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第一次世界大战的三翼飞机:为什么飞机要有三片机翼?
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在第一次世界大战的天空中,在那些常见的双翼机和单翼机中,格外引人注目的是那些装备三片机翼的奇特飞机,它们看起来就像会飞的多层书架。这类飞机的出现并不是设计师的奇思妙想,而是战时工程师们为解决复杂技术难题所作出的巧妙选择。你说这飞机有多先进,还真谈不上先进。都是会飞行的胶合板,也许这些已经是当时材料与技术的限制。

为什么是三片机翼?——工程上的必要性

在战争初期,航空技术发展迅速,但遇到了严苛的限制条件。最大的问题在于机动性和发动机功率之间的矛盾。

当时飞机发动机的功率非常有限(通常只有 100 – 130 马力),这限制了飞机的速度和爬升能力。而对于战斗机来说,机动性(特别是爬升能力和急转弯能力)对于近距离空战——所谓的 " 狗斗 "(dogfight)——至关重要。

为了减轻重量和空气阻力,人们尝试缩小飞机尺寸,但这会导致机翼单位面积的载荷增加,从而使机动性变差。于是必须在不显著增加阻力的前提下扩大机翼总面积,三翼机由此诞生。

这套方案是如何工作的:

更小的机翼 = 更小的阻力

通过将承载面积分成三片比双翼机更短的机翼,设计师成功减少了诱导阻力,也降低了每段机翼的重量。

结构坚固且紧凑

三片短机翼通过支柱和拉索连接,形成了一种刚性好、重量轻的结构,这种设计比具有相同机翼面积的双翼机更加紧凑。

优秀的爬升能力与机动性

在保持紧凑机身尺寸的同时增加了承载面积,使三翼机在低空和中等高度具备出色的爬升能力和急转弯能力。

天空之星:著名三翼机及其设计者

索普威思三翼机(英国)

任务: 为了对抗在 1916 年优于英军战斗机的德国 "信天翁"D.III 战斗机,戴姆勒 D-IIIa 发动机

方案: 汤姆 · 索普威思选择增加第三片机翼,同时保持机身紧凑。上翼被明显向前移,以改善视野和提升稳定性。

成功: 飞行员们对这款飞机赞不绝口!它操作简便,机动性惊人。由雷蒙德 · 科尔肖率领的 " 黑色飞行队 "(Black Flight)驾驶 " 黑色玛丽 " 战机(黑色三翼机机身带白色描边),在 1917 年夏天击落了 87 架德机,仅损失了一架己方飞机。科尔肖也因此成为英国最著名的王牌飞行员之一。

福克 Dr.I:红男爵的传奇(德国)

对索普威思的回应:

看到英国三翼机的高效表现后,德国军方紧急下令研制一种同类布局的战斗机。福克公司并没有简单仿制,而是基于自家的 D.VI 双翼机重新进行了设计。

特点:机体小巧,机动性极强,采用厚翼型机翼和标志性的圆形垂直尾翼,机身为钢管框架结构。

辉煌时刻:曼弗雷德 · 冯 · 里希特霍芬(" 红男爵 ")在 1917 年 8 月试飞 Dr.I 的原型机 F.I(编号 102/17)后向上级报告:" 这架飞机比索普威思更好!" 他在 Dr.I 上取得了自己 80 次空战胜利中的 19 次(包括 1918 年 4 月 20 日的最后一次胜利)。三翼机也因此成为他的标志性战机。

悲剧事故:Dr.I 因飞行中机翼突然断裂而臭名昭著。1917 年 10 月 29 日,第 15 战斗机中队中尉海因里希 · 贡特曼在特技飞行中坠毁身亡。两天后,第 11 战斗机中队中尉君特 · 帕斯托尔在平飞中遇难!1917 年 11 月,所有三翼机被全面禁止飞行。

调查显示:木材和胶水质量差、缺乏防潮处理、副翼连接处固定不牢。福克公司紧急加固了结构,但三翼机的声誉已受重创。里希特霍芬的飞机多次在战斗后带着裂纹的机翼返航。

别佐布拉佐夫三翼机:俄国的异色之作(俄罗斯)

独创项目:准尉亚历山大 · 别佐布拉佐夫(音译)在没有接受过正规工程教育的情况下(这也让他得到了带讽刺意味的绰号 " 没有学问的人 "),于 1913 – 1914 年间与意大利人弗朗切斯科 · 莫斯卡共同设计出一款独特的无尾三翼串列式飞机。

结构特点:这架飞机配备三片大展弦比机翼,机翼前后串列排列,垂直间距很小。该机没有水平尾翼!横滚控制靠副翼完成,俯仰控制则通过安装在机翼后缘的特殊舵面实现。

试飞情况:1914 年秋,这架飞机在莫斯科进行了首次试飞,试飞成功,还得到了当时总督的肯定。

趣闻与局限:尽管设计非常新颖、试飞表现也令人鼓舞,但这款飞机结构复杂,更重要的是,它无法满足前线对简单、易量产战斗机的迫切需求。该项目最终仅停留在实验阶段,而其设计者也成为了一个典型的例子:天赋异禀却在战争条件下因缺乏支持而未能成功的先驱者。

有趣的事实与趣闻

" 恐怖之箭 ":

在炸弹和机载机枪出现之前,飞机(包括早期的三翼机)曾使用 " 飞镖 " 作为武器——这些是长度 10 – 15 厘米的钢制箭状物。飞行员会成百上千地将它们投向敌方步兵和骑兵队伍。这些飞镖从高空坠落时,甚至可以穿透厚达 15 厘米的木板!不过,飞镖最显著的效果是造成尖锐的呼啸声,引发恐慌,尤其是在敌军马匹中间效果尤甚。

" 仿制品 " 比原版更贵:

德国 " 普法尔茨 " 公司试图仿制索普威思三翼机,但最终失败。德国人为此耗费了大量时间和资源,却未能将其投入量产,反倒让福克公司凭借自家的原创 Dr.I 战斗机占据了优势。

王牌飞行员的殒命:

两架最早的福克 F.I 原型机(编号 102/17 和 103/17)被分配给王牌飞行员:曼弗雷德 · 冯 · 里希特霍芬和维尔纳 · 福斯。里希特霍芬休假时,将他的飞机交给库尔特 · 沃尔夫,后者于 1917 年 9 月 15 日在这架飞机上阵亡。维尔纳 · 福斯是德国最优秀的飞行员之一,他于 1917 年 9 月 23 日在一次单挑 7 名英国飞行员的空战中英勇阵亡。他的三翼机坠落在敌方阵地,被英军完整缴获并仔细研究。

五翼 " 怪兽 ":

安东尼 · 福克对多层机翼的设计产生浓厚兴趣,曾建造过一架实验性的五翼机 V.8!它的前半部是三翼机结构,后半部是双翼机,通过一段很长的机身连接。福克本人仅驾驶它进行了两次试飞,这个项目最终被视为毫无前景的奇葩之作而被放弃。

三翼机时代的落幕

尽管三翼机拥有卓越的机动性能,但它们的战斗时代非常短暂。到 1918 年,人们已经清楚地意识到,飞机的高速性能比机动性更为重要。发动机和空气动力学的发展使双翼机(如 S.E.5a、SPAD S.XIII)以及单翼机(如福克 D.VIII)的速度远超三翼机,从而使三翼机在机动空战中的优势不复存在。

三翼机的 " 多层结构 " 也严重影响飞行员向前和向下的视野,尤其是在起飞和降落时。这种结构在某些飞行状态下的稳定性也较差。此外,三片机翼加上更多的支柱,使得三翼机的制造和野战条件下的维护相比双翼机更为复杂、成本更高。

三翼机成为战斗机发展史上一个辉煌却走入死胡同的分支。它诞生于战争时期的技术局限背景下,是对难题的巧妙解答,帮助协约国和同盟国的王牌飞行员赢得了许多辉煌的空战胜利,并永远载入航空史,成为 " 第一次世界大战早期天空 " 时代大胆创新与奇特设计的象征。三翼机的遗产也证明,在极端环境下,往往会孕育出最出人意料、最富勇气的工程创想。

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