聊聊苏联的飞机设计师们
本帖最后由 万磁王 于 2014-6-24 16:44 编辑作者：北纬42度
背景
说到飞机，其实关键在于发动机。飞机发动机的好坏决定了设计师能造出什么样的飞机，不幸的是二三十年代的苏联工业基础相当薄弱，造不出好的发动机来，但国际环境不错，可以靠引进山寨各国的好东西。整个30年代苏联飞机发动机一直在引进－落后－再引进－再落后中循环，听起来跟中国现在某些行业的情况差不多。具体来说，先是米库林抄袭德国宝马－然后什维佐夫抄袭英国－再然后什维佐夫抄袭美国－再再然后是克里莫夫抄袭法国－最后是图曼斯基抄袭法国。米库林和克里莫夫抄的是液冷发动机，什维佐夫和图曼斯基抄的是星形发动机。
液冷发动机一般是V型发动机，用水冷却，常见的比如说现在汽车上用的V6 6缸发动机。但当时用在军用飞机上的一般是V12发动机，二战中出现极端的X型发动机，24-28缸，这些奔驰宝马都有研究。
V6液冷发动机的基本结构
X型发动机可已被看成是两台拼合在一起的V型发动机，图为罗-罗的Exe 24缸X型发动机
星形发动机靠空气冷却，气缸都分布在发动机周围，一般是5个，7个或者9个围成一圈。气缸多了发动机直径就大了，空气阻力就大，如果还想增加气缸数量，办法是在第一排的后面加第二排，气缸数目是14个或者18个，当然第二排散热肯定没第一排那么好。最极端的是二战末期美国弄出4排28个的，给B-36远程轰炸机用。显然4排散热会相当困难，而且B-36为了增加航程螺旋桨放在机翼后面，发动机反着装，导致设计中最耐热一排气缸放在最前面，最不耐热的气缸在最后面最热的地方，结果经常着火。B-36被戏称为6台发动机两台在冒烟，两台在着火，另外两台已经烧毁了。不过无论液冷气冷，20几个缸的发动机太复杂，虽然研究这个的国家在二战末期很多，但量产的没几个，大家的兴趣很快就转移到更有前途的喷气发动机上去了。
单排星形发动机是简单实用的发动机工程典范
但气缸排数多了就无法解决散热问题，图为普惠制造的28缸怪物——R-4360，B-36的发动机
发动机的技术水平，当时最高的是英国，其次法国。英法的液冷和星形发动机都很厉害，不瘸腿，德国美国发动机也是先进水平，但各有偏重，德国的液冷发动机很牛，美国的星形发动机很牛。30年代末欧洲的主流思想是，星形发动机因为横截面积大导致阻力大，只能给轰炸机运输机用，战斗机还得用阻力小的液冷发动机。
直观比较一下欧洲液冷流和美国星形流战斗机的机身粗细
但是技术上液冷发动机比星形发动机要难，日本试了试液冷，觉得太难，就很明智的没理会欧洲人的理论，集中力量发展星形发动机去了。事实证明用星形发动机的零式战斗机相当优秀，日本人的道路走对了。不过因为星形发动机截面积大导致阻力大总归是个问题，所以轰炸机和战斗机用的星形发动机慢慢开始分道扬镳（不过在大多数国家并没完全分开），战斗机用的气缸冲程小，导致直径比较小，所以阻力小。做到极致的是一根筋的日本人，中岛的星形发动机采用迷你小气缸，发动机截面极小，但带来的缺点是单缸功率低导致总功率偏小，而且结构过于紧凑不易维护。
回到苏联，因为采用星形发动机的波利卡波夫的I-15/I-16在西班牙内战中表现一般，碰到德国采用奔驰液冷发动机的神机Bf 109毫无还手之力，所以相信了欧洲人的理论，新一代战斗机全部采用液冷发动机。当时苏联的液冷发动机有抄法国的克里莫夫M-10X V12系列和抄德国后来又自己发展的米库林AM-3X V12系列，米库林因为抄的比较早（20年代末），已经落后了，相对来说比较重。
克里莫夫M-105发动机，最大功率940KW
米库林AM-35发动机，最大功率993KW
新的三剑客
卫国战争前，苏联老一代的三位设计师，图波列夫（飞机编号的前缀为Tu）和佩特利亚科夫（Pe）因为大清洗在蹲监狱，并顺便成立了监狱设计局研究轻型轰炸机，另一位战斗机设计师波利卡波夫（Po）也失去了斯大林的信任（后面会提到），所以设计新一代战斗机的全是新人，主要有三种战斗机量产：
图波列夫
佩特利亚科夫
波利卡波夫
老一代三剑客
1. 用克里莫夫发动机的雅克-1，设计师为雅科夫列夫
2. 拉沃契金/戈布诺夫/古德科夫联合设计的拉格-3，也用克里莫夫发动机
3. 用米库林发动机的米格-3，设计师为米高扬和格列维奇。
雅科夫列夫
拉沃契金
米高扬（优）和格列维奇
新一代三剑客
但二战中苏联的主力战斗机是雅克和拉系列，战争爆发后不久米格-3就出局了。米格-3的设计目标为高空高速战斗机，但战争爆发后发现空战主要发生在低空，米格-3根本不适合这个场合。雅科夫列夫倒是十分聪明，特意找到克利莫夫，让他造牺牲高空性能而加大低空功率的发动机给雅克战斗机用。
作为高空战斗机的米格-3并不适用于东线
米格-3完蛋的另外一个重要原因是一代名机伊留申的伊尔-2强击机也用米库林的发动机，卫国战争中对伊尔-2的需求量相当大，产量却跟不上，当斯大林发现性能很烂的米格-3在跟伊尔-2抢发动机的时候，米格-3就彻底悲剧了，就算米高扬有个高官哥哥也救不了它。
雅克-1和拉格-3用的是同一款发动机，所以也有互抢发动机的情况。雅克-1性能更好而且设计师雅科夫列夫是斯大林面前的红人，拉沃契金发现抢不过他，于是干脆换了什维佐夫的14缸星形发动机Ash-82，变成了苏联二战中的另一款主力战斗机拉-5。
除了发动机外，雅克-1（上）和拉格-3在外形上也很相像
换发动机的想法很自然，米格也想换星形发动机Ash-82，因为星形发动机的直径比液冷发动机大，需要更换机头部分，米格在这上面动作太慢，结果错过了时机。而拉-5换发动机的成功要部分归功于倒霉的苏霍伊，苏霍伊正试图给他的设计局的第一款飞机－－强击机苏-2换Ash-82发动机，这个新型号就是苏-4。苏-2/4吃亏在装甲薄弱，所以苏-4最终没争过伊尔-2，但苏-4设计好的机头（发动机）部分被拉沃契金拿去跟拉-3的机身对接，成就了拉-5，这显然这比米格完全重新设计机头部分要快得多。
什维佐夫的14缸星形发动机Ash-82
拉格-3换发后成为非常成功的拉-5
为他人做嫁裳的苏-4强击机
倒霉的苏霍伊
俄国文学泰斗托老有句名言：幸福的家庭都是相似的，不幸的家庭各有各的不幸。但对于苏联二战期间的飞机设计师来说，似乎得反过来，幸福的飞机设计师们各有各的幸福，不幸的飞机设计师们大都在发动机上栽跟头……
先说倒霉的苏霍伊，他是怎么开始走背运的呢，这要先从蹲监狱的佩特利亚科夫说起。佩特利亚科夫蹲监狱期间跟老部下兼狱友米亚西舍夫一起设计轻型轰炸机佩-2，并因为此机的成功而出狱。佩-2轻型轰炸机是苏联在二战中的主力轻型轰炸机，并能兼任战斗轰炸机，长程护航战斗机等，在苏联的地位相当于英国的蚊式。佩特利亚科夫出狱后不久卫国战争爆发，佩特利亚科夫去莫斯科开会，婉拒了官方派来的公务机，坚持乘坐佩-2去莫斯科，结果不幸飞机失事死了。佩特利亚科夫死后留下的摊子，斯大林打算让苏霍伊接管，别的设计师碰到这种情况都赶紧答应，结果苏霍伊却说我考虑考虑，于是就把斯大林惹怒了，佩特利亚科夫的遗产立即被交给米亚西舍夫，从此斯大林很不喜欢苏霍伊。
苏霍伊
米亚西舍夫
佩-2轻型轰炸机是苏联在二战中的主力轻型轰炸机
前面说了苏霍伊的苏-4输给伊留申的伊尔-2，在更新一代的强击机的竞争中又是苏霍伊对决伊留申，结果苏霍伊的苏-6再次输给伊留申的伊尔-10。尽管苏-6更加优秀，据说斯大林问苏霍伊，投产苏-6会不会影响伊尔-2/10系列的产量，苏霍伊直言说“会”，前面提了，斯大林特别重视伊尔系列，于是苏-6就悲剧了……
苏霍伊的苏-6
再次输给伊留申的伊尔-10