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诡异的纳粹幽灵——霍顿兄弟的飞翼战斗机(1)  

2013-12-23 11:14:44|  分类: 军事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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(飞翼0)

“飞翼”是一种有别于常规气动布局的一种飞行器气动布局方式。在我们的观念中,提到飞机,总会想起机身、机翼、座舱等等部件的组合体。但在飞翼布局中除了对任何飞机来说都必须的机翼外,去除了所有其他多余的部件,简单的说就是只有飞机翅膀的布局,看上去只有机翼,没有机身,机身和机翼融为一体。无疑这种布局是空气动力效率最高的布局,因为所有机身结构都是机翼,都是用于产生升力,而且最大程度的降低了阻力。空气阻力最小所以雷达波反射自然也是最小,所以飞翼布局也是隐身性能最好的气动布局。现今世界上最为著名的飞翼飞行器就是美国的B-2“幽灵”隐形战略轰炸机。而实际上德国的“沃尔多·沃特曼”兄弟才是公认的世界最早飞翼的设计和制造者,还有世界上最先问世的飞翼战斗机就是纳粹德国时期的“飞翼大师”(grand masters of fly-ing wing)霍顿兄弟(Horten brother ) 研制的,在他们的一生中设计了超过20种飞翼方案、其中最负盛名的便是在二战的烽火中研制成功的Ho-IX,这是人类历史上第一种喷气式飞翼。

霍顿兄弟诞生在20世纪初,两人从孩童时代起就对机械和飞行器有着莫大的兴趣霍顿兄弟从小就向往能设计出飞得既高又快的飞机,1918年,冯·普兰德尔特博士(Drvon Prandlt)在哥廷根发表了关于飞翼的理论,霍顿兄弟很快就被这种没有机身和尾翼的怪异外形迷住了。他们坚信只有这种单纯以机翼容纳乘员和动力系统,取消机身、水平尾翼和垂直操纵面的布局才能最大程度地消除阻力。两兄弟对于飞翼结构表现出了一种近乎病态的兴趣,他们在有生之年几乎没有设计过其他任何形式的飞行器。
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(霍顿兄弟和他们的第一架飞翼滑翔机Ho-I的合影)
    
1919年签定的凡尔寨和约理论上禁止德国重整军备,尤其限制其航空工业的发展。于是,在两次世界大战间,德国突然流行起了滑翔机运动。滑翔机在德国的盛行既有20世纪20年代航空大发展的背景,也有德国官方的支持,因为它即可以在不触动凡尔赛和约的情况下为未来的德国空军储备飞行员,又可对航空前沿领域的科学探索做出贡献。雷玛·霍顿( Reimar·Horten)和沃尔特·霍顿( Walter·Horlen )就是在这样的时代背景下登上了航空史的舞台。年满20岁之前,雷玛和沃尔特就设计出了他们的第一种飞翼滑翔机——Ho-I(Ho是两兄弟姓氏的字头缩写)。1933年7月,Ho-I在波恩汉格纳机场(Hangelar)完成了首飞,由弹簧筒发射的Ho-I滑翔了150-300英尺,滑翔高度不到6英尺(有意思的是大西洋彼岸的约翰·诺斯罗普制造的第一架飞翼样机NM-1也只能飞到6英尺高)。尽管在飞行测试中还是暴露出飞行控制方面的许多问题,但Ho-I为霍顿兄弟的飞翼事业拉开了大幕。二战前、霍顿兄弟一直致力于研制独特的飞翼飞行器,并不断进行改进以期获得满意的性能。在这段艰难的探索时期,霍顿兄弟的父母给予了他们完全的理解和支持,父母甚至允许他们把起居室和饭厅变成了制造车间。
  
二次世界大战爆发后,霍顿兄弟均加入了德国空军。霍顿兄弟中的老三沃尔夫拉姆(Wolfram)成为德国空军He-111的飞行员,在敦克尔克(Dunkerque)上空被击落身亡。沃尔特则成了梅塞施米特Bf-109战斗机飞行员,在第26战斗机中队中服役,曾在6个月间取得了击落7架的战果。雷玛最初也在Bf-109战斗机部队接受训练,但在1940年8月就被调往不伦瑞克(Braunschweig)的滑翔机飞行员学校(glider pilot school )。学校拥有80架双座“Kranich”翱翔机(sailplane,专指用于高空翱翔的轻型滑翔机),为了支持即将到来的“海狮计划”(Operation Sea Lion),这些翱翔机接受了改装以运载弹药和作战物资。机队中还包括5架Ho-III型2架Ho-II型滑翔机,雷玛的任务就是按德国空军的要求改进他自己的滑翔机。
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(二战期间霍顿兄弟合影)
    
众所周知,英国皇家空军的坚韧以及全英国的奋起反抗使“海狮计划”最终流产,这对雷玛·霍顿来说却是个好消息,因为这意味着他可以继续进行未完成的飞翼研究。雷玛立即开始设计Ho-IV,直到1940年12月,滑翔机飞行员学校被迁往科尼格斯堡(Konigsberg)。在那里,雷玛在恩斯特·乌德特(Ernst Udet)的帮助下集中精力制造他的滑翔机,8个月后完成了原型机。
    
1942年,德国空军告知雷玛他们正在寻找一种飞机,用于测试施密特·阿戈斯脉冲喷气发动机(Schmitt-Argus  pulse  jetengine )。德国空军向雷玛咨询,希望能使用他的Ho-V飞翼验证机(装2台活塞发动机)执行此项任务。根据可靠的信息来源,德国空军下定这个决心是因为得到了情报部门从美国发回的报告,报告中提到诺斯洛普公司正在研制飞翼轰炸机。但是计算表明,Ho-V脆弱的结构无法承受阿戈斯脉神喷气发动机的强大推力,因此,霍顿兄弟重新回到制图板前设计尺寸更大,结构更坚实的飞翼,这就是Ho-VII。它采用了喷气发动机与活塞发动机混装的方式,脉冲喷气发动机装在2台推力式活塞发动机中间。德国空军评估后认为Ho-VII是一型相当不错的教练机(training aircraft),并订购了1架原型机,由敏登( Minden)的Peschke工厂生产。德国空军赋予其军方编号为8-254,但是脉冲喷气发动机却从未送到过Peschke工厂,Ho-VII原型机只是作为训练飞机存在。尽管Ho-VII项目无疾而终,但德国空军没有完全放弃超远程轰炸机项目,也注意到了霍顿兄弟的飞翼设计。
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(飞翼3)
    
1942年,雷玛·霍顿应邀参加了由赫尔曼·戈林主持的高层会议,会上讨论了制造超远程轰炸机的前景。戈林给出的技术指标异常惊人:携带4000公斤炸弹、最大航程4000英里。会上一致认可采用6台容克Jumo-004喷气发动机作为轰炸机的动力系统。梅塞施米特提交了一个方案,容克公司拿出了Ju-287,雷玛也提交了Ho-VIII远程轰炸机方案。雷玛·霍顿在他的回忆录性质的《飞翼,霍顿飞行器的故事,1933-1960》一书中写道:3天的讨论后,事情变得明朗起来,我们的飞翼方案在航程上尽管离官方的4000英里指标尚有一定差距,但与其他方案相比拥有绝对的优势。德国空军很有可能购买我们研制的大型轰炸机,因此,我们决定制造一架验证机以获取必要的数据,验证气动外形。为了将研制风险降到最低,我们将久经考验,值得信赖的Ho-III的尺寸放大两倍(翼展达120英尺),构成了新方案的墓础。Ho-VII上采用的阿戈斯发动机被直接移植过来,6台阿戈斯发动机安装在机翼上,驱动6具推力式螺旋桨。机翼采用了箱式翼梁结构,所有的控制线路和电线都被包进了翼梁内,腾出更大的机翼空间以装载燃料。我们的所有计算数据需要通过风洞测试来验证。由于当时需要测试的方案太多,找们没有时间排队等候,因此我们决定目己动手,把机身做成两个隔开的夹舱,一个作为货舱,另一个作为飞行风洞。但最终,德国空军也没有与霍顿兄弟签订制造Ho-VIII远程轰炸机的合同。
    
1943年3月,霍顿兄弟得到了Jumo-004发动机的性能曲线图和安装图纸。沃尔特还借机参观了Me-262战斗机,得到了一些严格保密的数据。这使两兄弟初步认识到了喷气发动机的巨大潜力,恰逢此时,戈林又提出了“1000×3”标准,霍顿兄弟遂停下了手头的项目,全力投入了Ho-IX喷气飞翼战斗机的研制。
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(飞翼7)

Ho-IX/Go-229——航空史上的第一架喷气飞翼
    
1943年,赫尔曼·戈林在一次会议上向所有德国航空工业代表宣布了一项决议:新研制的战机必须达到载弹量1000公斤、时速1000公里、航程1000公里的性能指标,否则不予支持。这就是有名的“1000×3”概念。德国空军战斗机部队还特别要求所有新型战斗机都必须能安装30毫米航炮。

参加了会议的霍顿兄弟在此后就开始进行新型飞翼战斗机的研制,当时他们与德国空军之间还没有签订任何合同,研究工作纯属个人行为。霍顿在《飞翼,霍顿飞行器的故事,1933-1960》一书中写道:我们计划制造2架全尺寸原型机。最初的航程仅有800公里,因为当时我们没有找到合适的防止燃油渗透进木材的黏合剂,没有它,机翼内的格栅式结构就不能被用做油箱,因为燃料会逐渐渗入机翼的胶合板蒙皮里,让事情变得无法收拾。另一方面,我们也认为装载较少的燃料可以使载弹量成倍增加。因此,尽管没有达到3个1000的要求,我们仍然把研究工作向前推进并提交给了空军部。
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(Go-229)
    
霍顿兄弟的方案相当接近“1000×3”、并且具备很好的技术可行性(当然,其他公司的设计师也有不少达到了这个目标,譬如福克·伍尔夫的库尔特·谭克)。飞翼方案深深打动了赫尔曼·戈林,使他成了这个项目最热心的支持者。德国空军部遂批准了霍顿兄弟的研制计划(军方赋予的正式项目编号为8-229),并与他们签订了合同,但附加了极为苛刻的条件——6个月内必须完成原型机的制造并进行首飞!雷玛·霍顿回忆道:6个月的时间限制实在紧张,所幸我们之前做了足够充分的准备和预研工作,因此,这是一个紧张但并非无法达到的时限。(未完待续)


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