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二戰霍頓Ho-229 世界上最早的隱形戰鬥機?
送交者: 嵐少爺 2025年01月22日19:54:30 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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沃爾特·霍頓(左)與瑞馬爾·霍頓(右),背景草地上是他們設計的飛翼滑翔機

二戰德國飛機設計師瑞馬爾·霍頓把他設計的Ho-229噴氣飛翼式戰鬥機稱為“霍頓H-IX”,但該機的最初構想是他在空軍服役的兄長沃爾特·霍頓作為戰鬥機飛行員在1940年不列顛戰役期間萌生的。當時,沃爾特是駐紮在法國的JG 26戰鬥機中隊的技術官員。這場戰役的特性和德國空軍的戰術凸顯出梅塞施密特Bf-109戰鬥機的性能缺陷,而這是德國當時最先進的現役戰鬥機。德軍戰鬥機飛行員們為了護航德國轟炸機群不得不飛越英吉利海峽或北海,沃爾特親眼目睹了他所在的中隊因為Bf-109戰鬥機非常有限的航程,而在英國上空損失了許多飛行員。

因為德軍戰鬥機飛行員經常在空戰開始僅僅幾分鐘之後,就因為燃料耗盡而不得不提前返航,Bf-109戰鬥機過小的作戰半徑嚴重地限制了他們的戰鬥力。同時,Bf-109戰鬥機本身也很脆弱,因為該機裝備的是液冷活塞發動機,其冷卻系統的任何部位被一顆子彈擊穿都會導致發動機在幾分鐘內因過熱而失效。沃爾特認為,德國空軍需要一種全新的戰鬥機,其性能要優於英國最先進的秀潑馬林“噴火”戰鬥機。新飛機不僅要擁有足夠的航程飛往英國,而且能夠攜帶足夠的燃料執行長時間護航任務,並擊退來襲的英國戰鬥機然後安全返回基地。他認為,雙發戰鬥機將可以明顯增強這些必需的戰鬥屬性。

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不列顛戰役期間,德國空軍的主力戰鬥機梅塞施密特Bf-109短小的作戰半徑大大限制了其戰鬥力的發揮

瑞馬爾自1933年以來,一直在進行各種載人飛翼式飛機的試驗,利用他作為航空設計師和空氣動力學方面積累的技術和經驗,解決了一直困擾飛翼式飛機的系列技術難題。新型戰鬥機需要一個強有力且耐用的推進系統使其具有更高的飛行速度,而且還能承受一定的損傷並繼續運行。當時,納粹德國已經在秘密研發渦輪噴氣發動機,而沃爾特作為JG 26中隊的技術官員,使他有機會獲知相關項目的進展情況。沃爾特清楚噴氣發動機將會引起瑞馬爾的興趣,因為他可以很方便地將噴氣發動機集成到飛翼式飛機的設計中,從而獲得比採用活塞式發動機高得多的飛行性能。

瑞馬爾在1940年底開始認真考慮裝備噴氣發動機的飛翼式氣動布局設計。但他個人獨立進行的研發工作此時還沒有獲得官方支持,德國當局不同意把他設計的飛翼模型送進風洞展開測試的請求。而另一個原因是當時的瑞馬爾太年輕、沒有獲得航空設計方面的高等教育文憑。所以,他只好利用航空模型和載人飛翼滑翔機來研究他的設計。到1941年時,他已經成功試飛了20多種飛翼滑翔機。但是裝備噴氣發動機的飛翼戰鬥機將比以往的任何飛翼滑翔機都更重、更快。為了儘量減少這種先進噴氣飛翼戰鬥機的試驗風險,瑞馬爾先製造並試飛了幾種實驗機型,每一種都比前一種更快更重,或在某些重要性能方面更先進。

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飛行中的霍頓H-Vc飛翼試驗機,採用兩台活塞式發動機為動力,以驅動兩副推進式螺旋槳,1942年

瑞馬爾先後製造了H-Vb和H-Vc兩種機型,用以評估裝備兩台活塞式發動機驅動兩副推進式螺旋槳的飛翼式試驗機。1941年,他曾考慮在H-V型飛翼試驗機上安裝脈衝式噴氣發動機,但發現這種發動機震動大、推力不足,油耗太高。1942年1月,沃爾特給他兄弟提供了新型渦輪噴氣發動機的外形尺寸和性能包線圖表。同年晚些時候,瑞馬爾試飛了H-VII型飛翼試驗機,該機與H-V試驗機外形相似但裝備了功率更大的活塞式發動機。當瑞馬爾在試飛了H-VI型飛翼滑翔機以後,又將該型滑翔機的特殊中段設計納入最新的噴氣飛翼原型機的初步氣動設計之中。同時,沃爾特利用了他與空軍一些重要官員的私人關係,使兄弟倆的噴氣飛翼原型機在早期研發階段就獲得了來自空軍的支持。

1943年初,沃爾特聽到空軍司令戈林抱怨說德國部署了17種不同型號的雙發作戰飛機,這些飛機結構相似、性能平庸,而且這些飛機的任何備用零件都不能互換。他說從今以後,他不會再批准生產任何新型雙發作戰飛機,除非它能以1000公里/小時的速度,攜帶1000公斤炸彈,達到1000公里的“穿透深度”(即該機最大航程的三分之一)。瑞馬爾在對此作出回應時聲稱,只有裝備了噴氣發動機的戰鬥機才有可能滿足這些要求。同年8月,瑞馬爾提交了一份簡短的飛翼戰鬥機設計方案,其性能已經接近戈林的要求。

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瑞馬爾設計製造的第一架原型機:霍頓Ho-229 V1(無動力的滑翔機)

然後,戈林給兄弟倆發出了一份合同,要求新飛機能在3個月內試飛!瑞馬爾回應說第一架 “霍頓H-IX”原型機可以在6個月內試飛,戈林在表明自己迫切希望新型戰鬥機能儘可能快的飛上天空後,無奈地接受了這一時間表。當H-IX原型機成為德國空軍的正式實驗項目後,該機被正式命名為“Ho-229”,而且所有型號名之後都加有一個字母V(德語單詞Versuch的縮寫,意為:測試或實驗),其後再加一個序列號數字。如:“Ho-229 V1”代表霍頓的噴氣飛翼試驗機的第一架原型機。1944年9月,戈林選擇由哥達機車公司負責大規模生產霍頓的噴氣飛翼戰鬥機。

Ho-229的所有試驗型號在整體氣動布局上都很相似。瑞馬爾將該型噴氣飛翼原型機的兩側機翼從機頭到翼梢的機翼前緣改成一條以32°角後掠的直線,使機翼前緣與機翼後緣在翼梢處相會,形成一個優雅的逐漸收窄的曲線。該機沒有明顯的機身,也沒有垂直尾翼和水平尾翼,在起落架收起的情況下(第一架原型機Ho-229 V1的主起落架是固定的,但機頭的前起落架可以收回),其翼身的上下表面從一側翼梢到另一側翼梢完全平滑過渡,沒有任何凸出的控制面或其他凸起物。

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霍頓Ho-229各控制面的布局示意圖

機翼外側後緣對稱布置有兩副升降副翼,用於控制飛翼的俯仰和橫滾。在接近兩側翼梢處各對稱布置有兩段帶孔阻力舵,可以向上或向下翻開,用於控制飛翼的偏航和轉向。機翼內側後緣對稱布置有兩副襟翼,飛翼起飛時放下襟翼可以增加升力。機腹下還有一個可以向下伸出的帶孔阻力板,飛行中放下它可以起到減速的作用,着陸時放下它可以縮短飛機的減速滑跑距離。所有控制面在不使用時,要麼可以收回機翼內,要麼可以轉動到與機翼後緣平齊。該機的寄生阻力和形狀阻力小到幾乎可以忽略不計,唯一的阻力是機翼和翼身產生的誘導阻力,這是飛翼產生升力不可避免的副產品。

瑞馬爾在試飛霍頓H-V和H-VII所取得的技術與經驗的基礎上,設計並製造了有人駕駛的Ho-229 V1原型滑翔機。瑞馬爾使用木質膠合板來製造了這架飛翼原型機的外翼段,而該機中段翼身內的承力結構則是鋼管焊接成的空間框架,霍頓兄弟幾乎所有的飛翼設計都採用了這種承力結構。1944年2月28日,試飛員海因茨·希德豪爾駕駛Ho-229 V1成功地完成了首飛。在接下來的幾個月裡,這架飛機遭遇了幾起小事故,一些飛行員在奧拉尼堡進行的測試中試飛了這架原型滑翔機,大多數人對該機的飛行性能和操控品質評價良好。因此,瑞馬爾打算利用從這架原型滑翔機上獲得的經驗和數據來設計製造將裝備噴氣發動機的新型Ho-229 V2飛翼原型機。

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霍頓Ho-229的機翼結構示意圖

瑞馬爾的計算表明,如果他想讓Ho-229達到戈林要求的1000公里的穿透深度,他需要將飛翼內部的大部分空間都轉換成儲存燃料的油箱容積。不知道瑞馬爾是缺乏製造金屬“濕”機翼(將機翼的內部空腔直接用作燃料油箱)的專業知識,還是缺乏製造這種“濕”機翼的特殊密封劑,瑞馬爾始終認為使用鋁合金製造飛翼戰鬥機是不合適的。同時,霍頓兄弟還將該機的飛行性能與梅塞施密特Me-262噴氣戰鬥機的飛行性能進行了對比。Me-262的翼載荷比Ho-229高得多,所以它需要很長的混凝土跑道以供起降,當時德國只有少數幾個機場具備這樣的條件。Ho-229的翼載荷相比Me-262要低得多,這使它可以在較短的跑道上起降。也就是說,Ho-229的飛行員比Me-262的飛行員擁有更多可供選擇的機場。

Ho-229 V1原型滑翔機的成功試飛催生出第一架有動力的飛翼原型機Ho-229 V2。可惜由於與發動機製造商之間溝通不暢,導致了這架飛機的最終完成拖延了很長時間。霍頓兄弟首先選擇的是寶馬公司生產的BMW 003型渦噴發動機,後來改成容克斯公司的Jumo 004渦噴發動機。瑞馬爾此前根據寶馬公司提供的發動機尺寸規格,製造了Ho-229 V2的翼身中段,當兩台容克斯公司的發動機送到後,在將它們裝入翼身中段時發現發動機的直徑太大,無法安裝到翼身上預留出的安裝位置內。直到數月之後,瑞馬爾重新設計製造了新的翼身中段,才讓這架飛翼試驗機裝上發動機並最終於1944年12月中旬成功首飛。

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德國容克斯公司研製的Jumo 004-B型軸流式渦輪噴氣發動機

Ho-229 V2原型機裝滿燃料準備飛行時的重量超過了8噸,接近亨格爾He-111雙發中型轟炸機的空重。因此霍頓兄弟認為需要一位具有駕駛多發飛機經驗的飛行員來試飛這架噴氣飛翼試驗機,而此前參與試飛的飛行員希德豪爾不具備這樣的經驗,所以沃爾特請來了空軍的老飛行員埃爾溫·齊勒中尉。不同來源的試飛記錄顯示齊勒駕駛該機試飛了大約2-4次,但他在最後一次試飛中,由於V2原型機的一台發動機發生故障導致失控,飛機尚未進入跑道就已經單輪着地,立即導致機身翻滾並倒扣在地面上,試飛員齊勒受了重傷,一周之後在醫院不治去世。

據目擊者稱,齊勒駕駛Ho-229 V2原型機在大約2000米的高度上通場三次,以便來自雷希林測試中心的一個團隊使用經緯儀從地面測量飛機的飛行速度。然後,齊勒駕機接近機場準備降落,他在大約1500米的高度上放下了起落架,然後開始駕機繞場盤旋並減速下降,但是飛機在即將飛越機場邊界時發生了墜機。檢查飛機的殘骸清楚地表明有一台發動機發生了故障,但是目擊者沒有看到飛機採取任何受控機動或試圖對準跑道,懷疑有某種原因使齊勒對飛機失去了控制能力,或許是發動機故障產生的濃煙灌進了座艙以致他難以辨別方向和高度。

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正在加注燃料準備試飛的霍頓Ho-229 V2原型機

沃爾特確信,發動機故障沒有導致飛機產生不可控制的偏航,並認為齊勒本可以關閉正常運轉的發動機,然後駕機進入滑翔直至安全迫降,甚至可能抵達跑道進行正常降落。沃爾特甚至相信可能是有人故意破壞了飛機,但不管原因如何沃爾特都記得“這是一個可怕的事件!我們所有的工作都在這一刻結束了。”齊勒的試飛似乎表明該機有可能達到高亞音速的飛行速度,甚至可以達到977公里/小時的最大飛行速度,但瑞馬爾的這個推測從未得到過驗證。與此同時,帝國航空部已經計劃在哥達公司小批量生產15-20架Ho-229戰鬥機。

瑞馬爾曾想在第三架原型機Ho-229 V3上安裝兩門30毫米機炮,但戰爭在這架飛機完成之前就結束了,這個想法也因此不了了之。而他和沃爾特都不知道的是,哥達公司的工程師們在試圖完成V3原型機的過程中對機體擅自進行了大幅改動。例如與V2原型機上的起落架相比,他們在V3原型機使用了一個巨大的前起落架輪胎,瑞馬爾猜測這是因為戈林要求該機能夠攜帶1000公斤炸彈的設計規定影響了他們的判斷,而他認為所有這些改動都是完全不必要的。

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身穿加壓服的試飛員埃爾溫·齊勒中尉坐在霍頓Ho-229 V2的座艙里。由於該機沒有採用加壓座艙,所以給駕駛員配備了加壓飛行服和頭盔。這套服裝看上去很“科幻”,頗有穿越感

1945年4月,由巴頓將軍率領的美軍第三集團軍第八軍在德國弗瑞德里希沃達村發現了尚未完成的Ho-229 從V3到V6的四架原型機。霍頓兄弟計劃將V4和V5設計成單座夜間戰鬥機,而V6則設計成雙座夜間戰鬥機的教練機。當時V3的翼身中段已經大致完成了一半,是四個型號中機體最接近完成的飛翼試驗機。美軍在三天后將其拆解並裝船運往美國,其中V3的翼身中段部分於1952年運抵銀山(即現在馬里蘭州蘇特蘭的保羅·E·加伯修復中心)。後來,美軍第9空降師還在距離弗瑞德里希沃達村約121公里的地方找到了V3原型機的一對機翼。

1983年,瑞馬爾·霍頓在他所著的《飛翼: 霍頓飛機的歷史,1933-1960年》一書中寫道,他曾計劃在Ho-229飛翼試驗機表面的木質層板之間加入由鋸末、木炭粉和膠水組成的混合物,以形成三明治狀的多層複合屏蔽層,他說“整架飛機”將在雷達面前隱身,因為“木炭粉”應該可以吸收電磁波。在這種屏蔽層之下,由焊接鋼管構成的翼身內部承力框架和發動機將是雷達“看不見的”。顯然,瑞馬爾描述的是從飛翼試驗機上減少雷達反射波的方法,目的是降低Ho-229的雷達截面積(RCS),使該機難以被敵方雷達發現,因此它可以憑藉其優異的隱形性能達成任務。

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被美軍繳獲的霍頓Ho-229 V3的翼身中段部分(未完成)

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美軍找到的霍頓Ho-229 V3原型機的一對機翼,從端面可見已經安裝在機翼內的大型鋁合金油箱

80年代中期,瑞馬爾在接受媒體採訪時進一步聲稱,他特意用木材來製造Ho 229飛翼戰鬥機的很大一部分原因是這種材料不會形成雷達反射回波。當媒體要求他解釋這樣做的原因時,這位設計師回答說:“這是我們自己的靈感。”他們並沒有得到帝國航空部的指示,要求飛翼戰鬥機在作戰時可以避免敵方雷達的探測。瑞馬爾在“Ala Volante Caza Horten IX”(飛翼戰鬥機“霍頓-IX”)一文中首次提到了雷達截面積,發表在1950年5月的RevistaNacional de Aeronautica(阿根廷出版的《國家航空雜誌》)上。有資料表明,瑞馬爾其實是在80年代初得知美國隱形技術的細節後,才作出了上述打算在Ho 229所用的層板中使用吸波材料,和故意使用木材製造該機以避免產生雷達回波的說法。

1988年11月22日,美國諾斯羅普公司研製的B-2隱形轟炸機公開亮相後,使人們對採用飛翼式氣動布局的飛機興趣大增,加上瑞馬爾此前說法的推波助瀾,一些作者就從B-2和Ho-229都採用了飛翼氣動布局的相似性上草率地推斷,認為瑞馬爾設計了世界上第一架隱形戰鬥機Ho-229,因為該機採用了飛翼布局,有目的地降低了雷達截面積。比如流傳甚廣的相關書籍《隱形轟炸機——看不見的軍用飛機》和相關文章“在陰影峽谷中——隱形的黑色世界”都持類似的牽強觀點。他們顯然無視了瑞馬爾設計Ho-229之所以採用飛翼氣動布局僅僅是為了獲得最佳空氣動力效率的初衷,這架噴氣飛翼僅僅是霍頓設計的一長串不同飛翼機型中的一架,而且現在也找不到任何實物或文獻證據來支持瑞馬爾的自我吹噓。

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霍頓Ho-229 V3的翼身中段運抵美國後正在從火車上卸載裝箱,1945年8月

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保存在美國國家航空航天博物館內的霍頓Ho-229 V3翼身中段及其機翼

如果仔細推敲瑞馬爾的說法其實並不難發現其難以自圓其說:雖然盟軍的艦船裝備了防空預警雷達,然而與從1943年夏天開始就日夜不停地轟炸德國的一波又一波的重型轟炸機相比,這些艦船對德國空軍來說是低優先級的目標。當時德國需要的是大量截擊機,能夠突破為轟炸機群護航的盟軍戰鬥機群的防禦陣形,而不是可以降低雷達截面積的遠程攻擊機。最奇怪的是瑞馬爾·霍頓和沃爾特·霍頓都沒有在戰後立即向盟軍情報專家提及瑞馬爾在1983年時所聲稱的、他在二戰期間應用到Ho-229上的雷達隱身技術。特別是考慮到瑞馬爾對能在盟國航空公司內重獲工作抱有強烈興趣來說,這是一件令人難以理解的事情。

2008年初,諾斯羅普·格魯曼公司與國家地理頻道合作攝製了一部紀錄片,以確定Ho-229是否是世界上第一架真正的隱形戰鬥機。諾·格公司為此特意複製了一架無動力的全尺寸Ho-229 V3飛翼試驗機,該機同樣主要使用木材製成。但與V3原型機不同的是該機內部沒有安裝使用鋼管焊接而成的龐大承力框架。在花費了大約250000美元和2500個工時後,諾·格公司複製的Ho 229飛翼試驗機被運送到該公司位於加利福尼亞州的特洪雷達截面積試驗場進行了測試。該機被固定到一根15米高的鉸接撐杆上,使用20-50兆赫範圍內的三個高頻/甚高頻的電磁輻射源,在100米距離上從不同角度對其進行了測試。

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諾斯羅普·格魯曼公司按照Ho-229 V3的尺寸1:1複製的全尺寸飛翼試驗機

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諾斯羅普·格魯曼公司將複製的Ho 229 V3飛翼試驗機運到該公司的特洪雷達試驗場,安放到15米高的撐杆頂部進行電磁輻射測試

雷達模擬測試顯示:假想一架霍頓Ho-229戰鬥機,它的翼身中段內既沒有鋼管承力框架也沒有噴氣發動機的情況下,如果該機以885公里/小時的飛行速度、距海面15-30米的飛行高度,從法國飛向英國海岸,那麼它被英國本土鏈雷達系統發現的距離為該雷達系統發現Bf-109戰鬥機距離的80%;鑑於雷達有效探測距離與目標雷達截面積的四次方根成正比,這意味着Ho-229的正面雷達截面積只有Bf-109的40%。美國《航空周刊與空間技術》雜誌發表了關於Ho-229隱形性能的總結,指出霍頓Ho-IX/Ho-229隻有暴露在外的渦噴發動機壓縮機葉片、進氣道的環形金屬唇口、機頭、座艙蓋,以及固定在進氣道內側與發動機安裝位置相連的機翼金屬接頭等處會產生雷達反射回波。不過,這裡忽略了真正的Ho-229戰鬥機的雙翼內還安裝有體積巨大的鋁合金油箱,它們同樣會產生強烈的雷達反射回波。

諾斯羅普·格魯曼公司的一個工程師小組還對V3原型機使用多層木質膠合板製成的翼身中段的機頭頂端進行了電磁輻射測試。他們使用的測試頻率範圍為12-117太赫茲,波長為10微米。V3機頭頂端的膠合板厚度為19毫米,由多層薄木板膠合而成。該小組觀察到“Ho-229的前緣與作為參照的膠合板樣品具有相同的回波特性,只是頻率不完全匹配並且具有更窄的帶寬。”他們認為這是由於木材氧化所致。該小組僅通過視覺檢查就假定膠合板中存在炭黑,並得出結論:“兩次測試的相似性表明,設計所用炭黑類材料的吸波性能較差。”隨後,史密森學會對V3原型機所用的膠合板再次進行了檢測,確認“沒有發現炭黑或木炭存在的證據”,從而否定了這一結論。

綜合以上研究可知:Ho-229 V3原型機本身並沒有使用任何吸波材料,該機所具有的雷達低可探測性主要源於其本身採用的飛翼式氣動布局。機翼與機身融為一體,沒有大型螺旋槳旋轉面,也沒有垂直尾翼和水平尾翼可以形成典型的、可識別的雷達反射回波。並且該機的大部分蒙皮、翼梁、翼肋等構件是採用木質膠合板製造的,這些材料產生的雷達反射回波信號要比飛機常用的鋁合金等金屬材料低得多。這足以證明,該機的“隱形”性能只是飛翼式氣動布局加上機翼與翼身木質材料低回波特性形成的無心副產物,並不是霍頓兄弟的設計初衷所在。所以,將Ho-229稱為世界上第一種隱形戰鬥機完全言過其實,而且瑞馬爾的吹噓更是對大眾誤導在先,其結果只是造就了一個流傳甚廣的二戰德國航空技術史的神話傳說,反而擾亂了人們探索歷史真相的視線。

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瑞馬爾·霍頓設計的Ho-229 V3原型機的軸測構造圖

Ho-229 V3原型機的主要技術參數:

機長:7.47米

翼展:16.76米

機高:2.81米

空重:4600公斤

載油量:1700公斤

最大起飛重量:8100公斤

動力裝置:兩台容克斯Jumo 004 B-2型渦輪噴氣發動機,單台推力:900公斤。

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