主题：【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机 -- 妖猫drake
家园 【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机 P.S 《“大津波”来袭——2011年宫城大地震中日本自卫队的救灾能力和问题》一文已经由《兵器》五月号采用，过段时间小猫就将原稿发出来，请大家指点指点
1. 怪异的战斗机残骸
昭和20年（1945）年9月，一群白皮肤蓝眼睛的美国大兵冲进了岐阜县各务原的川崎航空.岐阜工厂，他们隶属于美国陆军第27步兵师。美国大兵在形同废墟的工中厂好奇的东张西望四处乱逛，其中几个人无意间走进了一座大型机库中，意外的发现了一架大型战斗机的残骸。此时，日本已经投降，美军高层命令驻日美军将所有日本的军用机都收集起来，即便无法飞行的残破军用机机体也要全部没收运回美国。
停放战斗机残骸的大型机库在之前美军对岐阜工厂的大规模战略轰炸中吃了几发炸弹，可能有近失弹命中了这架战斗机，加上被击伤后缺乏检修和维护，战斗机残骸的保存状况很差，其机首没有安装发动机，只剩了一个仿佛鳄鱼张嘴的大洞，机翼基本保持了完整，但是与机体连接的翼根部断裂开来，翼根部原来装备的特殊装置则被拆走。因此美军大兵对这架样子狰狞诡异的战斗机颇为好奇，也留下了几张照片。
虽然只剩下一堆残骸，美军还是对这款战斗机给予了足够的重视，还专门为其取了一个“Rob”的代号，并在对川崎航空.岐阜工厂工程师的审问中专门围绕这架战斗机做了盘问和调查。经过调查，美军逐渐将调查的重点放到了设计主任土井武夫和另一位北野纯技师身上。考虑到对这二人的盘问可能会取得重要的航空技术情报，美国陆军航空队专门从ATIG陆军航空技术情报部派出了一位上尉参与调查盘问。
说起来二战中日本大规模装备的液冷发动机战斗机只有Ki-61三式战飞燕一种，但是日本航空界在水冷/液冷发动机方面的起步却不算太晚。
早在20世纪20年代末，日本便从德国宝马公司引入了BMW VI式水冷发动机，BMW VI是一款12缸倒V型液冷航空发动机，1926年问世，初始型号功率450hp，改进型功率提升至630hp，川崎利用BMW VI研制了自己的KDA-5型试做战斗机，并最终演变为使用BMW VI改的九二式战斗机I型，后来川崎再为九二式换上性能更好，拥有750hp的BMW-7型，这便是九二式II型战斗机。在逐渐熟悉液冷发动机性能之后，日本以BMW IX型 12缸液冷发动机为蓝本仿制了Ha-9II式发动机，其初期性功率达到了720hp，装备Ki-28的Ha-9后期型号更达到了800hp功率。
顺便聊聊川崎生产BMW VI式发动机的一些情况。1926年当BMW VI问世的时候，可谓技惊四座，全球航空界的眼睛都被吸引了过来。但是从一战开始，英法航空界对液冷发动机就不太感冒，这也影响了美国航空界的看法。此时英国已经拥有了9缸的布里斯托尔-木星Bristol Jupiter V型星形气冷发动机，其功率达到了480hp，而美国的莱特-旋风Wright Whirlwind也在1928年推出了R-975 9缸星形气冷发动机，马力也达到450hp。此外，美国人在1917年便研制成功Liberty L-12自由式12缸液冷发动机，其功率也有450hp。因此对于德国人的成就，美英并没有表现出太多的热情。
但是另外的一些二流航空国家就没法保持淡定了，日本这边厢，川崎航空很快从BMW拿到了生产许可证，1927年便完成了国产化仿制，大喜过望的陆军航空部立刻为之命名为“ベ式四五〇馬力発動機”，“ベ”来自“ベーエムヴェー”的首字。“ベ式四五〇馬力発動機”在川崎内部代号为“BMW-6”型，以此为蓝本，据说是川崎独立改进除了BMW-6改，也就是“ベ式五〇〇馬力発動機一型”，九二式战斗机I型就使用了这款发动机。随后川崎再接再厉，研制了“ベ式五〇〇馬力発動機二型”，也就是BMW-7，用于九二式战斗机II型。注意，BMW VI的德国正统发展型，叫做BMW VII，按日本人的说法，BMW-7和BMW VII重名，却不是一回事。除了供给陆军使用，川崎航空还将BMW-7用在民用方面，这便是BMW-8型，更坑爹的是，宝马方面也有个BMW VIII，据说，还是同名不同物。
到了1930年，BMW研制出了机械式增压器，日文称为“過給器”，这就产生了BMW IX型，川崎方面反应很快，立刻同德国方面接洽技术引进的事宜，不过川崎这次不准备再老实给专利费买生产许可证了，到1933年，川崎“独自”完成了“ベ式七〇〇馬力発動機”（BMW-9），不过这次连日本人都只能承认BMW-9其实就是德制BMW IX的无许可证仿制版。
除了日本人之外，苏联人对BMW VI也很有兴趣，1926年BMW VI刚刚问世，苏联就弄到了两台进行实验，对实验数据十分满满意的苏联政府在1927年10月份同德国人谈妥了生产许可证问题，德国人对苏联人从来都是狮子大开口，一口价，50000美元，而且前50台发动机每台还要再付7.5%的专利费用，但是德国人也还算是一分钱一分货，他们答应在5年内同苏联人随时交还技术材料，还为苏联培训一批工程师，协助苏联在Rybinsk雷宾斯克市建造一座航空发动机生产厂，这座德国人援建的26号工厂层长期雇佣了一批德国技术人员。
苏联方面当然明白不能全部指望德国人的施舍，苏联政府派出了国内最好的发动机设计师Alexander Mikulin亚历山大,米库林带着他的OKB-24设计局全力投入对BMW VI的研究中，经过不懈努力，苏联版的BMW VI，米库林Mikulin M-17问世，同时也开创了米库林设计局延续几十年的发动机帝国。
由于工业水平差距较大，苏联版得M-17在性能和质量上比BMW VI和日制“ベ式発動機”相差不少，第一批M-17比德国原型要重31公斤，而且功率也差一些。后来当莫斯科的24号工厂加入生产之后，M-17的质量更是变得层次不齐，尤其是厂方擅自改动压缩比等重要数据，导致产品的功率千奇百怪，其中一些比较出色的型号，比如M-17-7.3 采用了7.3:1的压缩比，其功率达到了730hp。
另外，苏联人也引进了美制自由式液冷发动机，并广泛用于飞机和坦克，因此在对M-17的改进中将BMW VI 和自由式的特点予以融合，形成了M-17F等优秀的自主研发型号。最终M-17和其衍生性被TB-3轰炸机和BT-7 T-28 T-35等坦克作为发动机，一直到卫国战争时期都没有完全退役，也算是常青树型号了。
扯完闲话，我们还是说回日本。随着国产液冷发动机下线和欧洲新式液冷发动机战斗机情报陆续传回日本国内，日本陆军航空队跃跃欲试，希望能够装备一款高性能液冷发动机战斗机，昭和15年即1940年，Ki-60和Ki-61两款使用液冷发动机的600公里时速新战斗机计划敲定，作为日本航空界中在液冷发动机方面经验最为丰富的设计团队，川崎航空此时最头疼得问题还是发动机动力不足。由于技术储备不足，自主研发能力有限，当时日本最好的液冷发动机仍然是Ha-9-II型，其800hp的功率显然不可能推动时速600英里的制空战斗机。
好在此时德国人提供了新式的12缸倒V字液冷发动机DB601A，日本航空界如获至宝，陆航和海航一致决定尽快进行仿制，陆航方面权衡再三决定将这项光荣而艰巨的任务交给川崎航空，具体由川崎航空明石工厂负责仿制和量产。虽然过程磕磕碰碰曲曲折折，但最终DB601A的仿制工作勉强完成，国产的Ha-40式液冷发动机由此诞生，日本也拥有了功率1100hp级别的大功率液冷发动机。但根据Ki-60/Ki-61试做机安装DB601A进行实验取得的数据，即便装备Ha-40，这两款战斗机也难以达到600公里时速的设计要求，无奈的陆军航空本部只能另起炉灶，要求川崎利用更新型的2000hp功率级液冷发动机设计一款时速达到700公里的超级战斗机。
先上一张Ki-64比较少见的角度，注意其翼根的特殊设计
外链图片需谨慎，可能会被源头改岐阜工厂格纳库中的Ki-64残骸或者叫残体，保存状况极为糟糕
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改BMW VI型12缸倒V型液冷发动机
外链图片需谨慎，可能会被源头改川崎的“ベ式七〇〇馬力発動機”，也就是仿制BMW IX的Ha-9后期型
外链图片需谨慎，可能会被源头改川崎航空的大牛，土井武夫
外链图片需谨慎，可能会被源头改亚历山大.米库林，他领导的OKB-24设计局后来演变为米库林设计局，包括MIG-15的发动机都是出自米库林设计局之手
外链图片需谨慎，可能会被源头改1932年围坐在M-17四周的OKB-24成员
外链图片需谨慎，可能会被源头改M-17除了称为TB-3等飞机的发动机，还成为了BT-7 T-28 T-35等坦克的奔腾之心，也算是空地两栖的全才了
外链图片需谨慎，可能会被源头改妖猫drake:【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机（二）
家园 【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机（四） P.S 家里的无线网不太稳定，图迟些再传
表面蒸发冷却系统
为了满足陆航700公里/时速的要求，川崎Ki-64设计组绞尽脑汁，甚至有点不择手段了。上文提到川崎从1931年的马基M.C.72身上借鉴了串列发动机和共轴反转螺旋桨的布局，实际上，Ki-64的另一个重要技术特点——表面蒸发冷却系统也是为满空中竞速狂们的变态要求而研发出来的。
上文小猫提到了从1913年开始，每年一届的Schneider Trophy racing seaplane 施奈德杯水上飞机竞速赛和蝉联最后两届施奈德杯冠军的休泼马林S.6和意大利马基公司为了打败S.6专门设计的超级竞速机M.C.72。
这些速度差不多是当时一般飞机的一倍半的极速怪鹰都采用了巨型大功率的液冷发动机，，超大的功率除了带来强劲的动力之外，也制造了巨大的热量，而二十年代，液冷发动机的冷却液一般是水，冷却液加压循环也尚未从成熟，因此液冷发动机的冷却效果很差。所以在斯奈德杯的参赛飞机上因为散热失效导致飞机失事的惨剧比比皆是，看来想装备更好的液冷发动机先要解决散热问题，无奈的设计师只能各显神通，通过种种手段提高液冷冷却系统的散热效果。
普通的液冷循环散热系统有一个致命的弱点——系统的散热能力受到冷却液沸点的限制，如果循环管路中的冷却液达到或接近其沸点，便无法继续吸热。所以美国人选择了求助于化学家，他们希望找到更好的冷却液配方，这种努力最终产生了glycol 乙二醇冷却液。三十年代初 ，各国先后开始采用水和乙二醇混合的新式冷冻液，后来还曾出现过纯乙二醇的冷冻油。
英国人和意大利人则决定将冷却液循环管路延长，循环管路在机体侧面、机翼甚至是浮筒上弯曲盘绕，极大的增加散热面积，散热面积增大一定程度上提高了散热效率，但是其复杂的结构也加大了故障产生的可能性，马基M.C.72和休泼马林S.6都多次由于冷却油循环失效而发生事故，增加冷却面积的极端例子就是休泼马林公司的米切尔在S.6上采用的冷却油循环+表面冷却系统，按他的话说，整个机体就是个大散热器，即便如此，简单的液冷循环散热系统效果仍然跟不上发动机功率和热量制造能力的提升。
还有一些设计师开始需找更先进的冷却散热原理，他们发现更确切的说是“想起”了一种叫做Evaporative cool蒸发冷却的原理。蒸发冷却的原理很简单，水拥有很大的“潜热”——在蒸发或凝结的情况下能够产生巨大的热能转移。时控制水表面的大气压力又能够控制水的沸点，进而决定水的蒸发，这就是使得我们能够通过控制大气压来利用水的蒸发释放很大的热量。在工业方面，最初的蒸发冷却技术被使用在刨花生产上。但是航空界在上世纪二十年代末开始将蒸发冷却技术用在液冷航空发动机上。
蒸发冷却系统最主要的工作部分制造一层同空气接触的水膜，这样水膜和空气之间同时有显热传递和蒸发产生的气化潜热传递，散热效果将得到极大提高，1929年，英国人在R101飞艇所使用的Beardmore Tornado龙卷风柴油液冷发动机上采用了简单的蒸发冷却技术，不过此时的蒸发冷却系统还比较原始，产生的蒸汽被用来加热飞艇的旅客座舱。
英国航空界执蒸发冷却技术牛耳的还是罗-罗公司，这也难怪，当时罗-罗的大马力液冷发动机家族不断壮大，碰到的散热问题也越来越多。1926年底，罗-罗公司制造了Rolls-Royce Kestrel茶隼发动机，并开始尝试通过控制液冷循环系统内部压力的方式来提高冷却液的沸点。
2年后，霍克公司开始研制使用茶隼发动机的Hawker Fury 霍克愤怒式双翼机。愤怒式是从霍克时速320公里的一款制空战斗机原型发展来的，英国航空部突然要求新式制空战斗机必须使用液冷发动机，迫使霍克找上了罗-罗公司。霍克的犹豫是有有道理的，在Kestrel发动机研制过程中，现有液冷系统性能不足的问题日益突出，虽然罗-罗公司成功通过增加液冷循环系统压力将冷却液沸点提升至150摄氏度以上，但由于早期加压循环系统不可靠，发动机试车中多次出现过热甚至是起火事故。
罗-罗公司不敢再将所有的宝压在加压循环上，蒸发冷却系统实验速度明显提高，1928年，罗-罗公司在功率较低更为成熟的Rolls-Royce Falcon III 型发动机上完成了蒸发冷却系统测试，这一时期英国的液冷发动机厂商纷纷开始蒸发冷却系统的研制和实验，如内皮尔狮式发动机Napier Lion engine等都曾装备过蒸发冷却系统。
但早期蒸发冷却系统可靠性比加压循环更差，所以1931年RAP装备的第一批愤怒式采用的是加压冷却的 Kestrel IV茶隼4型。1933年10月，霍克小心翼翼的将使用 蒸发冷却系统，功率提升至477kw的Kestrel VI茶隼6型装上愤怒式战斗机进行试飞。利用这架试验机和另一架装备茶隼I.B的霍克Hart式战斗机，罗-罗公司对蒸发冷却系统进行了更为详细的实验，还专门验证不同冷却液循环速率和不同气缸尺寸下蒸发冷却的效果。
不过保守的航空部、RAF和霍克公司对新式蒸发冷却系统都心存怀疑。好在英国航空界还是有激进的疯子存在的，还是那位竞速机出身的休泼马林公司设计师米切尔，三十年代初，米切尔开始为休泼马林公司设计装备蒸发冷却系统的罗-罗 Rolls-Royce Goshawk II发动机的224型试验机Supermarine Type 224。
米切尔在设计中试图将S.6的表面冷却和蒸发冷却结合成翼面直接蒸发冷却系统——抛弃机身上面突出的用于间接冷却蒸汽的散热片和气缸，改为在机翼内部进行间接蒸发冷却，这个怪异设计从问世开始就遭到了RAF和整个英国航空界的反对——翼面间接蒸发冷却虽然极大的降低空气阻力，而且由于散热面积增大，比过去采用气缸和散热片的间接蒸发冷却效果更好，但由于机翼内部充满了加压的冷却液和蒸汽，在机翼被击伤的情况下高压冷却液会迅速喷出，不用一分钟发动机就会完全丧失冷却能力。按当时航空界的普遍看法，这个设计用在竞速机上绝对是个经典，在战斗机上却只能是个灾难。
无奈的米切尔最终只能回归传统和平庸，224型在去掉那些激进的技术革新后逐渐演变为“喷火”式战斗机，经英伦战役而一战成名。虽然最初的翼面蒸发冷却系统没能在英国飞机上开花结果，却为千里之外的一群更为激进的飞机设计师们开启了灵感之门，最终成就了二战中效果最好的液冷循环系统。
三十年代，德国航空工业云集了当时全世界最激进也最天才的设计师，当然这群人也有老成和急进之分，比如梅塞斯密特就更为重视生产性，宁愿为此牺牲一些技术指标，而亨克尔公司更注重技术先进和纸面性能，比如前文提到的He-119，性能相当出众，但生产性差，可靠性低。
由于同样的原因，德国空军最终选择了在亨克尔He-112和梅塞斯密特Me-109之中选择了更容易生产也更为可靠的后者。不过亨克尔的一群年轻设计师并不气馁，他们立刻投入了下一代战斗机的设计中，此时他们的对手除了梅塞斯密特外，还加上福克-沃尔夫的库尔特谭克博士等。
以He-112的机体为基础，Ernst Heinkel恩斯特.亨克尔带着 Günter brothers完成了新一代的He-110式高速单座战斗机，但是德国空军再次拒绝了他们——全面战争的阴云逐渐接近，Me-109的性能此时仍居于世界领先，没有必要去生产一款新飞机来搞乱德国空军。为了使得He-100这款出众的战斗机不被埋没，亨克尔曾试图将其改装为参加远程护航机，但仍然没能打动德国空军。
虽然得不到军方垂青，平心而论，He-100在技术方面绝对是先进的，尤其是其特有的表面直接蒸发冷却系统（He-100在驾驶舱后方和垂直尾翼上也装备了蒸发冷却系统，所以不是翼面而是表面），在冷却效果上绝对是世界第一。蒸发冷却在原理上是通过控制水和蒸汽之间的转变来吸收和释放热量，根据蒸汽是否直接同外界冷空气接触，又可以分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。米切尔的翼面蒸发冷却和之前的蒸发冷却系统都是间接蒸发，但是亨克尔公司却别出心裁，利用翼面高速气流搞出了直接蒸发冷却系统。利用这套强大冷却系统，He-100在1938年便拥有670公里时速，其高速性能独步天下。
由于始终得不到军方支持，亨克尔公司只得将He-100实验型四处推销，翼面直接蒸发冷却技术也随之扩撒开来。昭和15年即1940年，日本花费120万帝国马克亨克尔采购了三架He-100，还以160万帝国马克的价格购买了生产许可证，这三架飞机被IJN称为“AXHe”（Experimental Heinkel Fighter）。川崎的北野纯技师一批留学德国的设计师也早对翼面蒸发冷却的效果有所了解，因此虽然日本陆海军联合对He-100测试后做出了不予仿制的决定，翼面蒸汽冷却技术的日本化工作却立刻展开。
昭和17年5月，陆军高速研究机Ki-78也就是所谓“研三”号试飞，当时陆军采用现成的Ki-61-I机翼改装蒸汽表面冷却器，在昭和17年末进行了几十次试飞，最终确认这种新式冷却装置能够带来约40公里的时速提升。而早在实验之前，北野纯技师作为Ki-64设计组副组长和技术核心已经提前确定在Ki-64上采用翼面直接蒸汽冷却技术，并特意从亨克尔公司请来了设计师提供技术支撑。
无独有偶，利用苏德互不侵犯条约附带的技术交流协议，苏联人在1940年获得了He-100的技术和机体，其中也包括翼面直接蒸发冷却技术。苏联人在蒸发冷却方面起步比日本早得多，1933年之后，苏联人利用各种渠道得到的情报逐渐了解了英国尤其是休泼马林在蒸发冷却方面采用的技术，并将其用在I-17型试验机上， TsKB内部称为 TsKB-33式，后来又在1936年专门设计制造了Ilyushin I-21试验机。可惜翼面蒸发冷却技术明显不对苏联的胃口，其精密而脆弱的结构让苏联设计师大摇其头，因此苏联方面对He-100的测试结论是“这玩意不是设计用来作战的”。
在德国国内，虽然He-100展现了可怕的速度，但是其生存力和可靠性却始终值得怀疑，另外，即便翼面蒸发冷却系统基本解决了发动机散热的问题，润滑油散热的问题却没有被解决。1940年之后，表面上，亨克尔也逐渐放弃了对He-100的研究，但1944年，当德国空军提出新的800公里时速高速战斗机计划（追蚊者计划，最终计划的胜出者却是Do-335B型截击机，Do-335最初是参与德国空军高速轰炸机竞争的，其时速指标正好也是800公里，大型机体也比较容易改装成装备雷达的全天候截击机，生产上的优势也很明显）的时候，亨克尔突然拿出了一款"终极He-100"的设计。
似曾相识的共轴反转螺旋桨，润滑油系统也采用了表面蒸发冷却系统（机体驾驶舱后段 全部 装备 蒸发冷却系统），终极单发螺旋桨战斗机P.1076身上却飘着一丝和风。根据计算，采用最大功率达到3000hp的DB603N发动机的P.1076质量较大，最高时速近800公里，而采用功率较低但使用助03N燃系统的DB603LM发动机的P.1076质量较小，最高速度能够达到850公里/小时。不过由于DB603LM和DB603N的功率较DB601A大得多，再加上新增的润滑油表面蒸发冷却装置，P.1076的表面蒸发冷却系统覆盖面积也相应提高，He-100使用全机体表面积的25%即13.5平方米布置表面冷却系统，在P.1076上这个比例被提升到机体表面积的50%，连机翼下表面也被装上了冷却液金属冷凝板。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 我记得DB601使用的是增压冷却剂技术 就是对冷却剂进行增压，使它不开锅，这样发动机可以长时间高负荷运转。这也是Db601领先Jumo211发动机的关键优势所在。后来Jumo公司发奋图强也克服了这个技术难题，在最后的Jumo211，和JUMO213发动机中也采用了冷却剂增压技术。
家园 增压冷却就是我说的控制冷却循环系统压力来增加沸点的方法 呵呵，我觉得还是讲的明白一些更好，尤其是这种设计了太多技术问题的文章。
这个技术并不是很先进，英国人在30年代中期就在使用。德国人的主要麻烦是在增压机，多段多速问题总解决不好，而且后期机械增压机越做越大，带来了一系列问题。
另外翼面蒸发冷却本身也采用了增减压力的方式来提高蒸发吸热的速率
家园 逐篇花，并送宝两次 送花成功，可取消。有效送花赞扬。感谢：作者获得通宝一枚。参数变化，作者，声望:1；铢钱:16。你，乐善:1；铢钱:-1。本帖花:1
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家园 【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机（三） 2.串联双发动机和共轴反转螺旋桨
别看日本的军用飞机在中国战场横行霸道，实际上，在Ki-43，A6M等机型出现之前甚至之后，日本的那点航空技术在西方航空大国面前就是个小学生，但这位学生绝对属于最好学的好学生。所以在二十三十年代，日本海陆军拼命从西方的各大飞机公司引进先进飞机和技术，除了德国外，日本人同另一个老牌航空大国意大利也打得火热，从拉丁人手里搞到不少好东西。
虽然二战中意大利人沦为笑料，但是其航空技术并不比英法美等第一等航空强过差多少，虽然后劲不如苏联和日本，但是1940年意大利还是可以吃一些过去的老本，在传统强项轰炸机方面，意大利拥有菲亚特B.R 20和SM.79这两款性能不错的大型轰炸机，前者日本以“イ式重爆”之名购入并装备了第12飞行战队the 12th Sentai，还在诺门罕炸过苏联人。
在战斗机方面，马基航空Aeronautica Macchi（逐渐发展为阿莱尼亚.马基航空Alenia Aermacchi）以20、30年代一系列成功的竞速水上飞机为基础，研制了不少性能出色的战斗机。马基航空出道之时先是依靠性能先进的大型水上飞机扬名立万，日本海军和民间很早便同马基有了联系和合作。1931年，马基航空推出了一款意欲角逐施奈德杯竞速大赛冠军的高速水上飞机引起了日本航空界的极大兴趣。
1911年法国人雅克施耐德 Jacques Schneider决定设立一项水上飞机竞速比赛，并规定了每年的冠军将获得1000英镑的奖金。让他意想不到的是，1913年开始，每年一届Schneider Trophy racing seaplane 施奈德杯水上飞机竞速赛成为了世界航空精英分子为之疯狂、为之拼搏甚至为之牺牲的航空奥林匹克。
法国、美国、意大利、德国、英国，到处都有为了夺冠而废寝忘食的飞机设计师和试飞员（比如著名的杜立特将军当年就是个痴迷者），这一比赛逐渐聚集了大批铁杆观众，甚至有200000人观赛的记录。日复一年的速度搏杀催生了一批优秀的水上飞机型号，二战中休泼马林喷火，P-51，马基M.C202等战斗机都可以看得到当年参与施奈德杯的水上竞速机的影子。
从1913年到1931年，施奈德杯共举办了11届，1927、1929和1931年的最后三届施奈德杯，英国休泼马林公司依靠著名的S.5/S6竞速机蝉联三届冠军，但是1931年最后的施奈德杯，英国人却赢得很无耻——英国空军部突然拒绝再为斯奈德杯提供资金支持，一位贵妇露西.休斯顿夫人以个人名义出资100000英镑支持比赛，但是却将赛期提前到9月13日，完全没有为美国、德国和意大利的队伍留出准备时间。结果英国休泼马林当然而然当然赢得了“独角戏”的胜利。
不过休泼马林S.6B在9月13日还是创造了施奈德杯的新纪录——时速547.31公里，这款日后演变为英国救星“喷火”战斗机的出色水上飞机最终将自己的最高速度定格在655.8公里/小时。即便如此，英国人的最后胜利却难以让人服气，至少意大利人大大的不服，因为他们本来准备在1931年的施奈德杯中派出终极竞速水上飞机 马基M.C.72。
按意大利人的说法，英国人是故意做缩头乌龟，他们明知道休泼马林S.6无法同马基M.C.72抗衡，又怕堂堂正正比赛落败丢了大英帝国的脸面，便演了一出双簧欺骗世人。确实，马基M.C.72在当时是无法被打败的，因为它使用了恐怖的24缸液冷发动机 FIAT AS-6——一款能够稳定输出2300hp，短时间冲刺到3000hp以上的超级液冷发动机。
看过前一篇的河友可能会奇怪，1940年英美德都只有1500hp级别的液冷发动机，1931年的意大利人拿到天顶星技术援助了？其实，意大利人实在是输急眼了。休泼马林S.6能够称霸1927年和1929年的施奈德杯，除了靠其出色的气动外形设计，最主要靠的是Rolls-Royce R罗-罗公司R型发动机爆发出的强劲动力，这款 Rolls-Royce Griffon 的前身（狮鹫就是R型机的缩小降级版）在1929年问世的时候便拥有1400hp~1500hp的功率，此时意大利最好的液冷发动机菲亚特 AS-5的功率只有1000hp。如此大的性能差距使得马基的竞速机根本无法同休泼马林S.6竞争，气急败坏的马基公司向菲亚特的发动机研发人员赌咒发誓，只要菲亚特能拿出最大功率达到2800hp，总质量不到840公斤的发动机，马基就能搞出飞机装上去打败英国人。
菲亚特公司一时间也素手无策，Fiat AS.5的重量是348kg，英国人的罗-罗R型发动机不到750kg，但是功率和发动机质量不是简单的正比关系，用扩大尺寸的方式不一定就是搞出足够强劲的发动机，何况大尺寸的发动机风阻也很大。但是为了意大利航空工业的荣耀，菲亚特也豁出去了，他们先后试验了并联两台发动机和串联发动机的方式，并联方案首先被否定了，马基公司的设计人员却很看好串联方案——他们最初认为发动机长一些只不过带来一个长机鼻，对于降落容易的水上飞机，长机鼻起降安全影响比陆基飞机要小得多。
但等深入研究之后，马基的设计师发现串联发动机提供的巨大功率在驱动螺旋桨时带来了可怕的扭矩，前所未有的强劲动力带来了前所未有的强大扭矩，这个巨大的反作用力淡淡依靠副翼配平的传统方式很难克服，而且在高速竞速中采用副翼配平的方式也容易造成严重的飞行事故。
无奈的马基设计师决定采用Contra-rotating propellers 共轴反转式螺旋桨，即依靠一根驱动轴驱动一对直径相同，旋转方向相反的共轴螺旋桨，产生两个大小相同方向相反的力矩相互抵消。共轴反转式螺旋桨还有一个好处就是由于偏航较小，飞机垂直尾翼可以做的比较小，进一步降低了风阻。
最终串联两台AS.5发动机并配上机械增压器和传动齿轮组得到的菲亚特AS.6发动机重量达到了930Kg，最大功率则达到了惊人的3100hp，马基公司以其为基础研制了长鼻子的马基M.C.72水上竞速机在1933年创造682公里/小时的速度记录，经过进一步改进的M.C.72在1934年10月23日又突破了700公里时速大关，其709公里/时速的飞机速度记录保持到1939年，而作为水上飞机速度记录直到2008年才被打破。
马基M.C.72的传奇令世界航空界为之侧目，也使得共轴反转螺旋桨逐渐流行起来。有趣的是，英国休泼马林喷火终极版 海火 MK.47也采用了共轴反转螺旋桨。在日本军用航空界，1940年川崎航空为了能配合串列两台发动机产生的巨大功率和随之而来的巨大扭矩，也决定采用共轴反转螺旋桨。另外，川西“强风”式水战试验机最初也采用共轴反转螺旋桨，但后来出于量产的考虑仍改用了平庸的单螺旋桨设计。
共轴反转螺旋桨在量产方面确实会带来一些问题，由于一对螺旋桨的驱动轴其实是由一大一小，两根套在一起的同心金属轴组成的，对金属加工技术尤其是金属表面处理平整度要求颇高，川西方面自认为难以在战时条件下难以生产质量稳定的同心驱动轴组，那么为什么川崎航空如此有信心呢？
这就要从德国人使用对DB601A发动机的使用谈起了。德国人是二战中最喜欢在桨毂中轴里面装备机枪/航炮的国家，其他如美国和苏联也有如P-39和雅克-9等战机装备了桨毂航炮（Motorkanone）。桨毂航炮要求航炮炮管穿过发动机并从螺旋桨桨毂里伸出，所以DB601A的本来就有专门的大直径中空驱动轴，正好可以用于驱动共轴反转螺旋桨。
不过，相对于单发发动机驱动共轴反转螺旋桨，川崎必须要认真考虑如何布置前后两台发动机，马基M.C.72那种超长机鼻在陆基战斗机上只能是个大大的反面教材。而且土井武夫从Ki-61三式战飞燕的研制中吸取了不少教训，DB601A比星形风冷发动机长度要长很多，Ki-61的机鼻长度已经让日本飞行员不太适应，肯定不能再往驾驶员前方塞进一台DB601A。
Ki-64设计组最终只能把一台发动机挪到驾驶舱后面，但是串联发动机又必须有一根穿过前后发动机的超长主轴。迫不得已，Ki-64设计组只好在后部发动机前端装上减速机构，然后再同横穿机体第4号纵壁到第10号纵壁的驱动轴连接。由于驾驶舱位于第6纵壁和第9纵壁之间，所以飞行员差不多就坐在连接前后发动机的驱动轴上面。
由于Ki-61和Ki-64均采用液冷发动机，土井武夫指示Ki-64设计组在设计中大量参考Ki-61的机头和驾驶舱的成熟设计，导致两种飞机很多方面颇为相似。
1913年开始，每年一届Schneider Trophy racing seaplane 施奈德杯水上飞机竞速赛成为了世界航空精英分子为之疯狂、为之拼搏甚至为之牺牲的航空奥林匹克。图为施奈德杯
外链图片需谨慎，可能会被源头改1929年英国施奈德杯得海报
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改罗-罗公司的R型12缸液冷发动机，1929年问世时是最优秀最先进的航空发动机
外链图片需谨慎，可能会被源头改被休泼马林S.6和罗-罗R型发动机这对组合逼得恼羞成怒的意大利人用近乎无赖也近乎的疯狂的方式制造了菲亚特AS.6式 24缸液冷发动机，并利用其3100hp的惊人功率设计制造了马基 M.C.72，以压倒性的优势战胜了英国人
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改德国人偏爱桨毂航炮（Motorkanone），所以Jumo213和DB601A均有专用的大直径空心驱动轴，DB605等发动机继承了这一设计
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外链图片需谨慎，可能会被源头改共轴反转螺旋桨虽然有不少优点，但是也有结构复杂的问题，相对单发机和拥有超长机鼻的马基M.C.72，如何设计Ki-64的共轴反转螺旋桨和串列发动机确实是个大难题
使用共轴反转螺旋桨的终极海火MK.47
外链图片需谨慎，可能会被源头改川西“强风”水战的试验机也装备了共轴反转螺旋桨
外链图片需谨慎，可能会被源头改马基M.C.72长长的机鼻中容纳了由两台12缸AS.5发动机串联而成的菲亚特AS.6发动机
外链图片需谨慎，可能会被源头改共轴反转螺旋桨的机械结构极为复杂
外链图片需谨慎，可能会被源头改战斗机机体其实也是有如舰船龙骨一样的一道道纵壁的，图为Ki-64的机体内构
外链图片需谨慎，可能会被源头改小猫自己做的图，大家凑合看
外链图片需谨慎，可能会被源头改还是自己做的图，对比Ki-64和Ki-61机体，可以发现相似点很多，上为Ki-64
外链图片需谨慎，可能会被源头改妖猫drake:【原创】旭日下的双发怪才——川崎Ki-64战斗机（四）
本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)家园 关于施耐德杯,河里有个叫蛇公子的写过,貌似还可以打开 家园 小猫在空军之翼看过此文 这位老兄是从叙事上来讲的，对于其中的技术问题，没有太多涉及，小猫正在写关于蒸发冷却系统的部分，同样涉及到S.6这批竞速水机。
家园 二十世纪二、三十年代确实是航空大爆炸的年代 在这段时间，航空工业里千奇百怪的想法都有人去实施，各种各样的奖项都有人去冒险。飞机从木制布蒙皮到钢结构金属蒙皮，从仅仅是少数人的玩具到商用的邮机客机。飞机只以友情加盟的方式赶上了一战的尾巴，但到二战时已经成为了名副其实的压制性力量。二十世纪二、三十年代奠定了航空工业从设计到加工生产以至航线探索、空域管理等等完整的体系，现在想起来都觉得有些不可思议。
家园 飞机在一战已经不算是友情加盟了 比如马恩河的胜利，飞机侦察就出力不少。一战末期差不多所有的未来空战形式都出现了，恐怖轰炸近距支援 战场遮断一个都不少。只能说战争比和平更能激发人类恐怖的创造力
家园 长见识了，但是有几个问题 感觉Ki64发动机的布局某种程度上有点像P39啊，当然要比P39复杂多了。
有几个问题：
1、文中提到的Rolls-Royce Griffon 是不是就是Merlin/梅林啊？或者有传承关系，感觉好像有点渊源；
2、提到的英国休泼马林国内航空知识曾经翻译为超马林，似乎比你的翻译要好一点:)
3、文中提到“M.C.72在1934年10月23日又突破了700公里时速大关，其709公里/时速的飞机速度记录保持到1939年，而作为水上飞机速度记录直到2008年才被打破”，似乎有点差错，1950年代美国的康维尔 F2Y“海标枪”俯冲中能够达到超音速，肯定比川崎快。莫非楼主是说螺桨飞机？
家园 呵呵，尝试着回答一下 第一个问题，梅林Rolls-Royce Merlin和狮鹫 Rolls-Royce Griffon 可以说有关系，但却不是传承关系。这里“梅林”更准确的翻译应该是“灰背隼”，为什么呢，因为最初的罗-罗公司管Merlin发动机叫PV-12，后来公司决定用猛禽的名字来命名发动机，这才改叫Merlin，而Griffon就是狮鹫的意思。
Rolls-Royce Griffon狮鹫发动机是从罗-罗公司的R型发动机改进而来的，R型我文中提到了，是用于竞速用的大型液冷机，前身是Rolls-Royce Buzzard大秃鹫，大秃鹫-R型-狮鹫都是大型12缸液冷机，排量都在37L左右，功率强劲，但体积和重量都比较大。
Rolls-Royce Merlin灰背隼的前身是罗-罗的Rolls-Royce Kestrel茶隼，这一系列的发动机也是12缸液冷发动机，但是排量较小，茶隼21L，灰背隼研发的背景就是罗罗觉得茶隼太袖珍了，对其进行放大，排量到了27L，相对还是中小型发动机。
所以在30年代后期，罗-罗主要在搞灰背隼发动机，因为这东西动力不错，体积和质量都不大，但是弄着弄着，到了1943年前后，发现灰背隼还是太袖珍，就又回头搞狮鹫发动机，所以飓风喷火早期用的是灰背隼，后期就上了狮鹫。
第二个问题，Supermarine貌似国内一直翻成休泼马林吧，航空知识我记得一直没怎么用过超马林的译法。作为公司名称，我觉得要么就音译要么就全意义，比如日文就翻成“超级海军スーパーマリン”，呵呵，休泼马林的译法我习惯了，大家知道是哪家公司就好吧，求同存异求同存异。
第三个问题，康维尔XF2Y-1海标枪的速度肯定是够快的，其实在水上飞机方面，比马基M.C.72快的多的实验型号不少，但是，刷新记录和超过记录是两个概念。是否刷新飞行器速度记录，需要Fédération Aéronautique Internationale国际航空联合会下属的International Astronautic Records Commission - ICARE国际航空记录委员会来判断。也许我2008那个记忆不见得准确，印象中被承认刷新水上飞机速度记录的是俄国的A-40，这个看来还要再去查查。马基M.C.72保持过多项FAI C类也就是飞机速度记录，水上飞机，活塞式螺旋桨飞机等一系列的记录都曾是被M.C.72保持的。
