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[图帖] “第三帝国的超音速之梦”——DFS-228及DFS-346火箭动力飞机[23p]

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“第三帝国的超音速之梦”——DFS-228及DFS-346火箭动力飞机[23p]

“梦的开端”——DFS-228火箭动力高空侦察机
原文及图片来源:
http://www.luft46.com
Ronnie Olsthoorn制作的DFS-228效果图

1940年初,德国滑翔机研究所(Deutsches Forschungsinstitut für Segelflug,以下简称DFS)着手进行一项雄心勃勃的计划——达到超音速飞行。由于当时只有火箭发动机能够提供足够强劲的动力,为了突破音障,只有一条可行的办法:设计在高空飞行的新型火箭动力飞机。DFS打算将计划分为3步走:
1)研制并测试增压座舱,以便解决飞行员能在高空状态下飞行并在紧急情况下逃生的问题;
2)进一步寻找出适合超音速飞行时的机翼后掠角度,DFS此时已经获得了亨克尔(Heinkel)P.1068设计方案,从中获取了多种有关后掠翼的资料数据;
3)结合以上两部分的研究成果,切实地研制出一种超音速飞机,计划命名为“DFS-346”。
DFS-228三视图

为了实现分3步走的计划,DFS决定首先设计一种新型飞机来实现第1步设想,最初的设计代号是DFS-54。1941年,德国航空部(RLM)批准了DFS的设计方案,正式给予其DFS-228的代号并明确指出,除了进行研究,DFS-228还必须是一种高空高速侦察机。
1943年,机身编号为D-IBFQ的首架原型机DFS-228 V1完工,其控制部件以及着陆滑撬由Schmetz公司制.造。机身分为3个部分:机头部分主要包括了驾驶座舱;机身中部包括着陆滑撬、燃料箱以及一套蔡司(Zeiss)公司生产的红外线照像机;机尾部分主要包括了一台沃尔特(Walter)HWK 509A-1或者HWK 509A-2型火箭发动机。机翼部分全部为木质,采用中单翼布局,显著特征是两侧机翼都从内侧水平向上斜4.5度角。机翼还拥有木质的翼梁和翼肋,表面覆以蒙皮。机尾采用常规式单垂尾,同样为木质材料。着陆则依靠一个可收放式的滑撬。
Dr. Felix Kracht 绘制的DFS-228座舱结构图

由于DFS-228将在高空飞行,因此必须拥有增压座舱。最初时,为了减轻整机重量,DFS原本准备给增压座舱采用木质材料。但木质增压舱在测试中难以承受巨大压力,出现了破裂情况,因此后来DFS还是把增压座舱改为了金属材料。而且,机头部分为双层结构,还采用了铝薄膜。
   
在DFS-228的设计方案中,对于飞行员的驾驶姿态产生过巨大变化。首架DFS-228 V1原型机上采用的是常规飞行员的坐姿驾驶状态,但为了不影响机头部分的光滑外形以及提供给飞行员更良好的视野,第二架DFS-228 V2原型机被改为了俯卧式驾驶姿态。DFS转而将驾驶员座椅更换为一副可调节水平角度的卧板,飞行员可以俯卧于其上操控飞行。所有控制、供氧以及驾驶舱设备也从机头前部转移到机头后部于机身中部的挡板上,它们实际上起到了减小增压舱体积的作用,也有利于改善密封性。另外,机头部所有透明部件全部由双层树脂玻璃构成。两层之间有温暖的循环气流,以防止树脂玻璃结霜。
DFS-228 V2原型机的结构剖视图

DFS-228采用了一种十分新奇有趣的飞行方式:它先被安装在道尼尔(Dornier)Do-217型轰炸机上形成背负式联体机(还有一种备选方案是将DFS-228当成滑翔机由Do-217型轰炸机牵引飞行),一同飞到10000米(32808英尺)高空后,DFS-228的火箭发动机将点火并脱离Do-217型轰炸机,依靠其提供的推进力爬升到23000米至25000米(75460英尺至82021英尺)的高空。此后,DFS-228将保持在此高度飞行到侦察目标上空后进行拍照,待任务完成燃料耗尽时,开始进行远距离滑翔飞行,返回基地。
DFS的试飞员Rolf正在位于Ainring的DFS试验中心测试俯卧式驾驶,图中下方可见用于放下收放式着陆滑撬的操纵手柄。

DFS-228最为独特之处在于采用了一套爆炸脱离式逃生装置。万一在高空飞行中突发紧急事故,飞行员可以引爆增压舱与机身相连处的4个爆炸性螺栓,使整个机头增压舱(包含所有维持飞行员生命的系统)与机身脱离。另外,在增压舱内压力下降至一个预设的最低值时,4个爆炸性螺栓也会自动发生爆炸,让增压舱脱离。脱离后,增压舱会自动放出一个降落伞,减缓下降速度并增加平稳性。在下降至安全高度后,压缩气体将把飞行员推出舱外,飞行员随即打开自己随身的降落伞,最终安全着陆。在战后,苏联曾经对缴获的DFS-346火箭动力试验机上类似的逃生装置进行了成功的测试,并对其大加赞赏。
DFS-228爆炸脱离式逃生装置工作过程

1944年末,DFS-228 V1原型机在位于林茨(Linz)西南部的Hörsching进行了首次试飞,最初的测试工作仅仅由DFS自己进行,后来又有雷赫林试验中心(Erprobungsstelle Rechlin)一同参与试飞测试。总共试飞了超过40次,但并未进行过以火箭发动机为动力的飞行,而且飞行高度也从未超过10000米。正是这些测试发现了DFS-228 V1原型机常规飞行员坐姿驾驶的缺点,并为DFS-228 V2原型机改为俯卧式驾驶姿态提供了参考。试飞中还发现DFS-228存在的一些问题,诸如高空飞行中副翼的效果极差,以及升降舵过于敏感等。但DFS-228的整机操控性能还是令人满意的。
DFS-228增压舱后部,可见4个爆炸性螺栓

真正致命的大问题出在发动机上。沃尔特HWK 509A-1或HWK 509A-2型火箭发动机仅仅只能维持很短的飞行时间,而且在极端高空和极低气温的情况下,火箭发动机的真空管会出现冻结现象。当然,德国人一直在继续开发新型火箭发动机,也许很快就会拥有以甲醇和氧气作为燃料的加热系统,能够在低温状态下稳定地工作。那样地话,DFS-228的研制工作就会出现突破性进展,但随着第三帝国的覆灭,这永远成为了泡影。
DFS-228增压舱侧视图

1945年5月,DFS-228 V2原型机(可能在盟军的空袭中)被毁坏,仅仅只剩下了机身前半部分,DFS-228 V1原型机则从战火中幸存了下来。德军投降后,美军在1945年6月18日于美占区的德国Ainring发现了这架奇特的飞机,并即刻将之通过铁路运至美军设立在斯图加特(Stuttgart)的航空技术情报机关,对其进行深入研究。1年后的1946年6月,DFS-228 V1原型机又被转给到了英国皇家空军位于范堡罗(Farnborough,即现在航空展所在地)的研究中心。据皇家空军宣称,该原型机于1947年被拆毁,但另一种说法是DFS-228 V1原型机被送交了位于英国约克郡的Slingsby飞机制.造公司。该公司后来设计出了一种代号为T-44的同温层侦察滑翔机,其外形和结构都与DFS-228火箭动力高空侦察机惊人地相似。而且,T-44还具有了DFS-228上的爆炸脱离式逃生装置。
DFS-228 V1原型机与道尼尔Do-217型轰炸机组成的联体机

3张DFS-228飞行中的照片



在Ainring即将要被转运至斯图加特美军航空技术情报机关的DFS-228 V1原型机

1946年在范堡罗拍摄的DFS-228 V1原型机的残存部分,此后其最终结果不得而知

Ronnie Olsthoorn制作的DFS-228效果图

简要参数:
用途:侦察机
机组成员:1人
机长:10.58M
翼展:17.56M
机高:2.92M
机翼面积:30平方米
发动机:HWK 509A-1或者HWK 509A-2型火箭发动机
最大速度: 1000KM/h
升限:23000M
最大起飞重量:4200Kg
“梦的延续”——DFS-346 /Samolyot 346火箭动力超音速试验机
DFS-364想象图
“苏联是在什么时候最早尝试突破音障的飞行?他们当时使用的是何种飞机?”这个问题的答案有些让人感到意外,因为苏联最初是利用了德国的DFS-346火箭动力超音速试验机进行超音速试飞。
   
早在二战初期的1940年,N粹德国的滑翔机研究所(Deutsches Forschungsinstitut für Segelflug,以下简称DFS)为了研制超音速飞机,曾经提出了代号为DFS-346的火箭动力超音速试验机设计方案。但直到二战结束第三帝国覆灭时,作为德国初期超音速飞行试验的DFS-228火箭动力高空侦察机还尚未最终定型,DFS-346火箭动力超音速试验机方案更是才刚刚起步。
DFS-346剖视图
停留在草坪上的DFS-364效果图
二战结束时,苏联红军缴获了许多德国的试验飞行器,最令他们感兴趣之一的便是在西尔贝工厂发现的正在建造之中的DFS-346原型机。按照德国DFS最初的设计目标,DFS-346是一种被重型轰炸机搭载、在高空点火起飞的火箭动力侦察机。它使用2台沃尔特(Walter)HWK-509C型液态燃料火箭发动机,先依靠其动力在高空达到超音速飞行,随即关闭发动机滑翔至敌占区上空进行拍照侦察,完成后再度点燃发动机返航,在燃料消耗殆尽便转入滑翔,最终降落到己方基地。相比于原先的DFS-228,DFS-346拥有大倾角后掠翼和阻力更小的流线形,这些都给苏联进一步开发超音速飞机提供了重要的参考。
DFS-364俯视效果图
1946年10月22日,被苏联虏获的部分原DFS德国设计师被送到了苏联境内的Podberez'ye,开始继续原先DFS-346的研制工作,但其名称已经被改为了“Samolyot 346”。由德国设计师完成的Samolyot 346模型被送到了苏联中央空气动力学研究所(简称TsAGI)进行风洞测试。与此同时,1架二战中美国援助的北美B-25“米切尔”式轰炸机的机头被改装了DFS-346方案独特的爆炸脱离式逃生装置,以测试其可靠性。
飞行中的苏联“346-P”原型机
1947年(具体日期不祥),首架Samolyot 346原型机完工,代号为“346-P”。苏联在Tyoplyi Stan试飞机场对其进行了无动力滑翔试飞。346-P原型机被挂载于1架误降在苏联西伯利亚并被扣留的美国B-29“超级空中堡垒”式重型轰炸机(原美军编号为“42-6256”)右侧机翼下。由于苏联试飞员对于346-P原型机采用的俯卧式驾驶姿态难以适应,对其进行试飞的是原德国西尔贝航空公司的首席试飞员Wolfgang Ziese。在他操控下,346-P成功地完成了首次无动力滑翔试飞。
挂载在B-29右侧机翼下的346-P原型机
这次试飞的成功促使苏联又先后研制了3架Samolyot 346原型机,并一一进行了试飞。1948年(具体日期不祥),代号346-1的高速滑翔机型号(又称346A型)成功地由苏联仿制B-29的图-4重型轰炸机搭载进行了滑翔试飞,试飞员仍为Wolfgang Ziese。1949年9月30日,代号346-2(又称346D型)的原型机安装了火箭发动机后,在Wolfgang Ziese驾驶下,由B-29进行了空中投放的无动力滑翔试飞。由于没有携带任何燃料,整机重量仍轻于设计起飞重量。这次试飞着陆时,由于346-2的收放式着陆滑撬没能放出,导致机身受损和Wolfgang Ziese本人受伤。1950年10月,346-2原型机被修复,由苏联试飞员P.I.Kasmin驾驶其依靠火箭发动机进行了常规跑道起飞,但留空时间较短。
苏联346-1、346-2、346-3型原型机侧视图
1951年8月13日,伤愈的Wolfgang Ziese驾驶Samolyot 346的最后一架原型机(代号346-3)成功地进行了最终阶段的试飞,即在高空中由搭载机空投,并依靠火箭发动机达到超音速的飞行。其后,346-3原型机又于9月2日再度成功地进行了超音速试飞。但在9月14日的第三次试飞时,346-3原型机突然失控,Wolfgang Ziese成功地运用机头的爆炸脱离式逃生装置逃生。苏联就此彻底放弃了Samolyot 346方案,几架原型机都被转赠给了莫斯科航空学院。至此,最初诞生于第三帝国的DFS-346火箭动力超音速试验机的发展也就此被画上了句号。
DFS-346三视图
与其竞争对手,美国贝尔公司的X-1试验机相似,DFS-346也拥有近似完美的流线形并采用中弹翼布局。与其不同的是,DFS-346采用了俯卧式驾驶姿态、收放式着陆滑撬、45度角后掠翼以及35度角后掠垂尾。机体采用轻质合金材料铆接而成。每侧机翼拥有2条加强肋和2片副翼。驾驶员采取卧姿,头部正对树脂玻璃制成的机头。副翼的转动以及着陆滑撬的收放均由气压操作方式。动力系统采用了2台沃尔特HWK-509C型火箭发动机,苏联将之称为“ZhRD-109-510”。这种发动机拥有双重推力燃烧室,主燃烧室可以提供1700公斤(3,748磅)推力,用以维持通常的飞行状态。另一个加力燃烧室可以提供300公斤(661磅)推力,在起飞和进行最高速飞行时点火。在2个燃烧室同时工作时,可以提供最大2250公斤(4,960磅)的推力。紧挨着机头爆炸脱离式逃生装置之后的是一个浓缩过氧化氢燃料箱(德国习惯称为“T-Stoff”),机身中部还有一个甲醇/氢燃料箱(德国习惯称为“C -Stoff”)。
   
尽管原先DFS-346的设计目标是达到1马赫飞行速度以打破音障,但在仅有的3次有动力试飞中其实际达到的最高飞行速度只要0.9马赫。另外,部分苏联和东德的设计师们一直坚持称Samolyot 346要早于美国的X-1试验机实现超音速飞行,但这显然是站不住脚的,因为实际上唯一进行过有动力的试飞的346-3原型机直到1951年才进行试飞。
【主要参数】
机长: 11.65米
翼展:8.98米
极高:3.50米
翼面积:20.00平方米
整机重量:2270公斤
发动机:沃尔特HWK-109/509D型火箭发动机 X 2
最大飞行速度:0.9马赫
设计最高升限:30500米
机组:1人
【主要参考资料】
1)《First Soviet Supersonic Pilot》原作者Molly Swanson,2004年
2)《History of airplanes designs in the USSR (1951-1965)》,2000年“第三帝国的超音速之梦”——DFS-228及DFS-346火箭动力飞机(2 ..
“梦的延续”——DFS-346 /Samolyot 346火箭动力超音速试验机
DFS-364想象图

“苏联是在什么时候最早尝试突破音障的飞行?他们当时使用的是何种飞机?”这个问题的答案有些让人感到意外,因为苏联最初是利用了德国的DFS-346火箭动力超音速试验机进行超音速试飞。
   
早在二战初期的1940年,N粹德国的滑翔机研究所(Deutsches Forschungsinstitut für Segelflug,以下简称DFS)为了研制超音速飞机,曾经提出了代号为DFS-346的火箭动力超音速试验机设计方案。但直到二战结束第三帝国覆灭时,作为德国初期超音速飞行试验的DFS-228火箭动力高空侦察机还尚未最终定型,DFS-346火箭动力超音速试验机方案更是才刚刚起步。
DFS-346剖视图

停留在草坪上的DFS-364效果图

二战结束时,苏联红军缴获了许多德国的试验飞行器,最令他们感兴趣之一的便是在西尔贝工厂发现的正在建造之中的DFS-346原型机。按照德国DFS最初的设计目标,DFS-346是一种被重型轰炸机搭载、在高空点火起飞的火箭动力侦察机。它使用2台沃尔特(Walter)HWK-509C型液态燃料火箭发动机,先依靠其动力在高空达到超音速飞行,随即关闭发动机滑翔至敌占区上空进行拍照侦察,完成后再度点燃发动机返航,在燃料消耗殆尽便转入滑翔,最终降落到己方基地。相比于原先的DFS-228,DFS-346拥有大倾角后掠翼和阻力更小的流线形,这些都给苏联进一步开发超音速飞机提供了重要的参考。
DFS-364俯视效果图

1946年10月22日,被苏联虏获的部分原DFS德国设计师被送到了苏联境内的Podberez'ye,开始继续原先DFS-346的研制工作,但其名称已经被改为了“Samolyot 346”。由德国设计师完成的Samolyot 346模型被送到了苏联中央空气动力学研究所(简称TsAGI)进行风洞测试。与此同时,1架二战中美国援助的北美B-25“米切尔”式轰炸机的机头被改装了DFS-346方案独特的爆炸脱离式逃生装置,以测试其可靠性。
飞行中的苏联“346-P”原型机

1947年(具体日期不祥),首架Samolyot 346原型机完工,代号为“346-P”。苏联在Tyoplyi Stan试飞机场对其进行了无动力滑翔试飞。346-P原型机被挂载于1架误降在苏联西伯利亚并被扣留的美国B-29“超级空中堡垒”式重型轰炸机(原美军编号为“42-6256”)右侧机翼下。由于苏联试飞员对于346-P原型机采用的俯卧式驾驶姿态难以适应,对其进行试飞的是原德国西尔贝航空公司的首席试飞员Wolfgang Ziese。在他操控下,346-P成功地完成了首次无动力滑翔试飞。
挂载在B-29右侧机翼下的346-P原型机

这次试飞的成功促使苏联又先后研制了3架Samolyot 346原型机,并一一进行了试飞。1948年(具体日期不祥),代号346-1的高速滑翔机型号(又称346A型)成功地由苏联仿制B-29的图-4重型轰炸机搭载进行了滑翔试飞,试飞员仍为Wolfgang Ziese。1949年9月30日,代号346-2(又称346D型)的原型机安装了火箭发动机后,在Wolfgang Ziese驾驶下,由B-29进行了空中投放的无动力滑翔试飞。由于没有携带任何燃料,整机重量仍轻于设计起飞重量。这次试飞着陆时,由于346-2的收放式着陆滑撬没能放出,导致机身受损和Wolfgang Ziese本人受伤。1950年10月,346-2原型机被修复,由苏联试飞员P.I.Kasmin驾驶其依靠火箭发动机进行了常规跑道起飞,但留空时间较短。
苏联346-1、346-2、346-3型原型机侧视图

1951年8月13日,伤愈的Wolfgang Ziese驾驶Samolyot 346的最后一架原型机(代号346-3)成功地进行了最终阶段的试飞,即在高空中由搭载机空投,并依靠火箭发动机达到超音速的飞行。其后,346-3原型机又于9月2日再度成功地进行了超音速试飞。但在9月14日的第三次试飞时,346-3原型机突然失控,Wolfgang Ziese成功地运用机头的爆炸脱离式逃生装置逃生。苏联就此彻底放弃了Samolyot 346方案,几架原型机都被转赠给了莫斯科航空学院。至此,最初诞生于第三帝国的DFS-346火箭动力超音速试验机的发展也就此被画上了句号。
DFS-346三视图

与其竞争对手,美国贝尔公司的X-1试验机相似,DFS-346也拥有近似完美的流线形并采用中弹翼布局。与其不同的是,DFS-346采用了俯卧式驾驶姿态、收放式着陆滑撬、45度角后掠翼以及35度角后掠垂尾。机体采用轻质合金材料铆接而成。每侧机翼拥有2条加强肋和2片副翼。驾驶员采取卧姿,头部正对树脂玻璃制成的机头。副翼的转动以及着陆滑撬的收放均由气压操作方式。动力系统采用了2台沃尔特HWK-509C型火箭发动机,苏联将之称为“ZhRD-109-510”。这种发动机拥有双重推力燃烧室,主燃烧室可以提供1700公斤(3,748磅)推力,用以维持通常的飞行状态。另一个加力燃烧室可以提供300公斤(661磅)推力,在起飞和进行最高速飞行时点火。在2个燃烧室同时工作时,可以提供最大2250公斤(4,960磅)的推力。紧挨着机头爆炸脱离式逃生装置之后的是一个浓缩过氧化氢燃料箱(德国习惯称为“T-Stoff”),机身中部还有一个甲醇/氢燃料箱(德国习惯称为“C -Stoff”)。
   
尽管原先DFS-346的设计目标是达到1马赫飞行速度以打破音障,但在仅有的3次有动力试飞中其实际达到的最高飞行速度只要0.9马赫。另外,部分苏联和东德的设计师们一直坚持称Samolyot 346要早于美国的X-1试验机实现超音速飞行,但这显然是站不住脚的,因为实际上唯一进行过有动力的试飞的346-3原型机直到1951年才进行试飞。
【主要参数】
机长: 11.65米
翼展:8.98米
极高:3.50米
翼面积:20.00平方米
整机重量:2270公斤
发动机:沃尔特HWK-109/509D型火箭发动机 X 2
最大飞行速度:0.9马赫
设计最高升限:30500米
机组:1人
【主要参考资料】
1)《First Soviet Supersonic Pilot》原作者Molly Swanson,2004年
2)《History of airplanes designs in the USSR (1951-1965)》,2000年
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  • lxj860904 金币 +6 发帖辛苦啦! 2011-3-13 03:10

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德军的技术真的没得说的,不像是地球人当时能想出来的。可惜二战时德军的喷气式战斗机没来得及投入战场,世界上第一次喷气式战斗机之间的战斗是在朝鲜战场的中美之间进行的。

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德国的导弹是现代导弹 战略导弹 火箭的先驱啊 如果二战在晚几年结束 不知道德国纳粹会发展 猖狂到何等的地步 估计犹太这个民族会冲地球消失了

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很好的航空历史学习资料,谢谢楼主的辛苦整理,学习中

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喷气航空真正的开始是从纳粹德国开始的,他带来了毁灭世界的战争也带来了新的科技

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德国的制造业强的可怕啊!其他的国家都只能望其项背!

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二战时候的德国的军事思想一直都是走在其他国家前面的,只是由于但是技术条件的限制,好多东西都实现不了。

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感觉就像是把飞机穿在了身上,穿在身上的一件武器!

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