Focke-Wulf Fw 190
Thiết kế và phát triển > Các phát triển cho tầm bay cao

Ngay cả trước khi phiên bản Fw 190A được đưa vào hoạt động trong thực tế, rõ ràng là tính năng bay của chiếc máy bay này ở tầm cao đã được quan tâm. Động cơ piston hướng kính hai hàng 14 xi lanh BMW 139 (và BMW 801 kế tục) ban đầu được thiết kế như là một sự thay thế mạnh mẽ hơn cho động cơ piston hướng kính một hàng 9 xi lanh BMW 132 vốn được sử dụng chủ yếu trên những kiểu máy bay ném bom và vận tải ở tầm thấp, do đó các nhà thiết kế của BMW đã không tốn nhiều công sức trong việc chế tạo các bộ siêu tăng áp hiệu suất cao dành cho nó. Ngược lại, động cơ V-12 DB-601 của Daimler-Benz được trang bị cho những chiếc Bf 109E có một bộ siêu tăng áp "ly hợp mềm" tiên tiến cung cấp một sự tăng lực xuất sắc trên một dãi rộng về độ cao. Vì vậy, chiếc Fw 190 không thể cạnh tranh với chiếc Bf 109 ở những độ cao lớn hơn 6.000 m (20.000 ft), là một trong những lý do chủ yếu khiến cho chiếc Bf 109 được tiếp tục sản xuất cho đến khi kết thúc chiến tranh.
Tank đã sớm bắt đầu tìm kiếm những giải pháp nhằm giải quyết vấn đề này trong chương trình phát triển. Vào năm 1941 ông đề nghị một số phiên bản trang bị các động cơ mới, và để cạnh tranh ngay cả với kiểu Bf 109, ông đề nghị sử dụng turbo tăng áp thay cho các bộ siêu tăng áp. Ba phiên bản mới như thế được vạch ra; phiên bản Fw 190B trang bị động cơ turbo tăng áp BMW 801, phiên bản Fw 190C trang bị động cơ turbo tăng áp Daimler-Benz DB 603, và phiên bản Fw 190D với động cơ siêu tăng áp Junkers Jumo 213. Chiếc máy bay cũng có buồng lái được điều áp và các tính năng khác nhằm phù hợp để hoạt động ở tầm cao. Những chiếc nguyên mẫu của cả ba phiên bản này đã được đặt hàng.
Chiếc Fw 190 V12 (một chiếc phiên bản A-0, số hiệu 00035) được trang bị nhiều yếu tố mà sau này sẽ đưa đến loạt máy bay Fw 190 B. Vì nó được dựa trên cùng kiểu động cơ BMW 801 như phiên bản A, các cải tiến thực hiện trên khung máy bay tương đối ít. Chúng bao gồm buồng lái được điều áp, kính nóc buồng lái có hai lớp để khí nóng được thổi vào giữa hai lớp này để chống đóng băng động cơ trong chiến đấu vào mùa đông, và việc bổ sung hệ thống phun nitrous oxit GM1. Nhiều vấn đề nảy sinh khi thử nghiệm trên mặt đất và bay thử nghiệm, đa số là do hệ thống điều áp buồng lái và dự án bị ngưng vào cuối năm 1942. Tuy nhiên các thử nghiệm được tiếp tục lại vào đầu năm 1943 khi vài chiếc Fw 190 A-1 đầu tiên (số hiệu từ 0046 đến 0049, và sau đó 0055) được cải biến để thử nghiệm. Chiếc máy bay dùng trong thử nghiệm điều áp buồng lái cũng được dùng để thử nghiệm cánh lớn hơn có diện tích cánh lên đến 20,3 m² (218,5 ft²) thay vì 18,3 m² (196,98 ft²) tiêu chuẩn, nhưng lại ảnh hưởng nặng nề đến việc nghiên cứu buồng lái điều áp. Theo sau các thử nghiệm này, thêm một chiếc Fw 190B được chế tạo, đặt tên là B-1, mang số hiệu 811. Chiếc máy bay này tương tự như kiểu B-0 nhưng có vũ khí trang bị hơi khác biệt. Trong thiết kế kiểu B-1 ban đầu, nó được dự tính để trang bị bốn súng máy MG 17 và hai pháo MG/FF. Tuy vậy, chiếc 811 lại được trang bị hai khẩu MG 17, hai khẩu MG 151 và hai khẩu MG/FF. Sau khi chiếc 811 được hoàn tất, không có thêm phiên bản Fw 190B nào khác được đặt hàng, dẫn đến suy đoán rằng kết quả thử nghiệm không được hài lòng.
Phiên bản C sử dụng kiểu động cơ DB 603 dài hơn nên đòi hỏi phải thay đổi đáng kể khung máy bay. Vì trọng lượng động cơ nặng hơn ở phía trước, đuôi của chiếc máy bay phải được kéo dài để đưa trọng tâm lui lại vị trí thích hợp tương ứng so với cánh. Để thử nghiệm việc thay đổi này, nhiều khung máy bay 190A tiêu chuẩn được trang bị lại động cơ siêu tăng áp DB 603 để thử nghiệm việc gắn động cơ, chiếc V13 (số hiệu 0036) gắn động cơ 603A công suất 1.750 mã lực, và hai chiếc V15 và V16 không lâu sau đó được gắn động cơ 603E công suất 1.800 mã lực. Với loại động cơ này, chiếc V16 đạt được tốc độ 725 km/h ở độ cao 6.800 m (450 dặm mỗi giờ ở 22.309 ft), một bước tiến đáng kể so với tốc độ 650 km/h ở 5.200 m (404 dặm mỗi giờ ở 17.060 ft) của phiên bản Fw 190 A. Chiếc V18 nối tiếp sau đó, lần đầu tiên được trang bị trọn gói dành cho tầm cao bao gồm buồng lái điều áp, sãi cánh dài hơn, động cơ 603G mới dẫn động bộ cánh quạt bốn cánh mới, và một bộ turbo tăng áp Hirth 9-2281. Không giống như những kiểu B thử nghiệm, chiếc V18 được trang bị bộ turbo-tăng áp gọn gàng hơn, bố trí các ống dẫn cần thiết dọc theo gốc cánh, dấu một phần trong lườn, và bố trí cả hai cửa hút gió và bộ làm mát khí nạp trong một cụm hình giọt nước có kích thước khá đáng kể bên dưới buồng lái. Cái "túi" này khiến cho kiểu máy bay này bị gán cho tên lóng là "Känguruh" (con Kangaroo). Kiểu V18 sau đó được cải biến thành kiểu V18/U1, với một động cơ "xuống cấp" 603A nhưng với một bộ DVL turbo-tăng áp mới cung cấp công suất lên đến 1.578 mã lực ở độ cao 10.700 m (35.105 ft). Đã có thêm bốn chiếc nguyên mẫu được chế tạo dựa trên V18/U1 gồm những chiếc: V29, V30, V32 và V33.
Tương tự như những chiếc kiểu C, những chiếc kiểu D ban đầu được chế tạo chủ yếu để thử nghiệm loại động cơ Jumo 213 trên những khung máy bay sẵn có, như là kiểu D-0, với kế hoạch tiếp tục trên các kiểu chủ định cho tầm cao là kiểu D-1 và D-2. Chiếc nguyên mẫu D-0 đầu tiên được hoàn tất vào tháng 10 năm 1942, bao gồm một khung máy bay A-5 trang bị động cơ Jumo 213A. Các chiếc kiểu mẫu khác tiếp tục ra đời, nhưng cũng giống như những chiếc kiểu C việc phát triển bị kéo dài.
Vào cuối năm 1943, rõ ràng là Không lực 8 Hoa Kỳ bắt đầu gia tăng các chiến dịch chủ yếu cần theo dõi. Ở độ cao mà kiểu máy bay B-17 Flying Fortress hoạt động, trong khoảng 7.620 m (25.000 ft), chiếc Fw 190A đã gặp khó khăn trong khi chiếc Bf 109 (dòng G-6) đơn giản là có trang bị vũ khí tiêu chuẩn quá nhẹ (2 khẩu súng máy 13mm MG-131 và 1 khẩu pháo tự động 20mm MG-151/20 hoặc 30 mm MK-108 (chỉ áp dụng trên dòng G-6/U4)  "motorkanone") để có thể sử dụng một cách hữu ích để chống lại loại máy bay ném bom này. Kiểu B bị loại bỏ vào thời điểm này, để lại các phiên bản C và D như là những giải pháp có tiềm năng, nhưng tiếp tục có những vấn đề để làm cho bộ turbo-tăng áp có thể hoạt động tin cậy hơn. Các cải tiến sử dụng các phiên bản động cơ siêu tăng áp cơ khí đã đủ để đưa ra một thiết kế khá cạnh tranh hoạt động ở độ cao vào khoảng 7.620 m (25.000 ft). Bộ Hàng không (RLM) bắt đầu quan tâm đến các thiết kế đơn giản hơn này và đưa vào sản xuất như là giải pháp lấp chỗ trống tạm thời. Vì nhu cầu của loại động cơ DB 603 đang ở mức cao để trang bị cho nhiều kiểu máy bay hai động cơ như chiếc Messerschmitt Me 410, họ đã chọn loại động cơ Jumo 213 cho việc sản xuất trong tương lai, và kiểu D trở thành phiên bản Fw 190 tiếp theo được sản xuất.
Mặc dù thiết kế tạm thời này đủ để đưa vào sản xuất một kiểu máy bay có khả năng đương đầu với những chiếc B-17, vào năm 1943 Không quân Đức bắt đầu biết được về kiểu máy bay ném bom B-29 Superfortress của Không Lực Lục quân Hoa Kỳ (USAAF) có tầm bay cao vượt xa trên khả năng của mọi thiết kế tiêm kích mà Đức đang có. Một cuộc họp được tổ chức tại xưởng Augsburg của Messerschmitt, nơi người ta quyết định tiếp tục phát triển phiên bản tầm cao của kiểu Fw 190 như là chiếc Ra-2 và Ra-3, cũng như phát triển một phiên bản mới của chiếc Bf 109 như là kiểu Messerschmitt Me 155. Sau khi đổi tên, chiếc Ra-3 trở thành kiểu máy bay Focke-Wulf Ta 152 và B-29 đã không được USAAF sử dụng ở mặt trận Châu Âu