争夺美国轰炸机

1945年4月28日,一群美国人乘坐一架C-54运输机抵达伦敦。他们身着军装,军衔为上校和将军,但都不是军官。他们的军服是为了便于他们进入第二次世界大战仍在激烈进行中的地区而设计的服装。他们组成了陆军航空兵科学咨询小组,在欧洲的目的是亲身了解德国最著名的科技武器。随着科学家们发现隐藏的文献、考察废弃的实验室以及采访被俘的工程师,他们意识到德国的武器不仅比他们的先进得多,而且该国还有两个正在开发的、能够从欧洲轰炸美国的系统。

约翰霍普金斯大学

先进的V-2导弹

第二次世界大战中最杰出的技术成就之一是V-2导弹,这是纳粹在战争最后几个月里主要用来轰炸伦敦的制导导弹。它的成功很大程度上归功于创造它的人。在沃尔特·多恩伯格和沃纳·冯·布劳恩的领导下,V-2团队汇聚了德国最优秀的空气动力学家、结构工程师、电子专家、伺服机械工程师以及控制和推进专家。

虽然V-2可能是战争期间发射的最先进的火箭,但它远非其设计团队最强大的产品。

V-2导弹,正式名称为A-4或“聚合体4”,由纳粹宣传部重新命名为“报复武器2”。它是A系列垂直发射制导导弹的一部分。该系列始于A-1,它和A-2一样,是一种相当简单的概念验证火箭。A-3和A-5是较大的导弹,都是为了解决A-4(第一款实战导弹)的技术难题而设计的。

这些火箭都有流线型的外观和后部稳定鳍,但从A-6开始,风格发生了变化。美国科学家找到的风洞模型和图纸揭示了正在开发的带翼A系列火箭。A-6、A-7和A-8都是未建成的设计研究。A-9和A-10是设计用来轰炸美国的两种远程轰炸机,它们有时被称为“ Amerika Bomber”(美国轰炸机)。

A-9是V-2的带翼版本。A-10是一种更具威胁性的武器,由一枚A-9和一枚85吨级的助推火箭组成。助推器能够产生200吨的推力,发射速度为每秒3,600英尺。然后,A-9将作为第二级,点燃自己的火箭发动机,将弹头的速度提高到每秒8,600英尺。这种两级发射系统撕裂上层大气,可以将弹头从发射点发射3,000英里,这大致相当于从西欧发射点到美国东海岸主要城市之间的距离。

美国国家航空航天局 (NASA)

更令人不安的可能是A-9的变种,它允许飞行员驾驶导弹。载人后,A-9/A-10将成为精确轰炸机,而且它并非二战期间德国唯一的此类设计。另一位名叫欧根·桑格的工程师开发了一种不同但相似的载人对跖点轰炸系统。

对跖点轰炸机

对跖点轰炸机与A-9/A-10有一些基本相似之处。它也是一种带翼的火箭驱动设计,使用强大的发动机在飞向目标的过程中达到高速度和高海拔。但相似之处仅此而已。桑格的轰炸机没有无人版本,而且由于有飞行员在驾驶舱内,该飞行器被设计成能够在每次任务后安全着陆。

桑格系统的关键在于轰炸机的空气动力学设计。长度略超过90英尺,翼展不到50英尺,其形状为卵形(圆柱形,前端尖锐,类似于航天飞机的外挂燃料箱),底部平坦,机翼较小。轰炸机机身大部分装有燃料和氧化剂罐,以及将两者输送给火箭发动机的必要管道。其他特征包括一个中央弹舱和一个足够容纳一名飞行员的前部增压座舱。着陆时,轰炸机装有可伸缩的机头和起落架,以及后部滑橇以增加着陆时的摩擦力。

由于机载燃料储存有限,而潜在的轰炸目标距离数千英里,桑格设计了他的系统,使其在发射时不会消耗燃料。该轰炸机被设计成从地面的弹射器上发射。一系列冯·布劳恩的V-2火箭将推动一个雪橇沿润滑轨道行驶,达到每秒1,640英尺的最高速度。到达轨道末端时,轰炸机将获得足够的速度飞入空中。一旦离开弹射器,飞行员将点燃他的火箭发动机,以抛物线轨迹飞入上层平流层。

动力飞行部分将在燃料耗尽时结束。此时,空气动力学将成为飞行员的主要盟友。当飞行器处于正确姿态时,轰炸机在失去高度时会以其平坦的底部撞击更稠密的下层大气,然后像石子在平静的池塘上跳跃一样向上弹回。像这样从大气中弹跳,轰炸机将发展出一种振荡的滑翔飞行轨迹,同时缓慢失去高度。在此期间,飞行员将控制飞行器完成缓慢下降,将其操纵到目标方向。在预先计算好的点,他将释放炸弹。

资料来源:维基百科

桑格允许根据轰炸类型和目标与发射点的距离进行多种不同的任务配置。本质上,有两种主要的攻击方式:点目标轰炸或区域轰炸。点目标是一种精确技术,飞行员在以中等速度飞行时,从中等高度释放炸弹。时机正确的话,一次精确轰炸攻击可以摧毁一座桥梁、一座建筑物,甚至封锁隧道入口。区域轰炸旨在摧毁大片区域,如城市或农村社区。区域攻击让飞行员从高达100英里的高空扔下炸弹,同时以快得多的速度飞行。从如此高的高度下落的炸弹所产生的增加的力抵消了精确度的不足。

在投下炸弹后,飞行员有几种方法可以返回安全地点。最简单的飞行路径是让飞行员继续绕地球飞行,逐渐降低高度,直到他返回发射地点。如果目标使得飞行员无法继续直线飞行,他可以掉头飞回着陆点。当然,掉头会显著损失能量;飞行员可能会失去足够的高度,以至于无法返回发射地点。在这种情况下,桑格提供了一个简单的解决方案,即设置一个辅助着陆场。还有一种飞行剖面,让飞行员在投下炸弹后保留一些燃料用于重新点火;他可以使自己远离目标区域,然后在安全地点进行相同的缓慢滑翔着陆。

在极少数情况下,当轰炸目标距离发射点太远,以至于轰炸机无法返回时,桑格提出牺牲飞行器。飞行员可以弹射并降落在友方领土,让轰炸机坠毁在敌方领土。

未实现的轰炸机

冯·布劳恩的载人轰炸机从未起飞。A-9的一种被称为A-4b的版本被建造了出来。它本质上是V-2的放大版,拥有18.5英尺的后掠翼和扩大的尾翼。两架A-9在1945年1月8日和24日进行了试飞,一架失败了,但另一架更成功,展示了无人超音速飞行的可行性。

桑格的轰炸机更接近于飞行,尽管不是从德国起飞。1944年,桑格在一篇题为《远程轰炸机的火箭推进器》的报告中详细介绍了他的飞行器。一份报告副本落入了沃尔特·多恩伯格手中,1952年,他在美国期间,向美国空军推销了这款轰炸机。该项目于1957年启动,并短暂存在,成为命运不济的美国空军-NASA联合“Dyna-Soar”计划。该计划于1962年被取消,从未离开地面。

资料来源:“远程轰炸机的火箭推进器” E. Sänger和I. Bredt著;“纳粹火箭专家” Dennis Piszkiewicz著;“桑格:二战时期德国的轨道火箭轰炸机” David Myhra著。

 

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我的学术背景是科学史,但我从小就对太空飞行感兴趣,那是在我小学时,我看到了一张两个宇航员在月球上的卡通画。我把七岁时对阿波罗计划的好奇心转化为一名太空飞行历史学家和自由撰稿人的职业生涯。

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