关于动力式重型穿甲炸弹的种种
原作者为德国人海因里希·克莱因 内容创作于1942-1943年间 由于保存很差 所以有大量文字和数据无法识别 仅靠猜测
为了仔细讲解动力推进式穿甲炸弹，以下将简要概述用于打击装甲和混凝土目标的各种投掷式弹药，以便读者了解这类特殊炸弹的基础设计。我们首先要对炸弹的两种攻击类型进行区分，分别是俯冲攻击和来自高空飞行器的水平攻击。对于俯冲形式的攻击而言，炸弹释放高度一般在1000-1200m高度，而对于高空水平攻击，炸弹释放高度则大约在3500m。我们接下来的基础讲解只考虑一种体量的炸弹，即500kg炸弹，因为很容易将以下结论代换为其他体量的炸弹，具有一定的普适性。
对于常规的投掷式炸弹而言，我们一般会将其区分为Minenbomben普通炸弹、Halbpanzerbomben半穿甲炸弹和Panzerbomben穿甲炸弹，此外还有Sonderbomben特殊炸弹，后者一般是指带有特殊推进动力或类似设计的穿甲炸弹。500kg的弹重在不同的分门别类下可以对钢制装甲和钢筋混凝土有差异极大的穿透性，如表1所示：
从表中可知，在炸弹总重量一定的情况下，为了获得更强大的穿透性能，就必须牺牲炸弹的装药量；此外炸弹对于钢筋混凝土目标的穿透性能也和对于钢制装甲的穿透性能存在正比例关系。
对于我们的穿甲炸弹的穿透性能，为了有效地打击战舰，要求其能够一次性穿透厚度为180mm的装甲板，这种装甲板的抵抗力相当于总叠加厚度为210mm的纳尔逊级战列舰的水平防御。在比较俯冲和高空水平攻击的穿深数据时，我们发现普通穿甲炸弹在3500m或者以上的高度投放就可以实现最高的穿深性能。
而就半穿甲炸弹而言，在过于高空投放的话就会超出其壳体的强度极限，可以从俯冲到水平投放增加的穿深很小这一点看出来；至于普通炸弹，其壳体的强度极限很低，不管是水平投放还是俯冲投放都只能击穿40mm的装甲。
由于俯冲投放具有很优越的精度而受到各方青睐，因此有必要设计制造一种在俯冲攻击的情况下也有足够穿透力的穿甲炸弹，这种炸弹由于投放高度低，因此命中时对装甲造成的冲击力也较低，有必要通过其他措施进行弥补，例如以下措施：
1. 火箭推进Raketenantrieb
2. 二次发射Ausstoßprinzip（这种炸弹的意思是在炸弹壳体后部填充装药，并且投放后在命中目标前点燃以此将炸弹的弹头发射出去以提升穿深，德语名为Ausstoßbombe，缩写为AP（原文如此，非英文AP炸弹的意思），中文应译为“发射炸弹”）
这两种给炸弹加速的设计思路都会加大炸弹的重量，这部分重量无法用于加强穿甲炸弹的弹体强度提升穿深，其结果就是能提供有效穿深的炸弹重量显著降低，并且还要继续牺牲一部分装药质量加强弹壳质量。
最终我们能发现，在同为500kg的状态下，普通穿甲炸弹可以携带32kg的有效装药，而火箭助推的RS穿甲炸弹只能携带14.5kg有效装药，AP发射炸弹甚至只能填充10kg的有效装药。
在火箭助推RS的情况下，气体向弹体后方流出，给予弹体一个反向的力，根据动量守恒定律，流出的气体数量越多、速度越快，弹体获得的加速度就越强。而在发射炸弹AP中，其是模仿了弹丸在枪管中的加速过程。看似两种方法都很适合提升炸弹的穿深性能，但现在我们的主要发展方向已经彻底转向了火箭助推式RS，正如上文数据所示的那样，相比于发射炸弹，火箭助推能够将更多的装药投向目标，而且应用也比发射炸弹更加广泛，因此在下文中我们将只对火箭助推炸弹进行进一步的讨论。
火箭助推炸弹RS和发射炸弹AP的研究已经持续发展了几年，最初基于制造工艺上的原因，其黑火药推进组在直径和长度上都会受到一定限制，最开始我们能使用的黑火药推进组有500kg的推力。如图2所示的第一批设计显示了与炸弹纵轴平行排列的三个黑火药推进组，它们可以配备三个单独的火箭喷嘴或者一个单独的大喷嘴，最初的实验就是基于这样的设计展开的，但很快就在实验中表现出了投放轨迹不稳定强烈偏移的问题。
由于黑火药的热值低而且推力小，我们很快就产生了使用无烟火药（Rauchschwache Pulver）的想法并且着手开始工作，与之前的黑火药方案不同，无烟火药推进剂不是安装在燃烧室中，而是松散地插入弹药后部壳体的，我们的想法是将火药粉的全部表面积都暴露出来用于燃烧推进，这样就消除了压入式黑火药推进剂的爆炸危险，而且由于内部压力，压入式黑火药推进剂很容易导致火箭燃烧室膨胀，以此就会让冲击波在药柱和壳体之间互相撞击造成破损，同样暴露在过于寒冷的情况下燃烧室壳体收缩也易导致断裂。
同时，粉末状的管状推进剂在燃烧的过程中粉末的表面积大致恒定，这就表示燃烧室内的压力和排出的推力不会因为出现过于离谱的峰值而导致结构损坏。进一步的实验表明，在一定的燃烧室压力以下，如果不去控制压力就无法实现推进剂的完美燃烧，这个特定的燃烧室压力值很大程度上取决于推进剂的成分、装药的密度以及气体的流速。
火箭燃烧室的压力控制单元能够有效在变化很大的温度下安全控制推进剂的燃烧，而且可以补充粉末燃烧过程中特有的压力不规则波涌，较低的燃烧室压力可以让控制单元更加轻量化，这也是我们设计火箭助推中的一个重要设计考量，在具体设计中，如果尽量降低燃烧室压力而且向轻量化设计，理论上我们能将火箭助推RS炸弹的助推单元重量降低最大50%而不损失推力。
在这个方向上的理论考量如下：
假设有一个压力容器，其中有初始状态=P1的压力和为Q1密度的推进剂粉末，其状态变化将以绝热的形式发生，绝热膨胀系数假定为X，这些气体将通过拉瓦尔喷嘴以获得较高的流速，那么在膨胀压力P下，沿着喷嘴轴线的每个横截面上气体的流速可以表示为：
如果膨胀压力P=0，相关的绝对温度=0℃时，则气体的流速可以达到最大值Vgr，其公式可以简化为：
另一个等式的右侧则是气体内能U：
而每单位重量的气体则可以表示为：
如果将U≈427W=燃料的焓带入到该公式内，就可以得到对应焓的极限气体流速：
不过必须考虑到气体离开后仍有工作能力。
图3显示的是热效率（气体喷射的能量和气体总能量的关系）与燃烧室内压力的关系，曲线1、2、3at则表示不同的最终压力，作为参数被绘制出来。
这些数据显示在燃烧室内压力（横轴）达到100at之前，推进剂的热效率会极速提升，在更高的燃烧室压力下，他们会逐渐趋近于极值1。而对于膨胀=0at的情况下，热效率从一开始就=1，因为对于任何内部压力，流出速度都等于相应的极限速度。而实际使用的设备末端喷嘴预计膨胀压力=2at。
图4显示除了计算出的燃烧室重量与燃烧室压力的函数。燃烧室重量的计算是基于不同材料的，根据其强度进行分级，对于推进器的结构，我们从始至终都是由的是ST 45.29材料，其曲线为实线。
火箭助推可达到的最终速度则是根据公式计算的：
L=推进器的重量kg
G=不含推进剂的推进器重量kg
VL=气体的流速m/s
VS=推进器在燃烧干净后的速度m/s
这个最终速度仅适用于没有空气阻力和重力加速度的空间，但可以忽略这些，因为炸弹投放后的加速时间很短，起到的作用不是很明显。
对于给定的任何燃烧室压力，气体的流出速度VL是根据上述外部压力或喷嘴端的一定压力给出的，考虑到不同的气体速度和燃烧室重量，推进组能获得的动能可以依靠一个燃烧室压力有关的函数来确定，如图5所示，基于排气背压=1at。
函数曲线显示在30kg/cm²时获得的动能达到最大值，但由于炸弹的能量对目标的穿透性能有非常大的联系，而燃烧室推进组由于低机械强度而几乎不参与穿透过程，因此下图6显示了炸弹在不同燃烧室压力下从推进组接受到的能量（在给定的总重量下）：
例如在炸弹总重量为1000kg的情况下，炸弹接受的能量大约在燃烧室压力60-70at时达到最大值，因此我们在设计火箭助推炸弹的推进组时首先假定了这个最高的燃烧室压力大小，如果假设有一个已知尺寸和功率的火箭推进组来加速炸弹，那么随着炸弹重量变化，推进组的推力最佳效率节点也会发生变化，要加速的有效穿甲质量越小，炸弹接受的最大能量就越多，火箭燃烧室的压力就越小；在中型和重型穿甲炸弹的情况下，火箭燃烧室的压力会增长到一个非常大的数值。
可以这样理解，随着炸弹有效穿透质量和燃烧室重量的成比例增大，后者质量的轻微增加对炸弹获得能量的影响要小于因此而获得更大的推力。
对于不同的有效穿透重量和喷最终不同推进剂最终状态的变化，其特征曲线也如图6所示；2at的曲线都被特意加粗，这表明在炸弹重量从500增加到1800kg的过程中，其燃烧室最佳效率对应的压力从120降低到了40at。
在接下来讨论的穿甲炸弹设计中，由于两个原因没有考虑使用这个最佳的燃烧室效率曲线，首先，有必要在最短的加速时间内为最大的炸弹使用更强大的火箭助推组，其次，如图6所示，穿甲炸弹达成更大的穿透性能时所获得的能量增益太小，无法证明这个数据变化是合理的；但这个数据对于推进系统的进一步发展具有相当大的价值，特别是对于所谓的火箭助推穿甲炸弹而言，由于炸弹有效传统重量很小，能量传输效率曲线的最高值是很显而易见的，随着燃烧室压力的增加或减小，能量曲线会迅速跌落峰值点。
关于火箭喷嘴形状的研究还未完成，特别是在超音速的关键喷嘴横截面后；不同的开口角度实验还未发现对于气体流速有任何重大影响，目前只能通过气体流出后留下的痕迹进行一定评估，目前能确定开放式火箭喷嘴中气体的流出平均速度约为2000m/s，但在实测中火箭喷嘴被局部烧毁了，说明其存在气体湍流，这可能会导致推进组的推力降低。此外如果使用压力控制喷嘴的话可能会导致推进组的气体流出速度只有开放式喷嘴的80%左右。
最近我们又开始考虑如何使用尽可能大的开放式喷嘴与控制单元喷嘴的截面积之比，这样就可以在不烧毁喷嘴的情况下尽可能降低推进组的燃烧速度，在相同的推力下可以让火箭助推炸弹的投放高度尽可能低，冲击力可以提升；但目前遇到了一个困难，那就是燃烧实验中推进组的压力峰值比预想得要高得多，因此我们只能尽可能得提升燃烧室强度增加其重量，并且使用铝箔包裹部分推进剂或使用表面积更大的推进剂来降低峰值压力。
图7显示的是1000kg火箭助推炸弹的燃烧室压力和推力曲线，随着驱动时间的降低，火箭燃烧室的压力峰值从1329kg/cm²提升到了159kg/cm²，这一系列图已经失去了燃烧时间较长的型号中同类型图的类矩形结构，同时要注意，由于我们在这种炸弹上扩大了喷嘴的横截面积，使得其在短时间燃烧中推进剂的消耗量变得更低，从5.2kg/s降低到了4.9kg/s（原文如此）。
根据图8所示，降低火箭燃烧时间可以有效降低炸弹投放的最低高度，让俯冲攻击的战术选择更加灵活。
在这两张图中，A都是炸弹投放的最低高度数据，投放2.7秒后炸弹的火箭助推组开始运行，这对应大约a=400m的炸弹下落高度，这是一段安全保险距离，在这之后飞机就不会受到火箭推进组溢出的气流威胁，因为飞机已经拉起并远离。而c则是另一段安全保险距离，确保的是火箭推进组燃烧时间的差异。可以看到由于火箭推进组的燃烧时间从3秒降低到了1.5秒，最低投放高度从A=1200m降低到了800m。
随着我们对于推进组燃烧是掌握程度越来越高，火箭助推穿甲炸弹的性能也得到了提升，到战争开始的时候（大致是入侵波兰的时候），我们已经可以安全地控制大约18000kg·s的冲击力（原文如此）。
之后我们还设计了更大重量的火箭助推穿甲炸弹，如表9所示：
由于指标只需要一次性穿透180mm厚的整块装甲，所以我们在这之后的火箭助推航弹上致力于提升了装药量，从14.5kg提升到了230kg，即使在最大的战列舰上，在装甲甲板下引爆230kg装药都能造成极其严重的损伤，如果击中弹药库则能带来彻底的破坏。
火箭助推航弹的设计具有相似性，基本上都是由两部分组成，即穿甲战斗部和火箭助推燃烧室，二者之间有一个连接件，電引信就安装在这里的侧边，从图上可以看出在左侧。炸弹的稳定尾翼和普通炸弹一样，安装在燃烧室的后部外壳上；穿甲战斗部则和类似炮弹一样，由高质量合金制成弹头，通过适当的回火和尖端硬化而得以击穿180mm厚的装甲板；炸弹使用的装药是一种压缩装药…燃烧室的平均压力为70kg/cm²。
使用火箭助推炸弹受到了一定的阻力，因为有人宣称这种武器的实际效果并不理想，除了普通投掷炸弹存在的误差外，火箭的推进系统也会导致更大的误差，这一点很好理解；但火箭助推炸弹优势在于弹道更平直而且下落时间很短，由于风的影响是迄今为止造成各种散步的最大误差来源，所以缩短火箭燃烧时间可以对总散步产生十分积极的影响。
图11显示的是各种原因导致的炸弹误差，可以看到由风导致的影响远超其他所有各种原因。
图12显示的就是火箭助推炸弹由风导致的一个散步简单例子。
图13使用了在普通炸弹的大量平飞投掷和两种类型的炸弹少量的俯冲投掷来概括炸弹的命中率，其中50%的数据是在雷希林由使用BZG2的He-111进行200次投掷得出的结果，散步区域的长度和宽度没有明显差异，对于半数必中界，此数据存在一个经验公式：
图中的拟合曲线证明该经验式是正确的……圆圈显示的是PC 1000 RS的散布情况，三角形则是普通炸弹的散布情况，三个最低落点的数据是在Neufchâteau进行的实测，天气良好，由Ju-87和Revi投弹仪进行，1350m高度则是在雷希林用一架配备了BZA-1的Ju-88进行的。
在图中可以看到，火箭助推炸弹由于释放高度较高，所以散步比普通炸弹要大，而且风洞显示PC 1000RS的稳定性要比普通炸弹略低，目前已经无法把改进设计投入量产。
如果只考虑到舰艇类似物这种纵向目标，基本上只有纬向散步对命中率有决定性作用，在这种情况下火箭助推炸弹的效果并不比普通炸弹低，如图14所示的纳尔逊级战列舰标靶，可见命中率是十分可观的。
在战争初期，总参谋部要求我们设计一种针对舰艇攻击的重型穿甲炸弹，在克服了推进组的设计困难后，我们决定以500kg为基础进行设计；后来又开始研究通过装填系数在50%以上的重型炸弹通过近失水下命中来对舰艇造成更大的打击。化学物理研究所ChemischPhysikalischen Versuchsanstalt提出装药量为1000kg的这种水下攻击炸弹就可以对战列舰造成严重的破坏，有效距离被认定为大约距离船体2.5m。
如果我们将围绕船一圈2.5m的范围认定为水下攻击炸弹的有效范围，另一方面则与火箭助推炸弹的命中区域进行比较，可以得出结论那就是后者的命中效果会远超前者，如图15所示的PC 500 RS穿甲炸弹和SC 1800水下攻击炸弹，前者可以击穿87.5%的投影面积，而后者的有效攻击面积只有纳尔逊级投影的17%......即使助推炸弹的散步是普通炸弹的两倍，也不足以抵消这样的优势。
在火箭助推炸弹的开发完成后，其实际表现的命中率相当令人满意。动力式穿甲炸弹的研制工作大约在去年年中完成，目前已经储备了大量500/1000/1800kg的各种穿甲炸弹，但目前使用得很少，因为英国人有意将它们的大型舰艇保持在我们空军的攻击范围外。1942年初对一艘英国Dido级巡洋舰进行了一次1000RS炸弹的攻击，后来改建不得不在马耳他的一个港口停靠寻求庇护，我们认为这次穿甲炸弹是在彻底击穿了船体后在海水中引爆的，因为该级巡洋舰的装甲太薄了。
图16显示的是对于不同种类的战舰穿甲炸弹命中效果，大约0.06秒的延时时间可以让炸弹保证在战列舰船体的水平主装下引爆，而轻巡洋舰类似目标会在船体下方大约4m处引爆。
