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纳粹德国防空导弹简要盘点

2021-02-28 01:17 作者:DASTIGER  | 我要投稿


引言

       早在上世纪30年代初,德国人就已敏锐地察觉到,未来如果出现一种具备制导能力、由火箭助推的防空武器,则其作战效能将大大超过传统的防空炮。不过,由于当时的火箭技术尚不成熟,这种想法仅仅只能停留在设想阶段。30年代中后期,德国军方开始进行了一些相关的前期研究,在那之后,开展防空导弹研制的基础才真正具备。从1940年起,随着二战的进行和战争局势的不断变化,纳粹德国上马了数个防空导弹研制项目并最终开发出了多款产品,本文在此对它们进行一些简单的盘点介绍(本文由德语资料翻译整理而来,如有错漏还望批评指正)。


1. “火百合” (Feuerlilie) 

      “火百合”计划于1940年启动,最初德国研制了一枚微缩导弹用于研究防空导弹的飞行特性,随后便研发了“火百合”F25型。F25型的研制工作一开始还算顺利,但后来仍然遇到了一些技术问题,包括动力和操控系统上的。1943年6月一度因为发动机缺货而停止生产。同年7月中旬,第一批F25被拉到波罗的海接受试验。到1944年夏,至少有4发被试射,但结果不甚理想。1944年末,赫尔曼-戈林航空研究所停止了F25导弹的研制工作。

“火百合”F25的弹体尺寸,由于直径是250mm,因此被编号为25。

      在F25的研制工作停止之后,航空研究所就把重心放到了F55的开发当中。其实早在1942年4月,第一枚样弹就已经被制造好一半了。F55为一种超音速导弹,主发动机为液体火箭发动机,可安装采用固体发动机的助推器。1943年1月,布雷斯劳的Ardelt公司参与到了研制工作中来,1944年5月该导弹进入试射阶段。5月12日一枚接受试射的F55 A1在69s内飞行了7500m,随后有3枚A2型自同年10月19日起在Greifswalder Oie岛上进行了试射,但暴露出严重的稳定性问题,而改进型号A3的试射也在数天之后因为技术问题被取消。44年11月起,F55被陆陆续续生产了几十枚,同时A2也在12月完成了最后一次试射。为了更快获得可靠产品,研制方于1945年1月14日决定给A2和A3原封不动地直接配上“海盗”滑翔炸弹的推进器,同时改大飞翼来提高稳定性。然而该工作还未能实施,“火百合”项目就在该月月底被正式中止。

F55的布局与25有很大差别,其取消了尾翼,同时主翼后移,翼尖带垂直小翼,55顾名思义就是弹径55公分。上图中给出了F55的一些性能参数:(1)无助推器全重:600kg;(2)空重:400kg;(3)实用载荷100kg;(4)平均翼载荷:190kg/(m^2);(5)实用升限:10km;(6)平均速度:350m/s;(7)过载:小于等于15G
F55的推进器,由4台R-1-503液体发动机捆绑而成。
F55是一款用来验证无线电波束制导技术的导弹,上图是其制导原理。
F55的发射架由88高炮的炮架改进而来
一只位于哥廷根空气动力试验所(Aerodynamischer Versuchsanstalt Göttingen)的F55风洞模型


2. “龙胆草”(Enzian)

      “龙胆草”是一种用于打击高空飞行目标的远程遥控亚音速导弹,搭载一台液体火箭发动机并捆绑有4台固体发动机助推器。其气动布局采用无平尾设计,同时由方向舵和俯仰舵相互配合控制,并由倾斜发射架发射。

       早在1942年初,相关预研就已开始,参与其中的便是大名鼎鼎的梅塞施密特公司。自第二年6月起,更好的 “龙胆草”FR1、FR2、FR3(a)、FR3(b)、FR4,以及最终衍生出E1型的FR5相继在赫尔曼-伍斯特尔博士(Dr. Hermann Wurster)的领导下完成了设计。同年秋季,梅塞施密特接到了研制一种马赫数M=0.85-0.9且能将重达500kg的弹头运送至17000m高空的产品的任务。在一份项目描述报告于1943年10月呈递给帝国航空部(RLM)后,1944年1月,研制方开始制造1:1比例的“龙胆草”模型并在随后的2月开始生产第一枚“龙胆草”E1样弹。然而随着生产厂也成为盟军轰炸机的目标,制造工作不得不转移到Holzbau Kissing公司位于宗特霍芬(Sonthofen)的厂址继续进行。

       “龙但草”的头两次试射分别于1944年4月中旬和月底在Greifwalder Oie岛进行,随后的日程表中,德国人还计划发射10发用于研究导弹稳定性和运载能力,8发用于研究陀螺仪制导技术,然后再是10发用于验证无线电引导和控制性能。从第31枚试射弹开始,进入最终测试,直至第38枚打完。空军元帅戈林在44年10月30日参观完一次试射后表示自己坚定支持该弹的研发,尤其是在如果同时研发的“蝴蝶”Hs 117导弹不能展现出足够的稳定性和运载力的情况下。

        到44年11月1日,已经有15枚导弹完成试射,而与此同时,盟军愈演愈烈的战略轰炸使得所有研发工作在伍斯特尔博士的率领下被迫转移至阿尔卑斯山区,此外还在林德霍夫堡成立了相应的规划办公室。之后不久,两枚自1944年夏初由FR6开发而来的E2型与11月中旬在Greifwalder Oie岛也接受了试射。

        1944年12月,研发工作的重心转移到了发动机的最终定型上来。由于先前的发动机在瓦尔特工厂(Walte Werke)发动机部的测试中被发现推力比预期值小了将近35%,因此“龙胆草”换上了“莱茵女儿”R3导弹的推进器。此外,人们还试图尝试柏林工大的Conrad教授发明的Conrad发动机。首次引擎试车计划于来年1月进行,但最终没能按时开展。

       1944年12月9日,远射武器委员会曾表达了反对“龙胆草”导弹服役的态度,理由是其在技术上耗资过大。尽管如此,Askania公司仍然接到了研制新型操控装置的订单,并且将于1945年2月接受测试。

       1945年1月17日,德国空军最高统帅部(OKL)下令停止“龙胆草”的研发,理由是其他导弹已经能满足运载需求,且“龙胆草”高达450h的制造工时被认为太长,不久后的2月6日,党卫军帝国元首也不再准许“龙胆草”项目的继续进行。几乎与此同时,Greifwalder Oie岛上的试射场因为逐渐逼近的战线被废弃并炸毁。同年3月中旬,在林登霍夫堡的相关工作也被提前终止。

       至此,德国一共生产了60发“龙胆草”,其中24发在Greifwalder Oie岛接受了试射,失败率高达70%。10发用于地面测试,15发于45年4月25日被部队烧毁,剩下的则还处于零件状态。大量的相关研制文件在战末被美军缴获研究,从后来美国研发的HAWK导弹与45年初的“龙胆草”最后型号E5和E6颇为相似来看,至少他们在气动设计上极大地受到了德国产品的影响。

相比其他导弹,“龙胆草”看上去就像是个又短又粗的小胖子。上图是FR6的尺寸图,其不带助推器时重1505kg,空重955kg,实用载荷550kg,平均翼载荷250kg/(m^2),实用升限15km,平均速度210m/s,过载<=6g
在哥廷根气动研究所接受风洞试验的“龙胆草”
“龙胆草”可加挂4枚各重75kg的助推器,他们一共能在起飞最初的4.5s内提供54kN的推力。
一枚在佩内明德(Peenemünde)试验场准备接受操控测试的“龙胆草”正在加注燃料。
发射架仰角最大可以接近垂直。
发射时的照片
大多数“龙胆草”都难以满足人们的期望,许多导弹离开发射架后不是直奔目标,而是很快失踪了。


3.“莱茵女儿”(Rheintochter)

       1941年秋,冯-仑茨上将、海因里希-克莱因博士(Rheinmetal-Borsig公司)和无线电定位部门的利奥-布兰德教授通过紧密合作,绘制出一种防空导弹的草图。在初期方案呈递给帝国航空部后一个月,相关部门组织制导技术、火箭发动机以及测量技术等领域的专家召开了一场详细的研发会议,商讨研发事宜。1942年3月,各方就新导弹的性能标准达成了一致:即一种叫作“莱茵女儿” F-P-1的两级发动机亚音速导弹,第一级采用RhZ 61/2-火箭发动机,工作时间为2s,第二级为固体火箭发动机,需工作10s。为了提高飞行稳定性,该弹要配备较大的弹翼,同时还要同多数导弹一样装备近炸引信。

       然而42年9月1日,戈林元帅要求新导弹能在超音速区段工作,因此莱茵金属公司不得不在F-P-1的基础上改进出F-P-3型,其升限达18000m。同年12月7日,陆军武器局又给莱茵金属下 达了研制R1至R3三种型号的任务。

       1943年初“莱茵女儿”的研制部门连同在勒巴(Leba)的设计部一同被迁往齐陶(Zittau),由Vüllers博士负责整体研发,总师Steinbürger领导导弹制造。同年夏季,德国人造出了多个1:2.5的缩比模型,并安上临时发动机进行试射,以获得导弹的飞行参数。43年6月初,莱茵金属推出了R1型的方案,这仍然是一种亚音速导弹,为了将它改造成超音速版本,研制人员费了不少力气。与此同时,R1的改进版R2型的研制工作也在紧锣密鼓地进行着。此外,第3种型号,即R3型的设计和零部件制造也在夏天取得了不小进展。

       43年7月,R2型因为运载性能不令人满意而被取消,帝国航空部要求大力发展R3型。正如其他许多导弹的研发一样,“莱茵女儿”的研制也受到战争局势的极大影响,重要的研发人员和大批工厂工人迟迟不能到岗,以至于原定的试射一推再推,直到1943年11月14日才得以开始。12月,又有几枚导弹(R1/1到R1/6)在勒巴试射,期间由于结构强度不足发生多次解体事故。第二年1月,第7枚导弹试射,其稳定性仍不尽如人意。从44年2月到10月,一共有43枚导弹进行了地面测试或试射,其中多数是R1。

       在R1被生产的同时,R3也完成了最终设计和部件生产,人们计划用它替代亨舍尔的“蝴蝶”S1导弹和梅塞施密特的“龙胆草”,假如后两者的进展不顺。R3的第一次试射发生在1944年10月底,然而这一次,其二级火箭却未安装发动机。当1944年11月1日第51枚采用固体颗粒推进剂发动机的R1完成试验时,第二枚R3的试射已经迫在眉睫,但其仍未配备二级发动机,因为莱茵金属自己的产品还未造好,而由柏林工大教授Beck建议的液体火箭发动机在台架试车时推力过小。后来装上发动机的第二枚R3还是没能顺利试射,因为头20台发动机配套的喷嘴迟迟未到货。在随后的发动机台架试车中,莱茵金属的发动机也被证明推力不足(低于预期值35%),因此人们只得重新回到固体发动机的道路上来。其实在“莱茵女儿”给戈林元帅进行展示后,许多人,甚至莱茵金属自己的员工,都对这种产品产生了怀疑,他们觉得液体发动机版本的可靠产品不可能在45年4月前投产。

      1944年12月18日,在因为零部件缺货以及各种各样问题而一拖再拖后,R3终于取得了一次成功试射,可是一天以后的12月19日,远射武器委员会在给空军技术装备处处长的鉴定意见中明确表示,“龙胆草”和“莱茵女儿”都因为技术上不实用以及过于昂贵而不会被考虑入役。尽管如此,研制方仍然订购了一些HV-10陀螺仪,以为来年2月进行的试验做准备。

      在1945年1月的一次测试中,一枚“莱茵女儿”飞行了120s,其射程达到12650m,射高达到9650m。到2月5日,又有5发R3完成了试射,至此,一共有51枚R1型和7枚R3型参与了试射。2月6日,党卫军中将Kammer下令,不再将“莱茵女儿”在可预见的未来投入现役纳入考虑范围内。

     战争结束后,由于获得的“莱茵女儿”相关资料较少,苏联专家自1945年起对其进行了复原,并将测试获得部分的成果运用到了“萨姆”-1防空导弹的研制当中。

由于有88mm Flak41的炮架做底子,“莱茵女儿”的发射架研制用时很短。
第一批导弹中的一枚正在试射
计划量产的“莱茵女儿”R3 F和P型
1944年秋设想的一种“莱茵女儿”混凝土发射阵地,发射架水平时,导弹可由推车送至发射架上,最大发射仰角达85度。

4. “蝴蝶”(Schmetterling)

       “蝴蝶”的研制工作启动于1941年,当年夏季,亨舍尔公司的研发部递交了一份关于研发一种可携带重达23kg战斗部的亚音速导弹的计划书。随后,在瓦格纳教授的带领下,他们开发出了Hs 297型导弹,其能轻易飞至7000m高空。在1942年进行大量前期准备工作之后,43年8月,亨舍尔接到了研制“蝴蝶”导弹预生产型的任务,但因为人手缺乏(要求的546名研究人员中只有104名到位),工作严重受阻。由于在43/44年冬季许多技术问题尚未解决,导弹试射只能一直推迟到1944年2月15日。在同年年初的4次试射中,有3次被判定为失败。为了给研发打下更广泛的基础,亨舍尔公司与阿斯卡尼亚、博世和西门子等企业进行了紧密合作。

        自1944年7月起,研发团队开始在Hs 297的基础上开发Hs 117型,然而在此期间却暴露出各种混乱和弊端,竞争上的冲突和零件供应不足屡屡出现,发动机部分的生产更是严重滞后于计划,以至于该导弹的量产似乎在1945年3月前都是不可能的事了。尽管问题多多,Hs 117还是被批准进行试飞,并且要实施至少150次才能进入量产。

       一份1944年11月撰写的对所有已试飞的Hs 117(即“蝴蝶” S1)的评估报告指出,这种导弹搭载能力太弱,攻击范围过小,但在实际作战中,其发射台相比于“瀑布”导弹拥有更好的机动性,从而可能避免很多问题。此外其配备的接受过测试的操控装置也能弥补诸多不足。至44年11月中旬为止,已经有15发Hs 117在He 111飞机上进行了投掷试验以检验飞行特性,此外还有21发导弹被试射,其中前两发不带操控装置,此后的则均带。人们计划到同年12月末,再生产23枚该弹,第二年1、2月继续生产数十枚,然而直到1944年12月31日,生产准备仍然没有做好,因此量产”蝴蝶“的决定被撤回,但航空技术装备处仍然在45年1月迫切要求推进研制计划。

      与此同时,亨舍尔又开发出Hs 117的改进型号S2型,其下有三个分支,S2a,S2b和S2c,并对其进行了试射。试射中该弹爬升到约9000m的高空,并飞行了25000m。1945年2月初,又6枚S2参与了轰炸机投掷试验,此外还有38发S1进行了试射。在所有试射的59枚S1中,仅有28发令人满意,其余都“部分地失败了”。

     “蝴蝶”的量产计划始终受到严重的干扰,航空技术装备处处长在1945年1月12日的日记中提到,宝马公司的发动机无法如期交付,光是这就能让量产足足推迟至少3周。除了零件供应延期,盟军的轰炸也让本就不顺的生产雪上加霜。1945年2月6日,由于通过电视画面制导的引导装置长期存在问题,Hs 117H型的研发被党卫军中将Kammier宣布中止,以便为基本型导弹在哈尔茨山区的生产腾出资源。然而严峻的战争形势迫使德国于1945年3月取消了哈尔茨山区地下工厂的建造(该计划叫做B3工程,在1945年1月人们作出将厂址搬迁于此的决定之后,研发工作曾短暂地转移到仅初步完工、位于Wolfleben的Himmelberg地下工厂继续进行,被称为B3a工程),全体研发工程师也于4月5日被转移至上巴伐利亚直至战争结束。

     1945年3月13日,由于燃料紧缺,党卫军帝国元首下令自5月起每月仅生产300枚“蝴蝶”。而随着“蝴蝶”S1被移除出元首紧急计划的行列,人们预计未来每月产量至多仅有100枚,因此也削减了配套的地面引导控制设备的产量,可是还没等交付,这些设备的生产工厂就大多被盟军飞机炸毁,或者为了躲避轰炸而开始搬迁。

     截至3月15日,约有140枚Hs 117被制造出来,其中80枚接受了实际测试,而剩下60枚则要么缺少发动机,要么缺少制导装置的部分零件。1945年4月11日,美军一支部队在位于Woffleben的一座地下坑道内缴获了一批Hs 117,并在苏联人到达之前将其秘密带走。同年7月,苏联专家缴获了一些文件和样弹,并于之后组织苏德专家组在柏林收集必要的技术数据,最终在苏联防制了一批测试产品。

“蝴蝶”S1的图纸,其携带两枚助推器,不带助推器时重250kg,空重125kg,实用载荷30kg,平均翼载荷92kg/(m^2),实用升限10km,平均速度250m/s,过载<=20g
S2a导弹有4枚助推器,起飞重量1500kg,不带助推器640kg,空重378kg,装药量80kg
S2b也是4枚助推器,起飞重量900kg,不带助推器385kg,空重253kg,装药量70kg
S2c为S2系列中最轻,但装药量仅略低于2b,起飞重量485kg,不带助推器366kg,空重243kg,装药量60kg
工作人员正从转运箱里把“蝴蝶”转移到装载车上
“蝴蝶”与其装载车的尺寸图
通过一条搭好的倾斜轨道,人们可以把装载车上的”蝴蝶“推到发射架上,这个工作通常需要6-8人完成。
固定倾斜发射架上的”蝴蝶‘,这种发射架可360度回旋,俯仰角可调,最大接近垂直,注意图中的还涂上了伪装迷彩,
德国人通过稍加改造104特种挂车而获得了一种移动式“蝴蝶”发射架。这种车辆被计划投入部队用于重点地区的防空,然而迅速恶化的战局让计划泡汤了,最后就只有那么几辆。
上图为“蝴蝶”采用过的FuMG76“马尔巴赫”火控雷达,其探测距离达到50km。
一台FuMG76“马尔巴赫”火控雷达(左)和一台FuMG74“库姆巴赫”环视搜索雷达(右)便构成了一套用于引导“蝴蝶”的“伊格尔兰德”系统。德国计划生产足够的该套设备,但1944年底该计划失败。
“蝴蝶”使用过的两种雷达,FuMG39 T(D) 和FuMG41 T “伍尔兹堡巨人”雷达(后者安装在一个十字底座上,天线直径达7800mm)
由He 111 H-6 飞机执行的Hs117空投试验。这些样弹没有安发动机,为的就是研究其飞行特性。
一些“蝴蝶”试射照片


5.“瀑布”(Wasserfall)

        “瀑布”是一种远程遥控的液体发动机超音速防空导弹。其拥有十字形弹翼,采用垂直发射方式。

        “瀑布”由基于V2导弹的缩小版——A4 飞行器研发而来。早在1941年初,佩内明德的陆军试验所(HVA)就在Wernher博士的率领下启动了所谓的“维苏威”防空导弹研制计划。该计划的主要研发阶段于1941年4月开始,但随后Karlshagen试验场接管了研发任务。41年夏末,Karlshagen的研究人员认为,未来的的“维苏威”导弹应该具备17000m的射程和15000m的射高,军用实用载荷达到250kg,且在飞行45s后能加速到2880km/h。

         当“瀑布”的第一种型号,采用单级结构的C1型正在开发当中时,1942年6月15日和7月12日,OKH与莱茵金属签订了另一种型号,即两级结构的C3型的研制合同。1942年11月13日,在进行大量细节研究后,专家给出了一份详尽的“瀑布”导弹研究报告,同时,风洞试验也在加紧进行,以获得具有最佳气动外形的产品(C2型)。

         由于前期研究取得了大量成果,德国人迫不及待地在43年3月就制订了“瀑布”的量产计划。计划规定从44年6月起月产量250枚,到9月升至1000枚,12月要达到2500枚,最后在1945年3月达到7500枚。其中C1型只生产两枚样弹(W1/1和W1/2),C2型除样弹外还要准备大规模量产,然而各种问题却严重阻碍了计划的进行。1943年7月,为加快研制进度,尽快解决问题,研发人员又制订了“两步走”的发展规划:第一步,研制一种射高15000m、由操作员借助望远镜在雷达的支持下进行手柄操控的导弹;第二步,研制一种射高40000m、采用波束制导的导弹。同年7月,德国人决定,先生产1000枚手柄控制型以及5000枚波束制导型产品。11月又作出计划,来年3月前在佩内明德试射头两枚导弹,44年6月试射5枚,9月前再试射20枚,直1945年初还需另外试射100枚,最后于45年夏启动大规模量产。

         1944年1月,第一枚“瀑布”(W1/1)在进行地面试验时发生爆炸。在2月的零件试验中,燃料节流阀和燃烧室截止阀又暴露出了巨大问题。尽管阻力重重,第二枚“瀑布”C1(W1/2)的试射还是在2月29日完成了。为了适应紧张的形势,德国人缩减了样弹的生产数量,除了80枚用于测试用途以及20枚用于地面和材料测试外,需尽快生产400枚C2用于部队试射。1944年6月,第二种型号(W2/1)的头两枚导弹在9号试验场(P XI)升空。在对战斗部的地面测试中,“瀑布”的破片战斗部被认为威力过小,难以摧毁敌军的四发重轰。9月,人们又在2号试验场(P II),2号南试验场(P II Süd)和9号试验场进行了试射,期间出现了多起事故。尽管如此,当局还是在10月9日为“瀑布”C2型颁发了风险许可证书。1944年10月30日,戈林参观完一次试射后,对更易于生产的“龙胆草”和“蝴蝶”表示支持,而认为“瀑布”仅应用于未来超音速导弹的基础研究。直至11月12日,一共有14枚“瀑布”进行了试射,以测试其稳定性、操控性和发动机性能。

        除了液体发动机型号外,还有一种固体发动机版本的研发工作也于44年11月末开展,但很快就被终止,因此需要量产的就只有C2型以及两级结构的C3型。同年12月,人们预计,首批5000枚量产弹每枚需要5000个生产工时,造价为10000马克,随后会降至7000马克,整个生产任务需要14000名工人的参与。相比之下,如果采用传统的防空炮,每击落一架敌军轰炸机就要耗资4亿马克。鉴于当时的实际情况以及手头所拥有的生产资源,德国人企图另外研制一种缩小版”瀑布“,即W5型,拥有12000m的射高和20000m射程。但由于糟糕的战争形势,该项工作进展极其缓慢。

      1945年1月和2月,C2的操控系统和发动机陆续开始交付,因此导弹的量产必须尽快自2月底或者最迟3月初在位于Nordhausen的防空洞内开始。2月6日,迫于战争形势,人们取消了以下型号的生产:

      C2 F(搭载液体发动机的”瀑布“W2型)

      C2 P(搭载固体发动机的”瀑布“W2型)

      ”瀑布“W3(第二种大规模量产型号)

      ”瀑布“W5(C2的缩小版)

      只有W5的分支W10型还在继续研发,但即使按最乐观的估计,服役也得等1946年了。1945年3月,人们作出了将W10型的紧急研发工作以及部件生产转移到哈尔茨山区的决定,然而尽管动用了大量的强制劳动力和战俘,该项任务也没能完成。

      截至1945年2月18日,一共有28枚”瀑布“试射完毕,其中27枚安装了操控系统,这其中又有5枚在发射时或发射后不久发生了爆炸。战后,苏联自1945年起在Hans Kuhl和Erich Seifert的支持下于”柏林研究所“着手该导弹的复原工作,并将获得的一些成果结合到了自研导弹的开发当中。

”瀑布“的发射台几乎平齐于地面
发射台结构图
1944年2月29日第2枚”瀑布“在Greifswalder Oie岛试射的照片,一切进行顺利。
在佩内明德和卡尔斯哈根诞生的“瀑布”原型弹的技术参数

小结

        二战德国的防空导弹项目可以说遍地开花,但受限于当时的技术水平和德国窘迫的战争资源状况,它们没有一个能真正结果,只能成为纳粹最后困兽之斗的标志。

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