīng)把發(fā)動(dòng)機(jī)正面占滿了，繼續(xù)增加缸數(shù)會(huì)很困難。增加缸徑也有相同的問(wèn)題。雖然增大沖程是另一個(gè)增加馬力的有效方法，但增加沖程會(huì)迅速增加迎風(fēng)面積，迎風(fēng)面積按半徑的平方增加，而阻力和迎風(fēng)面積成正比，一般并不可取。因此只能采用增加星型氣缸層數(shù)的辦法。在這方面BMW 802延續(xù)了BMW 801的作法——雙排氣缸設(shè)計(jì)。單層星型有 9 個(gè)氣缸，雙層就是 18 個(gè)氣缸。不過(guò)，多層星型氣缸的后排氣缸會(huì)有冷卻問(wèn)題，因?yàn)榱鬟^(guò)的空氣已經(jīng)在前面被加熱了，冷卻效果要下降。如果不對(duì)后面那層作特別的補(bǔ)償，后層氣缸的壽命和輸出功率都會(huì)受到損失。

雖然BMW 802通過(guò)雙排結(jié)構(gòu)將汽缸數(shù)增加到了18個(gè)之多，但這顯然還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠——為了保證在7000米以上高度不至因空氣稀薄而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率大幅度下降，特別是在12000米高度仍有1600馬力的功率可用，某種型式的增壓措施顯然是必要的。所以為了解決高空問(wèn)題，BMW 802分別在前后汽缸組安裝了兩個(gè)渦輪增壓器。渦輪增壓的原理是在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣回路中安裝一個(gè)廢氣渦輪，帶動(dòng)壓縮機(jī)完成增壓，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率，彌補(bǔ)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在高空中損失的功率。事實(shí)上，與BMW 801相比，BMW 802最大的亮點(diǎn)便在于雙渦輪增壓器技術(shù)的引入。而B(niǎo)MW P.8011實(shí)際上是在BMW 802的基礎(chǔ)上增大沖程、擴(kuò)大缸徑的衍生型，BMW希望它能達(dá)到2800～2900馬力的最大起飛功率。

Project W/ BMW P.8011機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖。在本質(zhì)上來(lái)講，譚克博士實(shí)際上是用最小的機(jī)體結(jié)構(gòu)來(lái)容納BMW 802/BMW P.8011，所以Project W的機(jī)身截面是結(jié)構(gòu)盡可能緊湊的圓形，至于滑油冷卻器與增壓器進(jìn)氣口則都被安排到了翼根。

Project W/ BMW P.8011三面圖。與相對(duì)平庸的Project W/ BMW 802相比，人們明顯對(duì)超現(xiàn)實(shí)的Project W/ BMW P.8011更感興趣一些。

然而，后來(lái)的實(shí)踐證明，BMW 對(duì)于BMW 802項(xiàng)目寄予的希望過(guò)高，這也為整個(gè)Project W項(xiàng)目的失敗埋下了伏筆。首先，由于星型發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭朝外，每個(gè)氣缸分別進(jìn)氣/排氣，這就必須為每個(gè)氣缸的排氣回路分別安裝廢氣渦輪。如果算上BMW 802自身的雙排汽缸設(shè)計(jì)與后面的冷卻風(fēng)扇，作為一臺(tái)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)BMW 802在達(dá)到超強(qiáng)性能的同時(shí)，其復(fù)雜性與成本也是空前的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，由于復(fù)雜性的攀升BMW 802失掉了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的最大優(yōu)勢(shì)。另一方面，雖然BMW自信能夠完成這個(gè)復(fù)雜性令人頭疼的設(shè)計(jì)（德國(guó)人向來(lái)嗜好挑戰(zhàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性），然而另一個(gè)攔路虎卻是德國(guó)人無(wú)論如何無(wú)法忽視的。實(shí)際上，渦輪增壓器在結(jié)構(gòu)上和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪段非常相似，因此對(duì)材料的機(jī)械性能上要求上較高。在整個(gè)二戰(zhàn)中，除了美英外，所有各主要工業(yè)國(guó)家都因耐熱合金技術(shù)不過(guò)關(guān)而在渦輪增壓器上基本無(wú)所建樹(shù)，德國(guó)人很不幸地也卡在了這里。對(duì)于BMW的工程師們來(lái)說(shuō)，他們想制造二級(jí)二速渦輪增壓器已經(jīng)很久了，但就是在耐熱合金的問(wèn)題上面始終無(wú)法得成正果。1942年3月，當(dāng)?shù)聡?guó)人好不容易解決了壓縮機(jī)的材料問(wèn)題后，才發(fā)現(xiàn)相關(guān)的管線也需要同樣耐熱等級(jí)的材料。結(jié)果雖然造出了原理樣機(jī)，但對(duì)于BMW 802/BMW P.8011的整體實(shí)用化進(jìn)程卻一直無(wú)法產(chǎn)生關(guān)鍵性突破，這就使Project W項(xiàng)目舉步為艱。縱觀整個(gè)二戰(zhàn)，德國(guó)人的渦輪增壓技術(shù)一直就沒(méi)有過(guò)關(guān)，BMW 802好歹還算是造出了工程樣機(jī)，BMW P.8011卻只是停留在圖紙上。

不過(guò)，雖然BMW 802/BMW P.8011是Project W項(xiàng)目的核心，但如果暫時(shí)拋開(kāi)動(dòng)力裝置方面的瓶頸性問(wèn)題，而從整體上打量Project W，便會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一架全面超越了Fw 190原始設(shè)計(jì)的航空工程杰作。Project W項(xiàng)目的機(jī)身采用了新的點(diǎn)焊技術(shù)，這使得該機(jī)可以采用更堅(jiān)固、更重的全鋁蒙皮，可以更有效的承受在航母上急速起降帶來(lái)的沖擊，經(jīng)受戰(zhàn)斗中的傷害。全硬殼結(jié)構(gòu)的飛機(jī)機(jī)體都很堅(jiān)固，采用點(diǎn)焊技術(shù)后機(jī)身更是光滑。為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大功率，ProjectW項(xiàng)目的可變距螺旋槳直徑達(dá)到3.8米，這就勢(shì)必提高起落架高度，才能使螺旋槳不至于擦到地上。對(duì)此譚克博士匠心獨(dú)具，推出了一種類(lèi)似于Ju 87的獨(dú)特倒海鷗翼布局。這種設(shè)計(jì)可以一舉解決兩方面的問(wèn)題。根據(jù)譚克博士的風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果，從側(cè)下方插入機(jī)身的上段機(jī)翼與機(jī)身呈 30度夾角，這樣從機(jī)翼上下分離的氣流流到后部機(jī)身時(shí)，產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力最小，這種布局很好地結(jié)合了中翼布局低阻的優(yōu)點(diǎn)。此外，這種設(shè)計(jì)還可以使用比直翼設(shè)計(jì)短很多的起落架，這樣設(shè)在機(jī)翼結(jié)構(gòu)中的起落架艙室可以小一些。而且由于起落架不會(huì)占用太多空間，還可以在機(jī)翼中加裝油箱，容納更多的燃料以增大航程，可謂一舉兩得。

Project W/BMW 80主要性能數(shù)據(jù)表

Project W/BMW 802的發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩結(jié)構(gòu)示意圖。

Project W/BMW 802三面圖

Fw 190D“多拉“盡管使用了容克斯 Jumo 231A-1液冷對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，不過(guò)由于發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩內(nèi)安裝了環(huán)狀散熱器的緣故，所以無(wú)論Fw 190D系列實(shí)際安裝了什么類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)，從外表看也都像是星型氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的樣子，對(duì)于整架飛機(jī)的氣動(dòng)外形特征并沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)上的改變。雖然Fw 190系列因?yàn)榇执蟮臋C(jī)頭外形而被指責(zé)增加了阻力，但事實(shí)上，采用氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)只要配合良好的發(fā)動(dòng)機(jī)罩形狀，完全可以利用噴出的高溫?zé)峥諝猱a(chǎn)生更大的推力，從某種程度上抵消正面阻力大造成的損失。

在這方面，譚克博士手下的工程師們可謂煞費(fèi)苦心——?？恕の譅柗蚬镜墓こ處焸?yōu)镻roject W重新設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新穎的發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩。這種整流罩不但能把BMW 802正面凹凸不平的表面遮擋住，而且實(shí)際上還是發(fā)動(dòng)機(jī)前的環(huán)形翼?？稍谔峁└郊由Φ耐瑫r(shí)大大降低阻力，并把空氣流向圓心集中，改善曲軸的冷卻。另外，該設(shè)計(jì)還能夠利用向后噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣射流提供一些額外的推力。

然而，這個(gè)設(shè)計(jì)精妙的整流罩對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效率卻帶來(lái)了損失。這是由于遮擋在整流罩后的汽缸組必須用專(zhuān)用的冷卻風(fēng)扇輔助冷卻。在空中飛行的時(shí)候還好，著陸后自然的迎風(fēng)氣流沒(méi)有了，全靠冷卻風(fēng)扇冷卻。這就使BMW 802/BMW P.8011所面臨的過(guò)熱問(wèn)題可能比BMW 801更為嚴(yán)峻。盡管BMW宣稱(chēng)已經(jīng)通過(guò)改進(jìn)汽缸體的鑄造工藝完全解決了散熱問(wèn)題，而且從生產(chǎn)出來(lái)的BMW 802工程樣機(jī)來(lái)看，其缸頭是整體鑄造的，外壁的散熱片排布得相當(dāng)緊密（比BMW 801增加了近一倍散熱片），但飛起來(lái)后的整體散熱效果究竟怎么樣，顯然不能只看汽缸體的散熱片鑄造工藝如何精湛。

雖然由于BMW 802/BMW P.8011的舉步維艱，Project W項(xiàng)目最終在1943年7月流產(chǎn)，但好在譚克博士花在Project W項(xiàng)目上的心血并沒(méi)有白費(fèi)。后來(lái)這個(gè)設(shè)計(jì)在改頭換面后發(fā)展成了號(hào)稱(chēng)二戰(zhàn)中活塞式戰(zhàn)斗機(jī)顛峰之一的Ta 152。譚克博士在Project W項(xiàng)目中吸取到的最大教訓(xùn)便是，如果打算設(shè)計(jì)一種高低空通吃的頂尖戰(zhàn)斗機(jī)，不能將希望完全寄托在成熟的渦輪增壓技術(shù)加星型發(fā)動(dòng)機(jī)上，可以轉(zhuǎn)向V形液冷型號(hào)。這其中的道理很簡(jiǎn)單——星型發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭朝外，所以每個(gè)氣缸分別進(jìn)氣，分別排氣；而直列或 V 形發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭一字排開(kāi)，可以用匯流裝置（Manifold）統(tǒng)一進(jìn)排氣，所以只需要一套集中的機(jī)械增壓或渦輪增壓裝置就可以了。這樣可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)，提高效率。而且從高空性能來(lái)說(shuō)，直列或 V 形發(fā)動(dòng)機(jī)也比發(fā)動(dòng)機(jī)有利，而我們?cè)赥a 152高空戰(zhàn)斗機(jī)身上所看到的變化，正與此論斷完全一致。