军武次位面作者：杨树
长久以来，二战墙头草意大利“战五渣”+“猪队友”+“纯搞笑”的形象深入人心，似乎已经是无可更改了。那么历史上真实的意大利是否真是如此呢？如果仅仅是看战场表现，这么讲是没错的——打埃塞俄比亚这个非洲咸鱼都老费劲了，不是渣渣又是啥呢？但如果把视野放宽一些，我们就会发现，近现代历史中的意大利其实并不是那样不堪，而且很多方面还曾走在世界前列，一度也是掌握过“核心科技”的国家。今天给大家介绍的“飞行酒桶”——斯蒂帕•卡普罗尼飞机（Stipa-Caproni）就是这样一个例子，别看它萌声在外，憨态可掬，其实也可算得上航空先驱之一了，为什么这样讲呢？且听分解。
三个砖家一台戏，再加个墨索里尼
这架呆萌飞机的故事还要从四个人说起。第一个人是雅克•施耐德（JacquesSchneider），法国富翁，同时也是气球和航空的狂热爱好者，自己曾创下过10,081米的气球升空世界纪录，只是此君运气欠佳，后来在一次事故中受伤严重，元气大伤，从此只能告别飞行了。但心系蓝天的施耐德并不打算退出航空界的江湖，不能亲自上阵了，钱还是有的嘛！ 1912年12月5日，他在法国航空俱乐部设立了一项以自己名字命名的“施耐德杯”水上飞机竞赛项目 (Schneider Trophy)，目的是为促进民用航空技术的发展。
▲施耐德认为地球表面被水占了很大面积， 所以水上飞机前途远大，因此铜制的“施耐 德杯”也被塑造为“飞翔女神吻海浪”的造型
参赛者需要飞行至少240公里，主要内容就是比速度，看谁飞得快。优胜者将会获得25000金法郎和一座同样价值的奖杯。如果一个国家在五年内三夺冠军，将永久保留奖杯——有点怀疑足球世界杯就是跟这个学的。此项赛事于1913年在摩纳哥首次举行，后来因一战爆发而暂停，后于1919年恢复，到1931年为止共举办了9届，这项赛事也成为两战之间欧洲各国“航空秀”的主要场所，的确起到了促进航空技术发展的作用。
第二个人是乔瓦尼•巴蒂斯塔•卡普罗尼（Giovanni BattistaCaproni），这个拗口的意大利名字你可能没听说过，但在宫崎骏执导的动漫作品《起风了》中，这位卡普罗尼多次出现在主角堀越二郎的梦境里，是堀越二郎梦想的启发者。
能在这部动漫中扮演这么一个“启示者”的角色，说明卡普罗尼绝非等闲之辈——他生于1886年，是慕尼黑工业大学和列日大学的毕业生，拥有土木学学士和电机学博士学位，是土木和航空工程师，并于1908年创建了以自己命名的卡普罗尼航空公司，并设计了意大利第一架双翼机“卡普罗尼 Ca. 1”，以及在一战中使用的早期轰炸机“卡普罗尼 Ca.4”。这些成就使他成为意大利航空事业的开拓者，称之为意大利的莱特也不为过。
▲比一比，右边照片里的两个人，哪个是斯蒂帕？
第三个人就是这架萌飞机的“父亲”——路易吉•斯蒂帕（Luigi Stipa）了，这位在1900年出生于意大利阿斯科利皮切诺的飞机设计师曾在一战中当过步兵，战争场面那可是见得多了，战争结束后进入意大利空军部工作，最后当上了发动机部门的总监。同时他还是土木工程师和水力工程师，也是一位跨领域的多面手。
最后一个人物就是墨索里尼了，这位意大利的法西斯独裁者论打仗不行，把元首坑得不浅，但要说到搞面子工程嘛，水平还是可以的。在他统治时期意大利队创造了世界杯历史上迄今为止唯一的卫冕纪录就是一个例子——为了能卫冕成功，他楞是把世界各地只要跟意大利沾亲带故的优秀球员挖来了不少。在展示意大利科技水平“世界领先”方面，墨索里尼也是不遗余力，但凡能“扬我意呆利国威”之事，肯定是大力支持，这架小萌货能飞上天，也有他的“功劳”。
萌物诞生记
事情是这样滴，法国富翁施耐德创立的杯赛以其丰厚的奖金和影响力吸引了各国徒手积极参加，意大利首次参与是在1919年的第三届。要说意大利人的运气确实不错，首次参赛就不战而胜，因为对手的飞机全部由于故障而退出了。但这样的不武之胜难以服众，最后虽然被判获胜，却不能获得奖杯，只能得到下届举办权的荣誉。心有不甘的意大利人又参加了接下来的两届，结果依然是运气出奇地好——英法等强手不是因为财政问题就是因为故障而退出，意大利居然连夺两届冠军，再夺一次就能“永保奖杯”了。然而好运不过三，意大利在接下来的几届接连败北，直到1926年，才真正获得了一次货真价实的冠军。
▲曾为意大利夺冠的马基公司M.C.72，这是 一架非常漂亮的流线形共轴反桨飞机，飞 出了746公里/小时的速度，这也是迄今为止活塞 式水上飞机的世界纪录，显示了当年意大利还 是相当有些航空实力的
这次夺冠重新燃起了意大利航空界以五年三冠来“永保奖杯”的热情，墨索里尼知道这个赛事是“扬国威”的大好时机，下令调动一切资源保证夺冠，各种条件都向有可能造出冠军飞机的厂商倾斜。这种“*国体举**制“使意大利航空产业一时间繁荣起来，各大航空企业都琢磨着怎样才能在速度竞赛中胜出。此时，怪才斯蒂帕就开始琢磨了，他分析了当时飞机的速度和发动机功率以及外形之间的联系，发现在飞机外形已经无可挑剔的情况下，发动机功率的边际效应随功率的提升越来越小。打个比方，功率提高一倍，速度可能只是涨了50%，再提高一倍，速度可能就只涨10%了……如此循环下去，飞行速度的提升将越来越慢，而发动机功率又不可能无限大，所以必须从原理和飞机构造这些根本问题上加以解决。
▲桨尖的线速度是最快的，也最先达到声速， 一旦桨尖处的阻力暴增，对轴部形成的反向 力矩也最显著
在当时活塞式发动机的驱动下，800公里/小时的速度几乎就是极限了。之所以速度上不去，是因为要再提速就得加大转速，此时的螺旋桨桨尖处的线速度已经接近声速，要产生激波了。在这种情况下，螺旋桨遇到的阻力将会剧增，给人的感觉就是螺旋桨突然就像转不动了一样，很多飞机遭遇这种现象都会失事，这就是航空史上著名的“声障”难题。在活塞机时代，要解决这个问题，就得想法在不提高转速或者减小螺旋桨的直径（这样桨尖的线速度就慢下来了，同时还减小了迎风面积，起到了减阻作用）的情况下增加驱动力。
▲斯蒂帕把中空的机身设计先收缩再扩张，这种构造 可以在入口流速接近声速时在尾部喷出超声速气流 获得反推力（今天喷气机的尾喷管多是这样）。机身纵截 面被设计成机翼形状，机身也能产生升力，这也 是今日高大上的“环形机翼”概念之滥觞
斯蒂帕正是循着这样的思路来设计的，他的理论依据是流体力学中著名的“伯努利方程”，简单地讲，就是“流动面积小，流速大，流动面积大，流速小”、“流速大压力小，流速小压力大”，其实机翼产生升力也是这个道理。斯蒂帕以他多年从事流体工程方面的工作经验为基础，在进行了数学推算后，设计了一种机身中空，发动机内置的奇特结构，以期能大幅提高飞行速度。按照他的设想，由于机身能获得额外的推力和升力，就可以使用较小的螺旋桨来推进，机翼也可以适当缩小，这样飞机的迎风面积实际上是小多了，能起到提速的作用，这种结构也被称之为“涵道推进”。
▲由于是从零开始的新飞机，所以全部由工人手 工制作，真的就像在造一个大酒桶一样，可以看到 水平舵和垂直舵呈十字形安装尾部开口后，由于 机身已经没有传统座舱的空间，只能让飞行员“骑”在 “酒桶”上面了
斯蒂帕在意大利航空刊物《航空技术》（Rivista Aeronautica）上发表了这个很有想象力的设计，并建议制造一架试验机来验证他的设计。为了宣扬意大利航空技术方面的“国际领先”成就，同时也出于发展航空技术考虑，当时统治意大利的墨索里尼政府批准了这一项目，并全力保障，于1932年与卡普罗尼航空公司签约建造试验机。经过几个月的努力，1932年3月，这架以两位设计师的名字命名为斯蒂帕•卡普罗尼（Stipa-Caproni）、并且是当时比较少见的单翼造型飞机（因为机身也产生升力，所以用不着上双翼）制造完成，就等着上天了。
成败相生
1932年6月的一天，在一片怀疑的目光中，这架粗胖的飞机摇晃着飞上蓝天，但这只是成功了一小半，因为最重要的速度指标根本就达不到当初设想的那样，最大飞行速度也只有131公里/小时，一般情况下只有68公里/时，就比地上的汽车快一些而已，当然优点也不是没有——噪音小，比较安静，但这并不是斯蒂帕想要的结果。
▲正前方看只是一个环，但斜着看就有 一个面了——迎风面积大抵就是这样，另 外不可收放的起落架也增添了不少阻力
问题出在哪里呢？首先是动力，这架被设计来高速飞行的飞机，却安装了一个120马力的发动机，只相当于今天一辆家用轿车的水平。为什么只给“高速飞机”安了个小马达呢？今天猜测一下，这可能是因为无论是设计师还是航空公司，都是求稳，觉得可以选装个小引擎“试”一下。但是这一试不要紧，因为低速下的气体流动规律迥异于高速飞行状态，收缩部和扩张部的压力基本上抵消掉了，达不到设想中的“高速”工况。
▲斯蒂帕的“狂想”——他曾设想把“涵道推进” 装到飞翼型飞机（右）上，注意左边的设想图， 看样子跟试验飞机一样，但仔细看细节就能发现， 那可是能载一百人的“大飞机”
另一方面，这架小萌机的阻力其实并不小，虽然螺旋桨直径小了，但机体远粗于普通飞机，如果只是零攻角飞行其迎风面积确实也不算大，但只要略有攻角，圆胖的机身在迎风面的投影就会很大，实际上是增加了产生阻力的面积，再加上发动机功率小，成了慢速飞机也就不奇怪了。另外通过试验也发现，中空的机身对攻角非常敏感，稍有变化就导致机身升力的丧失，操纵性不好，也这是环形机翼在今天也是只停留在纸面上的原因——这此问题是当年流体理论发展尚不成熟，同时技术手段也跟不上的结果，许多先进理论还仅仅是理论，造成了斯蒂帕事先的推算有漏洞也是可以理解的。不过斯蒂帕并不认为试验有多失败，他觉得这只是因为这架飞机小而已，如果把这个“涵道推进”应用到“大飞机”上就没这些问题了。
但历史并没有给斯蒂帕进一步机会，在卡普罗尼公司完成了斯蒂帕•卡普罗尼飞机最初的测试后，就被意大利空军所接管并且进行了一系列其它测试，但之后就没有进一步的开发了，因为这架先天不足的飞机没有显示出有比常规飞机有更值得发展的价值。虽然设想最终落空，不过斯蒂帕还是受到了官方的表彰和奖励，之后他在法国、德国、意大利、英国和美国出版了自己的成果，1938年，他在德国、意大利和美国注册了涵道推进的专利。
▲卡普罗尼•坎皮尼N.1外表很“喷气”， 内里有“活塞”，这种 “杂交”组合 注定了它其实没有真正的实用性
在意大利，卡普罗尼公司并不愿意把斯蒂帕的设计就这样束之高阁，而是打算继续发展——在1940年，使用“活塞喷气发动机”的卡普罗尼•坎皮尼N.1（Caproni Campini）出现了。这一次卡普罗尼公司吸取了教训，把机身直径缩小到正常范围，肚子里还是塞了一台活塞发动机，但这样肯定动力不够啊，于是又在机身后面加上了燃烧室，向后喷气以增加推力（如果燃烧室不工作，那么这就是一个细长版的斯蒂帕•卡普罗尼飞机），这样一来前面的活塞引擎实际上成了一台压气机——意大利人一不小心已经摸到了喷气时代的大门，它也成为世界上第二架喷气式飞机（第一是德国1939年试飞成功的He178，），但与它的前辈斯蒂帕•卡普罗尼一样，最终也只是成为“创纪录”的工具，因为它仍然是“慢就一个字”——375公里/小时的速度连当时的纯活塞机都不如。
▲现代“涵道推进”实质上是做了改进的， 只使用了斯蒂帕设计的前半截，也就是只有 收缩段，自然也只能用于低速推进
不过我们并不能因此嘲笑当年的意大利人，虽然今天都知道突破声障要用喷气式发动机、蜂腰外形加后掠翼，但这些都是事后诸葛亮了，倘若没有前人的摸索试错，也不可能有航空技术后来的突飞猛进——如果回头翻翻科技史，就会发现，科学探索多以失败或被证伪而告终，因为正确的只有一个，而探索的路径有无数条，成功的概率实在太低了，所以我们得对那些失败的先驱们致以敬意。就“涵道推进”这一技术来讲，其实也不算失败，虽然被证明不能用于高速推进，但其结构已经接近后来的涡扇发动机（斯蒂帕的设计加上个涡喷差不多就是了），航空史学界一般也认为斯蒂帕是这方面的先驱人物。另外，不能用于高速推进，低速还是可以用的——在今天的船舶、飞艇、直升机和气垫船上，涵道推进仍然是被大量使用的实用技术，在一些很“科幻”的飞行汽车和单人飞行器作品上，也能看到当年斯蒂帕的影子。
人物结局
“飞行酒桶”之父斯蒂帕很长寿，他于1992年去世，享年92岁，他一直认为喷气发动机是通过他的“涵道推进”设计而产生的，他应该获得这项荣誉，并且宣称二战中德国在V-1导弹上使用的喷气引擎侵犯了他的专利，但实际上V-1使用的是脉冲发动机，跟他的设计一点关系也没有——这位老先生终其一生都在为没能被认定为喷气发动机的发明者而懊恼。
创立了飞行竞赛的施耐德被授予了法国“荣誉军团勋章”，这是一个平民在法国能获得的最高荣誉了。但他的结局却并不完美——他所开办的*器武**公司在一战后倒闭破产，自己也陷于贫困，最终于1928年5月1日去世，被安葬于巴黎拉雪兹神父公墓。
在两次大战之间，卡普罗尼公司渐渐成为大集团、并陆续收购了其它规模较小的航空企业，后来改名成“米兰•卡普罗尼意大利公司”（Società Italiana Caproni, Milano），在第二次世界大战中，卡普罗尼公司也曾开发各式战机供当时意大利空军使用。但在二战结束后，由于意大利国力衰微，市场狭小，再加上有英美等国有更强实力航空企业的挤压，卡普罗尼公司渐不能支，在1950年宣告关闭。其创始人卡普罗尼于1957年10月27日在罗马去世。
▲虽然卡普罗尼的公司没能沿续下来， 本人也死得早，但作为一名航空史上 的先驱人物，他依然被人怀念
墨索里尼横尸街头的最后下场大家都很熟悉了，而他下令全力保障永保“施耐德杯”的梦想也没有实现，英国最终拿到了五年三冠，永久保留了这项曾经有力促进航空事业发展的奖杯——核心科技并不是靠面子工程能搞上去的。
萌机恒久远，一架永流传
这架小萌飞机的故事并没有随着这些人物的离去而结束——澳大利亚航空爱好者LynetteZuccoli（还是位大妈）按照原尺寸的五分之三复制了这架“飞行酒桶”，要知道这并非是一个大号模型，而是一架真正能飞的飞机，这架缩小版的“复活机”于2001年重上蓝天，只是飞行距离仅有六百多米，之后就在地面做静态展示，不过这也足以使这个小萌货重新“再活五百年”了。
如果你想把玩一下这个飞机中的萌货，万能的淘宝上还真是有的哦！虽然是纸模，但估计你一定会喜欢的。
参考资料：
空军之翼
鼎盛论坛
航空档案
——————
【军武次位面】第三季第13期：古船大乱斗：蒙古海军完爆南宋水师
《军武次位面》是中国最受年轻人欢迎的网络军事节目之一，每周五在腾讯视频、优酷、爱奇艺、*今条头日**、搜狐视频、凤凰网、网易、乐视、秒拍、小米、A站、B站、风行等二十多家网站同步更新，在年轻一代军迷中有着很高的人气，欢迎大家关注我们的节目更新。