- 末日计划:第三帝国秘密空军装备
- 邓涛编著
- 2636字
- 2024-11-03 09:29:29
第一章 火箭截击 国土防空截击机项目
面对规模庞大而繁杂的纳粹末日计划,今天的人们常常会掩卷反思:大战末期德国空军最需要的是什么?截击机!这几乎会是唯一的答案。那么就让我们将目光移到航空史的这个角落中去逡巡一番吧,尽管其中所涉及的大部分内容可能极为冷僻……
德国空军在1942年间的防空作战是十分有效的,英国皇家空军轰炸机司令部的飞机损失数量惊人,被击落1404架,击伤2724架。不过随着1943年美第8航空军正式加入对德战略轰炸的大合唱,一切都改变了……
时光追溯到1944年初,曾经不可一世的德国航空部(Reichluftfahrtministerium-RLM)已经今非昔比。其战功赫赫的轰炸机部队早已名存实亡,战斗机司令部在东西两线的部队也因盟国空中力量的日益增强而开始受到伤筋动骨的挫折。只有负责德国本土防空的航空兵部队仍然堪称精锐——基干由作战经验丰富的各部队老兵抽调组成,装备与人员补充具有最高级别的优先权。
然而,即便如此,这支以战斗机为主的部队仍然面临极大的困境。随着制空权的逐渐易手,德国空军此时最主要的任务已从“在敌人的天空中将敌机清除”变为了“尽最大的可能阻止敌机在我们头上扔炸弹”,但德国空军本土防空部队的装备却没有因作战目标的转变而得到及时的更替——这支部队绝大部分的装备仍然是为在攻势作战中争夺制空权而研制的,如Me 109、Me 110、Fw 190各型。平心而论,德国空军本土战斗机部队的这些装备大都是些航空科技与工程学上的杰作,整体性能优良,在强悍的德国空军手中曾经发挥出了令对手绝望的战斗力。遗憾的是,随着时间的推移,战争形势的变化使这些往昔的空中霸王并不能很好地适应截击作战的新任务。
以重装甲重防护火力的高空重型轰炸机为主要作战对象的防空截击作战,要求作为防守的一方使用的装备必须具有高平飞速度、高爬升率、重火力的特点,同时作为高消耗装备,还必须操作简便、制造成本低廉,与之相对的,通常在一般的战斗机项目中被要求的一些指标,如续航力与高机动性等则基本不作过多的考虑。从以上要求看来,德国空军战斗机司令部的绝大多数装备作为合格的截击机是勉为其难的。
在这种背景下,从1943年起研制专用的国土防空截击机就被德国空军相当郑重地提到了日程上来。在机械设计方面向来富有想象力传统的德国工程师们,面对德国空军的呼吁则回应热烈,在由此产生的一大堆五花八门的方案中大体可分为两种流派(或者说是设计思想)——其一风格较为正常,整体设计较为完善,大都以喷气引擎为动力,以跑道为主要起降操作方式;另一种风格则相当激进,但设计上却极为简陋,大都以火箭引擎为动力,以不需要机场的垂直或母机/寄生式为主要出击方式,当然造价也相当低廉,并基本不使用各种稀缺的战备物资,从某种程度上来说,此类截击机方案甚至可以看成是一次性装备……
冯·布劳恩的垂直起飞截击机项目
笔者之所以选择冯·布劳恩(von Braun)教授的垂直起飞(VOT)截击机项目作为末日计划简易截击机项目概述的起始,实际上是自有深意的。作为因V2(A-4)导弹及后来的阿波罗登月而举世闻名的冯·布劳恩教授的作品,这个方案似乎能更好地说明末日计划中这些简易截击机与火箭之间的紧密联系。
早在包括A-4在内的庞大火箭计划尚未正式启动的年代,狂热的火箭技术崇拜者冯·布劳恩教授就开始对将他所擅长的东西应用于飞机设计领域而深感兴趣,并为此曾进行了大量深入而认真的研究。
1936年初,冯·布劳恩试图为一架普通飞机改装火箭引擎以证明自己想法的可行性,很快他就通过一架亨克尔He 112得到了试验的机会。在经过一系列“壮观的失败”后,1937年春,德国空军飞行员埃里希·瓦尔西茨(Erich Warsitz)先是用传统的活塞式引擎将他那架经冯·布劳恩改装后的He 112 v5飞到了800米高度,然后关闭了活塞引擎的运转,并随即点燃了机尾的液体火箭发动机,从而使这架与Bf 109竞争的失败者,意外地作为航空史上第一架完全依靠液体火箭发动机提供动力的飞机而幸运地被载入了史册。此后,这架He 112 v5作为火箭技术试验机继续担负试飞任务,为冯·布劳恩教授的研究提供了大量宝贵数据。在这些第一手试验资料的基础上,冯·布劳恩于1939年7月6日向德国空军提交了一份有关发展火箭动力垂直起飞截击机的可行性报告并附上了自己的详细方案。
艺术家笔下的冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机发射场景(方案二)。
He 112 v3火箭动力试验机。无线电呼号D-IDMO,该机毁于一次地面火箭发动机爆炸事故。
He 112 v5火箭动力试验机。照片摄于1939年4月。
He 112 v5火箭动力试验机动力结构示意图。驾驶舱前后的圆形容器分别为酒精箱/液氧箱。
在冯·布劳恩的设想中,他的火箭飞机将具有一个简洁的常规外形——雪茄状的平滑机身+翼展不大的平直梯形翼+十字型尾翼。唯一的一具火箭发动机被安装于机身尾部,一如曾在He 112 v5上实现的那般,所不同的是,这架专门设计的火箭飞机取消了机头的活塞发动机与螺旋桨。所有的燃料都储存在机身内部紧挨驾驶舱后面的几个巨大容器内,燃料主要为液氧和酒精,至于那个狭小的驾驶舱本身则是加压的,这在1940年代初绝对是一项超前的先进技术。总之,这样的设计首先令人联想到一枚被插上了翅膀的火箭弹而不是一架飞机。让人们感到惊异的是,冯·布劳恩的这一设计与后来首次突破音障的贝尔X-1相似处颇多。
当然,相对于冯·布劳恩火箭截击机的外形,人们最感兴趣的还是其起降方式。作为火箭技术的大家与狂热崇拜者,冯·布劳恩为自己的飞机选择了一种自然而又不无创意的起飞方式——飞机将被成排地储存于经特殊设计的发射基地中,这些基地实际上是一种装有活动式发射架的建筑,一排排的双框式两轨发射架被以遥控方式操纵伸出,而挂在这些发射架上的截击机则以与火箭并无二致的方式被垂直发射出去,总之那情景十分类似于活鸡加工厂的流水线。需要指出的是,冯·布劳恩对火箭截击机的设想及这种原创性十足的起飞方式,对后来德国工程师的启发意义极为深刻,这一点我们将在后面相当多的类似项目中得到体会。
至于该机升空后的作战方式则更加令人叹为观止:在飞机发射升空的几分钟内,直到主燃料箱的燃料消耗殆尽,飞机将在地面雷达的引导下,以无线电遥控指令方式向目标飞去,随后飞行员要打开一个辅助燃料箱重新点燃发动机,并接管飞机的控制权,以操纵飞机对目标进行一次坚决有力的致命攻击。当攻击完成后,飞机将在无动力的情况下滑翔回己方机场,并使用机腹的滑橇以常规方式降落于跑道。按冯·布劳恩为该机设计的作战方式,整个过程不超过15分钟——从起飞到战斗再到降落。
虽然以今天的目光看来,冯·布劳恩的火箭截击机方案无非就是一种有人驾驶的防空导弹,但在20世纪40年代初时,这样超前的想法显然还是吓坏了德国空军的军官们——尽管普鲁士军官团素以善于接受新事物而著称。在“概念过于天方夜谭”、“燃料的制造与储存过于烦琐而昂贵”、“发射基地的建造工程巨大且易受攻击”……,等一大堆的理由下最终推托掉了冯·布劳恩大胆而疯狂的建议。
虽然经历了初次的挫折,但固执的冯·布劳恩教授并没有放弃自己的设想,很快他又拿出了火箭截击机的第二个版本。与原来的设计相比,这个版本并没有实质性的改进,最显著的变化在于工程浩大的发射基地被机动灵活的卡车式垂直发射架所取代,至于机体本身则除了外形变得更加圆滑(包括翼梢),机翼改为下单翼方式布局,及驾驶舱风挡面积被加大以使飞行员获得更佳的视野外,两个版本就几乎完全一致了。
很显然,对于这种旧瓶装新酒的方案,德国空军除了继续受到“惊吓”外,根本就不可能再有其他的反应了,所以冯·布劳恩的雄心壮志再一次被浇了凉水,从此专心致志地研究火箭去了……
冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机三面简图(方案一)。
冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机(方案二)动力结构示意图。冯•布劳恩的这张结构图为我们展示了液体火箭引擎飞机的基本结构:氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中,推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化、蒸发、混合和燃烧等过程生成燃烧产物,以高速(2500~5000米/秒)从喷管中冲出而产生推力。
因为只有按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂才能调节应用科学火箭引擎的推力,所以需要一个推进剂供应系统来完成这个功能,即对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。按输送方式不同,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后进入氧化剂、燃烧剂贮箱(氧化剂、燃烧剂的流量是靠减压器调定的压力控制),将其分别挤压到燃烧室中。挤压式供应系统只用于小推力发动机。大推力发动机则用泵压式供应系统,这种系统是用液压泵输送推进剂。在冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机方案中,我们看到这个系统位于后部的燃烧剂箱与喇叭状燃烧室之间,从资料分析,应该属于泵压式供应系统。值得注意的是,其尾喷口似乎设计有类似于X-31的燃气矢量调整片。
冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机三面简图(方案二)。值得注意的是,飞行员座椅可以在飞机处于不同姿态时进行角度调节,以减轻飞行员所承受的过载。
方案一的起飞方式(上)和方案二的起飞方式(下)。我们可以很直观地对比出这两种方案在起飞方式上的差异,虽然两者并无本质区别,均采用双杠式发射架垂直发射升空,但显然方案一的基地规模要“壮观”很多。
艺术家笔下的冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机基地及作战场景(方案一)。
冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机三面图及主要数据(方案一)。
冯•布劳恩垂直起飞火箭截击机三面图及主要数据(方案二)