[转帖]容克斯公司的秘密战鹰——Ju-287篇
Ju-287，世界上第一种前掠翼重型轰炸机，不仅在容克斯的飞机设计历史上占有极其重要的地位，它的研制成功，在世界航空史上创造了一个新的潮流：前掠翼战机。而它的许多设计理念更是独一无二。如今当我们关注S-37的发展的时候，希望我们还记得这个名字：Ju-287。一、 研制阶段
设计理念 容克斯 Ju-287的产生完全是由于被动的原因。1943年一月开始，美英开始联合对德国本土进行轰炸。当时只有很少的轰炸机连队有远程战斗机护航。到了1943年中期P-51及加装副油箱的P-47大规模为轰炸机护航，德国空军为拦截轰炸机疲于奔命，战斗机损失率骤然大增。当时有将近80%的德国战斗机在西线和本土，却抵挡不住美英的“千机大轰炸”。德军制空权顿时丧失大半。
东线的情况也是如此。1943年下半年库尔斯克战役结束后，德国空军丧失了在东线的战略制空权，且只有20%的德战机留在东线，Bf110、Ju88以及Do217等重要的轰炸机撤离东线，加上苏联空军大量装备La-5和Yak-9，使得对苏联境内的轰炸变得极为困难。 战争进行到这时，再也看不到德国空军He111机群的威风了。
希特勒狂想的脑袋开始琢磨着对英国及盟军据点的打击新方法。在诺曼底登陆后的第六天，V1和V2相继发射成功对英国及安特卫普实施导弹攻击。但由于当时的制导技术落后，偏航现象严重。希特勒要求研制一种“能超越盟军任何一种战斗机”的轰炸机，Ju-287由此诞生。  www.sonicchat.com
a 前掠翼设计
前掠翼设计不管是当时还是现在看来都是一个大胆且风险性极大的设计，所以只在少数的高空高速战斗机上使用。大家熟悉的俄罗斯S-37以及美国格鲁门公司研制的X-29验证机就是采用前掠翼设计的为数极少的成功例子。而F-16在研制时也提出了一个前掠翼方案，甚至在Ju-287研制的同时，亨克尔公司也为国民战斗机计划（Volksjaeger）设计了一种前掠翼He-162，即He-162D型，但这两个计划后来都不见下文。 X-29验证机 F-16前掠翼型 S-37金雕 He-162 www.sonicchat.com Ju-287在最初设计时采用的是后掠翼设计，但由于后掠翼设计使得飞机在低速时稳定性较差，这样必然影响轰炸机的投弹精度。不仅如此，后掠翼的种种问题都使得汉斯·沃克小组放弃了这个决定这个问题就是速度。飞机在飞行过程中,当垂直于机翼前缘的气流速度接近音速时,机翼上表面局部气流将超过音速,而出现激波。有激波就会有波阻,同时会引起激波后面的气流分离,使飞机的阻力急剧增加,且变得难以驾驭,就象出现了一道无形的障碍,即所谓“音障”。对于平直翼飞机来说,垂直于机翼前线的气流速度等于来流速度(或飞行速度),飞机 的飞行速度接近音速时肯定产生微波, 使飞机阻力剧增,而无法突破这一障碍。后来出现了后掠翼,加上喷气发动机的问世和成功应用,才使飞机突破“音障”实现超音速飞行。这是因为影响机翼产生升力和导致出现局部激波的,主要是垂直于机翼前缘的气流速度。按照速度向量的分解法则,对于后掠翼来说,来流速度(或飞行速度)可分解为垂直机于翼前绿的速度分设(vcosX,简称垂直速度)和平行于机翼前线的速度分量(vsinX,简称平行速度)。垂直速度明显小于来流速度,所以后掠翼可以推迟激波的产生,只有在飞行速度更大时才会出现微波。此外,即使出现激波．后掠翼还有减弱微波强度和降低波阻的作用。因此,现代战斗机、攻击机和高亚音速旅客机都广泛采用后掠翼。后掠翼的最大缺点是由于平行速度的影响,使流经机翼的气流往外倾斜,产生从里往外的展向流,使得机另外侧特别是翼尖后缘附近的附面层加厚,容易出现气流分离。而这里正好是飞机的重要操纵面副翼的所在位置,因而它将影响副翼的操纵效率,严重时还会使飞机自动滚转和上仰,及至危及飞行安全。为了克服后掠翼的这一缺点,常采用翼刀、机翼前线锯齿和缺口等措施采进行补救。
对于前掠翼来说,来流速度也可以分解为垂直和平行两个速度分量,其垂直速度分量必然小于来流速度,因此前掠翼与后掠翼一样也有延缓激波产生．减弱微波强度和降低波阻的作用6)但是,前掠翼酌平行速度分量,不是从里往外,而是从翼尖流向翼根方向,因此前掠另飞机在大迎角时气流在翼尖甚至是大部分外翼段都不容易分离失速．这对于改善飞机的升力特性,提高副翼的操纵效率都是大有好处的。当然,由于从外往里的展向流的作用,使前掠翼的翼根处容易分离失速,对此只要在前面安装一对鸭式前翼就很容易使这一问题得到解决。因为,在较大迎角飞行时鸭式前舅会向后拖出两个翼尖涡,正好流经两侧的翼根处,它可以将即将分离或已经分离的翼根表面的气流带走,使翼根的流动状态得到改善。前掠翼的问题不在于此,主要在结构上因要求过高而难以解决。由于机翼前掠后,结构形式上,本身就使机翼的抗弯扭能力减弱,加上在气动力的作用下,使外翼向前上方弯扭,迎角增大;迎角增大后,升力增大,又使外翼向上扭转得更厉害;如此恶性循环,直到使机翼扭转折断。这种现象就称为气动弹性发散。为了防止这种情况的出现,需要增加机翼的抗弯扭刚度,这样一来就会导致机翼结构重量的增加,以致完全抵消了采用前掠翼所带来的好处。而汉斯·沃克小组通过对机翼的结构和弹性变形方面作了成功的改进，使得飞机的静稳定性大大提高，很大程度上改善了上述的问题。 www.sonicchat.com B 4-6台发动机分布
Ju-287V1型采用4台Jumo 004m型涡轮喷气发动机平行安装，两台布置于前机身两侧，另两台置于翼下，到后期V2及V3型则又增加了两台涡轮喷气发动机，V2型前气原本计划使用4台Heinkel-Hirth 011A型发动机，后改用6台BMW 003A-1型全部置于两侧翼下，而V3型又改为前机身下挂两台，两侧翼下各挂两台。 加力式喷气涡轮发动机 www.sonicchat.com Ju-287的发动机布局非常的少见而又给飞行带来了极大的好处。4-6台发动机分布保证了飞行速度，前机身的两台发动机工作减轻了机翼挂载喷气发动机时的压力，而前掠翼设计减轻了发动机喷口处高速气流对其他发动机的影响，这样做不仅提高了每台发动机的效率，更重要的使得飞机稳定性有了提高。而实际上效果也极佳，Ju-287在5000米高度的最大速度达到864千米/小时，跟Me-262A-1a型不相上下，比P51-D高出了161千米/小时；爬升率也达到6000米/10分钟。 www.sonicchat.com
二、原型机阶段 在Ju-287V1定型之前，设计小组提出了诸多的设计方案，这些方案不仅有前掠翼机后掠翼设计，甚至在发动机的布局方面也是五花八门。 www.sonicchat.com
上图为各种设计方案：
EF55：前掠翼设计，无发动机，为前掠翼研究机；
EF56：传统的后掠翼设计，未设计发动机，后掠翼研究机；
EF57：V型翼，未设计发动机；
EF58：前掠翼设计，翼尖为椭圆形，发动机挂在翼下；
EF59：机身略同于EF58，前机身加挂两台发动机；
EF66：前掠翼角增大，翼下挂两台发动机；
EF67：前机身挂两台发动机；
EF68：发动机挂载研究机；
EF116：后掠翼研究机；
EF122：最后期型；
EF125：近似于Ju287V3设计。 www.sonicchat.com
最后期型的EF122拥有和Ju-287V1型相同的动力学配置，但最后发展为Ju-287的却是EF125。 EF125已经相当接近于Ju-287系列，但翼下仅挂两台容克斯Jumo012或BMW018发动机，翼展为19.40米。 www.sonicchat.com
原型机V1 V1原型机可以说完全是拼凑出来的。在EF122方案定型后，设计小组迫不及待的要测试EF122的机翼设计，于是V1型应运而生。 www.sonicchat.com V1原型机性能诸元：
机身 亨克尔He-177A-3
机尾 容克斯Ju-188G-2
前起落架 B-24
主起落架 容克斯Ju-352
乘员 3人
发动机 4台容克斯Jumo 004B-1(后加装4台瓦尔特Walter HWK109-502发动机)
全重 17820千克
全长 18.30米
高 4.70米
翼展 20.11米
最大速度 7000米高度 560千米/小时 www.sonicchat.com Ju-287V1三视图： Ju-287V1采用的容克斯Jumo 004涡轮喷气发动机： www.sonicchat.com RLM标准型号 推力: 重量: 转速:
109-004B 900 kg (1984 磅) 745 kg (1588磅) 8700 转/分
109-004C 1015 kg (2238磅) 720 kg (1588磅) 8700转/分
109-004D 1050 kg (2315磅) 745 kg (1588磅) 10000转/分
109-004H 1800 kg (3970磅) 1200 kg (2646磅) 6600转/分
109-012 2780 kg (6130磅) 2000 kg (4410磅) 5300转/分
109-022 4600 ehp 2600 kg (5733磅) 5000转/分 www.sonicchat.com Jumo 004发动机分解图： 图解： 实物： www.sonicchat.com 设计之初，Ju-287V1同EF122一样都只安装两台Jumo004在翼下，但试验机庞大的身躯使得发动机提供的起飞能量相形见绌，于是设计小组在原先基础上在前机身驾驶室下加挂两台Jumo 004，但提供的动力仍然太小，无法正常起飞，于是便在每台发动机下方加挂一只“豆荚”（pod）——瓦尔特 Walter HWK109-502火箭发动机。这四台火箭发动机提供了足够的起飞动力，而在起飞后便将其丢弃。
在这两张照片中我们可以很清楚地看到在四台Jumo 004下方各挂了一台形似豆荚的Walter HWK 109-502发动机。 Ju-287的驾驶舱采用当时很流行的全花房式，使得驾驶员及领航员的视野非常清晰，不过也降低了此处的防御力。在“花房”的上方可以看到两个为乘员准备的通风窗。 Ju-287V1在试飞前进行调试。前起落架附近应该是汉斯·沃克设计小组及技术人员。通过打开的引擎舱盖可以看到里面复杂的内构。 一架Ju-287正在机库里进行组装。从驾驶舱和垂直尾翼的形状来看这应该是V1原型机。 原型机V2及V3 由于在试飞中发现前机身下悬挂之两台发动机之后产生的启动发散问题会造成飞机在飞行中前机身不稳定，使得机体在飞行中不自主地向下微微俯冲，专家小组将前机身地两台发动机移至翼下，解决了该问题。这就是所谓的原型机V2。
起初，设计小组有用Heinkel-Hirth 011A发动机代替Jumo 004的想法，主要是Jumo 004的推力太小，甚至无法达到起飞的要求。 Heinkel-Hirth 011涡轮喷气发动机 博物馆中的Heinkel-Hirth 011
由于盟军对Heinkel的厂房进行的轰炸，Heinkel-Hirth 011A的供应源头被切断，设计小组无奈换用BMW 109-003型发动机，并将原定的4台发动机增加为6台，呈三角形挂于机翼下。 www.SonicChat.com
V2型三视图 www.SonicChat.com
Ju287后期发动机主将：BMW109-003A 内部结构及图纸 一架损毁的Me-262A-1型上挂装的BMW109-003，已经成为了一堆废铁，里面的零件也都跳了出来 阿拉道Ar234上装备4台BMW109-003，此布局与Ju-287型很相似 博物馆中的BMW109-003 www.SonicChat.com Ju-287 V2 性能诸元：
机翼面积： 58.4 平方米
全长： 18.06 米
高： 5.40 米
空重： 11 990 千克
起飞质量： 31 230 千克
发动机： 4 Heinkel HeS 011-A （后装BMW109-003A）
推力： 4 X 1300 Kgp
速度（7000米高度）： 885 千米/时
巡航速度： 800 千米/时（8000米）
巡航高度： 14 000 米
最大速度持续时间： 5. 42 分钟
武器装备： 4000 公斤炸弹 www.SonicChat.com 原型机V3：
由于汉斯·沃克设计小组以及他本人还有在流水线尚未装配完成的V2原型机于1945年初在佩纳明德被苏军俘虏，所以V3也并没有完成，而是一起被缴获。虽然V3仍然在流水线上，但已经被定为Ju-287的量产型，即Ju-287A-0型。
V3型的组装是在苏联完成的，但设计小组早在设计出台时已经将其定型。预生产的A-0型设计沿用V2的设计，但将每个翼下的一个发动机又移至前机身的驾驶室下方，且设计小组对机翼的结构也进行了一些改进，这样发动机的移前不会导致V1型的气动发散的问题了。 www.SonicChat.com
V3即A-0型三视图 www.SonicChat.com 三、被俘前的试飞阶段
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1944年下半年完成装配任务的Ju-287V1原型机在8月份运离原容克斯公司的试飞基地所在地，运往莱比锡的佩纳明德试验场，这个可以说是德国秘密武器的摇篮的地方，曾经测试了V1、V2飞弹以及Me163和He177等秘密机种。之所以改变试飞基地，一是由于Dessau的试飞机场跑道太短，无法供应喷气式飞机的起降工作，更何况是Ju-287这12吨重的大怪物。另外由于在1944年4月，一架英国皇家空军蚊式战斗机在侦查中拍摄到了Ju-287在容克斯公司试验场里的照片，招来了英国人的浓厚兴趣，为了避免原型机遭损坏或者被俘，只好将原型机运往莱比锡，之后的V2和V3的装配和测试工作也在那里进行。 www.SonicChat.com
停在跑道上待命的V1原型机 www.SonicChat.com www.SonicChat.com www.SonicChat.com
测试前进行的调试工作 www.SonicChat.com 1944年8月16日，空军上尉齐格菲·霍茨鲍尔在莱比锡的布兰迪斯机场驾驶Ju-287的V1原型机开始了第一次的测试飞行。第一次的试飞并没有出现什么严重的问题，可以说是非常成功。襟翼的操作很灵便没有什么毛病，但是在转弯时副翼变得不太好控制，幸好降落很舒服也很稳定。 www.SonicChat.com
刚刚起飞的V1型，可以看到起飞辅助用火箭发动机还没有丢掉 www.SonicChat.com
这是一张最著名的V1型试飞时的照片
之后到了测试前掠翼的空气动力设置的试验。高空飞行相当的稳定，可以说坐在上面就如同坐在“空中客车”中，但是到了低空问题就出现了。在时速为404英里的低空，出现的气动发散问题，机身开始震动，拐弯时舵效降低，飞机保持俯冲状态且较难改变姿势。经过多次尝试都无法解决问题的奇格菲无奈只好着陆，着陆也采用了一种新式的减速方法——减速伞减速。 www.SonicChat.com
着陆后的V1型，在机身尾部减速伞正在打开 www.SonicChat.com 经过多次的试飞测试，证实将机身前部的两台发动机移至机翼前端可以有效的改善启动发散造成的静稳定性差的问题，并且可以保持飞机在高速低空的平衡性，于是一种高速型Ju-287原型机出现。
装备全套设备的Ju-287V2型在最后调试阶段夭折了，1945年，V2还有在研制中的V3-V6型图纸以及汉斯·沃克小组统统被苏联军队俘虏，而V1型也在1945年的苏军进攻中被毁。
1944年8月后在莱比锡设计的原型机：
V2 原型机完成，未进行试飞
V3 原型机未完成
V4 V3衍生型
V5 V3衍生型，机尾装备一门双联装Mg131自动炮塔
V6 V3衍生型 www.SonicChat.com
V5原型机想象图（即后来的EF131） www.SonicChat.com 四、被俘后的设计阶段 在占领佩纳明德和Dessau以后，苏联人并没有因为V1型的损毁而悔恨并停止了这项具有历史意义的工程。在Dessau，苏军完成了V2的装配工作，并且制造了V3型（当然是在汉斯•沃克小组的配合之下）。并且于1945年夏进行了试飞。
汉斯·沃克设计小组虽然成了苏联人的阶下囚，然而仍然在为苏联设计一系列Ju-287型的衍生机种。之后，在苏联人的监督之下，德国工程师巴德将EF131计划推进了日程。 www.SonicChat.com
EF131计划的图纸 www.SonicChat.com
三视图 www.SonicChat.com 1946年8月EF131原型机的第一次试飞准备完毕。但是就在试飞开始之前，苏联人却将全部设备移至苏联境内的Podberesje继续进行，此举也是出于对西方保密的目的。之后，在1947年5月23日在苏联Stakhanovo机场，德国飞行员保罗·朱格勒进行了EF131的第一次试飞。然而仅仅过了1年，1948年6月苏联方面突然停止了EF131的发展，由于文献记载甚少，终止原因已无从考证。 www.SonicChat.com
EF131想象图 www.SonicChat.com 之后又相继推出了两种机型：EF140和EF132。
EF132的模型在Dessau完成。与Ju-287的设计相反，EF132采用了传统的后掠翼设计，6台发动机排列成一排安装在机翼根部的后部，而机舱采用了Ju-288的设计。EF132的设计日后成为了苏联大型飞机的典型设计，如Mya-4 Bison 野牛。但是在第一架原型机开始制造之前，EF132计划也无故夭折了。这成为了Ju-287系列在Dessau设计的最后机型。 www.SonicChat.com
EF132三视图 www.SonicChat.com
想象图 www.SonicChat.com EF140这是基于EF131的设计。EF140采用了EF131的机身，并且装备了两台苏制发动机：Mikuline AM01。之后在1948年9月30日进行了第一次的试飞。 www.SonicChat.com
EF140原型机
其中的一种机型后来发展成EF140r，但是由于气动发散问题造成的剧烈震动无法避免，最终数量方面停止了EF140型的研究。
之后在Podberesje进行的各型的开发工作由于当时的军事机密已经变得非常难以考证，但可以知晓的一点是，1951年5月，苏联方面出台了Ju-287系列的最后一个正式期型：EF150。
苏联的冰天雪地里停放的EF150原型机，和旁边矮小的工作人员形成鲜明对比
在这架原型机身上已经完全看不到Ju-287的身影。机翼采用传统的后掠翼，并且采用了许多新型设计：T形尾翼，机翼尖端安装平衡轮，并且安装两台苏制Lyulka Al-5引擎。从EF150的整体设计已经可以看到日后苏联50年代到70年代战斗机及轻型轰炸机的影子。
EF150的两架原型机于1951年到1952年相继开始制造并进行了测试。但不幸的是，图波列夫 You-16的生产取代了EF150，1952年EF150进行了最后的测试后推出了历史舞台。
Ju-287各衍生型一览
就这样，世界上第一种前掠翼喷气式轰炸机成为了航空史的一页，但它为后来航空事业发展期到了不可估量的作用，也为喷气式和前掠翼的设计提供了技术基础。 | 
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2005-9-20 7:28:38
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