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揭秘苏联如何获得英国发动机 曾助志愿军痛击美军

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在冬日朝鲜上空肆虐的凌冽寒风中,一种后掠翼战斗机成为联合国军空军挥之不去的梦魇,这种新式苏制战斗机的性能超过了联合国军空军当时的任何一种战斗机,洛克希德P-80和格罗斯特“流星”在它面前就像是静止在空中的靶子。只有在美国空军紧急向战区部署装备最先进F-86“佩刀”战斗机的三个中队后,空战才恢复了平衡。在接下来的两年中,“佩刀”和米格-15将在鸭绿江南岸上空的“米格走廊”展开殊死决斗。

在冬日朝鲜上空肆虐的凌冽寒风中,一种后掠翼战斗机成为联合国军空军挥之不去的梦魇

朝鲜战场上的皇家空军观察员是又恐惧又羡慕,英国直到1953年才拥有了能够匹敌米格-15的战斗机,还是加拿大制造的“佩刀”F4。但他们不知道米格-15的发动机就是无授权山寨的罗尔斯·罗伊斯“尼恩”,克莱门特·艾德礼的工党政府为了与苏联政府改善关系,出卖了英国航空技术皇冠上的宝石——喷气发动机,使英国和西方的安全受到很大威胁。

这是苏联获取罗罗“尼恩”发动机故事的一个版本,或许也是最受欢迎的版本。虽然这次销售导致了严重后果,即使在英国政府内部也出现了激烈反对的声音,但做出这个销售决定并不是因为工党政府天真,其背后有比表象更为艰难的现实政治。苏联人获得的好处也并如故事讲述地那么直接,罗尔斯·罗伊斯公司并没有手把手教苏联人如何制造喷气发动机,该公司的“尼恩”从一些方面印证了一种苏联本土设计的正确性,并指出了发展方向。

米格-15的RD-45发动机是无授权山寨的罗尔斯·罗伊斯“尼恩”

日落帝国

第二次世界大战结束时,英国面临着“金融敦刻尔大撤退”(经济学家约翰·凯恩斯首先提出的一个术语)。发生在一代人身上的两场世界大战耗尽了帝国的货币储备,英国迫切需要增加出口来支付重建和住房、医保、养老金等社保费用,工党在这种形势下获得了1945年大选的胜利。

英国制造的喷气式飞机和喷气发动机当然是拿得出手的高附加值高科技产品,正是英国政府迫切需要的出口产品。因此英国空军部把最新喷气式飞机列入了“允许出口名单”,且无需任何特定部门的批准。不过这并不代表英国政府无法控制出口,贸易委员会仍规定出口产品需要先获得出口许可证,但这个许可证只是个象征性的证明。英国政府把国际航空市场视为一种非合作博弈,一方有所得,其他方必有所失,所以为了扩大份额,英国政府希望能通过出售先进军用飞机进军民机市场,就像美国人做得那样,至少在英国先进客机(“布拉巴宗”客机)问世前先插上一足。

最后“布拉巴宗”客机成为一个经济灾难(点击详见)

像大多数二战强权一样,苏联在战时也启动了自己的喷气发动机研究计划,但最后没能拿出任何实用化的产品。首批苏制喷气发动机逆向工程自缴获的德国发动机,其中有荣克斯Jumo 004和BMW 003轴流式涡喷发动机的山寨产品,和原品一样寿命很短。虽然苏联人改进了涡轮叶片的制造材料,但其工作温度和抗蠕变性能仍然相对较差(固体材料在机械应力和高温下缓慢出现的永久性变形)。

留利卡在1946年研制的TR-1涡喷发动机,基于德国轴流式设计

苏联人到1946年初已经很清楚这些基于德国技术的发动机已无望发展成下一代发动机,而研制中的苏联本土设计仍需多年才能投产。

苏联空军在1946年3月发布了一项战斗机需求,要求时速达到1000公里/小时,能否实现完全取决于苏联能否研制出相应的喷气发动机。

“白痴才愿意向我们出卖自己的秘密!”

1946年4月,斯大林在克里姆林宫主持召开会议讨论苏联喷气发动机的发展现状。鉴于德国发动机的缺陷和苏联本土设计的研制时间表,会议做出了尝试从国外引进先进发动机的决定。当时英国制造的喷气发动机是世界上最好的,所以斯大林决定尝试接触英国制造商。

苏联情报机构提出罗尔斯·罗伊斯的“尼恩”和“德文特V”是最符合苏联空军需求的发动机,列入了最优先清单。据说斯大林本人对这次购买持怀疑态度:“白痴才愿意向我们出卖自己的秘密!”,但还是批准了这一尝试。1946年5月,苏联驻伦敦贸易办事处接触了罗尔斯·罗伊斯公司,咨询购买喷气发动机和生产许可证事宜,并获得令人鼓舞的答复。1946年6月,苏联部长议会批准购买10台“德文特”和10台“尼恩”离心式涡喷发动机。

罗尔斯·罗伊斯“尼恩”涡喷发动机

“尼恩”的离心式压气机和燃烧室结构

罗尔斯·罗伊斯“德文特”涡喷发动机,是“尼恩”的前身,推力较小

这个消息引起英国政府的惊慌,与向法国乃至中华民国出口喷气发动机不同,英国认为苏联是一个不安分的盟友,具有潜在的战略威胁。当时英国供应部估计英国在喷气发动机技术上领先苏联大概五年,如果向苏联出售发动机,那么领先幅度就可能下降到三年,而出售生产许可证则会把领先时间进一步缩短至一年,所以英国政府没有批准罗尔斯·罗伊斯销售许可证。1946年7月,英国政府叫停了发动机销售,留出更多时间来考虑后果。

英国政府内部出现了强烈反对销售的声音,首先站出来的主要是军方人士,他们担心这会给潜在敌人带来优势。然后一些外交官也加入进来,其中最具影响力的是外相埃内斯特·贝文,他对苏联的意图表示深深的怀疑。支持交易的官员里有贸易委员会主席斯塔福德·克里普斯爵士,他们指出这次出口是对外贸易的需要,除赚取外汇外,苏联还威胁说如果拿不到发动机就要向英国禁运木材和粮食。对于一个已被迫采取面包配给制(英国在二战最困难时期也没采用面包配给)且需要大量木材重建住房的国家来说,这的确是个严重问题。更悲观的是,他们认为由于“尼恩”已经被卖给了共产主义运动盛行的法国,莫斯科获得这种发动机是早晚的事。

虽然当时英国已经把苏联视为潜在威胁,但也只是“潜在”而已,捷克斯洛伐克政变和封锁柏林还没有发生,英国战略计划假设到20世纪50年代末仍不会与苏联发生重大冲突。此外,“尼恩”和“德文特”虽然在1946年还算世界上最先进的喷气发动机,英国公司已着手研制下一代发动机,比如罗尔斯·罗伊斯在1945年开始研制的AJ65轴流式涡喷发动机,维克斯公司也在为未来的阿姆斯壮·西德离“蓝宝石”研制世界上最先进的轴流式压气机,离心式涡喷发动机已经过时了。

AJ65轴流式涡喷发动机后来发展成著名的“阿汶”

“蓝宝石”涡喷发动机,压气机足足有13级

出于这些考虑以及对苏联物资的需求,克莱门特首相在1946年9月批准了这一销售:“我找不到任何拒绝向苏联销售这些发动机的理由,拒绝只会引起麻烦和怀疑。”空军参谋部的威廉·艾略特元帅指出如果要降低这次销售对国防安全的影响,就必须守住制造铌锰合金的秘密,谁知最后一语成谶。

一批苏联工程师和军人在9月份访问了罗尔斯·罗伊斯,考察了发动机测试设施和公司的技术培训中心。在1946年11月的巴黎展上,苏联代表团又仔细观察了安装“尼恩”和“德文特”发动机的战斗机,并检查了发动机。

12月,一个苏联代表团访问英国考察喷气技术并试图完成交易。乘员成员包括飞机设计师阿尔乔姆·米高扬(他的哥哥是苏联政治局成员和贸易部长阿纳斯塔斯·米高扬)、发动机设计师弗拉基米尔·克里莫夫、冶金学家S·基什金,来自苏联大使馆和贸易部门的工作人员,军事参赞M·帕希宁。他们当月的大部分时间都花在了参观一系列发动机和飞机制造厂,包括罗尔斯·罗伊斯、维克斯、布里斯托尔、格罗斯特、英国电气、德哈维兰和维克斯-阿姆斯壮,考察了许多最新型的飞机和喷气发动机。

代表们的一个秘密任务就是获得更详细的燃气轮机技术,特别是制造涡轮叶片所需的铌锰合金,铌锰合金工作温度和抗蠕变性能远远超过了苏联使用的钛镍铬合金。代表们甚至用上了007电影中才会出现的间谍手段:克里莫夫在参观罗尔斯·罗伊斯工厂时穿着一双貌似普通的软底鞋,他对车床加工涡轮部件表现出了异乎寻常的兴趣,偷偷用软底鞋吸附掉落在地面的切削,很快这些碎屑就被送到莫斯科分析。基什金更为大胆,他在参观过程中神不知鬼不觉得把一片涡轮叶片塞进了口袋!

在英国考察的苏联代表团,看米高扬笑得多开心,左侧戴眼镜的就是克里莫夫,他们站在一架“流星”战斗机旁

山寨努力

代表团也表示有兴趣购买英国的喷气战斗机,尤其是格罗斯特“流星”和德哈维兰“吸血鬼”。格罗斯特公司原则上同意出售三架“德文特”动力的“流星”,总价33950英镑。“吸血鬼”的情况更复杂一些,此时德哈维兰正在测试换装“尼恩”发动机的“吸血鬼”原型机,由于罗罗发动机需要更大的空气流量,所以该机在机身上增加了安装了“象耳”辅助进气口,结果在高速下出现了稳定性问题。苏联人并不知道这一点,苏联情报部门坚持认为“尼恩吸血鬼”已经投产。

安装两台“德文特”发动机的“流星”,以及在后方追逐的“吸血鬼”战斗机

最终德哈维兰说服苏联人安装“小妖”发动机的“吸血鬼”才是生产型,并获得了三架“吸血鬼”的意向订单。但是苏联人吝啬的购买数量使英国空军部怀疑苏联向在这些飞机上获取把喷气发动机整合进飞机的最先进技术,于是向首相提出了抗议。克莱门特同意停止向苏联出售战斗机,除非他们拿出具有同等价值的技术进行交换,显然这是不可能的。

安装“尼恩”的“吸血鬼”原型机,背上增加了“象耳”辅助进气口(“吸血鬼”小传)

同时,罗尔斯·罗伊斯在忙于为苏联制造发动机,在英国进行了出厂测试后,首批10台“尼恩”(单价7300英镑)和10台“德文特V”(单价6050英镑)发动机于1947年3月抵达苏联。同时苏联人下达了第二批订单,订购15台“尼恩”(其中5台是“尼恩II”)和20台“德文特V”,价格与前一批相同。5月又下达了第三批20台“尼恩”和4台“德文特”的订单,但这批订单从未交付,“尼恩”的涨价和预计交货日期的推迟导致苏联取消了这个订单。

这些发动机到达苏联后就立即被送到专业工厂进行逆向工程和山寨,“德文特”发动机被送到第500发动机工厂,“尼恩”怎来到了第45发动机工厂。两种发动机的山寨型号分别是RD-500和RD-45(RD是俄文喷气发动机的缩写)。

1947年12月,第一台RD-500首次试车。这台发动机在测试中出现了不均匀燃烧和燃烧室破裂的问题,不过都属于喷气发动机研制的常见问题,可能是因为燃料和速度控制系统改用苏制零件导致的。RD-500面对的最大问题是找到能媲美铌锰80合金的材料。经大量研究后,KhN 80T镍铬合金问世了,使RD-500通过了100小时的验收测试。事实证明KhN 80T与铌锰80具有相似的热性能,但不具备后者的抗蠕变性能,所以RD-500的实际使用寿命不到100小时。

 克里莫夫RD-500是“德文特”的山寨品

由于资料有限,苏联发动机厂在这种越级生产上遇到的困难是显而易见的。1947年生产的每台发动机都耗费了20000工时,由于铸造缺陷,大约30%的涡轮叶片必须被废弃。英国人则采用先锻造后切削的方式来制造涡轮叶片,他们在战争期间曾尝试过铸造工艺,但很快就放弃了。次年,制造一台RD-500已经下降到7900工时,1949年每台发动机大约消耗4734个工时,仍高于4000工时的计划目标。相比之下RD-45的发展更为顺利,在1948年8月通过了100小时耐久测试。由于从RD-500研制中吸取了教训,每台发动机只需3557个工时。随后RD-45被改进成RD-45F,大致相当于“尼恩II”。

克里莫夫RD-45则是“尼恩”的山寨品

VK-1涡轮喷气发动机是另一种从这次销售中获得好处的型号,这种发动机推动着1950年投产的米格-15比斯战斗机在朝鲜上空与后期型“佩刀”战成平手。虽然VK-1一般被人们认为是“尼恩”的山寨产品,但这种发动机绝不是对这种发动机的逆向工程。事实上VK-1的研制在英国发动机抵达苏联之前的1946年就开始了,研制动因就是斯大林在1946年4月召开的那次会议。项目在会后几天后就获得了批准,设计任务被交给OKB-117设计局及其总师弗拉基米尔·克里莫夫。

VK-1是苏联自行展开研制的一个项目,并不是“尼恩”的逆向工程

“尼恩”的苏联表亲

克里莫夫决定参考“尼恩”设计VK-1,于是搜集了公开航空文献中能找到的“尼恩”的所有图纸和技术资料。他的目标是研制一种推力比“尼恩I”大30%,达2700千克的离心式涡喷发动机,所以VK-1的总体尺寸也略大于“尼恩”,并在设计上考虑使用苏联现有材料和制造工艺。

克里莫夫在1937年12月访问英国前已基本完成VK-1的设计,他在英国仔细检查了“尼恩”后又做了一些细小改进。当第一台罗罗发动机抵达苏联时,VK-1的设计并没有出现什么实质上的变化,只有不到10%的零件能与RD-45(也就是“尼恩”山寨型)互换。早期VK-1的涡轮使用钛镍铬合金制造,在升级成KhN 80T合金涡轮后通过了100小时测试。VK-1A改进型于1952年投产,虽然推力保持不变,但通过使用更先进的合金提高了寿命。带加力的VK-1F在1951年开始台架试验,生产型于1953年投产。

VK-1使用KhN 80T合金制造的涡轮

带加力燃烧室的VK-1F

苏联人围绕着“尼恩”和“德文特”的性能指标研制了多种飞机,事实上苏联订购第二批罗罗发动机的主要原因就是山寨发动机不能快速满足众多测试项目的需求。苏联共接收了30台“德文特”,其中20台被安装在实验飞机上,25台“尼恩”中则有16台。随着RD-45和更先进的VK-1投入服役,RD-500主要被安装在训练和二线飞机上。改进后的RD-500K成为KS-1/AS-1“狗窝”巡航导弹的动力装置,一直服役到1969年。

图-2“尼恩”发动机测试台

获得了巨大成功的伊柳辛伊尔-28战术轰炸机在首飞时安装的是RD-45F发动机,量产型改用VK-1。最成功的使用RD-45的飞机,而且也是对西方冲击最大的是米格设计局的米格-15。该机是应1946年苏联空军战斗机需求研制的,和F-86一样采用了德国在后掠翼上的气动研究成果。1947年4月,米格设计局接到了制造两架安装罗罗“尼恩”发动机原型机的命令。

米格-15第二架原型机S-02安装“尼恩II”发动机

第一架原型机安装“尼恩I”发动机,于1947年12月30日首飞。第二架原型机安装“尼恩II”发动机,于1948年5月首飞。第三架原型机是一架预生产型,仍然安装“尼恩II”。到年底生产型原型机首飞时,RD-45也开始全面生产。1949年首飞的米格-15比斯换装了VK-1。米格-15在朝鲜成功阻击了强大的美国空军,迫使B-29转向夜间轰炸,并与F-86“佩刀”针锋相对。正是米格-15如此锋芒毕露,才使“尼恩”的销售显得愚蠢无比。

生产型米格-15换装RD-45发动机

1949年首飞的米格-15比斯换装了VK-1

在最后一批发动机从德比启程发往苏联时,英国政府仍在低估苏联的工程能力,觉得如此少量的发动机并不能迅速提高苏联的喷气发动机技术。在1947年8月的图什诺航空节上,苏联空军公开展示图-4轰炸机,这种波音B-29的山寨版在三年内就搞成功了。苏联然还展示了苏霍伊苏-9双发喷气式战斗机和图波列夫图-12实验性中型喷气式轰炸机。前者安装了德国血统的喷气发动机,后者则是图-2轰炸机的喷气改型,安装了两台几个月前英国提供的“尼恩”发动机。第二年,在图希诺出现的米格-15原型机进一步强调了英国政府的短视,这种战斗机后来在中国和朝鲜上空的作战表现充分证明了这一点。

图-12实验性中型喷气式轰炸机,背上还安装一台冲压发动机

有趣的是在英国军队中,“尼恩”只装在两种过渡战斗机上:超马林“攻击者”和霍克“海鹰”,都是舰载机。

 超马林“攻击者”

正在启动发动机的霍克“海鹰”

后记

虽然英国的这次销售加速了苏联在喷气发动机领域的追赶速度,但罗罗发动机实物在其中的贡献可能比人们通常认为的要小。VK-1在设计上主要参考了公开文献中的“尼恩”资料,从长远来看,英国发动机的主要贡献可能更在于提高了苏联的高温冶金技术。

说到底,克莱门特·艾德礼批准向苏联出售发动机并不是因为要与苏联政府改善关系,而是综合考虑了多个原因。英国当时急需外汇和苏联提供的物资,不得不在商业和国家安全之间进行权衡。这次销售发生在冷战开始前的短暂时间窗口中,英国正在研制下一代喷气发动机,完全低估了苏联的技术和工程能力,并假设在20世纪50年代中期之前不会与苏联发生冲突。

苏联在1946年为55台发动机共支付了364000英镑,相当于今天的七千万英镑,无论从哪方面看都是非常划算的。罗尔斯·罗伊斯副总裁惠特尼·司推特在20世纪50年代末在去中国访问时发现了非法复制的“尼恩”和“德文特”,于是怒而起诉苏联政府的侵权,索赔2.07亿英镑,当然没人接招。

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