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二战时的战斗机为什么都可以敞开着座舱盖飞行?

五分时时彩 时间:2019年10月26日 19:56
摘要:在二战时期的很多照片上都可以看到战斗机飞行员在飞行时往往会敞开着座舱盖,这样敞开着座舱盖,难道不会对飞行有什么负面影响?   在二战时期的很多照片上都可以看到战斗机飞行员在飞行时往往会敞开着座舱盖,这样敞开着座舱盖,难道不会对飞行有什么负面影响?   飞机和飞行员在空中主要受到气流、气压、气温三个环境因素的影响。气流的影响来自于飞机自身动力生成的动力气流以及大气中存在的自然气流,其中动力气流来自于螺旋桨高速旋转时产生的气流,就像电风扇,飞机速度越快,这种气流就越大;自然气流则是自然界因素产生的各种气流,比如我们平时坐飞机时偶尔会遇到不同程度的颠簸现象就是自然气流对飞机造成的影响。气压因素带来的影响是由气压变化引起的,我们生活的地面一个标准大气压约为1013000帕,大气压随着海拔的变化而变化,海拔高度每上升100米,气压下降约0.93325帕,当飞行高度达2000米时大气压值约为79485帕,气压越低空气越稀薄。气温同样受到气压变化的影响,气温随着气压的降低而降低,比如当飞机飞行至10000米高空时,气压将下降到26419帕,气温更是比标准大气压下的气温低65℃,假设我们现在的室外温度为30℃,那么低气压的万米高空气温为零下35℃,气温随着海拔的升高和气压的下降而下降,海拔每升高100米,气温平均下降0.65度。轰炸机飞行员,不管天气再炎热飞行员都要穿着厚实的飞行服,因为飞机一旦飞到1000米以上高度时机舱就开始变冷了。   气象学家习惯将按照大气在垂直方向的各种特性,把地球的大气层由低至高分为:对流层、平流层、同温层和散逸层。在距离地面高度约17000~18000米,在极地约8000米的大气层称为对流层;从对流层顶至约50000千米的大气区域称平流层,平流层内大气多作水平运动,对流十分微弱,臭氧层即位于这一区域内;同温层是从平流层顶至约80000米的大气区域;散逸层是同温层层顶至300~500千米的大气层;热层顶以上的大气层称外层大气。假如把海平面上的空气密度作为1,那么在240000米的高空时大气密度只有它的一千万分之一。也就是说海拔越高空气越稀薄,活塞发动机在稀薄的大气中动力会直线下降,同时战机的机动性也会明显减弱,这是大气层对飞机的影响;由于高海拔大气空间的空气稀薄,且气温寒冷,人类将会出现因供氧不足和严寒而出现“高原反应”,严重时可能会致命。因此二战时期的战斗机都只能在对流层中部以下的稠密大气区域飞行,因此飞行员不需要穿着厚实的防寒服,密闭的舱室与外部完全隔离,需要制氧机为飞行员供氧。   零式战斗机在二战初期,以转弯半径小、速度快、航程远等特点优于其他战斗机,所以其性能非常具有代表性。该型战斗机空重1.86吨,满载起飞重量2.74吨(量产型),最大航程2000公里,巡航速度460公里/小时,俯冲最大航速533公里/小时,爬升率为820米/分钟,实用升限4200米。以上就是日本零式战斗机的基本性能参数,为了更具备客观的说服力,我们再以经常开着舱门飞行的现代直升机性能来与其做一个对比,就以美军UH-60“黑鹰”通用直升机为例吧。该型直升机空重4.8吨,最大起飞重量9.98吨,最大航程2200千米,爬升率270米/分钟,巡航速度357千米,最大飞行时速400千米,实用升限5570米。可见,号称二战初期最优秀的战斗机性能仅在速度和爬升率上略高于现代直升飞机,因此二战以日本零式战斗机为代表的螺旋桨活塞发动战斗机仅能在4200米以下的中低空以极低的飞行速度活动,这个高度甚至都达不到大气对流层的中部,飞机和飞行员受到低温、低气压和高气流的影响程度非常低,所以在巡航速度飞行时完全可以将座舱盖打开,只有在以最大飞行速度进行战斗机动时才会要求飞行员必须关闭座舱盖。   受二战时科学技术的限制,战斗机之间的空战大多发生在1600~500米的低空,在低空低速飞行状态下飞行员打开座舱盖欣赏风景是“无伤大雅”的,同时这也是二战末期零式战斗机无法拦截美军B-29“超级空中堡垒”轰炸机的原因。因为B-29轰炸机实用升限达到了10200米,B-29轰炸机的巡航高度通常为8000~9000米,已经接流层,在这种高空环境下,低温低气压对飞行员来说是致命的,因此工程师为B-29轰炸机设计了密封加压舱室,使用空调系统为舱室内的飞行机组成员供氧和室内加压,密封使舱室内的气压接近标准大气压值,这种密封加压技术在战后被运用到现代战斗机、轰炸机和客机上。高空高速飞行的飞机是不能像日本零式战斗机那样打开座舱盖的,在高空零下30℃的低温低气压环境下,无防护的人只需要暴露在高空环境下,2分钟就足以致命了,这也正是客机不允许随意打开舱门和不为乘客配备降落伞的原因。   和汽车一样,早期的飞机都是敞篷的。在第二次世界大战期间除了美国B-29轰炸机和德国Me-262喷气式战斗机以外的所有战机、民用飞机都可以在飞行时把座舱盖打开;而第一次世界大战大战期间的所有飞机甚至是没有座舱盖的“敞篷”飞机。这是因为采用活塞发动机驱动螺旋桨飞机的飞行速度慢、飞行高度低,大部分飞机的巡航飞行速度还没有现在的直升机快,因此飞行员受到气流、气压、气温的影响较低,飞行时打开座舱盖也不会对飞机和飞行员产生危害。当然还有另外一个原因,那就是二战时期大部分飞机的座舱盖是由许多块玻璃安装在框架内构成的,这些框架多多少少会影响到飞行员的观察视线,打开座舱盖能更好进行观察。到后来飞机速度越来越快,所以为了更好的保护飞行员飞机的座舱开始加装挡风玻璃,而在飞机时速在350-500千米这个区间之间的飞机的座舱舱盖是可以手动开关的。而二战时期各国的大部分战斗机的速度基本上都在这个范围之内。所以,飞机的座舱盖都是可以手动开关的,特别是作为海军舰载机,因为没有座舱盖既可以感受开飞机的乐趣,而且视野好,对于在航母上起降也更方便观察。   而且敞开座舱盖还有一个好处,那就是方便跳伞,有时候就直接将飞机翻转,座舱在下机腹在上,一解开安全带就可以跳伞。不过飞行座舱,没有舱盖也有弊端,就比如在下雨天时机舱内容易进水,或者说雨天这种没有坐舱盖的飞机就不能用,由于气压和温度的问题这种无座舱盖的,飞机只能在低空飞行,也就是说飞行高度不高并且速度不快时才能用,一旦飞行高度超过2000米以上飞行时速达到500千米以上就必须要有座舱盖的保护才行了。   根据风洞实验,一旦飞机时速超过600千米,巨大的风阻会使得飞行员根本无法从飞机里面爬出来,而后面飞机为了增快速度降低风阻就将座舱盖设计为密封的了。其实零式战斗机在低空中低速编队飞行的情况下都是可以将座舱盖打开,相比美军日本飞机飞行员更愿意打开座舱盖,这是因为日本飞机没有机载无线电,在空中无法做到时刻交流,而他们的交流方法大多是用手势、旗语、信号枪,所以没有座舱盖的阻挡能看得更清楚。   所以,二战时期绝大多数战斗机能敞开座舱盖飞行,主要是因为当时飞机的速度还不够快,飞行员可以承受对冲的气流而已,所以敞开座舱盖,没有任何问题,还可以跟战友做一些约定的动作,做些简单的交流。现代飞机,尤其是喷气式战斗机,动不动就超音速,速度根本慢不下来,速度过慢还会造成失速坠机,二代机那种高空高速路线的设计风格,根本不考虑滑翔能力,一旦失速就是一个铁坨子,直接朝下掉。   后来美国人又提出一个“能量机动”的概念后,不再追求单纯的高空高速,也考虑一下小范围机动,就是说速度可以慢下来一点,但跟螺旋桨飞机的低速还是没法比,降不到人体可以承受的程度,甚至飞行时舱盖都在气流作用下,没法象螺旋桨飞机那样用手朝后一拉,就拉开来。飞行员座舱还需要增压环境,为防止意外,或者战斗时舱室舱盖给打坏,现代飞行员要穿抗荷服,头盔下还有氧气面罩,跟螺旋桨时代的飞行员穿件皮夹克,戴副防风眼镜就解决问题完全不一样了。
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