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【铁鹰】十字鹰的诞生——Me 109的制造技术

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一楼喂猫


IP属地:四川1楼2011-10-06 18:48回复
    机体架构
      Me 109 的机身可以分成前、后、尾三部分。前部包括发动机支架、发动机防火墙和驾驶舱,发动机防火墙呈梯形,但并没有将发动机和驾驶舱完全分隔开,为了容纳一些辅助部件,比如 Me 109F 上的那挺桨毂同轴航炮的炮管,不得不在防火墙上开口,使之能延伸到驾驶舱。在驾驶舱地板的下面是工形主梁,由一根硬铝板和两根横梁铆接而成(硬铝于 1909 年由德国的杜拉公司研制,所以也称为杜拉铝,它是由纯铝掺入少量铜、镁、锰等制成的轻质高硬度合金,最初用于齐柏林飞艇上,之后用在容克公司的飞机上,由于不能焊接,所以只能通过铆接的方式连接)。

    Me 109G-10 透视图

    Me 109G-6 的座舱防火墙,为了容纳 MG131 机枪,上端开了两个孔
      后部机身由左右两半拼接而成,每一半由 7 块蒙皮壁板组成,这一点很像现代的塑料模型飞机。这种酷似虾尾的结构是 Me 109 最值得称道的部分,所以在其众多的改进型号上,这一部分除了增加了一些开口和紧固件之外,基本上没有改动。每一块蒙皮壁板由 0.8mm 厚的硬铝制成,使其既保持了良好的延展性和弯曲性又有一定的强度。如果仔细观察某些 Me 109 的这部分机身,你会发现每一段壁板上都有数字编号。标有偶数的壁板是承力部件,也可以说是机体构架的一部分,其左右两边都有双 Z 形的突缘伸向机身内部。而奇数壁板只是弯曲的蒙皮,他们被铆接在偶数壁板的其中一个Z 形突缘上,以形成一个平滑的机身外表面。在机身内部,数根 Ω 形截面桁条穿过偶数壁板的另一个Z 形突缘,并通过埋头铆钉将各块壁板铆接在一起,以形成横向骨架。最后,在顶部和底部用两根超宽 Ω 形截面桁条将两半机身铆接在一起。如此的设计在当时可以说是非常先进的,既兼顾了简易性和强度,又有很好的气动特性,相比之下,喷火和众多法国战机仍在使用半埋头铆钉。


    Me 109 的后机身每段壁版上都有编号

    Me 109 的后机身段,结构相当简洁。右图中的工人正在组装后机身
      尾部直接铆接在后部机身上,支撑着尾翼,并为尾轮提供收放的空间,F 型采用的是弹簧固定的收放式尾轮(之前采用的是固定式尾轮),但很多飞行员为了防止机械故障或是战损而导致尾轮放不下来,仍将尾轮锁死在放下的位置上。

    Me 109G 的可收放尾轮


    IP属地:四川3楼2011-10-06 18:50
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      主翼
        主翼以单根翼梁为承力中心,但为了给主轮腾出空间,这根翼梁并不在机翼最厚的地方,而是在机翼的 45% 弦长处。翼梁与上翼面铆接在一起,并由相对较少的翼肋和桁条加固。下翼面则由若干可以轻易拆卸的翼板组成,并在中部开有一个很大的舱口,以容纳起落架和散热器。主翼通过 3 个连接点与机身相连接,2 个在主梁突出部的两侧,另一个如前文所述,在机翼前部,主要用来传递扭转载荷。以上这些设计使得机翼的制造过程十分简单,而且大幅降低了重量,但却牺牲了结构强度。所以当 Me 109 在高速机动时,副翼的偏度会使机翼变形,这会减小操纵效率,并使滚转速率降低。喷火也有类似的缺陷,但并不严重,而象台风、暴风、P-51 和 P-47 这类飞机则更本不受这一缺陷的困扰,所以与 Me 109 相比,在战术上它们更有优势,尤其是在俯冲时。

      型架上的左翼部件
        缝翼也经过几次简化,比如为了在机翼内安装武器每条缝翼的长度减小了。其长度从 Me 109B(没有机翼航炮)的 2.9 米降到 E 型的 2.29 米,再降到 F 型的 1.76 米。由于缝翼作用是改变流经上翼面的气流并延缓气流的分离,所以长度的减小看来并没有影响其操纵特性。

      Me 109G 的前缘缝翼
        1939 年 4 月 26 日,Me 109 以 755 公里/小时的速度打破了世界纪录,不过 Me 109 在实战中的速度可能更高。1943 年,试飞员卢卡斯•施密德(Lukas Schmid)驾驶一架经过特殊改装,并装备了弹射坐椅的 Me 109F,在 5,790 米的高度成功地达到了 900 公里/小时。为了增加飞行速度,梅塞施密特的设计小组采用了一种简单的解决方法,就是减少机翼面积。F 型的第一架原型机 Me 109V24 的新型机翼和 Me 109E 的机翼几乎完全相同,但短了大约 0.5 米,副翼长度也从 1.68 米减小到 1.45 米,同时弦长轻微增加,以弥补舵效率的损失。虽然目的达到了,但增加了翼载,导致难以操控的飞行特性,所以最终 F 型还是采用了比 E 型稍大的翼展(7.16 米),并在机翼上加装了一个椭圆形的翼尖延伸部分,看起来很像简易版的喷火机翼。由于增大了展弦比,F 型机翼的诱导阻力大幅下降,并提高了偏转性能。此外,为了追求更好的气动特性,还将散热器移到了翼根处,并将原来的布制襟翼蒙皮替换成了铝制。这使得 F 型的操纵性能明显提高,而后期的 G 型和 K 型虽然采用了类似的机翼,但为了提高高空性能和火力,操纵性能反而不如 F 型。

      Me 109E 的“直线型”机翼

      从 Me 109F 起,开始采用圆翼尖


      IP属地:四川5楼2011-10-06 18:52
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        座舱
          作为二战期间体积最小的战斗机之一,Me 109 的座舱十分狭小,甚至连移动操纵杆都很困难。由于其最初的作战任务是昼间截击,所以只需安装最基本的仪表,但随着作战任务的多样化,怎样把大量仪表设备塞进驾驶舱成了设计师们十分头痛的问题,他们不得不作出取舍。
          比如,Me 109B 的升降速度表在之后的改进型中被取消,直到最终改进型 Me 109K 才再次安装,期间德国飞行员只能依靠高度表和速度表得出大致的升降速度。而像人工地平仪这样在恶劣气候下甚至是夜间飞行时必备的仪表,要晚到 Me 109G 时才替代了简单的转弯侧滑仪,而此时德国人已经在不列颠战役中吃尽了苦头。当然,不列颠战役的教训不止于此,在对无线电通讯设备进行改进时,德国人也没忘了加装更加先进的无线电导航系统,比如 FuG 16Z 和体积更小的 FuG 16ZY。Me 109E 的桨距控制杆的安装在仪表版的正中间,这显然很不合理,飞行员得花大力气才能扳动它,所以在 Me 109E 的后期型号上,这个装置被移到了油门操纵台上,并最终在 F 型上被自变桨距螺旋桨取代。为了在狭小空间里解决设备冲突的问题,德国人经常采用铰接来安装设备,比如为了便于拆装座舱地板上的中轴航炮的后膛罩,轰炸控制板 ZSK 244 可以通过铰链移到一边去。Revi 瞄准距也可以移到右侧,这样可以改善前方的视野,并降低迫降时飞行员受伤的几率。仪表板由榉木胶合板制成,虽然制造工艺仍很复杂,但比起以硬铝制品便宜了 30%,工时也缩短了一半。

        后期型 Me 109E 将桨距控制杆移到了油门操纵台上,注意图中说明。原先的位置被一块板盖住
          Me 109 的座舱盖经常遭人嘲讽,这也难怪,其棱角分明的外形和众多的条框,再加上 30 公斤的重量和 8mm 厚度的玻璃(F 型),实在很难与喷火和野马的气泡式座舱盖相比。虽然德国人曾在 Me 109V-21 上试验过气泡式座舱,但最终并没有投入量产,因为使用气泡式座舱就必须降低机背的,这对于早已塞满了各种设备的 Me 109 来说,无疑是雪上加霜,而且还得重新设计机身!当然,坐在 Me 109 里,其座舱盖视野并非像人们想象的那么差,起码后背有块钢板挡着能让飞行员得到一些安慰,所以直到 Bf 109 G-5 德军才开始使用 Erla 式座舱盖(也就是加兰德座舱盖)。为了提高风挡的防弹性能,F-2 上加装了附加式防弹风挡,通过螺拴固定,方便拆卸。为了截击高空的轰炸机,某些 G 型和 K 型开始使用加压座舱,由发动机增压器提供增压气源,为此取消了座舱玻璃上的通风口,并将座舱完全密封,还在座舱内放置了干燥剂,防止加压的热空气雾化座舱玻璃。

        Me 109V-21 采用了气泡式座舱盖,在这架飞机上你还能看到 Me 109 的影子吗?

        Me 109 后期开始采用的“加兰德”式座舱盖,视界改善有限
          Me 109 的凹背座椅远不能和 P-51 那舒适的帆布座椅相比——它由铝合金压铸制成,在后期的 G 型和 K 型上则由胶合板替代,同样仍是硬梆梆的。E 型之后的座椅只提供了最简单的调节功能:通过插销和座椅背后两根凿有一排圆孔的导轨来调节高度,但只能在地面上进行,而且座舱里还不能有人!方向跺脚蹬也同样只能在地面上调节腿长,但位置要比盟军战斗机的脚蹬高很多,主要是为了配合倾斜的座椅,使飞行员能处在半倾斜的状态,再加上 1944 年 6 月面世的 Berger 抗荷服,Me 109 的飞行员能承受更大的重力了。

        Me 109E 的凹背座椅


        IP属地:四川7楼2011-10-06 18:53
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            讽刺的是,Me 109 所使用的第一种和最后一种发动机都是罗尔斯罗伊斯的产品:因为容克尤莫 210 的不能按计划投产,Me 109V-1 使用了一台罗尔斯罗伊斯的茶隼(Kestrel IIS);战后西班牙的 Ha-1112(Me109 的西班牙版)由于得不到 DB 605,而使用莫林 500。
            尤莫的发动机不久便被更先进的戴姆勒.奔驰 DB 601A 取代来,由于使用了燃油喷射系统,这种 12 气缸的发动机能摆脱负过载的影响,不必再担心高速机动时由于燃料供应不足而使发动机喘燃甚至停车。而此时的盟军飞机还在使用化油器,这成了德国人的一项巨大技术优势。DB 600 系列引擎相当紧凑,工艺十分扎实,特别是其简洁的主承力梁,由压铸镁合金制成,在与发动机连接处使用橡胶垫圈以减轻震动,而英美发动机还在使用复杂的管架结构。同样的,引擎罩上的铆钉也被尽可能的减少,而在喷火、飓风和野马的引擎罩上却是密密麻麻数不清的铆钉。Me 109F 采用了全新的设计,通过铰链和扣件,引擎罩能很容易地打开,不必去掉整个引擎罩,这种设计之后得到了广泛的运用。

          DB 605A 发动机,注意动力轴中空
            Me 109 采用机械式的离心增压器(DB 600 和 DB 601 采用 1 级 1 速压缩机,DB 605 系列采用 2 级 1 速压缩机),由发动机曲轴通过扭矩转换器来驱动,但要消耗一部分的发动机功率,随着高度的升高,其效率会逐渐降低,直到入不敷出为止。相比之下废气涡轮增压器几乎不消耗发动机功率,所以不受额定高度的影响。当然,戴姆勒.奔驰的发动机也有其优势:能通过气压控制的油压离合器,能自动调节压缩机速度,可以在额定高度内有效的控制压气比,而且其燃油系统也可随高度的增高自动提高供油量,以弥补发动机功率的损失,其自动化程度相当高。相比之下,喷火使用的莫林发动机虽然使用 2 级 2 速压缩机,但其压缩速率是固定,在低空以及低高速齿轮转换阶段前后会产生压气过剩或是压气不足的问题,造成发动机功率损失。但是由于德国人在二战后期滥用增压器技术,一味增大增压器直径,后期 G 型和 K 型的机头截面超过了机身截面,不得不在机身侧面使用两块大型的整流板使其平滑过渡。

          DB 605 上的增压器
            在不到十年的时间里,Me 109 的起飞功率从 V-1 的 580 马力增加到 K-4 的 2,000 马力,而总重只是从 1938 年的 2 吨上升到 1944 年的 3.4 吨。而同一时期的喷火,发动机功率从 1,000 马力上升到 2,500 马力,遇到的问题就少的多了。


          IP属地:四川9楼2011-10-06 18:53
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            咩~~~~~~羊在盗链,图挂了……


            IP属地:山东11楼2011-10-06 19:26
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              早就说是转帖了。哪张图挂了?


              IP属地:四川12楼2011-10-06 19:39
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                90%都挂了……


                IP属地:山东13楼2011-10-06 20:13
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                  总结
                    Me 109 的超前设计和简易的生产技术,使得其后 10 年间的不断改进成为可能,但其过小的机身却成了最大的瓶颈,使得发动机、航炮和机翼不能达到最佳的协调效果,所以德国人研制了如此众多改进型以适应不同的任务要求。根据 1939 年德国航空部的一份文件显示,威利.梅塞施密特认为 Me 109 将会在战争中逐渐失去领先地位,并应该在 1944 年被另一种飞机(这种飞机指的并非是 Me 262,也许是 Me 209)完全取代。虽然这一计划最后成为泡影,但却使得 Me 109 远远超过了其设计极限,最终成为一代名机。从某中意义上来讲,Me 109 也成了德国空军的最好写照。

                  Me 209


                  IP属地:四川14楼2011-10-06 20:46
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                    如果是红叉的话,是你的问题。。。


                    IP属地:四川15楼2011-10-06 21:05
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                      空军之翼!我的问题??


                      IP属地:山东16楼2011-10-06 21:52
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                        那是我的错。。。


                        IP属地:四川17楼2011-10-06 22:05
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