Re: [問題] 二戰的雙發戰鬥機真的一無是處嗎？

[cobrachen (mustang)]

※ 引述《karmapayes (種子)》之銘言：
: 請問...
:
: 1.F4F是機械2級增壓 那為什麼爬升率會輸給零戰呢?
:
: 雖然重量稍重，但日本應該沒有類似的科技?

我先解釋一下有關爬升的部分，飛機的爬升和重量，以及發動機的出力為兩個
主要的影響因素。下面有人提到零戰的重量要比F4F輕，這就在重量這個因素上，
讓零戰享有優勢。

從馬力上來看F4F，F4F-3的R-1830-76的出力是
馬力/高度
1200/海平面
1100/3500英尺
1000/19000英尺

如果是比較零戰32型和F4F-3的爬升率，兩者爬到10000英尺的時間都在4分鐘上下，
零戰比較快，因此，零戰的發動機出力稍低，可是重量也低，F4F的馬力稍大，被
發動機的出力限制了。兩者的爬升率並沒有天壤之別。

可是，高度到兩萬英呎的爬升時間，零戰32型差不多7分鐘，F4F-3是低於7分鐘，
這也表示，高度超過一萬五千英尺之後，F4F的增壓器的效果才開始有明顯的幫助。
為什麼呢？


增壓器的作用是維持發動機的汽缸進氣壓力，維持在接近海平面的狀況，當然，
汽缸可以承受的話，散熱也不是問題，增壓器是可以暫時提供更大的進氣壓力，
當然，這種設計以外的作法多會傷到發動機，這裡先不提。零戰32型的增壓器
是一級兩速，F4F-3是兩級兩速，這裡先不細談兩速的意思，指就大方面來講。
高度愈低，增壓器的效果就沒有那麼明顯，這是大原則。一級兩速增壓器的最佳
操作高度多在一萬五千英尺上下，兩級兩速可以從兩萬到三萬英呎（看怎麼調），
這也是為什麼超過一萬五千英呎，野貓的爬升會比零戰32型好一點，那是因為
增壓器多多少少維持了進氣壓力不會掉太多。但是，增壓器需要維持的壓力差
愈大，表示轉速要愈高，這時候，機械增壓就會吃掉更多馬力，所以，F4F-3即使
是兩級兩速，在馬力本身並不是差距很大的時候，一萬五千英尺以上的爬升時間並
不是跳躍式的增加。只能說在這個高度以上，它的性能下降的幅度，沒有零戰32
型明顯。

不過，重量的差距還是差不多，也說明零戰就算發動機出力下降較多幅度，重量
不變下，也不會在這方面輸太多。

說明一下，上面的爬升率，F4F-3是以7150磅的重量測試的。F4F-4以7975磅
測試的話，爬升率比較好。網路上的圖有低於7150磅的，那個數字上，F4F-3
的爬升率會比我上面提到的要好。比較的時候要注意一下。

網路上的爬升率的圖，在F4F-3上有一條線是表示爬升率下降的高度，在
一萬六千英尺下，平均爬升率都是一樣的，直到一萬六千英尺開始下降，這就是
兩極增壓器對於輸出的變化和效果。




:
:
: 2.陸航喜歡P47 P38但是實際氣動力應該是原本幫外國做的野馬比較好嗎?
:
: 還是各有優缺? 因為後來似乎陸航的野馬數量也增加的相當快


氣動外型設計上，當時都還是處於新技術或者是理論不斷出現的情況，許多現在
教科書裡面認為基本的概念，當時還未必是成熟，也未必是大家都接受。那時候
可以出來設計飛機的，經驗也很重要，理論教育到影響不如噴射時代。因此，
某家公司會用的設計，另外一家在當時認為效果不好，不是說第二家公司比較笨，
而是以當時的經驗，沒有絕對性的壓到性資料來證實，大家都是在推測和學習的
狀況。畢竟，1920年代後期才逐漸開始針對氣動力外型與減阻進行多方嘗試，
嘗試的方向和方法很多，從天線，起落架，發動機罩，座艙照到各部位的曲線等等。


話說回來，雙發動機的飛機在阻力上本就比較吃虧，因為迎風面積大嘛。其次，
在NACA的空冷發動機罩的減阻設計出現之前，液冷是一致公認阻力最低的選擇，
可是，大家也都知道，液冷的設計有些極限在那裡，12缸是最常見的，原因也是
在更高的缸數，在機械設計和穩定度等方面，會不如氣冷發動機。

液冷的阻力會比氣冷小，可是，NACA的整流罩除了本身的外型減阻，如果能夠適當
的利用汽缸排氣的壓力差，還可以把阻力再往下降低一些，換句話說，當氣冷的
阻力有些下降，可是馬力/重量比可以跳得比液冷高的時候，氣冷就有他自己的
優勢，而這就會表現在整體性能上，而不是單看發動機的出力而已。這也是氣冷
飛機在二戰中的表現不會比較差的一部份原因。


如果把P-47，P-51和P-38的阻力係數比較一下，分別是
P-47B - .0213
P-38J - .0270
P-51D - .0176

翼面積的大小

P-47B - 300平方呎
P-38J - 327.5平方呎
P-51D - 233.19平方呎

換算成相對的平板面積

P-47B - 6.39平方呎
P-38J - 8.84平方呎
P-51D - 4.10平方呎


也就是說，這三架的阻力部分，大小可以明顯的看出來，因為使用液冷的設計
即使是兩顆發動機，P-38也還不至於太難看。同樣是液冷，P-51自然是要更
小一些。

這三架飛機都有注意到減阻的部分，前面有網友提到，P-51的層流翼的效果，實際
上並沒有想像的高，根據NACA的資料顯示，大約只有計算估計的1/3的面積有
達到設計上的效益。

你要說在氣動力設計上，誰真的比較好，這就不是一個絕對的事情。因為飛機到
最後看的是性能上的表現，野馬比較受到注意的是他的運動性和航程，在運動性
上，愈輕的飛機，會比較有優勢。野馬是二戰運動性能最佳的飛機嗎？當然
不是，他也有一些奇怪的特性，像是B型之後多加的那個油箱控制性的影響。
野馬之所以名氣很大，其中一個因素是，他的性能兼具長程和單發動機飛機
的優點，就單一方面來說未必是最佳，可是當時沒有其他飛機在類似的體型
和重量下（也就是運動性差距不大），有類似的航程。當然，這是非常非常簡化
的說法，不是很精確，只是要傳達一個很簡單的概念。


至於產能，那是和需求有關係，尤其是P-51B正式調動到第八航空軍之後。前面有
網友也提到，P-51在美國陸航正式派往歐洲時，是先給第九航空軍，這個航空軍
是專做戰術攻擊，性質上和第八航空軍截然不同，這也說明一開始，美國陸航
對這架飛機的規劃。至於說給第八航空軍，那是後面的事情了。



:
: P38雖為長程攔截機但1942-1943都在當護航機
:
: 如果P47 P51 P38以當截擊機的角色來看哪個比較稱職呢?
:

P-47的爬升率那麼差，就算了。作為攔截高空的轟炸機來說，爬升率很重要，P-38
特別在設計需求上有這個要求。

至於做為戰鬥機的腳色，不特別去強調高爬升率，也就是ㄧ般的戰鬥機掃蕩型態
的任務來說，P-38的優勢比較小，也是多少來自於雙發動機的先天劣勢。P-47
不是一無可取，德國空軍還是很怕他的。如果單純因為他無法勝任長距離深入
護航而認為他的空戰性能不佳，那就看錯了。這要從他總合表現來看。



: 如果用能量空戰(抱歉...我實在不知道怎麼用二戰的術語描述空戰能力強弱)
:
: 的觀點來看哪個角色會做得比較好呢?
:
: 謝謝大大觀看
:


EM理論，也就是最近15年雜誌和網路討論的顯學，不是說絕對不能拿來評估螺旋槳
飛機，只是沒什麼人在用。不過，能量空戰多是一種誤解。我想你要說的，恐怕不是
利用EM，也就是能量運動理論來評估這些飛機，而是以垂直面的能量差異加上較高
速度下的運動性，來看空戰性能，而比較不考慮單純的水平面迴轉率和迴轉半徑？
不知道是不是這樣？

需要考慮的因素還需要加上諸如直線加速率，滾轉率，滾轉加速率，不同速度下
的控制性和穩定性。像是有些飛機速度較高，瞄準比較困難，那就不見得是
空戰時表現較好的飛機。

: → kira925: P-38大概就沒什麼人氣了                                 04/01 14:19
: → zplusc1: P-38還可以啦,只是有更便宜性能更好的P-51就....          04/01 14:21

P-38在太平洋的表現也不差，這也是因為歐洲的高空，空氣太冷，導致他當時的
表現很不好。

: 推 kira925: 並沒有 因為俯衝加速這事情不是線性的                    04/01 14:34
: → kira925: 如果你一口氣衝兩萬呎 那可能P-47會贏 但是前中段野馬     04/01 14:36
: → kira925: 會是至少平手甚至野馬會贏 而且野馬可以衝到更快的速度..  04/01 14:36
: 推 firewalker: 野馬跟一票歐洲大小姐相比還是過重，自然爬的慢        04/01 18:42


爬升率和爬升到某高度時間，是不太一樣的，因為爬升率不是定值，會因為高度
和增壓器的設定而下降。像是野馬I和噴火V相比，兩萬英呎的爬升時間，野馬I要多
4分鐘，因為超過一萬兩千英呎，爬升率和先前就不同，更慢了。

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推 amurosheu: 推Luftwaffe可是很多Ace栽在P-47手裡呢
推 kira925: "P-38也還是有點都是在裡面" 這句看不懂
→ ewings: 如果引擎一開始就以使用渦輪為前提，就會降低引擎的容積壓
→ ewings: 縮比，來換取總壓比的提高，如果空氣已經壓縮過，又使用高
→ ewings: 容積壓縮比，就非常容易爆震。所以也不是不能打進更高的壓
→ ewings: 力，只是要一開始設計時就配合，或是一開始就選用低容積壓
→ ewings: 縮比的引擎。
※ 編輯: cobrachen (96.255.8.72), 04/01/2017 21:12:02
→ cobrachen: 改了，謝謝。
→ cobrachen: 是的，所以要看的是岐管進氣壓力，不能光看壓縮比
→ ewings: 渦輪增壓比很高的引擎，在熱力學的角度來看，就像Brayton
→ ewings: cycle(ex.渦輪引擎)與Otto cycle(汽油引擎)的混合
推 kira925: 不過日系引擎 後期一級二速最佳高度有刻意拉高 勉強硬來
→ kira925: 的嗎?
→ ewings: 而這個混合循環的高點，就是被Otto cycle的爆震制約著。而
→ ewings: 能減少爆震的設計，像是噴射供油等，都能讓進氣歧管壓力再
→ ewings: 拉高
→ hgt: 反正P-47就是很怪  越高空速度越快  大部分飛機到10000m以上
→ hgt: 速度都下降的很明顯  所以德國才去搞Ta-152H
→ ewings: 同樣的總壓比下，把油噴進高壓空氣再壓縮，爆震機會會比噴
→ ewings: 進稀薄空氣低些，所以等於是用了增壓也可以提升一些總壓比
→ cobrachen: MiG-1使用一級增壓器也搞高空攔截，這也說明增壓器
→ cobrachen: 的操作高度範圍是可以調，只是，要調在哪個高度範圍
→ cobrachen: 以及在其他高度範圍下，犧牲的幅度
→ ewings: P47哪裡怪？你的常識才奇怪呢
→ ewings: 高空本來就是氣冷+渦輪增壓的擅長領域，渦輪增壓不會像機
→ ewings: 械增壓一樣到了高空效率就狂降
→ cobrachen: 此外，增加轉速，加大壓縮能力，也是可以稍微增加性能
推 kira925: 感謝兩位 這樣大概了解之前看書Homare在搞什麼改進了
→ kira925: 不過看wiki說 相較於其他國家 德國直接衝了缸內直噴?
→ cobrachen: 一開始就是啦，Db 601就是噴射注油
→ cobrachen: 可是後來問題出在火星塞上面，新發動機全部調降馬力
→ hgt: 我說怪干你屁事???  跟大部分飛機不一樣不能說怪喔
→ kira925: 想確定一下 cobra大的噴射注油是說缸內直噴?
→ ewings: 缸內直噴GDI和噴射供油是不一樣的，一個是噴進汽缸，一個
→ ewings: 噴進歧管，你要先確定有沒有看錯
→ kira925: 因為看了下像梅林用了壓力化油器 wiki也說這是燃料噴射
→ cobrachen: 德國是直接噴氣缸，英國是噴化油器，我之前也誤會過
推 kira925: 感謝說明
推 ewings: 那就是半套的噴射供油啊。噴射供油主要是靠幫浦加壓 ，而
→ ewings: 控制幫浦馬達的轉速就可以直接控制混合比，可以讓不同轉速
→ ewings: 出力下的混合比最佳化(不過不會調的話死的更難看)。而壓力
→ ewings: 式化油器只是定壓噴出，主要解決負G時化油器系不動的問題
→ ewings: 而GDI的好處就是可以直接控制缸內油氣的分佈，但這個要吃
→ ewings: 很重的霧化技術，一樣是弄不好死的更慘
推 ewings: 哎呀，上面噴射供油的地方講錯。一般的做法是固定馬達轉速
→ ewings: ，然後用閥控制噴油時間
推 gsx56840: 因為P47的飛行包線把FW190給包起來了，不曉得這點繼續用
→ gsx56840: 老方法的德國飛行員就栽了
推 tim1112: 被P-47打掉的王牌有不少都是大咖
→ flyover01: 嗆P-47怪真是奇怪，特別是當時戰機許多是根本爬不到100
→ flyover01: 00m的
→ hgt: 哪有 英美的飛機大部分升限都有超過11000m
→ hgt: 也只有P-47的速度還能在>10000m繼續加快 至於爬升率差不多爛
→ hgt: 就算把高度設在9000m  一樣是只有P-47和Ta-152H少數怪物
→ flyover01: Bf109 G型以前表示………
→ flyover01: P-40表示………
→ flyover01: F4F表示………