以零战为镜：武器设计应遵循哪些原则？ | 循迹晓讲

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作者：瑞鹤

图片/排版/校对：循迹小编

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“零式战斗机”在历史爱好者眼里可谓是如雷贯耳。

这种飞机可以算是旧日本海军的图腾之一，直到现在，还会有很多关于这种飞机的动漫和周边在出品。

这种飞机为什么叫“零式”呢？因为它定型投产的时候是1940年，这一年在日本是“皇纪2600年”，因此，这一年定型生产的战斗机，也就被叫成“零式战斗机”了。

▲作者瑞鹤制作的零式战斗机模型，这是偷袭珍珠港的时候岩本彻三一飞曹的座机，岩本彻三后来在零战上成了日本海军的“击坠王” 

零式战斗机的首秀是在80年前的9月。

在1940年9月13日爆发的璧山空战中，零式战斗机出现在中国的天空，它们的对手是中国空军的伊-15，伊-16战斗机。

零式战斗机的性能全面凌驾于这些苏联的过时货，战果也是一边倒的。

日本方面宣称双方的战损比是27：0，中国空军的将士们空有报国热情，但技术差距太大，从璧山开始，中国进入了“有空无防”的一段黑暗时期，直到日本偷袭珍珠港之后，零战的性能在一段时间之内都可以凌驾于欧美战斗机之上，这也就成就了后来的“零战神话”。

当然，后来零式战斗机性能落伍，飞行员素质差，沦为神风特攻机的故事，这都是后话了。

▲后世画作中反映璧山空战中零式战斗机一边倒屠杀的场景 图源于网络

零式战斗机的研发和作战历程，相信不少读者也都是耳熟能详（动画片《起风了》讲的就是零战设计师堀越二郎的故事）。

针对零式战斗机相关的资料也都是汗牛充栋，这有什么好讲的呢？

也还是有的，零式战斗机的成功和失败是一些武器设计根本原则的很好体现，这些根本的原则不仅仅是“产量和性能的矛盾”，或者“速度和装甲的矛盾”，而是一些更深层次的东西。

▲日本海军在太平洋战争前期所向披靡，航空母舰上的零式战斗机居功至伟 图源于网络

作为我们后世的读者而言，倘若看到相关资料的时候可以进行这样的思考，历史的复杂和启示才会更加引人入胜。

所以，今天这篇文章，就以零式战斗机为例，讲一讲武器设计和使用时的这些理念。

01

武器设计的第一原则：形式服从功能

工业产品一般而言都是针对某种需求而开发出来的，所以设计制造的每一个环节都需要考虑“怎么满足设计中提出的需求”。

对于使用场合性命攸关的武器而言，尤其如此。倘若一般的工业产品还会有些地方让设计者“炫技”的话，那么武器设计中这样的炫技就显得非常愚蠢。

这方面一个典型的反例就是二战中的保时捷博士，他参与的德军重型战车项目中总是要去塞进去他的电传动设计，也不能说这样的电传动设计不好，但这样的设计需要用到大量德国缺乏的铜资源，而且传动效率极低，故障率也非常高，无论从战术还是战略的层面上，这样的电传动设计都很难解释为“针对某个具体的目的”。

因此，保时捷虽然被希特勒所偏爱，但他的设计被武器局否掉，也在情理之中（关于这段故事，循迹晓讲会在未来推出的专题节目“虎式坦克”中会有涉及，敬请期待）。

▲保时捷博士的虎式坦克最终成了一个失败的设计，因为其大大背离了“形式服从功能”的原则 图源于网络

而零式战斗机之所以一开始“打遍天下无敌手”，其中最根本的原因就是因为它在开发的时候非常认真地执行了“形式服从功能”的原则，并把这样的原则做到了极致。

日本海军的需求是一款大航程，高速且机动性良好的战斗机，这个需求很高而且彼此之间矛盾，唯一的出路就是减重，并且提高推重比。

说到推重比，海军需求的推力在当时的环境下是很难再提高了，那就只有减重。零战的设计团队为了减重，把事情做到了极致。

关于杜拉铝和铆钉的事情，大家也都耳熟能详，这里不再赘述。

▲ 二战时在日本工厂组装中的零式战斗机 图源于网络

单就说机体结构加工。那会儿其他飞机的组装都是左右机翼插在机身上，但零战不是这样，它是一整片左右的机翼构件加工好，然后机身坐在这样的机翼上。

这么做没其它的目的，也还是为了减重。

日后这种组装工艺也出现在日后美军的P-51野马上，也是同样的道理，当然P-51为了减重做的更彻底，它的整个机体到了后来都不喷漆了，这样能减轻十几公斤的重量，这对飞机性能还是有不少提升的。

▲零式战斗机减重到连座椅上都开满了减重孔 图源于网络

因为零战的设计团队把“形式服从功能”的原则贯彻到每一个铆钉上，所以这架战斗机满足了日本海军的每一个苛刻要求，不仅如此，零式战斗机的低速性能，爬升性能和水平盘旋性能都极为出众。

▲零式战斗机减重到极致，由此带来了极好的低空水平回旋性能 图源于网络

当时的盟军战斗机想要在低空低速的缠斗中讨零战的便宜是非常困难的事情，这一切的基础是堀越二郎对减重的极致追求，也是“形式服从功能”这个理念的很好体现。

换句话说，任何武器的设计使用，如果背离了“形式服从功能”，下场一般都不会太好。

02

武器设计的第二原则：合适的取舍

为了实现一些性能指标，武器的设计必定会在另一些指标上有所牺牲。

对于零式战斗机而言，在发动机推力并不出众的情况下追求高性能就只能减重了，而这样的减重只能去削弱一些“看上去不那么重要的指标”。

一般而言，武器上的零件一般而言都要考虑恶劣环境下的使用，所以设计上的“最大承载力”会比战场上允许的最大承载力要大一倍左右，但零式战斗机要减重，于是在海军的默许下，零式战斗机许多零件的最大承载力被默默地调低，这也是没办法的事情，不然就没办法减重了。

▲零战32型的结构简图。为了减重，许多结构上的部件强度被调低了 图源于网络

当然零式战斗机为了达到性能的极致，舍弃的非常重要的性能是“飞机的防护性”，零战的油箱不是自封油箱，零战一打就着，零战的飞行员没有装甲保护，这一切都是事实，造成这一切事实的直接原因就是为了减重，防护不牺牲是不行的。

再往深处追溯的话，这跟日本武士道文化有关，重视进攻，忽视防御，认为战死是无上的光荣，懦夫才需要防护呢。

这种武士道文化导致的恶果已经是一个被说了无数遍的话题了——开战前日本好不容易攒下的一些精英飞行员慢慢地被消耗殆尽，而日本根本无力补充，到了1944年，日本只能由一些菜鸟去开着战斗机作战，虽然这些菜鸟“很有精神”，但无奈水平是真不行，于是除了神风还能干什么呢？

▲战争后期被美军凌空打爆的一架零式战斗机，到了这个时候，零战开始重视防御了，但还是“一打就着”。图源于网络

说起来，武器设计和运用中“合理的取舍”受到很多因素的影响，有些影响因素是实际的需求，还有些就是长期的历史因素和民族秉性了。

这种事情不经历惨痛的失败，是很难觉察到的。

零式战斗机是优秀的，这点毋庸置疑，但直到日本战败，曾经无敌的零式战斗机走入历史的时候，日本人才开始意识到“为了追求极致性能而牺牲飞行员的性命”这样的取舍是出了问题，往深处讲，就是“牺牲个人”的文化有什么问题呢？

这样的做法并不见容于文明社会，再从实际的角度看，当人都一个个被牺牲掉的时候，那些“星辰大海”的迷梦靠什么去实现呢？

▲太平洋战争70周年日本NHK电视台战争证言征集广告 图源于网络

所以，各种妥协和牺牲都可以讨论，但拿人命去牺牲的，虽然现在还有很多人支持这么做，但战后的日本也还是觉醒了—— “一个需要人民为他死的国家，就让他灭亡好了”。

03

武器设计的第三原则：冗余度

我们知道，武器的研发生产是非常费时费力的，所以对于武器，特别是像飞机这样的“国之重器”而言，在设计的时候能够为后续的改进提供的空间越大，冗余度也就越高。

如果说零式战斗机在“形式服从功能”这一项可以拿满分，在“合理的取舍”这方面在当时的选择也可以理解的话，那么零战在“冗余度”这一项的得分就可以说是不及格了。

在一开始设计的时候，零战的机体结构就没留下什么改进的空间，后来也不是没有小修小改，但在一开始的设计上想要制造出高空高速性能出色，堪比地狱猫的飞机，那就太为难堀越二郎了。

▲也不能说零式战斗机在战争期间没啥改进，但这些改进比起急剧恶化的战局还是显得杯水车薪 图源于网络

当然零式战斗机在设计上没留下什么冗余，很大程度上是发动机决定的。发动机功率上不去，怎么改都不对，这也是日本那个时候的工业基础决定的。

日本真正成为一个制造强国那是二战以后的事情了，1945年以前，日本的制造业比起英美差距其实是巨大的，但是在“大日本帝国从没失败，以后也不会失败”的心里惯性下，日本还是走上了一条与世界为敌的不归路，等发现自己制造业真不行的时候，那个“大日本帝国”也就快凉了。

说到零战设计时“冗余度极差”的事情，讲一个很有趣的小细节，零式战斗机的全称是“零式舰上战斗机”，那是要在航空母舰上使用的，航母的空间有限，怎么着飞机的机翼得折叠起来节约点空间吧。

但零战不是这样的，为了保证机翼强度，早期零战的机翼也就只有翼尖能折起来，这折起来的机翼还不如不折叠呢，所以后期的零式战斗机把机翼缩短，这个象征性的折翼就取消了。

▲早期的零式战斗机，左右两端的机翼也就只能“象征性地折起来一点” （作者瑞鹤制作、供图）

日本在二次大战期间的许多装备，其设计时的“冗余度”都很难说好。

比如说那会儿日本的航空母舰，在翔鹤级航空母舰上，一号升降机为零式战斗机专用，因为这个升降机比较宽，零战折不了机翼，也就只能用这一部升降机了。

二号和三号升降机尺寸较小，是为轰炸机预留的——轰炸机的机翼折叠更多，占地面积更小，不似零战，这也是日本舰船设计上不留冗余度的案例，这种情况下，遇到需要多带战斗机的场合，航母甚至都不能及时地把这些零战提升到甲板上，这也是制约日本航空母舰战斗力的关键性因素。

▲翔鹤号航空母舰，三个升降机中，只有前部的升降机可以供零式战斗机使用 图源于网络

所以，零式战斗机一开始的设计就基本不太有改进的余地，如果在一场短期战争中，零式战斗机会有压倒性优势。

但是太平洋战争旷日持久，拖到最后，到了“武器的冗余度”开始决定交战国韧性的时候，零战就只能迎来悲惨的结局。

04

零战的荣光和启示

日本人是很为零式战斗机骄傲的。直到现在，零式战斗机的图案还出现在日本国内许多博物馆的纪念品商店里。

我自己案头有一把尺子，上面画着零式战斗机的侧影，那是在吴港的战舰大和博物馆售品部弄来的。

零战和战舰大和成了那个时候日本光辉的象征。对于很多当代的日本人而言，“日本造出了世界第一流的战斗机”，“日本造出了世界第一的大军舰”是直到现在都很值得自豪的事情，即使日本在二战中战败了，零战曾经很厉害，这个事实无论如何都无法抹杀。

▲战舰大和，旧日本海军的图腾，本文作者制作的大和号战列舰模型 图源：瑞鹤

都说“以史为鉴”，虽然零战还没到二战结束就已经过时了，但它曾经的辉煌还是多少可以预示着一些东西的。

第二次世界大战之后，那种动辄打几年的全球战争是很难再出现了。

很多时候，一场战争可能会在几个小时或者几天之内就结束，然后决定某个地区，某几个国家几十年的命运。在这样的局部战争中，质量优势远远大于数量优势，精心打造的武器和训练有素的军人是最可靠的战斗力。

但是在这个时候，武器的设计，包括飞行员在内的作战人员训练，都很难在战争进行时进行大的调整。平日里用什么武器，军人的训练水平是什么样，大概在战争时也就是这个样子了。

在这种短期的局部战争中，零式战斗机设计时极其强调的“形式服从功能”会在性能上赋予武器一种压倒性的优势。

▲F-117，战后另一种将“形式服从功能”发挥到极致的武器 图源于网络

例如，战后另一种将“形式服从功能”强调到极致的典型武器就是美军的F-117隐形战斗机。

这种飞机说是战斗机，但没什么空战能力，机动性和速度都很差，载弹量也并不突出，但是它的所有设计都是为了隐身，它将隐身的功能发挥到了当时能做到的最好。

结果，历次局部战争，F-117飞机作为先锋出动了那么多架次，也就被击落了一架。即使是很讨厌这款飞机的人，也不得不承认，F-117是一种非常成功的，甚至是划时代的飞机。

▲F-117隐身战机 图源于网络

另外，零式战斗机在战争后期的失败也表明了优秀军事人员的重要性。

当然，在旷日持久的消耗战中，日本遭遇的是“非超级大国”一定会遭遇的人员消耗和断档。

但是，在二战结束之后，战争的模式已经转变成了短时间的局部战争。这个时候，“精兵”的作用就会体现出来。

▲装备精良且充分训练的以色列空军是一段比零式战斗机还要辉煌的传奇 图源于网络

那有没有一支小国的军队，把“装备精良”和“精兵强将”结合起来呢？

还真有，这就是以色列国防军，尤其是他们的空军。以色列空军的故事很多人都不陌生，我就不废话了。

这种“神话般的战绩”背后，可能他们并没有直接参考零式战斗机的故事，但是，基本的那些思路，其实也都是相通的（关于以色列空军的故事，以后我也会专门写东西讲一讲）。

所谓“以史为鉴”，还是需要有一些深刻的思考，而不仅仅是一个口号。对零式战斗机如此，对很多不那么愉快的事，也应该是如此吧。

（完）

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