德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1)

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导读:德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1) 空天战机是一种真正的“明日战机”,它像普通飞机一样水平起飞,以每小时1.6万—3万公里的高超音速在大气层内飞行,在30-100公里高空的飞行速度为12-25倍音速,而且可以直接加速进入地球轨道,成为航天飞行器,返回大气层后,像飞机一样在机场着陆,成为自由地往返天地之间的飞行工具。从概念上来说,比60年后今天的航天飞机还要先进。 欧美国家曾在20世纪80年代末制定过各自的空天飞机计划,比如美国航空航天局NASA的X-30,英国的“霍托尔”,德


德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1)

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1)

空天战机是一种真正的“明日战机”,它像普通飞机一样水平起飞,以每小时1.6万—3万公里的高超音速在大气层内飞行,在30-100公里高空的飞行速度为12-25倍音速,而且可以直接加速进入地球轨道,成为航天飞行器,返回大气层后,像飞机一样在机场着陆,成为自由地往返天地之间的飞行工具。从概念上来说,比60年后今天的航天飞机还要先进。

欧美国家曾在20世纪80年代末制定过各自的空天飞机计划,比如美国航空航天局NASA的X-30,英国的“霍托尔”,德国的“桑格尔”等空天飞机,但因难度过大而纷纷下马。时至今日最为人们所熟悉的、成功的空天飞机就是美国的X-37B试验机了,它全长29英尺,高9.5英尺,大小是航天飞机的1/4。尽管个头不如航天飞机,但X-37B具有惊人的速度,美联社称“如果将航天飞机比作一辆大货车,那么它就是一辆十足的跑车”。在2010年4月22日首次试飞的X-37B是无人驾驶的,它不但装备短时间高速飞行用的发动机,而且还携带太阳能电池板,能在太空轨道运行270天,这是美国现役航天飞机做不到的。美国太空网称,X-37B显然更适合执行那些随时需要变轨的外太空项目,如战区侦察等。”

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1)

但是谁又能想得到这种现如今还只是处于验证状态的先进飞型器的真正“原型”,竟是来自于70多年前在欧洲掀起了无边战火的纳粹德国的末日科技最高杰作——“银鸟”空天轰炸机。


提到“银鸟”,就必须讲述欧根·森格尔(1905年9月22日一1964年2月10日)的故事。这位奥地利宇航科学家在冲压发动机和空天飞机领域高瞻远瞩,领袖群伦,广受科学界同行的景仰。堪称人类航天时代的奠基人。


1905年,森格尔出生在当时还属于奥匈帝国的波希米亚(Bohemia)。求学时代,他先后在格拉茨(Graz)和维也纳的技术学院学习土木工程。在此期间,他接触到了赫尔曼·奥伯特(Hermann Oberth)所著的《乘火箭进入行星空间》(By Rocketinto Planetary Space)一书,这使他对航空航天产生了极大兴趣,并放弃了土木工程的学习加人了以奥伯特为首的德国业余火箭爱好者运动—VfR(即航天社)。

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1)


1929年,森格尔以《火箭飞行技术》(Technology of Rocket Flight)作为他的博士论文题目,字里行间充满了天马行空的美妙幻想,结果被严谨的导师驳回。无奈之下,森格尔只好以机翼桁架静力学为题目重新撰写了一篇论文,这才拿到了博士学位。1933年,森格尔把他被驳回的论文扩写后,以《火箭飞行工程学》( RocketFlight Engineering)为题公开出版。书中他提出了“火箭动力滑翔机”概念,设想飞行器应当达到10马赫的极速,飞行剖面由抛物线轨道和水平滑翔两部分组成,飞行高度可达到60-70公里。在1933年,这样的速度和高度数字是闻所未闻的,难怪他的论文会被驳回重写了。欧根·森格尔因为这本著作而声名鹊起。1935年6月和1936年2月,森格尔又为奥地利《飞行》杂志(Journal Flug)撰写了多篇文章阐述动力火箭飞行方面的理论和他的见解。这引起了德国空军部的重视,后者认为森格尔的理论和设想提供了一种制造全球战略轰炸机的可行之路。


1936年,森格尔接受厂德国方而的邀请,成为VfL(德国空中运输测试中心)的一员。1937年,他被任命为LuneburgerMoor的Trauen的火箭飞行研究中心(Rocket Flight Research Center)主管。在那里,森格尔潜心于高压火箭发动机枝术和远程火箭动力滑翔机理论的研究。他逐渐构思、完善了一个低轨道空天轰炸机的概念:利用火箭滑撬起飞,主发动机推进飞机至大气层边缘,然后沿大气圈上部进行一系列连续的亚轨道“弹跳”,飞越遥远的距离。


空天飞机设计首先要解决的便是动力问题,在前往德国之前,森格尔就已经开始研究液体火箭发动机了。从1930-1935年,经过艰苦的技术攻关和无数的静态试验,森格尔完善了他的“再生式液体火箭发动机”——发动机运转过程中,液体燃料在燃烧室周围循环流动,带走燃烧室的热量,达到冷却发动机同时保持燃烧室内压力的目的。这种发动机能产生3048米/秒(10000英尺/秒)的惊人的排气速度,相比之下,在此之后出现的V-2火箭只能达到2000米/秒(6560英尺/秒)的速度。

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而空天飞机的第二个难题是发动机和机身一体化设计。当空天飞机以高超音速在大气层中飞行时,空气阻力将急剧上升,其外形必须高度流线化。亚音速飞机常采用的翼吊式发动机布局已不能使用。需要将发动机与机身合井,以构成高度流线化的整体外形。1933年出版《火箭飞行工程学》一书时,森格尔就描绘了火箭滑翔机的简单外形:机身是一个前端尖锐的圆柱体,带有一对适合超音速飞行的短而宽的机冀,垂尾位干平尾末端,以腾出机身尾部空间容纳高压火箭发动机的尾喷口。到30年代末,森格尔逐步完善了这个方案,机体被改为平底状升力体(差不多是将原来的圆柱体机身从中间切开),同行们谑称其为“熨斗”。研究中心正式赋予的名字则要诗意得多——“银鸟”( Silbervogel )。其外表光滑圆顺的外形与后世的许多高速实验机十分相似,如果“银鸟”能够制造出来,仅从理论上来说,这种极为前卫的构形足以使它完成那同样极为前卫的任务。

“银鸟”最终方案是在参与1940年纳粹德国空军部正式启动的“美利坚轰炸机”时提出的。在当时的设计方案中,“银鸟”将是一种超音速、同温层飞行的有人驾驶轨道飞行器。“银鸟”的机身设计的极为扁平,以提供尽可能高的升力,相较之下,横截面为楔形的机翼显得短小。机身尾部装有两个水平尾翼,平尾尖端各有1个小型垂尾。燃料装在2个大型油箱内,并列布置在机身两侧,与机翼后缘相接。油箱前方则是2个大型液氧容器。油箱后方,机身尾部装有1台推力高达100吨的主火箭发动机,两侧还布置有2台辅助火箭发动机。机身前端是飞行员的加压座舱。“银鸟”采用了前三点起落架,前起落架向后收起,主起落架向内侧收起,收纳于液氧雄外侧。炸弹舱位于机腹中央,可携带一枚重达3629公斤(8000磅)的自由落体炸弹。“银鸟”的飞行高度和速度早已超越了当时人们的想象,所有的防空武器对其都将没有效力,因此方案根本无需考虑自卫武器的布置。

“银鸟”空天轰炸机和V-1导弹一样借助长长的滑轨起飞,滑轨起飞和垂直发射一样,是高速飞行器的有效起飞方式之一。长达3公里的轨道上,推力高达600吨的助推火箭将赋予“银鸟”极高的初速(助推阶段用时11秒)。达到起飞速度后,“银鸟”以30度角升空,到达1500米高度时,速度已达到1.5倍音速(1850公里/小时)。这时它已抛掉了笨重的助推火箭,主火箭发动机点火,在90吨燃料产生的强大推力下,“银鸟”将在8分钟内“摸高”至145公里(也有资料称“银鸟”的轨道高为260公里),速度高达22100公里/小时(6.14公里/秒,接近第一宇宙速度)。

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(1)


“银鸟”进入亚轨道后开始转入平飞,此后,“银鸟”在加速度和重力的双重作用下开始一连串的抛物线飞行。首先,它的飞行高度将降低到40000米(密度相对较高的空气层),随后由于激波作用到机翼和机体上,产生额外升力,飞机就像在水面上打水漂的石块一样向上弹去。重新获得飞行高度,并且同时冷却进入“稠密空气层”时飞机与空气剧烈摩擦产生的巨大热量。充分利用高速飞行中所产生的激波的巨大能量,使飞机就像冲浪的人们一样借着这股巨大的能量顺利飞抵数千甚至上万公里之外的目标,这是仅靠飞机自身的燃料肯定无法达到的巨大跨度。这就是“银鸟”的设计思想。在飞行过程中,这样的乘波“弹跳”将发生数次,第一次“弹跳”后,“银鸟”将回到125公里的高度,然后再次重复之前的抛物线弹道,每次“弹跳”后的高度呈阶梯状下降,从125公里到90公里再到80公里,依此类推,直至最后进入对流层的巡航平飞并最后依靠起落架滑跑着陆。在这一连串的“弹跳”中,“银鸟”足以飞越大约23500公里的漫长航程(14594英里)。也就是说只要航线选择得当,完全可以从德国起飞,跨越大西洋,轰炸纽约后从太平洋上空掠过,跨越欧亚大陆,返回德国。“银鸟”的这个设想与美国未来的“全球攻击平台”完全一致,后者还有一个别称就是“环球乘波(激波)轰炸机”。(未完待续)


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