德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)

zby199022 收藏 0 1135
导读:德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2) 森格尔的研究进展顺利显然得益于德国在30年代近10年时间对火箭滑翔机理论的研究以及获得的实践经验。超音速飞行的气动外形选择问题经过大量风洞测试得以解决,而再入飞行器——A4火箭则提供了极音速飞行的直接经验。欧根·森格尔和他的助手,也是后来他的妻子伊雷妮·布雷特为火箭滑翔机付出了多年心血。1941年6月,当德国入侵苏联时,为全尺寸火箭发动机测试而设计的测试设备已经开工建造。由于战事紧张,“银鸟”又属于未来科技研究项目,因此,在空军部的命令下,轨道


德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)

森格尔的研究进展顺利显然得益于德国在30年代近10年时间对火箭滑翔机理论的研究以及获得的实践经验。超音速飞行的气动外形选择问题经过大量风洞测试得以解决,而再入飞行器——A4火箭则提供了极音速飞行的直接经验。欧根·森格尔和他的助手,也是后来他的妻子伊雷妮·布雷特为火箭滑翔机付出了多年心血。1941年6月,当德国入侵苏联时,为全尺寸火箭发动机测试而设计的测试设备已经开工建造。由于战事紧张,“银鸟”又属于未来科技研究项目,因此,在空军部的命令下,轨道轰炸机项目暂停以保证其他已完成和具有更高技术可行性,近期内能够完成的科研项目。森格尔博士被调往德国滑翔机研究所(Dentschen Forschungsanstalt furSegelflug,简称DFS)进行冲压喷气发动机的研究,在DFS,森格尔帮助设计了Sk P.14冲压喷气战斗机方案。

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)


尽管如此,森格尔和布雷特仍然继续研究火箭动力滑翔机,并于1944年夏季正式提交了关于轨道轰炸机的报告。在报告中,森格尔详细描述了“银鸟”的性能和飞行剖面,上文出现的1500米高度达到1850公里/小时速度。主发动机推力100吨。90吨的液氧和柴油在100个大气压的燃烧室内充分燃烧,可提供3000米/秒的排气速度,足以推动其冲上260公里高空等数字都出自这份报告。在报告中,森格尔还提出了继续提升火箭发动机推力的建议,他自己在火箭研究中心设计的高压试验火箭发动机达到了10千牛的推力数值。森格尔相信,通过在柴油中使用金属散布技术可以进一步提升发动机推力。森格尔对于在石油燃料内使用不同金属的散布有着丰富的经验。他曾用铝、镁和铍做过试验。利用高水平的加工工艺例如采用在氮保护气氛中完成碾磨工序,在最后阶段使用超声波等手段,完全可以得到极其细微的金属粉末,添加入燃料后可以提高油料的粘性,油料/金属混合物中金属粉末所占比重最高可达30%,最终的浆状混合物非常耐储存,同时又不会堵塞气门、燃料喷嘴或损坏泵机。森格尔相信,油料/金属混合物的燃烧效率更高,提高的温度最终转化为更高的排气速度——7000米/秒,这相当接近第一宇宙速度,由此可以使他的“银鸟”获得更远的航程。轨道顶点将提升到290公里,第一个抛物线弹道就将跨越6750公里的距离,距起飞地点27500公里处进入水平滑翔阶段,飞行全过程将耗时3小时40分。

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)


森格尔在DFS一直呆到战争结束,由于纳粹德国在1944年投降,“银鸟”项目最终也就这样不了了之,只留下了一堆图纸、一些风洞模型和残缺不全的火箭发动机。二战结束前1个月,苏联情报人员在佩内明德( Poenem unde)发现了一些“银鸟”项目的残骸,他们收集并仔细研究这些残骸。苏联火箭发动机工程师阿列克谢伊萨耶夫发现了“1944年森格尔报告”的副本。很快这个副本的俄文版就在苏联火箭专家中广为传阅,不久更详细的分析报告就摆在了斯大林的办公桌上。关于斯大林对森格尔的兴趣有两种版本的传言,据说斯大林曾派他的儿子瓦西里和科学家格利高里·托卡蒂(Grigori Tokaty)前往法国(森格尔在战后接受邀请移居法国,法国空军部对火箭和冲压发动机技术都非常感兴趣,20世纪50年代,法国在森格尔研究的基础上制定过代号“三叉戟”的火箭一冲压混合动力战斗机计划),试图说服森格尔为苏联政府工作,但最终没有成功。还有传闻说克格勃的特工曾试图绑架森格尔,而且差一点就成功了。


1949年森格尔与欧洲和美国的科学家们一起筹备创建国际宇航联盟(International Astronautical Federation),1951年,该联盟在伦敦正式成立,森格尔被推选为第一任主席。由此可见其威望之高.1954年,森格尔回到德国,3年后,他成为设在斯图加特的喷气推进研究所主管。1961年到1963年,森格尔出任容克斯公司顾问,参与冲压航天飞机的设计工作。在这期间,森格尔提出了利用光子能量进行星际航行动力的理论(比如太阳帜)。在生命的最后一段时间里,森格尔担任了柏林技术大学(BerlinTechnical University)教授。作为一位航天科学家,森格尔可以说战斗到了最后一刻。在一次有关太空飞行原理的演讲中,森格尔因心脏病突发去世,享年59岁。


德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)

森格尔的离世似乎标志着纳粹德国的“银鸟”最终还是在历史的场合中消亡了。可实际上知道这种超级飞机的各国一直都没有放弃对它的研究和模仿。而且随着20世纪60年代太空时代的开启,更使得这种可以直接加速进入近地轨道的飞行器广受重视,对它的研究也掀开了一个新的高潮。

在这一时期中进行的一个数学控制分析里发现了“银鸟”方案的计算错误。“银鸟”在第一个再入段飞行中所产生的热量远远高于当时森格尔和布雷特的计算。如果按照他们的计算建造“银鸟”,飞机将在第一个再入段飞行中烧毁。当然,这个问题可以通过提高热屏蔽的隔热能力解决,但这样一来,本来就不大的有效载荷将有相当一部分被挪走用于绝热材料的安装,作为轰炸机而言,过小的载弹量将使它失去实战意义。

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)

绝热是空天飞机乃至所有高速、超高速飞行器所面临同时又无法回避的一大难题。由于要多次出入大气层,与空气的剧烈摩擦而产生大量气动加热,特别是以高超音速再入大气层时,气动加热会使其表面达到极高的温度。机头处的温度约为1800摄氏度,机翼和尾翼前缘温度约为1460摄氏度,机身下表面约为980摄氏度,上表面约为760摄氏度。因此,必须有一个重量轻、性能好、能重复使用的绝热系统。现代航天飞机由于受气动加热的时间短,表面覆盖氧化硅防热瓦即可达到满意的防热效果,但对空天飞机则远远不够。如果单靠增加防热层厚度来解决问题,则将使重量大大增加。直到21世纪初的今天,空天飞机绝热问题仍未得到解决,科学家们正在研究用快速固化粉末冶金工艺制造纯度很高、质量很轻的耐高温合金。美国已研制出高速固化钛硼合金,适合制造机身内层结构骨架。机头与机翼等温度最高的部位,准备采用碳复合材料,表面有碳化硅涂层。这些材料科技到目前还未实用化。据说,有科学家建议采用主动式冷却绝热系统,也就是把机体结构与防热系统一体化,即把机体结构设计成夹层式或管道式,让推进剂在夹层内或管道内流动,使它吸走空气对结构外表面摩擦所生成的热量。这与70年前森格尔设计的自循环冷却液体火箭发动机的原理何其相似。


德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)

或许是“银鸟”项目没有进展到原型机阶段,一些重大的问题尚未暴露,也可能是森格尔没有考虑到。作为空天飞机,“银鸟”的原理和设计都走在正确的道路上,但作为空天轰炸机,它存在一个重大缺陷——“银鸟”的设计没有考虑到高超音速条件下的投弹问题。人们今天已经知道,高超音速状态下,自由落体炸弹如果仅靠自身重力投放,那么它将不会下坠而是紧紧的吸附在机体上!“银鸟”的速度超过10倍音速,它是不能采用常规投弹方式的,不说投弹,就是打开弹仓门这个动作本身都会对超高速飞行的飞机产生严重影响。


最后顺带说一下,即使“银鸟”投入使用,它的价值仍然大成问题。首先,其制造成本和使用成本之高昂.以德国当时的国力能否承受得起值得怀疑。其次,在这样高昂的使用成本下,如果仅携带普通航弹,其作战效费比未免太低,唯一值得考虑的是携带原子弹执行核轰炸任务。而众所周知,德国的原子弹计划在当时基本没有实现的可能性。

德意志末日辉煌——“银鸟”空天轰炸机(2)


森格尔的“银鸟”可说是生错了时代的优秀产物。“银鸟”虽然最终没能飞翔,但它的影响一直持续到今天。苏联数学家Mstislav Keldysh在1946年接到命令,设计苏联自己的“银鸟”(绰号Keldysh轰炸机)。 Keldysh拿出的设计方案去掉了起飞滑轨和跳跃弹道,而在翼尖安装了2台冲压发动机。20世纪60年代初,在“Keldysh轰炸机”基础上,苏联开始研制巡航导弹。有意思的是,美国第一代巡航导弹——“纳瓦霍”在初始设计阶段也采用了类似的动力方案。21世纪初的今天,美国正在论证的B-3全球打击平台的技术想象图与“银鸟”酷似。不得不承认在以森格尔为首的德国航天科学家们远远的走在了时代的前面。他们不仅提出了全新的概念,而且成功解决了核心理论问题,虽然一些技术瓶颈只有随着时间的推移,技术的进步才能逐步解决,但德国科学家作为人类航天科技铺路人的重要地位是不可取代的。令人惋惜的是因为立场的问题,让他们的许多研究成果都毁于战火之中,只有一些散乱的资料流传了下来。不过随着技术的进步,现在人们已经可以在虚拟世界中见到这些曾经的传奇。而最近面世的空战网游《战机世界》更是让人们有了一个可以驾驶这些明星战机纵横翱翔的空间,各位航空爱好者可不要错过这个机会呀。


(更多相关敬请浏览:http://tksj.blog.163.com


3
回复主贴
聚焦 国际 历史 社会 军事 精选
0条评论
点击加载更多

发表评论

更多精彩内容

热门话题

更多

经典聚焦

更多
发帖 向上 向下