通过螺旋桨发射子弹

早期的空降战斗更像是驾车射击，飞行员使用手持枪支向其他飞机开火。谁能提高火力和精确度，谁就占了上风，因此飞机上加装了机枪。但这肯定不是简单地将一辆车固定在底盘上那么简单。

那是在1914年至1918年的第一次世界大战期间，可控飞机仅仅在11年前就发明了。大多数飞机仍然使用木制框架、布料覆盖的机翼和外部电缆支撑。工程师们变得相当有创造力，甚至找到了通过木制螺旋桨叶片的路径发射子弹的方法，而且不知何故没有把它们撕成碎片。

在战争开始时，空战包括飞行员使用手持手枪或步枪相互射击，甚至抛出绳子缠绕敌人的螺旋桨。手枪不准确，步枪击中关键部件的可能性很小。由于飞行员同时试图驾驶飞机和发射武器，这些都不是很有效。

1914年下半年机枪投入使用后，空战才真正开始。一些较大的飞机确实配备了专用炮手，比如这里所示的德国AEG G.IV轰炸机，但专用战斗机只搭载了飞行员。

你可能会问，为什么不把前置机枪装在机翼上呢？在第一次世界大战期间，机翼是用电缆支撑的，没有提供像机身那样坚硬的安装位置，导致振动，从而降低了精度。此外，由于枪支离得太远，飞行员无法清除堵塞或重新上膛。尽管后来有了多人轰炸机，机械师们确实经常冒险到机翼上进行维护。

对于双翼飞机，上部机翼提供了一个安装前置机枪的位置，该机枪将在螺旋桨上方开火。在机翼上而不是机身上，它确实由于振动而失去了准确性。但它允许飞行员同时驾驶飞机和开枪。这里显示的英国福斯特安装就是这样一个例子。

机枪安装在弯曲的轨道上，这样飞行员就可以把它拉下来，以清除任何堵塞并重新上膛。然后可以通过弹簧和蹦极绳索的组合把它举起来。

飞行员发现，他们也可以在铁轨上用枪射击，这样枪就指向上方。这使得他们可以从下面和后面向敌人射击。

最有效和首选的单人驾驶战斗机机枪安装在机身上飞行员的前面，那里的振动最小。飞行员可以通过相同的动作驾驶飞机和瞄准枪支，还可以清除堵塞和重新上膛。然而，有一个小问题，那就是在路上有一个螺旋桨。在飞行途中砍掉木制刀片的末端是不行的。令人惊讶的是，第一个解决方案根本不是真正的解决方案，而更像是一种集体解决方案。

至少将螺旋桨损坏降到最低的一种方法是在叶片的背面安装一个钢楔，使其与子弹飞过的位置保持一致。任何击中它的子弹都偏向一侧。这里显示的是一个螺旋桨，楔子安装在离中心正确的径向距离，并有用于支撑的拉杆。这是Roland Garros在1915年4月使用的，作为我在下面详细讨论的同步方法的备份。虽然他打死了几次，但由于引擎故障，他被迫降落，这可能是子弹击中偏转器导致发动机曲轴紧张造成的。

但是，除了给发动机带来压力之外，导流板还造成了另一个问题。螺旋桨叶片通常是由叠层木材制成的，尽管被钢制偏转器偏转，但撞击会导致胶水减弱，层分离。因此，最好避免撞到螺旋桨。

同步是避免子弹击中螺旋桨的答案。最早设计的机制之一是福克·斯坦根斯泰隆齿轮。它使用传动轴上的凸轮来推动拉杆，拉杆推动了枪的扳机。

只有当子弹的路径畅通时，凸轮才会对齐才能开火。当然，枪不应该在发动机每次转动时都开火，所以有一个扳机杆，飞行员必须按下扳机杆作为发射机制的最后部分。尽管下面的博物馆展览的视频显示了该机制的运行，但有一些微妙之处，下面的图表清楚地说明了这一点。

启用凸轮从动件：系统包括一个启用机构，可断开凸轮从动件的连接以将磨损降至最低。当战斗时间到了，飞行员将扳机启动器向前推，降低凸轮从动件，这样它就可以接触凸轮了。请注意，在这一点上，飞行员没有按下扳机杆，因此联接件保持向上枢转。只要联轴器向上枢转，就可以防止推杆和联轴器推到枪机上。

使用飞行员扳机杆：当飞行员想要开枪时，他按下扳机杆，该扳机杆使联轴器件向下枢转。请注意，根据凸轮旋转的位置，喷枪扳机可能会阻碍联接件向下枢转(如第一张图所示)。但在凸轮旋转的某个点上，推杆会将联接件向螺旋桨方向拉得足够远，以便联接件可以向下枢转。但是枪还没开呢。

子弹开始发射：在螺旋桨旋转期间，枪只在一个点发射：当凸轮上的凸起在凸轮从动件下面时。当凸轮将凸轮从动件向上推时，凸轮从动件将推杆推向飞行员，进而推动联轴器件推入枪扳机，从而在枪中发射一发子弹。凸轮的对准确保子弹在螺旋桨叶片之间通过。

以下视频显示了一架德国单座福克E型单机的同步档位。这是加拿大航空航天博物馆曾经展出的一件展品，它模拟了上述所有动作，并展示了战斗后事物如何恢复到非战斗状态。

同步器有一些困难，正如你所预期的那样，任何机械系统都会以如此高的摆动率工作。

金属棒中的温度变化引起热膨胀，从而导致其长度变化。在如此严格的时间要求下，这迟早会发射子弹，足以击中螺旋桨叶片。

螺旋桨的速度在飞行过程中也不同。虽然你可能认为这并不重要，因为凸轮的旋转速度与螺旋桨相同，但射击枪需要一段时间，这与螺旋桨的速度无关。即使子弹必须行进的距离对于低口速枪来说也是一个问题，而且当行进距离足够大时也是一个问题。对于一些系统，飞行员必须密切关注指示发动机速度的转速表，才能知道何时可以安全开火。

如果以上所有问题都能得到解决，由于许多制造的枪的时间不可靠，制造同步器的许多尝试仍然失败。即使是子弹制造商的不准确也意味着一些子弹会在错误的时间发射，击中螺旋桨叶片。

战争期间开发了许多同步器设计，其中一些进行了改进。德国的Fokker Zentralsteuerung齿轮去掉了凸轮和推杆，取而代之的是将一个柔性传动轴连接到发动机的凸轮轴上。这就把旋转带到了枪本身。

定时调整现在可以在喷枪上进行，而不是在传动轴上的单个凸轮上。当使用多支枪以最大化击中敌机关键部分的机会时，这一点尤其有用。每把枪上都有一个单独的柔性传动轴。由于每支枪的计时略有不同，这意味着每支枪都可以单独调整。此外，如果一把枪出了故障，其他枪仍然可以工作。

还有其他与螺旋桨位置同步的方法是电动的，使用传动轴周围的触点来激活枪扳机上的螺线管，以及液压。黑客的现代实现当然会使用微控制器和气软枪。

许多因素导致了同步器的终结，其中之一是飞机速度的提高使它们更难以同步器的射速击落。更强大的轰炸机在步枪口径的机枪无法穿透的重要区域使用更重的装甲。从缆索支撑的机翼切换到更坚固的悬臂机翼意味着可以将枪支安装在机翼上。当然，喷气发动机的最终引入意味着没有更多的螺旋桨可以发射。最后的同步枪是在20世纪50年代初的朝鲜战争中使用的。