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現代運載火箭的鼻祖:德國V-2導彈的前世今生!

一、源頭

這種原始火箭雖然沒有現代火箭那樣複雜,但已經具有戰鬥部(箭頭)、推進系統(火藥筒)、穩定系統(尾部羽毛)和箭體結構(箭桿)。

這種原始火箭雖然沒有現代火箭那樣複雜,但已經具有戰鬥部(箭頭)、推進系統(火藥筒)、穩定系統(尾部羽毛)和箭體結構(箭桿)。

雖然我們的祖先發明了火藥、火箭,但由於長期的封建統治,致使科學技術因而停滯不前。儘管歐洲人在中國發明火箭的幾百年後才學會使用火箭,然而現代火箭技術還是首先在歐洲得到了迅速發展。

13~14世紀,中國的火箭技術與其他火藥兵器一同傳到阿拉伯、印度,後又傳入歐洲。至18世紀後期,印度軍隊在抗擊英、法軍隊的多次戰役中成功使用火藥火箭(射程超過1公里)的戰例推動了歐洲火箭技術的發展。曾與印軍作戰的英國軍官康格里夫在19世紀初配製了多種黑火藥,並使火箭的射程提高到2.5~3公里。19世紀70年代以後,火炮,特別是線膛炮在軍事上的成功的應用,使火箭的發展變得緩慢。

二、理論基礎

直到20世紀初,俄國著名科學家齊奧爾科夫斯基從理論上證明了多級火箭可以克服地球引力而進入太空,並建立了火箭運動的基本數學方程,奠定了航天學的基礎。此外,他肯定了液體火箭發動機是航天器最適宜的動力裝置,為運載器的發展指出了方向,並提出為實現飛向其他行星必須設置中間站,以及火箭在星際空間飛行的條件和火箭地面起飛條件。

美國的火箭專家、物理學家和現代航天學奠基人之一戈達德博士,把航天理論與火箭技術相結合,提出了火箭飛行的數學原理,指出火箭必須有每秒7. 9公里的速度才能克服地球引力,同時他研究了利用火箭把載荷送至月球的幾種可能方案。戈達德從1921年開始研製液體火箭,於1926年3月16日進行了人類首次液體火箭飛行試驗並獲得成功(火箭長3. 04米,飛行2.5秒,達到12米高,56米遠),這使得他成為液體火箭的實際創始人。1932年他首次用陀螺控制的燃氣舵操縱火箭的飛行。

三、V-2導彈在德國的誕生

隨著第一次世界大戰德國戰敗,為了限制德國的軍事力量,簽訂了《凡爾賽條約》。該條約對德國軍隊裝備的槍、炮等各種常規武器無論是從質量上還是數量上都有具體而嚴格的約束。為了避開該條約的約束,進一步發展軍事力量,德國開始嘗試將火箭技術用於開發新型的武器。於是在1930年底,德國陸軍裝備部就開始籌建了一個官方的火箭研究組織。隨後由陸軍軍官多恩伯格將馮·布勞恩等人組建成研究小組,在柏林西南部40 km處的庫默斯多夫測試和開發遠程火箭。

不過萬事開頭難,德國前期的火箭研製工作一點也不順利。一方面,德國軍方高層因不了解火箭技術的前景,無法規劃這種武器的性能和應用,因此對火箭武器的政策搖擺不定,未給予足夠的支持。另一方面,對於一個新興的東西,研究小組也沒有明確的研究方向。更沒多少現成的技術可供馮·布勞恩的研究小組借鑒。最終,研究小組只好從實驗火箭入手,從基本原理開始解決。於是從1933 年起,他們連續設計了A-1、A-2、A-3、和A-5的實驗火箭,積累了大量技術基礎。直到1936年初,多恩伯格和馮·布勞恩等人才開始考慮研製大型實用化的 A-4 火箭,這就是後來命名的V-2 火箭。

四,研製歷程

由於在研製V-2火箭的時候並沒有什麼工程經驗,但是研究火箭畢竟是為了發展新式武器,從而避開《凡爾賽條約》對德國裝備的大炮等各種武器的限制。那麼研究的新式武器應該達到甚至超過大炮威力的水平才能達到預期的目的。於是研究人員就用了當時威力最大的德V-2導彈的基本性能參數。

巴黎大炮

「巴黎大炮「能把直徑 21 厘米、裝葯 22 磅的炮彈發射到 125 千米,新的火箭應當攜帶 1 噸炸藥,飛行兩倍於此的距離,即 250 千米」。此外,它應符合公路、鄉間道路和遠距離鐵路運輸的條件,其最大尺寸應按照歐洲隧道和鐵路的轉彎曲率來確定。經初步計算,火箭包括尾翼在內的寬度應不超過 2.74 m,總長不超過 12.80 m。就這樣,研究人員慢慢初步確定了V-2火箭的一系列技術指標,如火箭總重、推力、發射精度和燃料的燃燒速度等。

佩內明德

庫默斯多夫不僅面積小,而且地理位置與保密條件都不行。1936年8月,研製小組與軍方計劃在波羅的海沿岸的佩內明德建設龐大的火箭研究中心,作為 V-2 等火箭的研製、試驗和生產基地。這裡先後建設近 70 座大型建築和複雜設施,包括當時歐洲最大的超音速風洞實驗室及大型液態氧製取工廠、裝備精良的試驗室和製造車間等。

V-2導彈發射

多恩伯格是 V-2 火箭計劃的總負責人,馮·布勞恩領導各系統的總體協調和設計。瓦爾特·泰爾和瓦爾特·里德爾分別領導發動機的研製和導彈設計工作。1942年十月,V-2火箭實驗發射成功。但是導彈畢竟是一個很複雜的系統工程,雖然首飛成功,不過距離真正實用化還有很多問題要解決。

V-2

1943年下半年時,盟軍逐漸得到了德國在佩內明德研製秘密武器的消息,於是英國空軍在1943年8月17日對佩內明德進行了地毯式的轟炸。直接造成733人死亡,包括火箭發動機專家瓦特爾*泰爾都被炸死了。這對V-2的研發進程造成了不小的影響。於是希特勒決定將火箭的研發、生產、與試驗分開來放在多個地區進行,避免被一盟軍鍋端了。於是又建立了波蘭火箭試驗場與密特爾維克地下火箭工廠。

德國火箭研究、生產、試驗場所的分布

1944年,儘管V-2導彈並沒有研製成熟,可靠性與打擊精度都很低,但是此時德軍在戰場上已經節節敗退,甚至盟軍已經打到德國本土了。為扭轉戰局,V-2還是被用作了轟炸倫敦與西歐的重要目標。一共發射了4000枚左右,給英國造成了很大的傷亡。

五、結局

二戰後,美國與蘇聯從德國搜颳了大量的V-2的研製人員、技術資料、以及研製設備。其中V-2設計負責人布勞恩投奔美國 ,直接成為了美國運載火箭設計的領軍人物。蘇聯也在此基礎上仿製出了V-2導彈,然後才又進一步發展出了自己的P-2導彈。

在V-2的基礎上美、蘇兩國才逐步形成了自己的航天工業體系,直到今天,各種類型的導彈武器相繼問世。可以說V-2導彈正是現代運載火箭技術的典範,它的出現將世界火箭技術推向新的高度。

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