P-51野马

1720匹马力（67"进气压下紧急出力）P-51野马式战斗机（英语：P-51 Mustang），是美国陆军航空军在二次世界大战期间最有名的战斗机之一，也是美国海陆两军所使用的单引擎战斗机当中航程最长，对于欧洲与太平洋战区战略轰炸护航最重要的机种，并且一直使用到朝鲜战争为止。Discovery节目《军武科技排行榜－十大战机》将P-51选为历史上十大战斗机第一名。。本机在后世评价上被认为是二战主力战斗机中综合性能最出色的机种。有别于美军当时的战斗机无论是液冷或气冷发动机都倾向采用涡轮增压器以强化高空性能的方针，P-51由于非美军内定机种，设计初期无法取得涡轮增压器配额；因此北美公司采用与P-40相同、仅搭配一级增压器的国产艾利森液冷发动机作为动力来源。但相较于P-40，该机以更为先进的进气配置与总体布局使冷却和空气动力效率大为提高，并纳入层流翼设计进一步强化高速性能。之后改装搭配有二级二速的机械增压器的英国梅林发动机使其高空性能突飞猛进，北美公司亦针对新发动机带来的问题逐一修改，因此成就其罕见的历史评价。该机起落架的轮距适中，在整备不良的地面降落时较以往的同级战斗机来得稳定，在地面滑行时具备一定程度安定性的同时亦有理想的操控性，所以获得必须经常在战地机场上起降的前线飞行员们好评。P-51适应战局变迁而不断改进的同时亦衍生了多种问题，最后大部分的改进项目都在最终生产型的P-51H上达成。即使该型号没有实际战果，作为航空器而言仍具备了同时期战机中罕见的高成熟度，验证了本系列在布局上高度的先进性与周全性。有关“本机乃在单发战斗机中率先将气密加压座舱列为标准配备者”之说仅是误传，即使换装梅林动力后使高空护航性能出类拔萃的中后期型号P-51，自始至终亦未曾搭载过该项设备。此描述在美制战机之中应指P-47雷霆式。也因此美军内部跨海陆机种评鉴之中，亦是P-47D夺得最佳高空战机之衔，P-51D屈居第二。若将评鉴范围扩大至盟军机种，英制喷火式在高空性能上亦领先于同期的P-51。但由于P-51在盟军防御力代表的P-47与盟军综合机动性极致的喷火式之间取得了向来难以两全的最佳折衷，而又能以远低于前两者的生产与后勤成本供应前线，同时具备盟军中最高水准的高速巡航性能与高速操控性，在盟军迫切需要高空高速护航机种以图反攻的重大时间点上在众多竞争者之中率先达成此等均衡性，因此拔得头筹成为后期欧陆空战中的主角并获后世史学家给予“最优秀战斗机”之名。这并非意味该机在单一或数项性能指标上超过所有对手，而是作为战争兵器能在前线战略急需时以其优良的量产与整备性及时且充分地供应，在机械工程领域上也是一具将各种冲突的设计指标达成高度协调的系统集成，随战局演进不断及时进化并取得大量且非凡战果，在实战与工程实绩双方面考量下所给予的至高赞誉。P-51的机身设计简洁精悍，拥有超越12G的机身冗余度，符合当时美国陆航的强度标准。标准翼厚比的主翼搭配着层流翼剖面型在保证拥有充分强度与翼内空间的前提下获得了良好的低阻高速巡航特性。五段式襟翼则缓解了层流翼低速下升力不足与失速特性严峻的问题（其中第一段至第二段能作为战斗襟翼使用，在不损失回旋率的同时减小回旋半径）。随战局演进该机亦改进了副翼与升降舵等控制面，使低速到高速都有良好且均质的操控品质。北美公司对前线使用者的这一切回应使P-51系列进化到最终拥有绝佳的飞行性能。冷却器安装在机腹，依据当时最先进的气动外型理论，进气口随发动机的换装历经了数次改变，以抗破片蒙皮包覆的冷却器外罩曲线则顺势由机翼下方向后过渡延伸至机尾。其独特的曲线也随着后续型号发展逐次变化。这也成了P-51系列最大的外型特征之一。由于不像喷火式等机种将冷却器半埋分置在两翼下，因此P-51获得较充分的翼根空间以安装大容量自封油箱拥有较一般战机更大的燃油酬载。辅以前述的层流翼低阻设计，使P-51从最早的实战生产型NA-73开始便具备几乎两倍于同量级欧洲战机的航程。早期的P-51配备低空性能杰出的美制艾利森V-1710一级增压发动机。后因欧陆普遍偏重高空高速空战的生态与美国陆航第八航空军提出的护航需求，野马以其杰出的机体资质争取到换装引擎的机会，并以出色的试验结果击败了众多盟军一线杰作战斗机脱颖而出，获得英国授权生产美版梅林V-1650系列引擎。自此脱胎换骨的P-51其总体空战性能与战局影响力突飞猛进、为北美公司挣得大量该机的订单，并在1943～1944年之间赶上盟军最重要的长程护航需求，继承P-38和P-47的战果并将之迅速扩大，快速扭转了欧陆上空的战力天平，终于为其赢得“史上最伟大战机”的美名。早期野马（NA-73/NA-83、NA-91、A-36A、P-51A）采用艾利森V-1710发动机。由于本系列发动机仅具备一级一速机械增压器，当飞行高度超过12000英尺之后，输出功率快速下降使得高空性能不佳。之后的野马成功换装了由英国劳斯莱斯公司授权美国派卡德公司生产的梅林发动机（V-1650），该发动机具备两级两速的机械增压器，充分改善15000甚至20000英尺以上的功率输出，这造就了后来著名的P-51B/C/D/K。最终型号的P-51H其高性能的源头依旧是源自于劳斯莱斯实验型发动机RM.14.SM发展而来的V-1650-9。P-51机身下方的散热器也是其获得高速的原因，因为当前方的空气进入此散热器为发动机的冷却液冷却，之后这些空气会被加热而得到更多动能再从后方以更高的速度喷出而产生大约1556牛顿推力，于是此散热器等同一个可产生1556牛顿推力的喷射发动机。野马在不同型号中采用过不同的武器装备：从火线数与单位时间内打击力评估，与同期（二战末期诞生、二战后服役）海军战斗机型的F7F其12.7mm ×4+ 20mm ×4同属双发机中最顶级的射击火力。英国皇家空军订购的第一批，一共320架，使用V-1710-F3R发动机，武装为4挺12.7mm重机枪与4挺7.62mm机枪。英国皇家空军订购的第二批，与第一批仅有少数的差异。总共递交300架。英国皇家空军第三批，一共150架，其中93架改用4门西斯潘诺20mm机炮。根据英方的使用者经验，野马的射击安定性良好，较同为四炮装备、英国自产的喷火Mk.Vc或飓风Mk.IIc更能充分发扬该炮的射程和瞬间打击力优势。但因重量增加，飞行性能较装配机枪的标准型略有下降。NA-99构型始名为P-51A（意即之前的P-51编号后皆无英文字母以供区别），P-51最初作为战斗机采用的型号，由对地攻击型的A-36改良而来。仍使用美制艾利森引擎，但低空与高空的性能较先前型号稍有强化。取消了A-36独特的俯冲减速板与机鼻下方的枪位。由于部分机体改造自原要发往英国但被美国扣下补充陆航阵容的NA-91，因此武装与标准型不同，为4门西斯潘诺20mm机炮。早期的P-51由于美方政策与配额问题，没有涡轮增压器可用，因此是配备美制的艾利森V-1710一级增压发动机。V-1710虽然较扎实抗损，且妥善率高，辅以野马的机身设计，使早期的艾利森野马拥有相当突出的低空性能。但缺乏两级机械增压器让P-51在高空时必须面临马力不足的问题，连带使得初期型号的高空表现不尽理想，早期的艾利森动力野马虽一度是当时欧陆的低空速度王者，却无法适应当时欧洲主流的高空高速空战生态，只能屈居低空高速侦查与扫射的次要角色。英国皇家空军对其飞行特性相当折服，称赞其为"目前为止获得的最佳美制战机"，但对仅能作低空运用的动力特性不满，1942年初开始与美方积极交流与探讨换装发动机的可能性。原本的亚利森发动机厂商由于当时设计部门编制仅有25人，面对眼下业务量已是穷于应付，难以依照使用者期望及时设计出二级增压器的V-1710发动机。且V-1710的构造若要追加二级增压器则必须明显变长变重，重心与尺寸制约使北美公司不得不面临搭载新引擎后野马必须修改机鼻、延长机身、重新飞测的巨大工作量，到能够列装服役最快也要一年多至两年的时间，在当时紧张的战局变化下，这种大规模的改进工程显得难以被接受。幸运的是，英方在1942年提供了当时喷火Mk.9所搭载的二级二速梅林60系列发动机供野马改装，以此引擎进行改装工程的话对机身布局仅需很小的改动量就能达到巨大且根本性的高空性能提升。1942年底英美双方都成功地将新的英制梅林发动机换装至野马上并获得了惊人的性能跃进。劳斯莱斯抢先完成了"野马X"，在速度与爬升能力上展现出超乎原先计算的进步。但稍后完成的北美XP-78方案则以不同的处理方式将后冷器后移整合至机腹的冷却器组内，使机鼻仅剩下方的化油器进气口而令曲线更加顺畅，复杂化的机腹结构高度则相应的较为膨胀。机腹进气口继承了A-36与P-51A的基本架构，但下移了两英寸以避开贴附机翼下方的境界层涡流。在展示了与英方同等级性能的同时，XP-78以更先进的细节处理、更好的引擎架设计和更利于维修的各处分件胜出，最终获得英美双方正式采用。屡次修改之后获得XP-51B编号。再经过多次紧锣密鼓的细节修改后，P-51B正式登场，其优秀的性能足以和当时德国主力的Bf 109和Fw 190等杰出战机对抗甚至占优。虽然在使用V-1650-3时期的P-51B/C型尚有诸多问题，对轴心国的一线级战机并非全面性的优势，但已展现各方面优秀的潜能、并为盟军及时提供战略需求上理想的护航机，而且设计上也已经为后续的机型奠下良好的基础。因为一部分C型将B型机的座舱罩改用类似喷火式战斗机的"马科姆"气泡式座舱，其余跟B型机相同，因此部分人误解P-51C就是气泡舱罩的P-51B。事实上也有改装气泡舱罩的P-51B。 C型和B型的分别主要是制造厂商不同，B型是加州厂生产而C型是德州厂生产，仅有细节不同，性能完全相同。1944年5月份，采用泪滴型座舱罩且机身结构线条更加洗练的D型机加入服役，除换装拥有两段式机械增压器的派卡德梅林发动机，并强化机翼武装至6挺12.7毫米机关枪与6枚空射火箭挂载硬点，在机身后半部追加了油箱的P-51D，其航程足以全程掩护轰炸机队至柏林往返，因此第八航空军大量换装派遣为日间四引擎轰炸机编队的护卫机，使得日间轰炸任务的轰炸机战损下降到可容忍的比率。在P-51D出现之前，战斗机的航程相对较短，而重量级的P-47及P-38在护卫任务上因航程限制与引擎技术问题而不尽理想，轰炸机在接近目标区的1/3往返航程中必须在没有任何护卫机下，顶着德军高炮部队的枪林弹雨和战斗机的追杀维持队型进行轰炸，这样虽然有时能炸毁目标，不过轰炸机的损失也很惨重，在所谓的“黑色星期四”中，出击的330架轰炸机甚至有高达100架被击落，另有多机重创而在回到英国后直接报废。有了P-51的护卫，来自德国空军战斗机的威胁大幅减少而有利于轰炸机部队对目标进行轰炸任务，进而给德国带来毁灭性的打击。赫尔曼·戈林在战后接受访问时曾说：“当我看到P-51在柏林上空时，我知道大势已去！”仅使用机内油箱时，P-51D的续航力为950英哩，在携带可抛式油箱时才具备1300英哩的续航力，而P-51D的绝对续航距离为2080英哩。太平洋战区方面，自从美国海军陆战队在1945年初攻下硫磺岛后，P-51D就以此做基地陪同B-29超级堡垒轰炸机轰炸日本各主要城市。P-51E的编号原本是要给德州达拉斯厂生产的P-51使用，但是稍后这些生产的P-51编号改为P-51D-NT。P-51则完全没有使用。野马式最后一种进入量产的改良型。由于美国在设计野马时机身抗荷结构标准采用美国的7.33G底限，远远超过英国标准的5.33G（事实上，根据北美公司的设计文件，野马的机身结构冗余度按照军方需求乘以国际安全规范的1.6倍，超过12G），在空重上比同级动力的英国喷火重了将近一吨，英国认为P-51的结构仍有大幅轻量化的空间，英美双方总结后希望新机种能拥有近似喷火的回旋性、Fw190的滚转率、更高的速度和更低的后勤需求…等全面性的优化，因此北美航空进行名为NA-105的开发案，以P-51D设计作机身结构轻量化并换装三种引擎进行测试，分别是：这三种试作型号均较D型减去将近一吨空重、且大量优化细节处理的改造案获致了惊人的性能提升，其中以XP-51G最为成熟，不过部分试飞员反应对大幅减重的结构不放心，因此最后都未进入量产。但测试时轻量型野马展示的优异性能让改良计划得以继续推动，北美公司在与军方协调妥协、再次修改结构与操控行程后，推出较上述三款轻量化试验机更为结实的NA-126机型开发案，也就是日后的P-51H。P-51H使用了装设无段变速机械增压器的派卡德-梅林V-1650-9发动机（初期紧急最大出力2080匹马力，最后增强到2270匹马力）。在7620m高度时可达到784km/h的高速（根据针对低空或高空强化的各种增压器 / 作战重量组态设定，量产型P-51H的最大速度在760～796km/h之间)。发动机散热器和中冷器承袭轻量试作机的设计，机腹的散热进气口距机身下表面更远，滑油散热器从散热器组中移出，使得散热器组体积减小并消除了通往发动机那长而易损的滑油管。这正是先前应急改装梅林动力的P-51B / C / D / K等型号因下方罩门面积过大，导致对地攻击时生存性不佳的要因。P-51H终于消除此一痼疾，且保留了与先前D型野马同级的所有防护装备，因此针对轻量化P-51H指称其抗损性更低的指控是不确实的。为解决滑油散热问题，在滑油箱前方与中冷器之间安装有热交换器，靠通往后散热器的乙二醇溶液转移滑油的热量。由于先前P-51D曾遭遇后油箱设计过大而差点造成先天性不稳定的设计缺失，P-51H也在此点上作出修正，将该处油箱容量减少至50加仑。减小后方油箱体积以取回适当的纵向安定性，也缓解了后机身内部的空间紧张，在不影响驾驶座椅后方无线电与敌我识别等电子设备安装空间的同时，加大后的冷却器组亦得以更加深埋，较先前梅林动力野马的配置更远离机腹表面外板，间接提高机腹冷却器组的抗损性。关于减少内油容积导致航程缩减之疑虑，北美公司则以P-51H更低的阻力系数和经济巡航设定作为回应，仅靠内油的航程确实减短但仍在可接受范围，但在携挂副油箱时仍拥有与先前型号相若的航程，同时拥有更高的运动性与战斗巡航速度。而在某些低速或高空巡航飞送的经济巡航定义下，打击半径或转场航程可比P-51D更长。必须指出的是，尽管由于北美公司的设计与陆航自相矛盾的需求之间经过了多次拉扯与妥协，回旋性与滚转率并未达到预设的期望指标，但总合机动性也已较先前所有野马型号接近设定目标。P-51H在试飞报告中逐次修正、解决了先前型号的大部分问题，整体性能大幅提升，且改善了维护性。最终该机几乎在所有评鉴项目中都获得陆航"满意""优良"的极高评价，也得到该型号开发初期技术合作的英方高度肯定，此等成就在美制机种之中算是相当罕见。原本美军预定量产取代P-47N，并发下了2000架订单交由英格坞生产，不过因为德国和日本接连投降，只生产了第一批555架后便取消后续订单。由于生产时间太迟，因此P-51H在二战期间并无实战纪录。虽然此型就性能而言位于野马系列中的顶尖地位，但部分美军飞行员仍不习惯降低机体结构强度的方式换取性能的设计：二次大战中美军战机普遍采取较高（或者说过剩）冗余度的结构设计，机体多较同期的各国对手沉重但结实。这导致美机飞行员在作战中较倾向无视机体限制，习惯以最大输出和最大杆量将飞机性能施展到最大限度的粗暴操作。追求轻量以换取高性能化，传言相较先前一线美制战机更脆弱的P-51H，便成了与美国主流相异的异端。受NA-105阶段XP-51F / G / J轻量过头使人不安的流言影响，部分驾驶对于在最大动力状况下仍要分神关注机体结构限制的P-51H产生排斥感。事实上这种顾虑是完全多余的，P-51H在NA-105 → NA-117→ NA-126的演进阶段中已逐次将结构补强回来。这也是量产版P-51H空重远比三款轻量实验型要重的原因。根据北美公司与陆航（战后的空军）验收报告指出，P-51H的抗荷结构较先前所有型号的野马至少强韧10%（事实上结构冗余上限与F8F同为14.4G），并在7~9G范围内拥有比先前所有梅林野马更佳的抗应力特性与操控性能，即使执行9G机动也不再发生副翼脱离或破损问题。更加卓越的运动性源自于屡次改良的操控行程；在初审阶段，副翼角度有限制下滚转率完全不达标。强化副翼与操控钢索后解除限制，副翼打到底时，低速下滚转率约初审成绩的近两倍高达140度/秒，几乎达成期望值，但滚转率随速度提高快速衰减的倾向也与模仿对象的截梢翼喷火相似，野马以往在高速操控上优于德机的传统优势完全丧失。在量产第一批次的P-51H上再作修正，将滚转率曲线的变化幅度减缓，以往野马系列为人诟病的中低速运动性仍增益10%以上，但相较先前的P-51B/C/D/K，新野马在640km/h以上时速的舵效则稍有减损，时速达800km/h前后则各控制面将完全锁死，控制极限较先前型号提前约50km/h到达。这原是北美公司为了不让驾驶员拉出超过机体荷载的动作所下的苦心，但陆航认为更加高速的新飞机若无法拥有更佳的高速操控性则失去意义，北美公司则回应此乃原有副翼的物理极限。因此在接受NACA建议而修正的新式全金属副翼后，P-51H-5之后的新生野马最终在所有速度与迎角下都拥有较先前P-51B/C/D/K明显更高的滚转率和更快的操控响应。但由于缺乏实战机会以玆验证，P-51H便无从展示北美公司在其上所做的各项设计巧思，终其一生无法摆脱"轻量过头使人不安"的流言。加上战机喷射化世代的来临，活塞螺旋桨机多转往其余二线任务，重视的是更低的成本、更佳的抗损、更久的滞空时间、更大的打击半径、更长的寿限、与更大的武装携载量。而P-51H仅能勉强满足前四者。甚至因为战争结束、订单被砍的关系，无法以量压价导致其连低价的成本优势也无法满足。这结果导致轻量化且气动优化、完全往空优性能发展的P-51H与类似概念的海航同期机种F8F遭逢了相似的命运：失去舞台。在战后大规模裁军风潮中，从美国陆航改制而来的美国空军将原属旗下的所有P-51H都转署到美国空中国民兵部队去。其中一架P-51H送给英国作为测试平台，编号44-64192的P-51H交给美国海军改名为BuNo 09064作为穿音速翼形测试用，1952年归还给空中国民兵。由于P-51D在部署、后勤和运用经验上较P-51H更加成熟，尽管P-51H的性能更加优秀、设计更加洗练，但韩战爆发时该型数量过少导致征调时程和成本不划算、对地性能与大量既有的P-51D相比亦无成本效益上的明显优势，因此并未参加韩战。虽然有些文章指出，K型机则是D型机的长程版，拥有更佳的航程。但这与实情有些出入。P-51K是达拉斯工厂出品、装设A.P.（航空器材）公司新式螺旋桨的P-51D。原本期望透过已在轻量化试作型上验证成功的新式高速桨将既有梅林野马高速飞行时的效率提高，进而提升航程与高空性能。但由于桨叶与机身匹配不良，预期外的震动频发，除了临界马赫数较D型微幅提升以外，其余飞行性能几乎没有变化甚至更低。因此领到K型的飞行员多半比较失望。虽然A.P.公司积极的派员到各处前线纪录与修正问题，但当K型彻底解决问题时战争已接近尾声，同时新螺旋桨为既有机种提升的性能幅度仍不如预期，因此P-51K很难说是一次成功的尝试。A.P.公司的新螺旋桨原本就是为轻量野马而量身订做的新设计，因此末期量产的H型未遭遇K型的问题，即使输出大幅提升，在马力利用率与安定性的表现上依然更佳。同时转战太平洋战场上的P-51也成功护卫B-29轰炸机群进行轰炸日本的任务，在太平洋参战虽晚且参战次数较少，但猎杀率却相当高。野马式在战时被大量生产以提供各盟国使用。A-36俯冲轰炸机是P-51A的对地攻击机型，绰号“阿帕奇”，加装了阻力减速板的俯冲轰炸机，根据飞行员的描述，A-36除了是一架称职的俯冲轰炸机之外，同时也是一架性能良好的中低空战斗机。以下F开头的野马均为各型野马改装的战术侦察机。1943年P-51A首先被部处在中缅印战区的美国陆军航空队的第十航空队第311战斗机大队，基地在雅鲁藏布江附近，以保护通往中国的驼峰航线，P-51A也和A-36俯冲轰炸机联手攻击在缅甸的日军以支援正要反攻缅北的中国驻印军。在中国战区方面，1943年首批早期型的P-51B野马进驻中国昆明交给美国驻华空军（AVG，也就是俗称的"飞虎队"）。之后在1944年中美混合团第十四航空军开始也使用P-51B，在1945年大批P-51C、D和K交付到中国空军手上。为了因应野马式的到来，日军为此派出他们最新锐的四式战斗机"疾风"来华参战。疾风虽能够和野马式对等较量但由于美国占有物量上的优势，即使曾短暂的取得均势，但最后仍在数量上被压倒。中美空军的野马更主动出击，对驻湘北和武汉以至远至台湾的日军作出空袭，护送轰炸机轰炸日军目标后，野马都会在低空以机枪扫射漏网的日军。1945年初，美国海军陆战队攻下硫磺岛后，P-51也进驻岛的上的机场以为轰炸日本的B-29轰炸机护航。抗战胜利后，国民政府把P-51投入国共内战，1946年，中华民国空军航空委员会改组成为空军总司令部，P-51战斗大队原辖四个中队，每中队配属12架，后又接收278架P-51，经过筛选及作战试飞等损失后，编制为三个大队，每大队辖三个中队，各大队配属D、K型75架。1948年9月23日一架第4大队的P-51由北平起飞到吉林四平机场向解放军投诚，之后又有两架跟进，1948年解放军又在锦州找到几架待修的机体，同年11月解放军成立了第五修理厂，先后修理了36架，令解放军可用的P-51达到39架，当中大部分是P-51D，其余是P-51K。1949年10月1日中华人民共和国成立时总共有9架P-51参与开国大典，为了防止中华民国空军前来骚扰，在机翼的机枪是有子弹的，现在于北京小汤山航空博物馆仍展出一架解放军的P-51K。1950年，朝鲜战争爆发，P-51也入朝参战，成为联合国军的对地攻击机，并把顺应陆航改制空军后的新命名规则，将编号改为F-51，部分退役的F-51D由美国富商买下当作公务机出租称为卡维利尔野马。1960年代美国国防部军援部分经济困难的友好发展中国家，把完全翻新的F-51D 卡维利尔野马MK-2持续投入作为反游击战直到1984年方全部退役。以作为此螺旋桨传奇战机最后的军事用途。参考资料：美国军方飞机生产资料（自1909起）总生产数量：15,875架（二战美国战斗机总生产量第二名，仅次于P-47战斗机）而在二次大战后兴起的电脑游戏当中有一式战的例如：