鲁达 作者：Griffin Wang
转自 空军之翼
第一次世界大战结束后，世界航空进入一段史称“航空的黄金时代”的飞速发展时期，在此期间，航空领域的各种新技术层出不穷，各项飞行记录也被频频刷新。伴随着航空技术的飞速发展，飞机的飞行速度也以几何级的速度向前跃进，到 30 年代初飞机的飞行速度已经由一战结束时的 200 公里/小时提升至 500 公里/小时，已逐渐逼近活塞动力飞机的极限。与此同时，各国的工程师们开始着手研究新的喷气发动机，以求进一步提升飞机的性能，在这些国家中，除了英、德这两个领跑者外，意大利人也是一个不容忽视的选手，他们所研制的坎皮尼-卡普罗尼实验机是世界上第二种喷气飞机，在意大利航空史上留下了不可磨灭的一笔。
设计由来
1931 年 1 月，意大利航空部收到了一位名叫塞康多•坎皮尼（Secondo Campini）的年轻工程师所提交的一份新式发动机设计方案，坎皮尼称这种发动机能使飞机获得前所未有的飞行速度和高度。坎皮尼发动机的基本原理是飞机在飞行中将空气吸入发动机进气道，再用机械驱动的压气机对空气进行压缩，然后对被压缩的空气加热，使其受热膨胀，从而产生推力。坎皮尼于 1904 年出生于博洛尼亚，1928 年获得民用工程学位，而后在《航空》杂志上发表了一篇关于喷气推进的文章。1931 年，坎皮尼在米兰创建了喷气飞机与快艇公司，次年 1 月和 7 月，坎皮尼又获得了两项喷气飞机的专利。坎皮尼首次将他的理论付诸实践是与米兰的梅卡尼希里公司合作制造喷射动力快艇。
喷射动力快艇的制造得到了意大利军方的支持，空军和海军分别提供了伊索塔-弗拉斯基尼 Asso 200 发动机和艇体。快艇于 1932 年年初在威尼斯开始接受测试，其最高航速达 28 节，与传统的快艇不相上下。受喷射动力快艇成功的鼓舞，意大利空军在 1934 年 2 月 5 日授予坎皮尼一份价值 450 万里拉的合同，委托他在 1936 年 12 月 3 日交付一具测试用的机体和 2 架装“坎皮尼喷气系统”的飞机。由于没有工厂，坎皮尼早在 1931 年便与意大利著名飞机设计师兼企业家吉亚尼•卡普罗尼达成协议，由卡普罗尼公司按坎皮尼的设计进行实机的制造。在其后十多年的合作中，富有远见的卡普罗尼在技术和财政上给予坎皮尼的支持远远超过当初合同的规定。
塞康多•坎皮尼（前）在测试坎皮尼喷气飞机的风动模型
设在塔利多卡普罗尼工厂中的坎皮尼试验中心于 1934 年初投入使用。在坎皮尼的专利中，发动机的压气机由内燃机或燃气涡轮驱动，坎皮尼考虑到燃气涡轮的制造工艺复杂，且长时间运行后会出现裂纹，遂决定采用传统的内燃机。1935 年 5 月，坎皮尼向意大利空军申请调拨一台伊索塔-弗拉斯基尼 Asso XI R 发动机。空军方面的答复是，该发动机当时仍处于试验阶段，只能先提供一台 Asso 750R 发动机，供 1936 年开始的地面试车使用。军方的决定对整个研制工作产生了不良影响，导致开发工作出现超支和延误现象。到 1937 年 7 月 9 日，坎皮尼不得不与航空部副部长瓦勒协商，请求推迟交货期限，并将飞机的价格提高 25-30％，以弥补成本上升带来的损失。坎皮尼的请求获得了航空部的批准，双方在 1937 年 12 月 27 日修改了合同，将交货日期改为 1938 年 12 月 31 日，飞机的采购单价上涨 16％，升至 22 万里拉。但事实证明，新的交货日期还是过于乐观了，飞机的制造工作又整整拖延了两年，直到 1940 年方告完成。坎皮尼实验机完工日期一再推迟的直接后果就是将世界第一架喷气飞机的荣誉拱手让给德国人。1939 年 8 月 27 日，亨克尔 He 178V1 试验机完成首飞，其动力装置是一台汉斯•冯•欧海因设计的 HeS03b 型涡喷发动机，最大推力 450 公斤。
CC 一号机的直筒机身，将压气机、发动机、座舱、燃烧室、尾椎都包裹在内
技术特点
坎皮尼-卡普罗尼（以下简称 CC）为全金属结构、下单翼喷气实验机。飞机机身呈管状，内部框架和桁条为环形，机身外部被两层铝合金蒙皮覆盖。机身从前至后分为四个部分：进气口、进气道和压气机、装有发动机和增压座舱的中部机身、装有燃烧室和尾翼的机尾。最后一部分内衬有钢板。座舱为串列双座布局，前后坐各有一套驾驶系统和仪表，座舱盖向后滑动打开。
CC 喷气实验机三面图
机翼为单块双梁结构。机翼厚度较大，平面形状为椭圆形，机翼后缘装有四段式副翼。两根翼梁分别装在翼弦的 15％和 59％处，翼梁间的机翼部分装有翼肋，其上钻有小孔，以减轻重量。坎皮尼-卡普罗尼的起落架为后三点式，向外收入翼内的主起落架装有液-气吸震筒和气动刹车装置，尾轮向上收入后机身。尾翼也为双梁结构，它配备了突角补偿式升降舵和方向舵，垂直安定面和平尾通过三个连接点装在机身上。
CC 采用了涵道风扇式涡喷发动机，压气机为轴流式三级设计，由三个定子和三个转子组成，定子为 15 叶设计，桨距可在空中通过液压系统调节；转子拥有 16 个叶片，其桨距只能在地面上由地勤人员调整好。压气机的动力来自其后方的活塞发动机，需要指出的是，连接压气机和活塞发动机间的是转速倍增器相连，而非减速齿轮箱。发动机最后部分是位于座舱后方的燃烧室和液压驱动喷气调节锥，后者的作用是调节尾喷管的的截面积，来控制发动机的推力。发动机的冷却则由压气机后方的散热器负责。
CC 的机身剖面图，可以看到整个机身就是一根大管子，活塞发动机驱动机头的压气机将空气吸入进气道进入尾部的燃烧室燃烧产生推力。燃烧室不工作时 CC 的推进模式相当于涵道风扇
CC 的可调节尾锥
飞入喷气时代
1940 年 3 月，900 马力的伊索塔-弗拉斯基尼 Asso L.121RC40 发动机运抵塔利多，该发动机为 V-12 构型，与 Asso750 的 W-18 有着很大差别。机械师卡萨里尼于 6 月 2 日开始进行发动机试车，坎皮尼在 7 月 2 日报告称：两架飞机已经“做好了结构测试的准备工作”。负责驾驶喷气机的是著名试飞员马里奥•德•博纳尔迪。8 月 8 日，博纳尔迪驾驶首架坎皮尼-卡普罗尼试验机在里纳特进行了首次地面滑行测试，整个测试持续了 1 小时，主要目的是调校起落架，并对起飞滑跑时的情况进行预测。在 8 月 27 日 19 时 35 分进行的第二次测试中，博纳尔迪驾机进行了为时 10 分钟的短暂飞行，试飞员在飞行中发现飞机有着俯冲的趋势。工程师们为此在事后减小了尾翼的迎角。9 月 16 日，博纳尔迪驾驶 CC 完成了首次正式试飞，这次试飞宣告意大利成为德国之后，第二个研制出喷气飞机的国家，同时也使意大利赶在英美之前率先进入喷气时代。首飞结束几天后，博纳尔迪在旅馆乘坐电梯时，不慎摔断了脚后跟，结果导致试飞工作被迫停摆长达数月之久。
地面滑行测试之前的 CC，机身完全无涂装
在博纳尔迪养伤期间，飞机的测试工作仅限于地面试车，飞行测试直到 1941 年 4 月 11 日方才恢复。大约一个月后，英国的格洛斯特 E28/39 喷气验证机完成首飞，它的动力装置是弗兰克•惠特尔设计的 W-1 型涡喷发动机（推力 850 磅）。后来应美国陆航司令阿诺德将军的请求，英国向美国转让了惠特尔发动机的技术，为美国喷气技术发展奠定了基础。美国虽然在涡轮增压器的开发和制造方面有着丰富的经验，但缺未能及时看到涡轮增压器的涡轮与涡喷发动机涡轮间的内在联系，因此在喷气技术的发展方面一度落后于欧洲。
拆掉机尾，进行发动机试车的 CC
1941 年 6 月 1 日，意大利空军副司令普里科洛视察了塔利多的卡普罗尼工厂，在他视察期间，CC 喷气机曾为他做了短时间的飞行表演，这次飞行也是 CC 的第 6 次试飞。由于内燃机在飞行中故障频发，厂方于 1941 年夏季更换新的发动机，但新机器在 10 月下旬进行的第一次飞行中便出现了回火和震颤现象，工程师随后对化油器气门挺杆和转速倍增器进行了彻底的检修。发动机大修完成后，博纳尔迪在 11 月 5 日和 11 月 29 日的试飞中，分别搭载工程师佩达塞和评论家古阿斯蒂一道升空，两人也因此成为喷气机的首批乘客。
CC 的彩色复原照片
11 月 5 日试飞的目的是将飞机转场至圭多尼亚试飞中心，这次飞行持续了一小时。为了对这次飞行进行大肆宣传，有关方面专门请来了广方计时员和摄影师。11 月 30 日，CC 喷气机于 14 时 47 分 48 秒从里纳特起飞，16 时 58 分 42 秒在圭多尼亚着陆，飞行距离 475.544 公里，用时 2 小时 11 分 24 秒，平均速度 147 公里/小时。但实际飞行距离要比上述数字大一些，因为途中曾因天气影响而在飞往比萨的途中耽搁了一些路程，但并未着陆。一年后，意大利航空俱乐部主席费德里科•扎帕罗尼通知德•博纳尔迪，称 1941 年 11 月 30 日的飞行已被国际航空联合会正式承认，被列为“可控飞行”之列。在宣布上述消息的同时，扎帕罗尼表示，记录获得国际体育委员会的认可还需要一段时间，因为该协会此时还没有建立“喷气飞机”这一组别。
1941 年 11 月 30 日，CC 喷气机从里纳特飞圭多尼亚，是该机的唯一一次“远距”飞行
在圭多尼亚试飞中心，CC 喷气机只进行了屈指可数的几次飞行，以测定飞机的性能。但受飞机庞大体形和发动机性能不佳的影响，测试结果很不理想。测试完成后，CC 喷气机被送入机库封存，最后被撤退的德军焚毁。1944 年 6 月 18 日，英国飞机生产部的皮克勒斯对 CC 喷气机的残骸进行了仔细的研究，将其拆解，研究意大利飞机的发展。应皮勒克斯的要求，英军将 CC 喷气机的残骸用船运回英国，它于 1944 年 10 月运抵范保罗。1946 年 1 月，英国打算将这具残骸送往博物馆收藏，但在次年又决定将之拆毁。理由是残骸出现严重的锈蚀现象。到 1951 年仍有消息提到，在诺丁汉地区的一个拆除厂中发现了 CC 喷气机的机身和风扇部件，这些部件最后没能被保留下来。
第二架 CC 喷气机于 1941 年出厂，它主要用于静力测试。它的使用频率极低，只完成了几次地面滑跑实验和 1941 年 8 月 31 日进行的一次试飞。这架飞机从未被送至圭多尼亚，但却以良好的状态幸存了下来。目前这架现今唯一存世的 CC 喷气机在罗马附近维尼亚•迪•瓦勒的意大利空军博物馆中展出，静静的讲述着数十年前那场虽然不算成功但却激动人心的航空技术竞赛。
意大利空军博物馆展出的第二架 CC 喷气机
尾声
就在 CC 喷气机仍处于设计、制造阶段时，坎皮尼就开始考虑进行其他计划。1935 年 12 月 17 日，坎皮尼提出的一种以活塞发动机驱动轴流式压气机为动力的喷气飞机在美国取得专利。1939 年 3 月，坎皮尼向航空部提交了研制 CS.3 和 CS.4 两种三发高空轰炸机的设想，但由于这些方案采用了大量未经验证的新技术，技术风险较大，意大利空军便决定待 CC 喷气机试飞完成后再作定夺。1942 年 2 月，坎皮尼又提出了双发战斗机和轰炸机方案，两种飞机可配备传统的活塞发动机或坎皮尼喷气发动机。与此同时，坎皮尼开始为海军制造一种单座喷射动力微型潜艇，潜艇的制造在里瓦德尔加尔进行，但到二战结束时也没能完工。战争期间，坎皮尼还研制过一种名为 CS.5 的喷气直升机，该机配备一台带八级离心式压气机和八级涡轮的涡轮发动机，最大功率 3,500 马力，空军在 1942 年订购了 3 架原型机，但该计划最后因意大利投降而夭折，这时整个项目只完成了少量测试工作。战争后期，日本研制的 Tsu-11 发动机也采取了坎皮尼式设计，它是用一台 100 马力活塞发动机驱动压气机，日本海军打算用其来充当“樱花 22”型自杀飞机的动力装置，但该机未能投入实战。
CS.3 三发高空轰炸机二面图
CS.3 和 CS.6 直升机侧面剖视图
日本的 Tsu-11 发动机，许多资料将其误认为是轴流式涡喷发动机
二战结束后，坎皮尼在米兰重建公司，他在 1945-1946 年间的研究工作仍然获得了卡普罗尼的资助。在这一阶段，坎皮尼曾设计过一种工业燃气轮机和一种轻型直升机，后者的动力装置为一台 120 马力活塞发动机或一台坎皮尼涡轮机。1948 年，坎皮尼移居美国，当年就设计出一种以一台 200 马力涡轮发动机为动力的 4 座直升机，次年，他又设计出一种重型直升机，其动力装置为 2 台涡轮发动机，可起吊一辆重达 40 吨的装甲车辆。此外，坎皮尼还曾将接受美国政府的委托，为 YB-49 飞翼轰炸机设计推力为 6,000 公斤的涡喷发动机，为美国早期喷气发动机的发展作出了自己的贡献。1980 年 2 月 7 日，塞康多•坎皮尼在意大利米兰逝世，享年 76 岁。
坎皮尼-卡普罗尼实验机技术数据