為什麼這篇零式戰機引擎鄉民發文收入到精華區：因為在零式戰機引擎這個討論話題中，有許多相關的文章在討論，這篇最有參考價值！作者Experten (【空戰專家】)看板Warfare標題[討論] 日本零式戰鬥機開發規格要求(譯...
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2021-03-14 02:44:33
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誠如版友所言，有時候一開始的設計理念所下的決定會大大限制戰機未來的改良/
發展潛力，茲舉一篇大概2002年前後在討論日本零戰結構性脆弱的原因時小弟所
翻譯的作品，原載在臺大椰林BBS。
原文取自：Robert C. Mikesh (1994), Zero: Japan's Legendary WWII Fighter.
編譯：[email protected]
三菱 (Mitsubishi) 在開發前一代艦上戰鬥機 (後來成為九六式艦上戰鬥機) A5M 時
由崛越二郎率領的設計群 (零戰也是他設計的) 表示過一些意見, 包括：
1.儘量減輕重量: 崛越認為對兩架對戰的戰鬥機而言 90-110 磅 (約50-kg 上下) 的
重量優勢同等于 老手對於新手的優勢。
2.採用固定起落架: 根據他們的計算, 起落架占了全機身 10% 的空氣阻力, 但若採用
可收式起落架則只能增加 3% 的空速, 反而還要付出複雜的機械機制和多餘的重量,
因此九六式艦戰採用固定式起落架。
在海軍剛接受三菱的九六式艦戰三個月不到時 海軍便再向三菱以及中島發出下一代
艦上戰鬥機的規格要求書, 這個時候 (1936年) 日本和中國還未正式衝突, 尚未有
空戰或是護航的實際作戰經驗, 因此規格書中有關長航程的要求並非是來自中國戰
場的經驗(規格書發出來時中日還沒開打)。
在規格書所列的二十點要求中 重點如下:
任務: 攔截敵方攻擊機, 擊敗敵方護航戰機, 護航己方攻擊機, 擊敗敵方攔截機。
翼展: 不得大於 12 m
航速: 在 4000m 高空平飛時大於 500 km/hr
爬升: 三分卅秒內爬升至 3,000 m
滯空力: 3000m 高空掛載副油箱滿載, 發動機100%出力時 1.2-1.5小時，3000m
高空發動機正常輸出時 1.5-2 小時，以最經濟速度巡航時 6-8 小時
航程: 滿載航程 1,870-km 加上副油箱後 3,110-km
起飛距離: 正對 12m/sec 風向時距離短於 70m；無風時 175m；具航艦起降能力
降落速度: 小於 107 km/hr
滑翔能力: 210-240m/min
機動力 (Maneuverability): 至少與 A5M (九六式艦戰) 相等或超過
發動機: Zuishei 13 式 或 三菱 Kinsei 46 式
武裝: 兩門 20-mm Orelikon 99 式機炮
兩挺 7.7-mm 99式機槍
炸彈: 兩枚 30-kg 或 兩枚 60-kg 炸彈
無線電: 九六式-ku-1 空用無線電 Ku-3 式無線電尋標器 (radio homer)
輔助裝置: 氧氣系統, 發動機滅火裝置….等等
結構要求:
情況A (自俯衝後拉起的最終階段): 承載係數 (Load Factor) 7.0
安全係數 (Safety Factor) 1.8
情況B (拉起的初始階段): 承載係數 7.0, 安全係數 1.8
情況C (有限速度下的俯衝 Limited speed of Dive): 承載係數 2.0, 安全係數 1.8
情況D (從倒飛中回正): 承載係數 3.5, 安全係數 1.8
在設計過程中, 由於能獲得的發動機出力不到 1,000 匹馬力, 所以造成了崛越設
計小組必須要不計代價的減輕重量, 以滿足規格書中所要求的長航程以及速度。
從之前開發九六式艦戰的過程我們知道崛越二郎在減重上的堅持, 在零戰的開發中
他用了以下數種方法減輕機重:
1.起落架: 原本他考慮採用固定式起落架 (理由如前述), 但是為了要滿足 500km/hr
的空速要求因此只得採用可收式起落架。
2.結構減重: 自 1930年以來所有日本發展的軍機都必須滿足安全係數 1.8 的要求,
而當時一般戰鬥機的要求 G 力為 7.0, 因此所有的結構應當都能滿足 12.6 G 的負載,
崛越認為這要求不盡合理, 在非必要性零件上就沒有必需要負載 12.6 G 的必要。
3.機翼連接裝置: 在設計中零戰的主翼是整體一片的, 如此可免掉左右翼接合所需
構件的額外重量, 而為了運輸方便零式從座艙前, 後方皆可解開變成三塊。
4.採用 ESD 鋁合金 (Extra Super Duralumin): 這種合金含大量的鋅與鉻, 重量
得以減輕甚多, 但張力強度 (tensile strength) 增加 30-40%, 降伏點 (yield
point) 增加70-80%
雖然不計代價的減輕重量, 但仍無法達成 速度/運動力/航程 這三個互相抵制, 矛盾
的性能要求, 因此三菱的人員和海軍相關單位於 1938年 4月13日召開了會議討論這
三個性能要求是否能夠有優先次序。
會中時任橫須賀戰隊 (戰鬥機大隊) 指揮官的源田實中校要求航艦起飛的戰鬥機一
定要在纏鬥性能上有卓越表現, 但來自橫須賀兵工處 (Arsenal) 負責戰鬥機事宜的
資深軍官柴田武雄中校則要求 加強航速和續航力, 他的論點是戰機的速度和續航力
若不足則任憑飛行員再厲害都無法扭轉局勢, 但纏鬥力方面只要加強飛行員的訓練
便可以補足, 再說當時日本海軍在這方面的要求已經算是領先世界了。
源田實和柴田武雄是軍校的同學, 兩人在海軍航空兵中都有舉足輕重的地位, 結果
這次的會議雖然並未達成結論但是崛越的心中大約已經有了一個譜。
如眾所皆知, 崛越二郎最後選擇滿足航程和最高時速的需求, 而超長的航程也就造
就了零戰得以橫跨大戰全期的傳說了。
那為什麼要一直減重以滿足航程要求呢? 在無法獲得大馬力發動機的狀況下若要
達到高速 (500 km/hr) 和大航程則必須要儘量減輕機體重, 如此發動機才會有足
夠的馬力將飛機推到高速, 而越輕的機體也表示在相同的發動機下能飛的距離更
遠。
(以下是針對當年問題的討論，不是 Mikesh 的原文)
另外討論到防彈鋼板和自封油箱的問題, 日軍並不是不重視這個東西, 而是全世
界 1930年代設計的所有飛機都沒有在設計時就加入這兩樣裝備, 這是後來經過歐
戰實戰洗禮後大家才裝上去的; 以德國空軍來說, Bf109E 一直到 1940年年初到
年中這段時間才有防彈鋼板的配備, 其它國家也差不多在這之後才陸續加進去,
1940/1941年時美援英國的早期戰鬥機 P-39, P-40 還因為自封油箱、防彈鋼板不
是標準配備而被拒收。
所以這是大家都這麼做, 不單單是日本方面的設計師。所以零式在設計之初並未加
入自封油箱和防彈鋼板並不是故意草菅人命的做法。日軍自己也在太平洋戰爭開戰
後發現了這個問題而加以改善, 不過速度不夠快, 到近兩年之後 (1943年) 才有成
果。
所以結論就是, 零戰的結構強度不足是因為刻意減重所造成的, 而刻意減重的原因
是為了滿足速度和航程上的要求, 和纏鬥力的關係不大。
Experten
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╭═ 第一個噴射機實戰單位指揮官 ─ 渥夫岡‧尚克 中校 ★橡葉騎士鐵十字勳章★ ╮
║ Apr 1941 1./SKG210 第二一Ｏ高速轟炸機聯隊第一中隊中隊長 Bf110E-2 ║
║ Jan 1942 I./ZG1 第一驅逐機聯隊第一大隊大隊長 Bf110F-2 ║
║ Jan 1943 Schl.G.2 第二對地攻擊機聯隊聯隊長 FW190F-2 ║
║ Oct 1943 對地攻擊機兵種總監 Inspizient der Schlachtflieger ║
║ Jun 1944 Kommando Schenck 尚克大隊大隊長 【總擊墜數：18】Me262A-2a ║
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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1490535010.A.918.html
推 nanshinner: 推 03/26 21:35
推 Su22: 推 03/26 21:43
推 tim1112: 推 03/26 21:44
推 hgt: 推 另外我想問一下 零式的設計範本真是英國貨bristol 146嗎? 03/26 21:45
推 kira925: 推 03/26 21:47
推 cobrachen: 零戰這個設計和英國的關係早就有答案了。 03/26 21:50
推 Oswyn: 推 03/26 21:51
推 eszerfrm: 推 03/26 21:53
推 efleet0714: 推 03/26 22:00
→ hgt: 日本軍弱小列傳說是山寨"格洛斯特F.5/34" 不知道對不對 03/26 22:22
→ Experten: 可以參考一下安西二郎這篇比較文(應該是1984年附近) 03/26 23:48
→ Experten: /301871208.pdf 03/26 23:49
推 Harrychou: 想問椰林的文章目前都還有留存? 03/26 23:53
→ Experten: 不知道呢，現在要找自己以前寫/翻的，在大陸盜拷的才有 03/26 23:55
推 hgt: 感謝 看來零戰是融合許多飛機特點 只是格洛斯特F.5/34被山寨 03/27 00:09
→ hgt: 最多的樣子 03/27 00:09
推 cobrachen: 不清楚就不要亂套名詞。 03/27 00:10
推 hgt: 我是在問零戰的問題 干亂套名詞甚麼關係??? 03/27 00:12
推 kira925: 什麼叫做融合特點? 又是什麼叫做山寨最多啊... 03/27 00:18
推 hgt: 我想你看看文章就可以知道了 03/27 00:20
→ kira925: 什麼邏輯 你層流翼 我也層流翼 所以紫電改抄襲P-51? 03/27 00:27
推 hgt: 好好好 "融合參考" 這行吧 03/27 00:37
推 naoe1560: 推 03/27 07:45
推 Kowdan: 推 03/27 12:56
推 goodgodgd: 本來就是找先進的機型參考啦，不然經國號表示: 03/27 19:00
→ Piin: 山寨有直接仿造的意思，跟借鏡，參考不同 03/27 19:54
→ Piin: 開始覺得過去十年左右的中文教育很失敗了 03/27 19:55
推 hgt: 所以你是說我不知道山寨是何意義??? 呵呵 03/27 20:28
→ hgt: 到底是山寨還是參考 我看是各說各話 中國也從來沒承認過自己 03/27 20:29
→ hgt: 山寨過呀!! 03/27 20:29
→ hgt: 不要以為比較懂一點飛機就以為什麼東西都比別人懂 很可笑! 03/27 20:31
→ hgt: 如果真的覺得自己行 就多多出來討論阿 不是只討論到這個東 03/27 20:32
→ hgt: 西才冒出來 然後以為別人教育不行 03/27 20:33
推 eszerfrm: 所以榮有沒有山寨人家引擎xD? 03/27 21:06
推 kira925: 只針對自己了解的東西做有意義發言是基本 03/27 21:07
→ EvoLancer: 陸航隊的鍾馗就已經有駕駛座防彈鋼板跟自封油箱 但海航 03/27 21:57
→ EvoLancer: 則要到52乙型才裝上防彈鋼板 腳步也慢了好幾年 03/27 21:58
推 kira925: 雷電是有自封油箱跟防彈鋼板的樣子 03/27 22:04
→ kira925: 但是自封油箱只有機身的有...XD 03/27 22:05
推 LUDWIN: 山寨：整台車一模一樣，除了LOGO掛自己的以外 03/28 14:47
→ LUDWIN: 參考：車型很像但可以解釋為重點類似，細部和用料都有差別 03/28 14:47
→ LUDWIN: 後者可以參考這兩年本田HRV、豐田CHR和日產JUKE的外星設計 03/28 14:49
→ LUDWIN: 還有馬自達CX5也跟上面很像，但基本上CROSSOVER車就是這樣 03/28 14:50
→ LUDWIN: 高底盤小車放大又不能太大，就變成這種龍蝦狀XXD 03/28 14:51
推 durant1224: 椰林風情還在啊 應該是倒了吧 04/07 22:41