納粹德國黑科技——Ho-229戰鬥轟炸機

2021-02-13 飛行器設計

還記得美國隊長裡的最後的巨型戰機是根據二戰時納粹德國飛機設計師霍頓兄弟設計出來的飛翼式飛機為原型創作出來的。那我們就一起來看看。納粹德國的黑科技,人類歷史上界第一種無尾飛翼布局的飛機。

德國Ho-229試驗戰鬥轟炸機是人類歷史上第一架無尾飛翼噴氣式戰鬥轟炸機。它的外形和性能即使在當今也相當前衛,也是納粹德國的末日奇蹟武器設計之 一。

該機由霍頓兄弟設計,金屬和木材混合結構,由戈塔機車廠負責製造和試驗。 Ho-229共有三架原型機,其中第一架為無動力滑翔機,僅用於氣動驗證和研究,德國戰敗後被燒毀。 第二架,也是唯一曾經成功飛上藍天的有動力試驗機在第三次試飛時機毀人亡。 因此,目前全世界只存留唯一一架未完成的原型三號機在美國國家航空航天博物館展出。(註:該機通常會因生產商的原因被誤稱為Go-229,但是德國空軍編號確定為Ho-229)

《戰爭雷霆》中的Ho-229

對飛翼機(Flying Wings / Nurflügels,也稱全翼機)的研究由來已久,19 世紀末期就有不少理論探討,在上世紀 20~30 年代航空業的「黃金時代」中,蘇聯的鮑裡斯·I·切拉諾夫斯基(Boris Ivanovich Chernanovski)、美國的約翰·K·諾斯羅普(John Knudsen Northrop)等人都在進行飛翼實用化的探索,前者於 1924 年研製出世界上第一架飛翼機,1926 年成功試飛了 БИЧ-3 型,1930 年後又陸續有 БИЧ-7/7A/11 等型號面世,後者也於 1929 年將「1929 飛翼」(X-216H)首次送上藍天。而諾斯羅普終生對於飛翼機念念不忘,後面發展出了諾斯羅普YB-49和XB-35,晚年曾經撫摸著B-2轟炸機的模型感慨萬分。

約翰·K·諾斯羅普

而在德國,除了亞歷山大·利佩什(Alexander Lippisch,即後來 Me 163 的設計者)外,年輕的霍頓兄弟--沃爾特和雷瑪(Walter / Reimar Horten)也開始嶄露頭角。霍頓兄弟從小就嚮往能設計出飛得既高又快的飛機,之所以痴迷於飛翼,是因為他們堅信只有這種單純以機翼容納乘員和動力系 統,取消機身(或者說是翼身融合)、水平尾翼和垂直操縱面的布局才能最大程度地消除阻力。除了要解決穩定性問題外,飛翼的方向控制可以通過副翼、襟翼和擾 流片等部件的組合作用來實現。從利佩什研製的三角無尾機中獲得靈感,30 年代早期兄弟倆製作出了 Horten I(Ho I)木製滑翔機,當時他們還不到二十歲,此後陸續試製了一系列無動力或帶動力的載人飛翼機以不斷積累經驗。納粹上臺後為重整軍備而對航空業的大力支持為他 們創造了有利的客觀條件,當然代價也在所難免,1937 年 Ho V 首飛時就發生事故,哥倆一個傷了下巴,一個磕了牙齒,不過有付出也有收穫,Ho V-B 在 1938 年的成功試飛就比諾斯羅普的同類型號 N-1M 早了兩年。

三角形的Ho I滑翔機

1936 年霍頓兄弟加入德國空軍後(霍頓家是三兄弟,當時沃爾特曾短期加入過 Bf 109 戰鬥機部隊,後來在不列顛戰役中有擊落 7 架的戰績,雷瑪也接受了訓練但沒有參加實戰而是負責技術工作。另一個兄弟 Wolfram 則在 He 111 上被擊落於敦刻爾克),就開始考慮飛翼在軍事上的用途,歐戰爆發後甚至設想用大型飛翼滑翔運輸機實施入侵英國的「海獅」計劃。在 1941~1943 年間,他們著手研究飛翼戰鬥機的潛力,並且與走在時代前面的其它設計師一樣,也意識到應該採用新型動力裝置才能使飛機性能突破現有的水平,因此特意通過 Me 262 等項目了解噴氣發動機的各種數據資料,計劃先製作無動力的原型機,進行滑翔試驗後再以此為基礎配置噴氣動力系統,這一構想就是 Horten IX(Ho IX)。

作為空軍軍官和飛機設計師,霍頓兄弟不難有機會與德國空軍高層直接接觸,二戰發展到1944年,戰局對納粹德國越發不利。尤其是對戰局至關重要的制空權,完全掌握在美.英空軍的手中。這讓納粹空軍司令戈林焦頭爛額。為了在天空被盟軍佔據的情況下依然能對敵人造成傷害,戈林把希望寄托在新式武器上。其中就包括Ho-229。特別是其設想正迎合了帝國元帥赫爾曼·戈林提出的「3個100 」概念(即新研製的戰機必須達到載彈量 1,000 千克、時速 1,000 千米、作戰縱深 1,000 千米的性能指標,否則不予支持),很快得到了空軍一把手的首肯,在哥廷根(Gottingen)建立一個特殊部門稱為 Sonderkommando 9 / Luftwaffenkommando IX,開始項目的實施。

如此性能即使在今天也不好做到。尤其是飛機的心臟動力系統。當時的活塞螺旋槳發動機根本達不到要求。幸運的是到1944年,德國在噴氣式發動機技術方面已經成熟。霍頓兄弟立刻敏感的意識到這種革命性的動力裝置對飛翼機的巨大價值。他們通過Me262等項目了解噴氣發動機的各種性能。開始研製噴氣動力軍用大型飛翼機。1944年,在德國哥廷根正式開始研製工作。計劃被命名為「霍頓Ⅸ(Ho IX)」。

由於符合其「3個1000」概念,戈林給予了Ho-229很大支持

開始 Ho IX 的研製是在秘密狀態下進行的,可以說是德國版的「臭鼬」工程,甚至連德國航空部(Reich Luftfahrt Ministerium - RLM)也並不知情。不過紙包不住火,到 1944 年初還是被航空部發現了,並以未經協商批准為由下令停止項目。霍頓兄弟當然繼續走上層路線來遊說當權者,加上此時戈林通過情報得知美國的諾斯羅普也在進行類似的飛翼項目,而且整個戰局也開始對德國不利,因此沒多久他們就獲得了正式的官方支持,項目編號為 RLM-Number 8-229,反而得以加快原先的進度。

1944 年 3 月 1 日,第一架無動力的原型機 Ho IX V1("V"代表"versuchs"即"experimental")被拉出位於哥廷根的廠棚,由一架亨克爾 He 45 牽引升空進行滑翔試驗,在 V1 上負責操縱的是 Heinz Scheidhauer,5 天后換用更大的雙發 He 111 作牽引機。由於預計Go-229的飛行升限太高,德國缺乏座艙增壓系統,當時曾為飛行員專門設計了一套特殊的高空增壓服,這種專用飛行服乍看起來非常像後來的太空服,也成了一段趣事。但因為該機試驗中從未飛行超過千米高度,所以這種飛行服也沒有上過飛機,試飛中飛行員僅穿著普通飛行服。

為Ho-229設計的高空增壓服

數次的成功試飛驗證了這項前衛設計的可行性,此後 V1 被運到柏林附近的奧拉寧堡(Oranienburg)繼續進行測試,結果也相當令人滿意,德國航空測試機構(Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt - DVL)在 4 月份的報告指出這是一具不錯的武器平臺。受此鼓舞,計劃裝上動力系統的第二架原型機 V2 也在緊鑼密鼓地建造中,但由於原定選用的 BMW 003 型噴氣發動機因各種原因未能及時提供,只好改為 Me 262 上使用的容克斯 Jumo 004 型發動機。不過當第一對 Jumo 004B 運到時,霍頓兄弟發現其直徑比機體上預留的大了 200 毫米,不得不改動相應的設計,翼展也從 16.1 米擴大到 21.3 米,以儘可能保持原有的氣動外形。

無動力的 Ho IX V1 及試飛員 Heinz Scheidhauer

作為歷史上第一架噴氣動力的飛翼機,Ho IX V2 的安全使用過載為 7G,其座艙位置相當靠前,兩側各安裝一臺發動機,尾噴管突出在機翼後表面上。翼身中部採用傳統的焊接鋼管結構,整機基本以多層膠合板作蒙皮,當然在發動 機噴口附近位置用的是金屬以承受高溫。機翼外段部分則是全木結構,其重要邊緣用由薄木片與樹脂壓合而成的特殊強化材料製成,只有翼尖是全金屬的。儘管最初 就有人懷疑木質機身能否承受強大的噴氣動力,但試驗的結果表明這樣的設計在減重的同時完全能滿足強度要求,而且由於戰時重要金屬資源的缺乏,以木為主也是 有些不得已而為之,再說木工對人力的要求也比較低。而看起來相當粗大的前三點式起落架用的都是現成貨,其中前輪是從一架損毀的 He 177 轟炸機上拆下的尾輪,兩個主起落架則是借用 Bf 109G 上的。

V1的座艙

由於在發動機配置等方面上的延誤,Ho IX V2 直到 1945 年 2 月 2 日才在奧拉寧堡進行了公開的處女航(據霍頓兄弟後來的回憶,在 1944 年 12 月 18 日 V2 機就進行了非正式的升空試驗,這應該算是純飛翼噴氣機的首次飛行記錄),試飛員是 Erwin Ziller,此前他已經飛過 V1 滑翔機,並有多次駕駛 Me 262 的經驗,這使他很快掌握了飛翼機及噴氣發動機的操縱特點。此次飛行持續了 30 分鐘,最高時速接近 800 公裡,其間發現飛機的橫向穩定性還有些問題,這是無垂尾飛機的一個固有缺陷。這個問題直到現代化的飛控計算機和線傳系統成熟才解決。

廠房中尚未完成的 V2

第二天的試飛項目則完成得比較成功,但著陸時剎車太快造成主起落架損壞,導致第三次試飛拖後了半個月才得以進行,然而卻沒有人想到這會以更糟糕的悲劇收場。2 月 18 日,初春的天氣還比較陰沉,但能見度尚能滿足要求,Ziller 駕駛 V2 機升空 45 分鐘後報告左發動機熄火,必須返航,並試圖用爬升-俯衝的方法重新啟動發動機但沒有成功。當他接近機場在 400 米低空時因液壓裝置失效使得起落架突然放下,飛機變得難以控制,儘管到最後一刻 Ziller 仍在作緊急著陸的努力,但飛機還是翻滾著衝出跑道,最終機毀人亡。V2 的飛行時間總共也就 2 小時,而事故的原因似乎一直沒有定論,也許天氣不佳、機械失靈、跑道溼滑等都是罪魁禍首。

正在做試飛前準備的V2

身亡的V2試飛員Erwin Ziller

Ho IX V2 的失事倒沒有給整個 Ho IX 項目造成太大影響,由於盟國的空中優勢越來越明顯,戈林已迫不及待地要求更先進的機型儘快上馬,另一方面 V1 的試飛成績也讓軍方相當滿意,因此早在 V2 升空之前的 1944 年 9 月,就與曾有製造霍頓飛翼機經驗的戈達公司 (Gothaer Waggonfabrik)籤訂了 40 架生產型的合同,按照工廠名稱將型號定為 Go 229。定位為戰鬥轟炸機。霍頓兄弟沒有直接介入生產過程,他們的主要精力已經轉到 Ho X 等後續機型上了,另由專門的工程小組改進原有的設計以適應批量生產,包括重新設計座艙、增大發動機室的空間、調整進氣口幾何形狀和起落架結構等。生產型的單座 Go 229A 將在兩側發動機外的機翼上對稱安裝 4 門 Mk 108 型 30 毫米機炮,機腹中部可掛載可帶兩枚500公斤SD500炸彈或者55mm R4M火箭,也可攜帶副油箱。除了必需的航電系統外,還可裝上各種航空相機使其具有一定的偵察能力。另外,計劃中還包括加裝雷達的雙座全天候型(夜戰型)和雙座教練型,以及無武裝的偵察型。還有比較有趣的是,由於整個機體外部由大量膠合板構成,使Ho-229意外的獲得一點點的雷達隱身性,頗為類似英國的蚊式戰鬥轟炸機。

畫家筆下的帶雷達的雙座Ho-229

Ho-229三視圖

當戈達工廠忙於做投產準備時,Ho IX 其它原型機的研製也沒有停止。按照計劃,經過改進的 V3 將作為生產型 Go 229A-0 的樣板,但仍未配備武器,採用 Jumo 004C 型發動機,而 V4 和 V5 屬於雙座型,V6 是在 Go 229A 的基礎上用 Mk 103 型機炮代替 Mk 108,V7 則將作為雙座教練機。由於霍頓兄弟分心於其它更超前的研究項目,V3 號機直到 1945 年 3 月份才開始組裝,然而留給納粹德國的時間已經不多了。1945年4月14日,美軍第9裝甲師攻佔戈達公司位於弗雷德裡奇斯洛達的工廠。20架還沒有來得及完工的Go229A和它的最新改進型「霍頓 Ⅸ」V3.V4.V6 (其中V3已經準備試飛,V4和V6已進入最後裝配階段)一起落入美國人手裡。同時落入美國人手裡的還有整條生產線和「霍頓Ⅸ」計劃的全部技術資料。

被繳獲的 V3 機身

戰後,Ho-229分別被美英測試,唯一留存的一架V3原型機被用來測試,在美英之間轉了一圈之後,V3又被交回到美軍手中,打上 T2-490 的編號後於 1945 年 11 月運到印地安那州費利曼機場存放,後來曾有過將其恢復到可飛狀態的計劃也因為預算削減而放棄了。Ho IX V3 的最終結局就是劃歸國家航空航天博物館(NASM),被送到位於馬裡蘭州銀山的保羅·伽伯(Paul Garber)維修倉庫與 XP-55 這類孤品為伍,其它幾架原型機則湮沒在歷史的塵埃中。

拆解保存的 V3 機身

拆解保存的 V3 外機翼部分

這裡說一下Ho-229和B-2的關係,有人認為Ho-229是B-2的前身,但是美國人有著自己的飛機翼路線,就是前面提到的諾斯羅普,諾斯羅普為美國製造了兩款飛翼機:諾斯羅普XB-35和YB-49,其中XB-35是螺旋槳動力,進入了預生產階段。而YB-49隻有在原型機階段。兩者均在二戰後不久的二十世紀四十年代末首飛。不過均未能投入現役,如前所述,由於時代限制,飛翼機的操縱存在固有缺陷,這要等到現代化的飛控計算機和線傳系統成熟才能解決。第二架YB-49原型機還出了事故,導致機毀人亡。為了紀念在此次事故中身亡的格倫·愛德華茲上尉,莫洛克空軍基地於1949年12月5日更名為愛德華茲空軍基地。飛翼機在當時那個時代太過超前了,最終美軍還是選擇了傳統布局的B-36和B-47轟炸機。不過霍頓兄弟中的一人戰後曾去諾斯羅普求職,但是由於兩者對飛翼的理念衝突而被拒之門外。

諾斯羅普工廠中未完工的YB-35,在拍攝這張照片時整個項目的前途已經非常黯淡

起飛中的YB-49

約翰·諾斯羅普與最後一架YB-49的合影

B-2的翼展與它的前身YB49一樣是58.52米

雖然歷史上Ho-229是戰鬥轟炸機,能夠攜帶1000KG炸彈,但是在《戰爭雷霆》裡,Ho-229是作為重型戰鬥機出現的,這就導致有些尷尬,雖然30炮的火力充足,不管對空對地都有著相當威脅,速度也足夠快。但是在面對諸如米格-15和F-86這樣的噴氣式戰鬥機的時候則落入下風,尤其是米格-15,由於Ho-229機體較大,米格-15的37炮和23炮如果會較容易命中,造成重大破壞,同時由於機體為木質為主,還容易著火。

不過在面對轟炸機、攻擊機和螺旋槳戰鬥機,Ho-229則是佔盡優勢,因此建議把目標對準這兩類敵人。快打快收,打不過也可以憑藉速度優勢脫離,還有一種就是對地攻擊,300多的載彈量足夠對地面目標造成重大殺傷,但是注意要用穿甲彈鏈。

《戰爭雷霆》中的Ho-229

還有一個意外有趣的地方,由於Ho-229的機身足夠大,是一塊機身塗鴉的好材料,有興趣的玩家不妨試試。各種塗裝也是趣味多多,不過有開嘲諷拉仇恨的嫌疑。

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  • 北極發現的二戰納粹秘密基地中,竟然發現了……
    此外,不管你是否喜歡,你都不得不承認世界大戰時是人類黑科技爆發最多的時代。。。二戰時,德國這個國家作為戰爭機器的高速運作,產生了許多在今天看來都依然驚人的高級科技,我們今天則習慣於用「黑科技」這個詞來描述。。。(注意,這才是黑科技的本來語義)
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