第二次世界大战中的英国战斗机工厂(第1章-共20章)喷火战斗机

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超马林Supermarine 喷火Spitfire I单座战斗机,据说是世界上大规模生产的最快的军用飞机,在南安普顿的最后组装线上。罗尔斯-罗伊斯公司的 "灰背隼 "II型发动机正在等待安装。尽管喷火战机具有极限性能,但它的制造却相当容易,甚至更容易操作飞行。

喷火战斗机是英国的一种单座战斗机,在整个第二次世界大战期间被皇家空军和许多其他盟国使用。  它一直被使用到20世纪50年代,既作为前线战斗机,也执行次要任务。  它的生产数量比其他任何英国飞机都要多,是整个战争期间盟国唯一一直在生产的战斗机。
喷火战斗机是由苏普玛林航空厂(1928年起成为维克斯-阿姆斯特朗公司的子公司)的首席设计师R-J-米切尔设计的近程高性能截击机。米切尔继续完善设计,直到他在1937年死于癌症,他的同事约瑟夫-史密斯成为首席设计师。  喷火战斗机的椭圆机翼有一个薄的横截面,使得它的最高速度高于当时的一些战斗机。  速度被认为是执行对敌方轰炸机进行本土防御任务的关键。

一条用于机身装配的流水线。

米切尔的设计目标是创造一种平衡良好、高性能的截击机和战斗机,能够充分利用灰背隼发动机的动力,同时相对容易操作飞行。
从连接飞行员座椅和(后来的)装甲板的第7个框架,到以轻微前倾角度安装在机翼前方的第19个框架,这些框架都是椭圆形的,每个框架的尺寸都略有缩小,每个框架上都钻有许多孔,以便在不削弱强度的情况下尽可能地减轻重量。

一个主要机身装配夹具的特写,其中单体部分的装配和镀层已经完成。

机身框架就位的主装配夹具的后视图,以及两名女工。

喷火战斗机的机身非常复杂:流线型的半整体式杜拉拉铝机身具有大量的复合曲线,由框架桁条构成,从主发动机舱壁到尾翼单元连接框架。 在发动机舱壁的后面有五个半封闭框架,以容纳油箱和驾驶舱。

在这个夹具上,支柱上的连接孔被精加工,翼根钻了连接孔。

一旦框架被定位,机身就被转移到一系列的夹具上,进行一系列的加工处理。
这些夹具为加工操作中使用的工具提供了指导。

成对的后机身单元的装配夹具。

U形框架20号是机身本身的最后一个框架,也是连接尾翼的框架。  框架21号、22号和23号上可以装配尾翼;框架22号包含了尾轮开口,框架23号是方向舵。  在连接到主机身之前,尾翼框架被固定在一个夹具上,水平尾翼被铆接在上面。
十四根纵向桁条和两根主桁条的组合形成了一个轻而坚固的结构,在这个结构上包上铝蒙皮。机身蒙皮的厚度依次为24、20和18号,尾部20至23号框架覆盖22号蒙皮。

喷火Mk IIA,P7666,EB-Z,"观察团",由布罗姆维奇城堡制造,1940年11月23日交付给41中队。

第一阶段显示结构框架基本完成。

米切尔有时被指责抄袭了1932年首飞的德国Heinkel He 70的机翼形状;但正如米切尔团队的空气动力学专家贝弗利-申斯通所解释的那样,"我们的机翼要薄得多,其截面与Heinkel的完全不同。  在任何情况下,从一架为完全不同的目的而设计的飞机上复制机翼形状,都是自找麻烦。

在主装配夹具中的一个机翼结构。在上表面已经进行了蒙皮处理。机翼组装的最后阶段是在夹具外进行的,机翼被固定在一个带毛毡的推车里。

完工的机翼--包括起落架和机轮--放在一个铺有毛毡的推车里,等待被转动90度,放到一个平推车上,然后被推到喷火战斗机的总装配线上。支架根部被安装在正确的装配高度。

在装配的早期阶段,将罗尔斯-罗伊斯灰背隼发动机安装到机身支架上。

喷火战斗机的管状发动机支架是以倒置的方式组装的。

机身、机翼和尾翼的蒙皮用铆钉固定,在关键部位,如机翼前部需要平滑气流的地方,用平头铆钉固定;机身则使用标准的圆头铆钉。  从1943年2月起,机身开始使用平头铆钉,影响到所有喷火战斗机的型号。

尾翼表面装配的双夹具。

机翼被支撑在推车上,准备用螺栓固定在机身上。

该机翼的一个特点是创新的翼梁设计,由五根方形管子组成,相互配合,这对它的成功起了很大的作用。当机翼沿其翼展变薄时,这些管子被逐渐切掉,其方式类似于板簧;这些翼梁中的两根通过合金件连接在一起,形成了一个轻质且非常坚固的翼梁盒。
起落架的支柱被连接到主翼梁内侧和后部的支点上,并向外和略微向后缩进非载重翼结构的机轮舱中。  由此产生的狭窄的起落架间距被认为是一个可以接受的折衷方案,因为这减少了降落时对主翼梁的载荷。
在主翼梁的前面,机翼的蒙皮前缘形成了一个强大而坚硬的D型翼盒,它承担了大部分的机翼载荷。  散热器被安置在一个新的散热器管道中,这个管道是由法恩伯勒的RAE的弗雷德里克-梅雷迪思设计的;它利用冷却空气来产生推力,大大减少了散热器产生的净阻力。这种先进的结构后来被改造成可以容纳各种尺寸的整体油箱。
1936年6月27日星期六,英国公众在皇家空军的亨顿空中展示会上第一次看到喷火战斗机。虽然全面生产应该立即开始,但有许多问题在一段时间内无法克服,第一架生产的喷火战斗机,序号K9787,直到1938年中期才从南安普顿的伍尔斯顿装配线上下来。
喷火战机的所有主要飞行控制装置最初都是金属结构,并有织物覆盖。设计师和飞行员认为,副翼太重而无法高速机动,可以避免副翼反转的可能,阻止飞行员把飞机抛来抛去。人们还认为,空战将在相对较低的速度下进行,高速机动在物理上是不可能的。
然而,在不列颠战役中,飞行员发现喷火战斗机的副翼在高速飞行时太重了,严重限制了横向机动,如翻滚和高速转弯,而这仍然是空对空作战的一个特点。飞行测试表明,副翼的织物覆盖层在高速飞行时 "膨胀",对空气动力学产生不利影响。  用轻质合金取代织物覆盖层后,副翼在高速飞行时得到了极大的改善。

在总装的后期阶段,正在进行测试。

象征着苏普玛林公司在飞机制造方面的成功,Stranraer和海象水上飞机构成了这个令人信服的喷火式单座战斗机生产阵列的合适背景。喷火战斗机由劳斯莱斯 "灰背隼 "发动机提供动力,其性能和机动性能在标准战斗机中是无与伦比的,它绝不是人们想象中的那种 "棘手 "的生产工作。该机采用全金属结构,机身为单壳结构。

第一个也是最直接的问题是,位于伍尔斯顿的苏普玛林公司的主要工厂已经在满负荷工作,以完成 "海象 "和 "Stranraer "水上飞机的订单。  虽然外部承包商应该参与到喷火战机许多重要部件的制造中,特别是机翼,但维克斯-阿姆斯特朗公司(母公司)不愿意看到喷火战机由外部公司来制造,而且迟迟不公布必要的蓝图和子部件。由于 "喷火 "战斗机迟迟不能投入全面生产,空军部提出了一个计划,即在最初的310架订单之后停止生产 "喷火 "战斗机,之后由苏普玛林公司制造布里斯托尔-Beaufighter。  Supermarine公司和Vickers公司的管理层说服了空军部,认为这些问题是可以克服的,于是在1938年3月24日又下了200架喷火战斗机的订单,这两份订单涵盖了K、L和N的序列号码。
1935年,空军部与莫里斯汽车公司联系,询问他们的考利工厂能多快转为飞机生产。  在赫伯特-奥斯汀的领导下,这个关于主要生产设施的非正式询问在1936年变成了一个提高英国飞机生产能力的正式计划,即影子工厂计划。奥斯汀被要求建立九个新的工厂,并进一步补充现有的英国汽车制造业,通过增加其整体能力或重组能力来生产飞机及其发动机。
根据影子计划的条款,1938年7月12日,航空部买下了伯明翰Castle Bromwich机场旁边的一块由农田和污水处理厂组成的场地。  这个影子工厂将补充超马林公司在南安普顿的原有工厂,以制造喷火战斗机。卡斯尔-布罗姆维奇飞机厂订购了当时最现代化的机床,这些机床在工厂里两个月后就被安装起来。尽管纳菲尔德勋爵(大规模机动车制造方面的专家)领导下的莫里斯汽车公司一开始管理和装备该工厂,但它是由政府资金资助的。当这个项目第一次被提出来时,估计工厂将以200万英镑的价格建成,然而,到1939年初,这个成本已经翻了一番,超过了400万英镑。
喷火战机的受力蒙皮结构需要精密的工程技能和技术,这不是当地劳动力的经验所能胜任的,这需要一些时间来培训。然而,即使在1940年6月第一架喷火战斗机被制造出来的时候,工厂仍然没有完工,而且工厂管理层存在着许多问题,他们无视苏普玛林公司提供的工具和图纸,而采用自己设计的工具和图纸。工人们虽然没有完全停止生产,但不断威胁要进行罢工或 "减速",直到他们对高于平均工资水平的要求得到满足。

照片里,一排排喷火式战斗机的机身正在安装中。与同样著名的英国飓风战斗机相比,喷火战斗机的机身是全金属的,有金属应力的蒙皮覆盖。在机身的中心线上显示了正在进行的电镀作业,而在右边可以看到另一排已经涂刷了伪装色的机身。

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