Messerschmitt Bf 109
Thiết kế và phát triển > Các đặc tính thiết kế

Cho đến lúc này Messerschmitt đã thiết kế được khá nhiều thành phần của chiếc Bf 109. Giống như chiếc Bf 108, kiểu thiết kế mới dựa trên nguyên tắc "cấu trúc nhẹ cân" của Messerschmitt, vốn nhắm vào việc giảm thiểu tổng số các "điểm cứng" của khung máy bay càng ít càng tốt. Một ví dụ đáng chú ý của nguyên tắc này là gắn tất cả các điểm cấu trúc lên một thành cứng phía trước buồng lái, bao gồm gốc cánh, điểm treo động cơ và bộ càng đáp. Trong cách thiết kế mang tính truyền thống hơn, chúng sẽ được gắn trên các điểm khác nhau của máy bay, và một khung sẽ phân phối lực tải giữa chúng.
Một ưu thế khác đáng chú ý của thiết kế này là, do bộ càng đáp được gắn trực tiếp lên thân máy bay, người ta có thể tháo rời toàn bộ cánh để bảo trì sửa chữa nếu cần, để lại thân máy bay không bị đụng chạm trên càng đáp. Tuy nhiên, điều này cũng có một khiếm khuyết lớn: cách bố trí bộ càng đáp vào thân khiến cho chúng có vệt bánh (khoảng cách giữa hai bánh đáp chính) khá hẹp và làm cho máy bay kém thăng bằng khi ở trên mặt đất. Chiếc Bf 109 vốn nổi tiếng là khó cất cánh và hạ cánh, và nhiều chiếc máy bay tiêm kích đang trông như hoàn hảo đơn giản đã bị lạc hướng hay lật ngược. Sự việc càng làm cho kém hơn khi bộ càng đáp khá dài, khiến cho mũi máy bay hướng lên trên một góc khá so với mặt đất khiến cho tầm nhìn ra phía trước khi lăn bánh trên mặt đất gần như bằng không.
Chiếc Bf 109 chịu ảnh hưởng bởi các tai nạn trên mặt đất do "quay ngoặc" khi cất cánh và hạ cánh trong suốt vòng đời của chúng. Người ta đã ước lượng có khoảng 5% những chiếc Bf 109 bị mất do cách này, thậm chí con số có thể lên đến một phần ba; tuy nhiên, con số được ghi nhận chính thức của Không quân Đức về các tại nạn chỉ có khoảng 1% trong tổng số Bf 109 bị thiệt hại do tai nạn khi hạ cánh hay tai nạn trong thời gian hoạt động ban đầu, một con số tương đương với những máy bay tiêm kích cánh đơn khác được đưa ra hoạt động vào thời đó. Dù vậy, tính chất này chỉ là một vấn đề đối với những phi công mới, đặc biệt là trong giai đoạn cuối của cuộc chiến. Chiếc Spitfire cũng có cùng kiểu càng đáp hạ cánh hẹp, nhưng đã không có những loan truyền rộng rãi về những thiệt hại trong hoạt động do kiểu cấu hình này, và người ta đã suy đoán rằng hiện tượng quay ngoặc này là do cặp bánh đáp chính bị chụm lại. Đa số các phi công Phần Lan báo cáo rằng đa số hiện tượng quay ngoặc rất dễ kiểm soát, nhưng những phi công thiếu kinh nghiệm thường dễ đánh mất chiếc máy bay của mình lúc khởi đầu.
Phản ảnh niềm tin của Willy Messerschmitt về kiểu máy bay cánh đơn nhẹ cân lực cản thấp, vũ khí trang bị được bố trí trên thân chính của máy bay, bao gồm hai súng máy gắn bên trên động cơ và một khẩu thứ ba bắn qua trục cánh quạt dùng động cơ để chống giật. Cách bố trí này giúp cho có được kiểu cánh không mang súng mỏng và nhẹ. Khi khám phá ra rằng Không quân Hoàng gia Anh đã sản xuất những chiếc máy bay tiêm kích trang bị tám súng máy, rõ ràng là chiếc Bf 109 phải được mang theo nhiều vũ khí, nên một kiểu cánh mới được thiết kế với các khẩu súng mới, và sau này là các khẩu pháo 20 mm bắn hướng ra phía trước.
Vào năm 1938 chiếc "Emil" được đưa vào sản xuất, nhưng để cải thiện tính năng bay vốn được cung cấp bởi kiểu động cơ Jumo tương đối nhỏ công suất chỉ đạt từ 600 đến 700 mã lực, kiểu động cơ lớn hơn Daimler Benz DB 601A được sử dụng, cung cấp thêm 300 mã lực với cái giá phải nặng hơn 181,4 kg (400 lb).
Một khía cạnh khác của kỹ thuật cấu trúc này là việc sử dụng một khung cánh duy nhất có tiết diện hình chữ I, được bố trí gần mép trước cánh, tạo nên một hộp chịu lực chắc chắn hình chữ D. Đa số các máy bay vào thời đó dùng hai khung gần mép trước và mép sau, nhưng hộp hình D này chịu lực xoắn tốt hơn, nên loại bỏ bớt được khung phía sau.
Một khác biệt chủ yếu là áp lực cánh lớn hơn rất nhiều so với các thiết kế khác. Trong khi hợp đồng thiết kế R-IV yêu cầu một áp lực cánh nhỏ hơn 100 kg/m², Messerschmitt cho rằng điều này không thỏa đáng. Vì với những động cơ hiện có cho chúng, chiếc máy bay tiêm kích sẽ bay chậm hơn những chiếc máy bay ném bom mà chúng cần đuổi bắt kịp.
Cánh làm phát sinh ra hai loại lực cản, loại lực cản ký sinh do hình dạng của cánh, trong khi lực cản phát sinh là hệ quả của lực nâng. Loại thứ nhất chiếm ưu thế ở tốc độ cao, khi mà dòng chảy không khí chạm phải cánh gây ra lực cản theo tỉ lệ bình phương với vận tốc máy bay. Loại thứ hai chiếm ưu thế ở tốc độ thấp, khi việc thiếu hụt dòng chảy không khí buộc cánh phải hướng vào dòng không khí ở một góc tấn lớn. Vì chiếc máy bay tiêm kích được thiết kế chủ yếu để hoạt động ở tốc độ cao, một kiểu cánh nhỏ hơn sẽ tối ưu hóa cho việc sử dụng ở tốc độ cao.
Mặt yếu của thiết kế này là tính năng bay ở tốc độ thấp sẽ bị ảnh hưởng, vì kiểu cánh nhỏ hơn đòi hỏi dòng không khí lớn hơn tạo ra đủ lực nâng để có thể tiếp tục bay được. Để khắc phục vấn đề này, chiếc Bf 109 bao gồm các thiết bị tăng cường lực nâng tiên tiến trên cánh, bao gồm các cánh mép tự động giương ra ở mép trước cánh, và các cánh nắp lồi khá lớn ở mép sau cánh. Nó cũng bao gồm các cánh tà sẽ giương ra khi các cánh nắp hạ xuống, nhờ đó gia tăng diện tích cánh nắp hiệu quả một khi chúng được giương ra. Khi được dùng, các thiết bị này giúp gia tăng có hiệu quả hệ số lực nâng, làm cho chúng có tính năng bay tốt hơn ở tốc độ thấp và góc tấn lớn.
Một khuyết điểm khác của áp lực cánh lớn là chiếc máy bay tiêm kích sẽ đòi hỏi nhiều động lực hơn để cơ động. Với công suất các kiểu động cơ đang sẵn có bị giới hạn, điều đó có nghĩa là chiếc Bf 109 không thể lượn vòng hẹp như những thiết kế khác có cánh lớn hơn. Các thiết bị tăng cường lực nâng có thể bù đắp phần nào vấn đề này, nhưng chúng cũng làm tăng lực cản và làm chiếc máy bay chậm hơn tương ứng. Cho rằng độ cơ động là ưu tiên cuối cùng trong các tính năng mà RLM mong muốn, Messerschmitt đã tin tưởng rằng các lợi điểm mang lại đáng kể hơn là các khiếm khuyết phải có.