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DS 5/DS 5LS论坛 >  呼啸的天空——纳粹德国的V-1飞弹系统

发表于 2016-06-23 09:39    IP属地:未知

  一旦脉冲式发动机发动起来,内部温度达到起飞最低要求后,外接空气软管和接口就可以被拔掉了。此时发动机特有的共振式设计会保证发动机持续工作,无需任何外部启动装置继续维持其运转。



上图详细描述了阿格斯脉冲喷气发动机最重要的部分——矩阵形叶片和燃油喷射器在地面启动时的工作原理。这两个部分位于发动机最前端,当压缩空气和燃料分别通过
1、2 的连接孔注入发动机;再通过安装在装配架 4 上喷嘴 3 注入燃烧室;弹簧钢制成的单向百叶 窗6 安装在专门的承载板5
上,其用途是允许空气进入燃烧室和燃料混合进行爆燃作用,但阻止空气从发动机前端冲出去


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发表于 2016-06-23 09:40    IP属地:未知

  通常认为 V-1 飞弹采用的阿格斯 AS.109-014 脉冲式喷气发动机需要在空速达到 150 英里/小时(240 公里/小时)的条件下才能正常工作。实际上由于其摄入空气专用的百叶窗进气口设计和共振式燃烧室,阿格斯 AS.109-014 发动机(又称共振式发动机)可以在零空速条件下工作。所以现存的很多关于 V-1 飞弹的纪录片中都有这样的特写镜头:飞弹发动机被点燃但尚未完全启动前就被弹射出发射架开始飞行。


AS.109-014 发动机结构极为简单


[ 本帖最后由 vincent-song 于 2016-6-23 09:43 编辑 ]

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发表于 2016-06-23 09:45    IP属地:未知

  但是仅仅靠脉冲式发动机自身动力是不足以推动飞弹离开地面飞行的,由于脉冲式发动机与生俱来的缺点——飞行速度慢、加速性能差,加上飞弹自身较小的机翼,V-1 飞弹具有极高的失速可能,换句话说 V-1 飞弹不能通过靠短距离滑行来起飞,因此要么通过弹射器弹射起飞,要么通过亨舍尔 He 111 轰炸机来进行空射。陆基 V-1 飞弹需要靠专用发射架弹射起飞。该发射架实际上是一段带坡度的滑轨+一个蒸汽弹射器,以过氧化氢-高锰酸钾混合液体作为燃料。其原理类似于航母的蒸汽弹射器:发射时飞弹底部与弹射器连在一起,过氧化氢-高锰酸钾反应产生的高压蒸汽推动弹射器-飞弹前进,最后飞弹靠惯性甩出发射架。陆基 V-1 飞弹起飞速度能达到 360 英里/小时(合 580 公里/小时)。
[ 本帖最后由 vincent-song 于 2016-6-23 09:48 编辑 ]

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发表于 2016-06-23 09:49    IP属地:未知


陆基 V-1 飞弹发射轨道


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发表于 2016-06-23 09:50    IP属地:未知

  从 1941 年1月起,V-1 飞弹使用的脉冲式发动机在其他武器平台上进行了测试,包括汽车、实验用高速攻击艇等,其中包括一种名为“龙卷风”的自杀式高速攻击艇——用一艘满载炸药的小型快艇高速冲向敌舰,而驾驶员则在撞向敌舰的最后一刻跳海逃生。“龙卷风”是一种双体式快艇,在横跨两艘快艇的横梁上安放了驾驶员的座舱。由于性能不达标加上行驶时噪音很大,最终人们放弃了在上面安装脉冲式发动机的想法,还是选择了传统的活塞式发动机动力快艇。至于首次飞行测试,那已经是 1941 年 6 月 30 日了,在 Gotha Go 145 教练机上首次进行了实验。
[ 本帖最后由 vincent-song 于 2016-6-23 09:52 编辑 ]

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发表于 2016-06-23 09:54    IP属地:未知


“龙卷风”双体式快艇模型


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发表于 2016-06-23 09:55    IP属地:未知

V-1 飞弹的制导系统
  V-1 飞弹的制导系统实际上是一台由 Askania 公司研制的自动驾驶仪:其中磁罗经负责控制飞弹的飞行方向指向目标大体方向;一对陀螺仪分别负责控制飞弹的偏航和俯仰姿态;一台气压计负责控制飞弹飞行高度;一台由叶片风速计驱动的里程表负责控制飞弹飞行距离。发射前射手通过调整气压计和里程表来控制飞弹的飞行高度和距离,至于方向则由发射架的指向决定。
  为陀螺仪和其他飞控设备供应能量的是两个大型球状气罐里的高压空气。发射前里面充满了高达 150 个大气压(合 15,000kPa)的气体作为飞弹飞控系统的动力源。


V-1 的陀螺和战斗部安装在机头,压缩空气罐安装在后机身


[ 本帖最后由 vincent-song 于 2016-6-23 09:57 编辑 ]

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发表于 2016-06-23 09:59    IP属地:未知

  值得一提的是由于发动机放在飞弹弹体后上方,所以整个弹体的重心比较高,还有些靠后,因此如何配平也是一个问题,否则发射出去的飞弹很容易发生横滚出现大头朝下的情况。1945 年盟军缴获了一枚 V-1 飞弹,该弹坠毁于荷兰 Tilburg 和 Goirle 地区之间,但没有爆 炸,所以结构保持得很完整。通过解剖 V-1 飞弹,人们发现一个有趣的情况:在飞弹左翼钢管骨架中竟然找到了 6 扎当时德军战时宣传杂志《信号》,在飞弹里放这么些东西的目的只有一个——使飞弹重心尽量靠前并保持飞弹发射前左右翼重量平衡,防止其横滚。可见当时 V-1 飞弹的横轴平衡很脆弱,稍有变化就会失去平衡。这种设计估计是为了配合用导轨弹射的需要,因此以后的巡航导弹基本没有采用过这样的总体布局,要么发动机放在弹体内部,要么放在弹体下面起到稳定作用。
[ 本帖最后由 vincent-song 于 2016-6-23 10:01 编辑 ]

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发表于 2016-06-23 10:20    IP属地:未知

  此外人们在第一批发射的 V-1 飞弹残骸中还发现了部分飞弹上安装有小型无线电信号发射机。飞弹发射后,可以通过跟踪无线电信号源来跟踪飞弹大体的飞行轨迹和最后的弹着点,并标示在格子地图上作为修正误差的依据。
[ 本帖最后由 vincent-song 于 2016-6-23 10:22 编辑 ]

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发表于 2016-06-23 10:25    IP属地:未知

  V-1
飞弹一发射里程表就开始计算里程,同时推算是否到达目标上空。飞弹发射前里程表被设定成到达目标所需的里程数;飞弹发射后里程数就开始递减;到达目标上空时里程数正好归零,当然这还有个前提就是飞弹飞行时风速相对稳定,变化不剧烈。在未到达目标上空前的飞行过程中,自动驾驶仪会控制飞弹以一定的坡度超目标大致方向边爬升边飞行。飞行时,空气气流吹动叶片风速计的叶片转动,叶片每转动30转,里程表上的数字减一。当飞弹飞行距离超过
60km 后,飞弹战斗部引信自动启动;当里程表里程归零后两支爆炸螺栓(detonating
bolt)自动引爆;平尾上的两块扰流片被打开并被锁死;而飞控系统与尾舵之间的联系也被切断,尾舵置中锁定,这样一来 V-1
飞弹开始减速进入俯冲状态。在俯冲状态下空速达到一定速度后,发动机会熄火,因为此时飞弹燃料罐在下发动机在上,受重力影响燃料供应不到发动机了。此时天空中吵闹的噪音突然变得寂静起来,暗示着地面上的人们可能会有什么事情要发生,几秒钟后就会听到远处震天动地的巨响,那就是
V-1 飞弹击中目标的声音。而到了后期型号,V-1 飞弹设计者改进了发动机的燃料供应装置,即使在俯冲状态下 V-1 发动机仍旧能正常工作。其实最初 V-1
的设计师们计划采用无线电指令制导或者雷达制导等技术作为 V-1
的制导系统,但是考虑到盟军在电子对抗方面的优势,还是使用了基于陀螺仪+里程表这样一种命中精度低但抗干扰能力强的简易制导系统。

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