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二战霍顿Ho-229 世界上最早的隐形战斗机?
www.wforum.com | 2025-01-22 19:55:00  世界军事网 | 0条评论 | 查看/发表评论

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沃尔特·霍顿(左)与瑞马尔·霍顿(右),背景草地上是他们设计的飞翼滑翔机

二战德国飞机设计师瑞马尔·霍顿把他设计的Ho-229喷气飞翼式战斗机称为“霍顿H-IX”,但该机的最初构想是他在空军服役的兄长沃尔特·霍顿作为战斗机飞行员在1940年不列颠战役期间萌生的。当时,沃尔特是驻扎在法国的JG 26战斗机中队的技术官员。这场战役的特性和德国空军的战术凸显出梅塞施密特Bf-109战斗机的性能缺陷,而这是德国当时最先进的现役战斗机。德军战斗机飞行员们为了护航德国轰炸机群不得不飞越英吉利海峡或北海,沃尔特亲眼目睹了他所在的中队因为Bf-109战斗机非常有限的航程,而在英国上空损失了许多飞行员。

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不列颠战役期间,德国空军的主力战斗机梅塞施密特Bf-109短小的作战半径大大限制了其战斗力的发挥

因为德军战斗机飞行员经常在空战开始仅仅几分钟之后,就因为燃料耗尽而不得不提前返航,Bf-109战斗机过小的作战半径严重地限制了他们的战斗力。同时,Bf-109战斗机本身也很脆弱,因为该机装备的是液冷活塞发动机,其冷却系统的任何部位被一颗子弹击穿都会导致发动机在几分钟内因过热而失效。沃尔特认为,德国空军需要一种全新的战斗机,其性能要优于英国最先进的秀泼马林“喷火”战斗机。新飞机不仅要拥有足够的航程飞往英国,而且能够携带足够的燃料执行长时间护航任务,并击退来袭的英国战斗机然后安全返回基地。他认为,双发战斗机将可以明显增强这些必需的战斗属性。

瑞马尔自1933年以来,一直在进行各种载人飞翼式飞机的试验,利用他作为航空设计师和空气动力学方面积累的技术和经验,解决了一直困扰飞翼式飞机的系列技术难题。新型战斗机需要一个强有力且耐用的推进系统使其具有更高的飞行速度,而且还能承受一定的损伤并继续运行。当时,纳粹德国已经在秘密研发涡轮喷气发动机,而沃尔特作为JG 26中队的技术官员,使他有机会获知相关项目的进展情况。沃尔特清楚喷气发动机将会引起瑞马尔的兴趣,因为他可以很方便地将喷气发动机集成到飞翼式飞机的设计中,从而获得比采用活塞式发动机高得多的飞行性能。

瑞马尔在1940年底开始认真考虑装备喷气发动机的飞翼式气动布局设计。但他个人独立进行的研发工作此时还没有获得官方支持,德国当局不同意把他设计的飞翼模型送进风洞展开测试的请求。而另一个原因是当时的瑞马尔太年轻、没有获得航空设计方面的高等教育文凭。所以,他只好利用航空模型和载人飞翼滑翔机来研究他的设计。到1941年时,他已经成功试飞了20多种飞翼滑翔机。但是装备喷气发动机的飞翼战斗机将比以往的任何飞翼滑翔机都更重、更快。为了尽量减少这种先进喷气飞翼战斗机的试验风险,瑞马尔先制造并试飞了几种实验机型,每一种都比前一种更快更重,或在某些重要性能方面更先进。

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飞行中的霍顿H-Vc飞翼试验机,采用两台活塞式发动机为动力,以驱动两副推进式螺旋桨,1942年

瑞马尔先后制造了H-Vb和H-Vc两种机型,用以评估装备两台活塞式发动机驱动两副推进式螺旋桨的飞翼式试验机。1941年,他曾考虑在H-V型飞翼试验机上安装脉冲式喷气发动机,但发现这种发动机震动大、推力不足,油耗太高。1942年1月,沃尔特给他兄弟提供了新型涡轮喷气发动机的外形尺寸和性能包线图表。同年晚些时候,瑞马尔试飞了H-VII型飞翼试验机,该机与H-V试验机外形相似但装备了功率更大的活塞式发动机。当瑞马尔在试飞了H-VI型飞翼滑翔机以后,又将该型滑翔机的特殊中段设计纳入最新的喷气飞翼原型机的初步气动设计之中。同时,沃尔特利用了他与空军一些重要官员的私人关系,使兄弟俩的喷气飞翼原型机在早期研发阶段就获得了来自空军的支持。

1943年初,沃尔特听到空军司令戈林抱怨说德国部署了17种不同型号的双发作战飞机,这些飞机结构相似、性能平庸,而且这些飞机的任何备用零件都不能互换。他说从今以后,他不会再批准生产任何新型双发作战飞机,除非它能以1000公里/小时的速度,携带1000公斤炸弹,达到1000公里的“穿透深度”(即该机最大航程的三分之一)。瑞马尔在对此作出回应时声称,只有装备了喷气发动机的战斗机才有可能满足这些要求。同年8月,瑞马尔提交了一份简短的飞翼战斗机设计方案,其性能已经接近戈林的要求。

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瑞马尔设计制造的第一架原型机:霍顿Ho-229 V1(无动力的滑翔机)

然后,戈林给兄弟俩发出了一份合同,要求新飞机能在3个月内试飞!瑞马尔回应说第一架 “霍顿H-IX”原型机可以在6个月内试飞,戈林在表明自己迫切希望新型战斗机能尽可能快的飞上天空后,无奈地接受了这一时间表。当H-IX原型机成为德国空军的正式实验项目后,该机被正式命名为“Ho-229”,而且所有型号名之后都加有一个字母V(德语单词Versuch的缩写,意为:测试或实验),其后再加一个序列号数字。如:“Ho-229 V1”代表霍顿的喷气飞翼试验机的第一架原型机。1944年9月,戈林选择由哥达机车公司负责大规模生产霍顿的喷气飞翼战斗机。

Ho-229的所有试验型号在整体气动布局上都很相似。瑞马尔将该型喷气飞翼原型机的两侧机翼从机头到翼梢的机翼前缘改成一条以32°角后掠的直线,使机翼前缘与机翼后缘在翼梢处相会,形成一个优雅的逐渐收窄的曲线。该机没有明显的机身,也没有垂直尾翼和水平尾翼,在起落架收起的情况下(第一架原型机Ho-229 V1的主起落架是固定的,但机头的前起落架可以收回),其翼身的上下表面从一侧翼梢到另一侧翼梢完全平滑过渡,没有任何凸出的控制面或其他凸起物。

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霍顿Ho-229各控制面的布局示意图

机翼外侧后缘对称布置有两副升降副翼,用于控制飞翼的俯仰和横滚。在接近两侧翼梢处各对称布置有两段带孔阻力舵,可以向上或向下翻开,用于控制飞翼的偏航和转向。机翼内侧后缘对称布置有两副襟翼,飞翼起飞时放下襟翼可以增加升力。机腹下还有一个可以向下伸出的带孔阻力板,飞行中放下它可以起到减速的作用,着陆时放下它可以缩短飞机的减速滑跑距离。所有控制面在不使用时,要么可以收回机翼内,要么可以转动到与机翼后缘平齐。该机的寄生阻力和形状阻力小到几乎可以忽略不计,唯一的阻力是机翼和翼身产生的诱导阻力,这是飞翼产生升力不可避免的副产品。

瑞马尔在试飞霍顿H-V和H-VII所取得的技术与经验的基础上,设计并制造了有人驾驶的Ho-229 V1原型滑翔机。瑞马尔使用木质胶合板来制造了这架飞翼原型机的外翼段,而该机中段翼身内的承力结构则是钢管焊接成的空间框架,霍顿兄弟几乎所有的飞翼设计都采用了这种承力结构。1944年2月28日,试飞员海因茨·希德豪尔驾驶Ho-229 V1成功地完成了首飞。在接下来的几个月里,这架飞机遭遇了几起小事故,一些飞行员在奥拉尼堡进行的测试中试飞了这架原型滑翔机,大多数人对该机的飞行性能和操控品质评价良好。因此,瑞马尔打算利用从这架原型滑翔机上获得的经验和数据来设计制造将装备喷气发动机的新型Ho-229 V2飞翼原型机。

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霍顿Ho-229的机翼结构示意图

瑞马尔的计算表明,如果他想让Ho-229达到戈林要求的1000公里的穿透深度,他需要将飞翼内部的大部分空间都转换成储存燃料的油箱容积。不知道瑞马尔是缺乏制造金属“湿”机翼(将机翼的内部空腔直接用作燃料油箱)的专业知识,还是缺乏制造这种“湿”机翼的特殊密封剂,瑞马尔始终认为使用铝合金制造飞翼战斗机是不合适的。同时,霍顿兄弟还将该机的飞行性能与梅塞施密特Me-262喷气战斗机的飞行性能进行了对比。Me-262的翼载荷比Ho-229高得多,所以它需要很长的混凝土跑道以供起降,当时德国只有少数几个机场具备这样的条件。Ho-229的翼载荷相比Me-262要低得多,这使它可以在较短的跑道上起降。也就是说,Ho-229的飞行员比Me-262的飞行员拥有更多可供选择的机场。

Ho-229 V1原型滑翔机的成功试飞催生出第一架有动力的飞翼原型机Ho-229 V2。可惜由于与发动机制造商之间沟通不畅,导致了这架飞机的最终完成拖延了很长时间。霍顿兄弟首先选择的是宝马公司生产的BMW 003型涡喷发动机,后来改成容克斯公司的Jumo 004涡喷发动机。瑞马尔此前根据宝马公司提供的发动机尺寸规格,制造了Ho-229 V2的翼身中段,当两台容克斯公司的发动机送到后,在将它们装入翼身中段时发现发动机的直径太大,无法安装到翼身上预留出的安装位置内。直到数月之后,瑞马尔重新设计制造了新的翼身中段,才让这架飞翼试验机装上发动机并最终于1944年12月中旬成功首飞。

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德国容克斯公司研制的Jumo 004-B型轴流式涡轮喷气发动机

Ho-229 V2原型机装满燃料准备飞行时的重量超过了8吨,接近亨格尔He-111双发中型轰炸机的空重。因此霍顿兄弟认为需要一位具有驾驶多发飞机经验的飞行员来试飞这架喷气飞翼试验机,而此前参与试飞的飞行员希德豪尔不具备这样的经验,所以沃尔特请来了空军的老飞行员埃尔温·齐勒中尉。不同来源的试飞记录显示齐勒驾驶该机试飞了大约2-4次,但他在最后一次试飞中,由于V2原型机的一台发动机发生故障导致失控,飞机尚未进入跑道就已经单轮着地,立即导致机身翻滚并倒扣在地面上,试飞员齐勒受了重伤,一周之后在医院不治去世。

据目击者称,齐勒驾驶Ho-229 V2原型机在大约2000米的高度上通场三次,以便来自雷希林测试中心的一个团队使用经纬仪从地面测量飞机的飞行速度。然后,齐勒驾机接近机场准备降落,他在大约1500米的高度上放下了起落架,然后开始驾机绕场盘旋并减速下降,但是飞机在即将飞越机场边界时发生了坠机。检查飞机的残骸清楚地表明有一台发动机发生了故障,但是目击者没有看到飞机采取任何受控机动或试图对准跑道,怀疑有某种原因使齐勒对飞机失去了控制能力,或许是发动机故障产生的浓烟灌进了座舱以致他难以辨别方向和高度。

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正在加注燃料准备试飞的霍顿Ho-229 V2原型机

沃尔特确信,发动机故障没有导致飞机产生不可控制的偏航,并认为齐勒本可以关闭正常运转的发动机,然后驾机进入滑翔直至安全迫降,甚至可能抵达跑道进行正常降落。沃尔特甚至相信可能是有人故意破坏了飞机,但不管原因如何沃尔特都记得“这是一个可怕的事件!我们所有的工作都在这一刻结束了。”齐勒的试飞似乎表明该机有可能达到高亚音速的飞行速度,甚至可以达到977公里/小时的最大飞行速度,但瑞马尔的这个推测从未得到过验证。与此同时,帝国航空部已经计划在哥达公司小批量生产15-20架Ho-229战斗机。

瑞马尔曾想在第三架原型机Ho-229 V3上安装两门30毫米机炮,但战争在这架飞机完成之前就结束了,这个想法也因此不了了之。而他和沃尔特都不知道的是,哥达公司的工程师们在试图完成V3原型机的过程中对机体擅自进行了大幅改动。例如与V2原型机上的起落架相比,他们在V3原型机使用了一个巨大的前起落架轮胎,瑞马尔猜测这是因为戈林要求该机能够携带1000公斤炸弹的设计规定影响了他们的判断,而他认为所有这些改动都是完全不必要的。

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身穿加压服的试飞员埃尔温·齐勒中尉坐在霍顿Ho-229 V2的座舱里。由于该机没有采用加压座舱,所以给驾驶员配备了加压飞行服和头盔。这套服装看上去很“科幻”,颇有穿越感

1945年4月,由巴顿将军率领的美军第三集团军第八军在德国弗瑞德里希沃达村发现了尚未完成的Ho-229 从V3到V6的四架原型机。霍顿兄弟计划将V4和V5设计成单座夜间战斗机,而V6则设计成双座夜间战斗机的教练机。当时V3的翼身中段已经大致完成了一半,是四个型号中机体最接近完成的飞翼试验机。美军在三天后将其拆解并装船运往美国,其中V3的翼身中段部分于1952年运抵银山(即现在马里兰州苏特兰的保罗·E·加伯修复中心)。后来,美军第9空降师还在距离弗瑞德里希沃达村约121公里的地方找到了V3原型机的一对机翼。

1983年,瑞马尔·霍顿在他所著的《飞翼: 霍顿飞机的历史,1933-1960年》一书中写道,他曾计划在Ho-229飞翼试验机表面的木质层板之间加入由锯末、木炭粉和胶水组成的混合物,以形成三明治状的多层复合屏蔽层,他说“整架飞机”将在雷达面前隐身,因为“木炭粉”应该可以吸收电磁波。在这种屏蔽层之下,由焊接钢管构成的翼身内部承力框架和发动机将是雷达“看不见的”。显然,瑞马尔描述的是从飞翼试验机上减少雷达反射波的方法,目的是降低Ho-229的雷达截面积(RCS),使该机难以被敌方雷达发现,因此它可以凭借其优异的隐形性能达成任务。

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被美军缴获的霍顿Ho-229 V3的翼身中段部分(未完成)

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美军找到的霍顿Ho-229 V3原型机的一对机翼,从端面可见已经安装在机翼内的大型铝合金油箱

80年代中期,瑞马尔在接受媒体采访时进一步声称,他特意用木材来制造Ho 229飞翼战斗机的很大一部分原因是这种材料不会形成雷达反射回波。当媒体要求他解释这样做的原因时,这位设计师回答说:“这是我们自己的灵感。”他们并没有得到帝国航空部的指示,要求飞翼战斗机在作战时可以避免敌方雷达的探测。瑞马尔在“Ala Volante Caza Horten IX”(飞翼战斗机“霍顿-IX”)一文中首次提到了雷达截面积,发表在1950年5月的RevistaNacional de Aeronautica(阿根廷出版的《国家航空杂志》)上。有资料表明,瑞马尔其实是在80年代初得知美国隐形技术的细节后,才作出了上述打算在Ho 229所用的层板中使用吸波材料,和故意使用木材制造该机以避免产生雷达回波的说法。

1988年11月22日,美国诺斯罗普公司研制的B-2隐形轰炸机公开亮相后,使人们对采用飞翼式气动布局的飞机兴趣大增,加上瑞马尔此前说法的推波助澜,一些作者就从B-2和Ho-229都采用了飞翼气动布局的相似性上草率地推断,认为瑞马尔设计了世界上第一架隐形战斗机Ho-229,因为该机采用了飞翼布局,有目的地降低了雷达截面积。比如流传甚广的相关书籍《隐形轰炸机——看不见的军用飞机》和相关文章“在阴影峡谷中——隐形的黑色世界”都持类似的牵强观点。他们显然无视了瑞马尔设计Ho-229之所以采用飞翼气动布局仅仅是为了获得最佳空气动力效率的初衷,这架喷气飞翼仅仅是霍顿设计的一长串不同飞翼机型中的一架,而且现在也找不到任何实物或文献证据来支持瑞马尔的自我吹嘘。

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霍顿Ho-229 V3的翼身中段运抵美国后正在从火车上卸载装箱,1945年8月

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保存在美国国家航空航天博物馆内的霍顿Ho-229 V3翼身中段及其机翼

如果仔细推敲瑞马尔的说法其实并不难发现其难以自圆其说:虽然盟军的舰船装备了防空预警雷达,然而与从1943年夏天开始就日夜不停地轰炸德国的一波又一波的重型轰炸机相比,这些舰船对德国空军来说是低优先级的目标。当时德国需要的是大量截击机,能够突破为轰炸机群护航的盟军战斗机群的防御阵形,而不是可以降低雷达截面积的远程攻击机。最奇怪的是瑞马尔·霍顿和沃尔特·霍顿都没有在战后立即向盟军情报专家提及瑞马尔在1983年时所声称的、他在二战期间应用到Ho-229上的雷达隐身技术。特别是考虑到瑞马尔对能在盟国航空公司内重获工作抱有强烈兴趣来说,这是一件令人难以理解的事情。

2008年初,诺斯罗普·格鲁曼公司与国家地理频道合作摄制了一部纪录片,以确定Ho-229是否是世界上第一架真正的隐形战斗机。诺·格公司为此特意复制了一架无动力的全尺寸Ho-229 V3飞翼试验机,该机同样主要使用木材制成。但与V3原型机不同的是该机内部没有安装使用钢管焊接而成的庞大承力框架。在花费了大约250000美元和2500个工时后,诺·格公司复制的Ho 229飞翼试验机被运送到该公司位于加利福尼亚州的特洪雷达截面积试验场进行了测试。该机被固定到一根15米高的铰接撑杆上,使用20-50兆赫范围内的三个高频/甚高频的电磁辐射源,在100米距离上从不同角度对其进行了测试。

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诺斯罗普·格鲁曼公司按照Ho-229 V3的尺寸1:1复制的全尺寸飞翼试验机

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诺斯罗普·格鲁曼公司将复制的Ho 229 V3飞翼试验机运到该公司的特洪雷达试验场,安放到15米高的撑杆顶部进行电磁辐射测试

雷达模拟测试显示:假想一架霍顿Ho-229战斗机,它的翼身中段内既没有钢管承力框架也没有喷气发动机的情况下,如果该机以885公里/小时的飞行速度、距海面15-30米的飞行高度,从法国飞向英国海岸,那么它被英国本土链雷达系统发现的距离为该雷达系统发现Bf-109战斗机距离的80%;鉴于雷达有效探测距离与目标雷达截面积的四次方根成正比,这意味着Ho-229的正面雷达截面积只有Bf-109的40%。美国《航空周刊与空间技术》杂志发表了关于Ho-229隐形性能的总结,指出霍顿Ho-IX/Ho-229只有暴露在外的涡喷发动机压缩机叶片、进气道的环形金属唇口、机头、座舱盖,以及固定在进气道内侧与发动机安装位置相连的机翼金属接头等处会产生雷达反射回波。不过,这里忽略了真正的Ho-229战斗机的双翼内还安装有体积巨大的铝合金油箱,它们同样会产生强烈的雷达反射回波。

诺斯罗普·格鲁曼公司的一个工程师小组还对V3原型机使用多层木质胶合板制成的翼身中段的机头顶端进行了电磁辐射测试。他们使用的测试频率范围为12-117太赫兹,波长为10微米。V3机头顶端的胶合板厚度为19毫米,由多层薄木板胶合而成。该小组观察到“Ho-229的前缘与作为参照的胶合板样品具有相同的回波特性,只是频率不完全匹配并且具有更窄的带宽。”他们认为这是由于木材氧化所致。该小组仅通过视觉检查就假定胶合板中存在炭黑,并得出结论:“两次测试的相似性表明,设计所用炭黑类材料的吸波性能较差。”随后,史密森学会对V3原型机所用的胶合板再次进行了检测,确认“没有发现炭黑或木炭存在的证据”,从而否定了这一结论。

综合以上研究可知:Ho-229 V3原型机本身并没有使用任何吸波材料,该机所具有的雷达低可探测性主要源于其本身采用的飞翼式气动布局。机翼与机身融为一体,没有大型螺旋桨旋转面,也没有垂直尾翼和水平尾翼可以形成典型的、可识别的雷达反射回波。并且该机的大部分蒙皮、翼梁、翼肋等构件是采用木质胶合板制造的,这些材料产生的雷达反射回波信号要比飞机常用的铝合金等金属材料低得多。这足以证明,该机的“隐形”性能只是飞翼式气动布局加上机翼与翼身木质材料低回波特性形成的无心副产物,并不是霍顿兄弟的设计初衷所在。所以,将Ho-229称为世界上第一种隐形战斗机完全言过其实,而且瑞马尔的吹嘘更是对大众误导在先,其结果只是造就了一个流传甚广的二战德国航空技术史的神话传说,反而扰乱了人们探索历史真相的视线。

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瑞马尔·霍顿设计的Ho-229 V3原型机的轴测构造图

Ho-229 V3原型机的主要技术参数:

机长:7.47米

翼展:16.76米

机高:2.81米

空重:4600公斤

载油量:1700公斤

最大起飞重量:8100公斤

动力装置:两台容克斯Jumo 004 B-2型涡轮喷气发动机,单台推力:900公斤。

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