你有没有想过前置螺旋桨的飞机上是怎么开枪射击的？如果子弹射中自己的螺旋桨岂不是糟天下之大糕？

 

1912年6月7日，Roy Kirtland中尉驾驶着莱特B型飞机从马里兰州学院公园外的田野上起飞，这是美国陆军航空兵购买的第一架飞机。Roy Kirtland的右边坐着Charles Chandler上尉，两腿之间架着一挺路易斯轻机枪。当Kirtland将飞机在战场上空300英尺处倾斜时，Chandler瞄准了地面上插着的一面白布旗帜并开火。这是历史上第一次在飞机上采用机枪射击，事实证明它的效果非常好，在发射的47发子弹中，有足足6发子弹打中了目标。

 

空战时代开始了，世界永远改变了。

尽管有这样一个开始，但当1914年第一次世界大战爆发时，很少有军队知道如何使用他们的新式飞行器。起初，飞机主要用于空中侦察和炮兵侦察，与系留观测气球一起使用，但许多飞行员都带着手枪和步枪，以防在敌后被击落，他们不可避免地会使用这些武器互相攻击。有武器在手，第一次空中战斗就不可避免了。

1914年8月25日，法国人Roland Garros成为第一个在战斗中损毁敌军飞机的飞行员，他用手枪打伤了一名德国飞行员。9月7日，俄国飞行员Pyotr Nesterov用他的法国莫兰飞机撞向奥地利阿尔巴特罗斯飞机，取得了有史以来第一次空中胜利，他的行动导致对方两名机组人员死亡。

随着第一次世界大战的展开和空中武力的战略重要性不断增强, 双方的设计师都开始着手制造用于保卫各自领空的专用战斗机。但他们几乎立刻就遇到了一个大问题：到1914年，大多数飞机都是拖拉机配置，发动机和螺旋桨在飞行员的前方，而试图通过螺旋桨弧线射击，很可能会给飞行员造成极大的麻烦。

 

起初设计师只是简单地绕过这个问题，制造出螺旋桨在后部、炮手在前部的推杆式飞机，如维克斯F.B.5“炮车”（Vickers F.B.5 Gun Bus），这是第一架进入服役的专用战斗机。但这种解决方案被证明不太靠谱，当时的推力机速度太慢，机动性差，跟不上目标。在这些早期战斗机中，最糟糕的设计是法国的SPAD SA1，它把发动机和螺旋桨放在飞行员和炮手之间，这样在坠落时，不幸的炮手要么被压死，要么被切成碎片。

其他飞机如Bristol F.2战斗机将炮手放在后座舱内，安装灵活的机枪以一定角度进行射击。还有一些飞机如阿芙罗504将机枪安装在机翼顶部，以避开螺旋桨的偏转。但由于种种原因，这些方案都不理想，最终的目标仍然是将飞机的机枪安装在驾驶舱前部，通过指向整个飞机进行瞄准（最初的方案），飞行员可以够到机枪进行重新装填或清除卡弹。

早期的一种方法是由Roland Garros发明的，1914年12月他在他的Morane-Saulnier L型单翼飞机的螺旋桨上安装了金属楔子以偏转流弹。1915年4月1日，Garros利用螺旋桨上的机枪取得了第一次空中胜利。在4月18日被迫坠落敌后之前，Garros又用这架飞机取得了两次胜利。虽然他在被俘前试图烧毁自己的飞机，但没有成功，他那装有导流板的螺旋桨也完好无损地落入德军手中。但这时德国人已经研制出了解决螺旋桨问题的办法，并且它将扭转空战的局面。

1915年6月，一架革命性的新飞机出现在西线上空：灵活的德国福克尔E.1 Eindecker单翼机。几乎在一夜之间，其他所有的战斗机都被淘汰了，在近六个月的时间里，德意志帝国空军几乎享有绝对的空中优势，这一时期被称为 "Fokker灾难"。Eindecker的大部分效能在于它的机枪——荷兰工程师Anthony Fokker发明了一个巧妙的装置：机枪同步器，它可以通过螺旋桨安全可靠地开火。

机枪同步器有时被误以为是中断齿轮，意味着只要螺旋桨挡住了，该机构就会中断火炮的发射，但事实并非如此。一战中德国MG.08等机枪的射速约为每秒7发，而飞机螺旋桨的转速约为每秒20转，也就是说，即使是双叶螺旋桨，也会在每个射击周期内中断枪击多达6次，从而阻止它开火。而福克尔的同步器则是利用发动机本身的旋转来射击。在该系统中，发动机后部固定着一块带有两个突出凸轮裂片的圆形金属板，裂片与螺旋桨叶片成直角排列。开火射击时，飞行员要拉动一个控制杆，将凸轮从动装置降到旋转板上。当螺旋桨的叶片处于水平状态时，其中一个叶瓣就会撞击从动装置，这反过来就会激活一个机械连杆来进行射击。因此，这种枪的操作方式不是真正的机枪，而是半自动步枪，只要螺旋桨畅通，其扳机就会被发动机扣动。

但即使有这种系统，发动机转速和弹药质量的变化仍然会导致同步器的漂移，导致螺旋桨不可避免地被破坏，飞行员也会遭遇不幸。因此，必须为每架飞机调整同步器装置。具体做法是在螺旋桨轮毂上安装一个木制圆盘，并通过它进行射击。然后利用弹孔的图案来调整射击凸轮的角度，使射击的弹着点安全地落在螺旋桨叶片之间。

虽然Fokker最初的设计在1916年下半年给德国战斗机带来了巨大的优势，但这是一个不完美的设计，只能与一挺机枪配合使用，而且事实证明它很脆弱，在战斗中难以维护。因此，Fokker设计了一种改进的系统，将射击凸轮移到枪炮本身，并利用柔性传动轴将发动机的旋转转移到凸轮上。由于每门枪炮上的射击凸轮可以单独调整，现在可以在同一架飞机上安装两门甚至三门枪炮。这个新系统于1917年夏天引进，一直到战争结束前都是德国帝国空军的标准配置。

 

1915年6月Fokker Eindecker出现后，英国人争相研制自己的同步齿轮装置。他们的第一次尝试是Vickers-Challenger齿轮，但它并不是最优雅的系统，需要将机枪安装在发动机的左侧，但有时候用就足够了，Vickers-Challenger Gear至少给了他们一个对抗 "Fokker灾难"的机会，直到1916年4月，德国人的同步齿轮被缴获，Sopwith飞机公司才得以逆向工程他们自己的版本。

 

但所有这些早期的英国系统都因C.C.同步器的问世而过时，C.C.同步器是以其发明者军需官Colley少校和罗马尼亚发明家George Constantinescu的名字命名的。基于Constantinescu关于波在液体中传播的研究，C.C.同步器使用液压油将声音脉冲从发动机传输到枪炮。该系统不仅可以普遍适应任何型号的发动机和飞机，而且被证明比其他所有系统更可靠、更容易调节，并从1917年11月开始成为所有英国战斗机的标准。虽然德国人缴获了许多C.C.齿轮的样品，但他们始终无法对它进行逆向工程，因为他们错误地认为它是一种标准的液压系统。但此时英国海军对德国航运的封锁和美国参战等其他因素已经使战局扭转，德国飞行员再也无法享受到1915年那样的空中霸权。

战后，机械式和液压式同步器基本被电动式所取代，但到了20世纪30年代，同步器已基本失宠。在机头安装两挺步枪口径机枪的传统战斗机，在面对新一代全金属轰炸机时越来越无能为力，飞机设计师开始转向研究在机翼上安装大口径机枪的更强打击配置。不过，德国、意大利、日本和苏联等几个国家，在整个二战期间都在继续使用在机头安装机枪的战斗机。许多在战争中表现很好的，如德国的Erich Hartmann和Hans-Joachim Marseille，都喜欢使用机头机枪，因为机头机枪的精度不会随着射程的增加而下降，不像机翼安装的机枪，必须经过协调才能在飞机前方一定距离内收敛以击中目标。

 

最后使用同步装置的飞机是1950-1952年朝鲜战争期间朝鲜飞行员驾驶的苏联拉沃奇金La-11（Soviet Lavochkin La-11s）和雅科夫列夫Yak-9（Yakovlev Yak-9s）。这时螺旋桨动力的战斗机终于让位于喷气式飞机，完全不需要协调装置了。虽然机枪同步器的鼎盛时期比较短暂，但其对战争的影响是不可估量的。同步器是将飞机从一个稍有用处的稀有之物变成致命的、不可缺少的武器的关键技术。

可以看到，在螺旋桨战斗机被喷气式飞机取代之前，经历了很多次的重新设计和改进，然而从后续的发展来看，最终表现最好的解决方案却是一开始就被跳过了的那个。所以，有时候遇到问题，解决方案可能就是那个一下子就能想到，但是感觉最不可能实现的方案。