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V-2導彈
來源:互聯網

V-2導彈(英語:V-2 導彈德語:Vergeltungswaffen-2)是德國于1942年成功研制的一種彈道導彈,初型稱為A-4火箭,是世界上首次出現的地地彈道導彈。V-2導彈是世界上最早投入實戰的彈道導彈,它的誕生旨在從歐洲大陸直接且精確地打擊英國本土目標,標志著火箭技術邁入了一個嶄新的發展階段。

1936年,德國在A-2、A-5火箭的基礎上開始研制更先進的火箭V-2。1942年6月13日,第一枚V-2火箭進行首次發射試驗,后于同年8月16日進行第二次發射,但兩次均以失敗告終。1942年10月3日,V-2第三次發射成功,成為人類火箭技術和航天史上一個具有重要意義的事件。1942年12月22日,希特勒下令大批量生產V-2火箭。1943年8月17日,英國皇家空軍佩內明德實施毀滅性轟炸,德國的大批量生產廠成為廢墟。之后,德軍高層轉移了佩內明德遺留的所有研制設備,決定修建秘密地下工廠。1943年冬,中心工廠制造的第一枚V-2出廠。之后,A-4火箭更名為V-2導彈。截至1944年春,V-2導彈的生產速度達到每月300枚。1944年9月8日,德軍發射第一枚實戰的V-2導彈。第二次世界大戰結束后,蘇聯和美國分別在V-2導彈的基礎上發展本國導彈技術,研制出P-1導彈、P-2導彈、“下士”1號導彈等。

V-2導彈由彈體結構、彈翼、彈頭、導航制導設備艙、燃料貯箱、氧化劑貯箱和火箭發動機構成,其全長14米,重13噸,直徑1.65米,彈翼翼展3.56米,最大有效射程320千米,飛行時間320秒,依靠自身動力裝置推進,并通過先進的制導系統精確導向目標。V-2導彈采用液態火箭發動機,使用的燃料為3.81噸的乙醇,氧化劑為4.91噸的液態氧;采用捷聯式慣性制導系統;帶有1噸重的高爆彈頭,彈頭裝藥為阿瑪托,有效載荷約900千克烈性炸藥;采用機動發射,整個裝備由30余部車輛組成,發射時在發射臺上用熱發射方式發射。

發展歷程

研制背景

1923年,赫爾曼·奧伯特就在其論文《飛向星際空間的火箭》中提出了火箭結構的設想。后來,德國的火箭愛好者又成立了宇宙旅行協會,在液體火箭方面進行了大量開拓性工作,包括成功制造出小型液體推進劑火箭。1925年,德國人率先在奧比爾公司生產競賽用汽車上試驗了火箭推進器。盡管試驗并沒有得到預期的成果,但德國科學家并未因此放棄新的探索,反而更著手設計飛向同溫層高空的探空火箭。1932年,為了尋求火箭研制資金,沃納·馮·布勞恩等火箭專家成為德國陸軍火箭技術部門的成員,開始用軍方提供的經費研究液體火箭。經過布勞恩等人的不懈努力,A-2、A-5火箭先后研制成功。

研制歷程

1936年,德國在A-2、A-5火箭的基礎上開始研制更先進的火箭V-2(原名為A-4)。V-2的技術指標參照了問世于第一次世界大戰巴黎大炮。巴黎大炮能把直徑21厘米、裝藥11.25千克的炮彈發射到125千米以外,而V-2的最初設想是射程要達到巴黎大炮的兩倍,能發射一噸重的彈頭,命中誤差兩至三米,并能沿鐵路或公路運到德國境內的任何地方。1936年底,為了增強火箭的研制能力,德國軍方投資3億馬克,按照布勞恩的選址,在柏林北方烏瑟多姆島上興建了佩內明德火箭研制中心。新研制中心建成后,研制人員陸續從原來的庫默斯多夫火箭研制基地遷入,至1943年8月人數達1.7萬人。

出于未來戰爭的考慮,德國元首希特勒也對火箭研制表現出極大興趣。1939年3月23日,阿道夫·希特勒參觀了庫默斯多夫火箭研制基地,認真聽取了布勞恩講解的火箭知識,觀看了發動機試車,提出了各種技術問題,并給予認可態度。同年9月19日,希特勒在演講中宣布德國正在研制一種新型秘密武器。然而,當時V-2還不能馬上成為投入戰爭的武器,因為它還只是一個試制品,技術上還有許多問題需要解決。其中火箭發動機就是一個最大難題。在瓦爾特·蒂爾博士主持下,研制人員進行了深入研究和設計,包括改良混合燃料,設計新的燃燒室和噴注器,以使推進劑充分霧化和高效燃燒;為了冷卻噴嘴,首次采用了薄膜冷卻法。

渦輪驅動是另一個大問題。在一家水泵工廠里,布勞恩從正在生產的消防水泵上找到了解決問題的答案,決定用過氧化氫與高錳鹽酸溶液混合生成高溫高壓蒸氣的方法驅動渦輪,進而成功制造出了第一臺氣體發生器。此外,還進一步解決了制導和控制問題,包括首次應用慣性陀螺平臺,開創了現代慣性導航的先河;利用超音速空氣動力學研究成果,解決了以前因氣動外形產生的穩定問題。火箭研制由布勞恩牽頭并負責各系統之間的協調。許多大學和研究所參加了研究、設計、制造和試驗。

1942年6月13日,第一枚V-2火箭進行了首次發射試驗。德國三軍主帥和軍火生產部長阿爾伯特·施佩爾等趕到現場觀看。可是發動機點火后,火箭僅上升了一秒鐘就因推進劑供給系統發生故障墜落下來,在巨大的爆炸中炸得粉碎。同年8月16日進行的第二次發射又因為儀器艙外殼過于脆弱,飛行45秒后在空中解體。之后,第三次發射于1942年10月3日開始,火箭發射后直沖藍天,54秒鐘后發動機正常關機,上升到85千米高度。這次發射成功是人類火箭技術和航天史上一個具有重要意義的事件。

生產歷程

1942年12月22日,阿道夫·希特勒下令大批量生產V-2火箭,1943年7月7日,又觀看了發射V-2的影片。按照希特勒的要求和大批量生產V-2的需要,德國參謀本部在人力和物資供應方面都給予了最高級優先權,同時專門成立了一個直接由軍械和軍工生產部管轄的特別委員會,并建立了強有力的生產機構,包括佩內明德南部一個生產零部件和裝配的大型工廠,以及位于維也納新城、柏林北郊和腓特烈港的三座裝配工廠。

當V-2即將大規模生產時,盟軍諜報部門獲得了德國秘密研制和生產火箭武器的情報。1943年8月17日,英國皇家空軍的571架戰略轟炸機,對佩內明德實施了毀滅性轟炸。為了完成該任務,40架飛機和機上的240位飛行員獻出了生命。大規模轟炸非常成功。轟炸后佩內明德一片火海,幾乎被夷為平地。位于三個不同地方的三家大批量生產廠也都成了廢墟。轟炸中有735人喪生,其中178人是德國技術人員,包括剛搬到佩內明德發動機設計師瓦爾特·蒂爾。期間,轟炸中布勞恩和其他人員從火海中搶救出了許多珍貴圖紙和大部分重要文件,為V-2后來恢復生產創造了條件。

大空襲之后,德軍高層將領意識到,高度機密的V-2研制計劃已經走露風聲,不能在佩內明德繼續研制火箭。于是,他們將佩內明德遺留的所有研制設備疏散到各地。同時,為將批量生產全部轉入地下,建成了一座秘密地下工廠。地下工廠名為中心工廠(也稱米特爾工廠),位于柏林法蘭克福之間的哈茨山南部,靠近諾德豪森市,是用一座廢棄油庫改建成的。

1943年冬,中心工廠制造的第一枚V-2出廠。同年,多恩伯格開始籌建火箭發射部隊,包括機動營和固定營兩種。機動營每天能發射27枚V-2。德國宣傳部長約瑟夫·戈培爾發揮自己的想象力,將火箭命名為“復仇武器”,A-4火箭從此更名為V-2導彈。截至1944年春,它的生產速度達到每月300枚。

后續發展

1945年,第二次世界大戰進入收尾階段。V-2導彈完成了在戰爭年代中的歷史使命,被盟軍繳獲的V-2導彈被運到巴黎和倫敦的街頭進行展覽。1945年夏季,德軍進行了最后一次V-2導彈發射。之后,V-2導彈就開始身份轉變:由武器變為開啟航天時代的鑰匙。二次世界大戰結束后,蘇聯和美國分別在V-2導彈的基礎上發展本國導彈技術。

基本設計

V-2導彈的總設計師為沃納·馮·布勞恩博士。總體來說,V-2導彈由彈體結構、彈翼、彈頭、導航制導設備艙、燃料貯箱、氧化劑貯箱和火箭發動機構成。

外形

V-2導彈發射質量12.5噸,全長14米,重13噸,直徑1.65米,彈翼翼展3.56米,底部尾翼翼展1.95米,彈頭重約1噸,最大有效射程為320千米,最大飛行高度約100km,最大飛行速度4.8馬赫,飛行時間320秒,依靠自身動力裝置推進,并通過先進的制導系統精確導向目標,命中精度為4至8千米。

動力

V-2導彈使用的燃料為3.81噸的酒精(嚴格來說是75%的酒精與25%的水的混合物),氧化劑為4.91噸的液態氧。V-2導彈擁有專門設計的噴注系統,它的發動機為了提高可靠性,采用了多噴注器的設計。在多個鐘形窩里,有中間和四周環繞這兩類帶有小孔的噴注裝置。中間噴注頭上面鉆了120個小孔。這些小孔用來向燃燒室噴注液氧。鐘形內壁上則按照近距和擴張遠距的不同,分布著68個酒精噴注孔。V-2導彈在發射之前,需要由各種罐車、槽車運來6.4噸A液體,3.71噸B液體,175千克的T液體和22千克的Z液體。

發動機工作的時候,燃燒室溫度可達2500℃。發動機內部有夾層結構,這種設計是首次在導彈或火箭上出現并影響至今,現代的液態火箭發動機大多仍然沿用這樣的設計思路。夾層中,由6根高壓管路輸送來的酒精充斥其間。這個夾層的內壁緊鄰灼熱的燃燒室,冰冷的酒精能夠起到冷卻火箭發動機的作用。燃燒室內壁同時也能夠對酒精燃料進行預熱,有助于提高燃燒穩定性和火箭發動機的效率。該設計既滿足了發動機的冷卻需要又滿足了燃料的預熱需要,同時又沒有引入附加的工質和設備。

V-2導彈的火箭發動機燃燒室頂端18個鼓包的中間孔洞接高壓液態氧管路。周圍的管線輸送乙醇,與燃燒室的中空夾層相連。夾層與1224個酒精噴注孔相連。V-2導彈上面的擁有580馬力的渦輪泵是世界上應用最早的火箭發動機渦輪泵。渦輪泵以強勁的功率將酒精和液氧泵到燃燒室,為火箭發動機的持續工作提供條件。高壓氣體吹動葉輪,然后帶動同軸渦輪高速轉動,像水泵那樣把液氧和煤油泵到高壓管路中,最終輸入燃燒室。該渦輪泵設計思路清晰,結構簡潔明快,渦輪輸送效率較高,被后來的大量彈道導彈運載火箭所借鑒。

零下183攝氏度的液氧經過里面的細管,與細管外的熱氣體進行熱量交換后,形成高壓。該壓力經管路通給液態氧貯箱,形成一股持續不斷地將液氧向燃燒室推擠的力量。這股力量在經過渦輪泵的進一步推動之后,最終使得液氧在18個噴注器,共2160個噴注孔中,形成霧化液氧液滴,與周圍的乙醇噴流充分混合。

制導

V-2導彈上的慣性系統是世界上第一套實用的慣性制導系統,也是捷聯式慣性制導系統的雛形。該裝置的直徑為20英寸,質量為100磅。慣性制導系統由兩個二自由度陀螺儀和一個陀螺積分速度計組成。陀螺儀和加速度計直接固定安裝在彈體上,陀螺儀測量出導彈彈體的姿態和方位角,陀螺測得的導彈方位、姿態信號,通過導彈的飛行控制系統使導彈飛行在預定的彈道上。發射導彈時,先垂直升空,上升約10公里時,導彈制導控制系統控制導彈調轉角度,以45度角向上飛行,最后的高度可達80公里。沿彈體縱軸安裝的加速度計測量出沿彈體縱軸飛行的加速度,經過積分計算得到導彈的飛行速度,當導彈速度達到預定值時,關閉發動機,導彈將在慣性力作用下沿拋物線向前飛行。導彈最高的飛行速度可達6436公里每小時,跨越英吉利海峽飛越300多公里的射程不超過4至5分鐘。

戰斗部

V-2導彈帶有1噸重的高爆彈頭,彈頭裝藥為阿瑪托,射程達300km。阿瑪托(AmatoI)是由銨[ǎn](Ammonium)和甲苯(ToIuene)合成的一種在二戰期間用途廣泛的炸藥。此外,該導彈的有效載荷為約900千克的烈性炸藥。

其他

V-2導彈采用機動發射,整個裝備由30余部車輛組成,發射時在發射臺上用熱發射方式發射。

技術參數

參考資料:

服役情況

1944年9月8日6時30分后,德軍從荷蘭海牙郊外發射了第一枚實戰的V-2導彈,炸彈在倫敦市區爆炸。之后十天內,德軍又向倫敦發射了26枚V-2導彈。從1944年9月6日到1945年3月27日,德國共發射了3745枚V-2導彈,其中有1115枚擊中英國本土,2050枚落在歐洲大陸的比利時安特衛普、布魯塞爾、列日等地。還有582枚用于發展、改進和訓練。雖然有些沒有擊中目標,卻仍給英國法國比利時等國家造成了巨大損失。擊中倫敦的1050枚導彈使2511人喪生,重傷6000余人,在倫敦引起了很大的恐慌;在比利時的最大港口和重要工業城市安特衛普,一枚導彈就奪去271條生命。導彈還摧毀了數以千計的民宅和建筑物。

相關型號

P-1導彈

1947年2月,蘇聯用V-2導彈零部件組裝的兩發導彈發射試驗成功,隨后又進行了11次類似的組裝和試驗,有5次命中目標。通過對V-2導彈進行改進,蘇聯研制出他們自己的P-1導彈,即美國所稱的SS-1導彈。該導彈以液體燃料火箭發動機為動力,純慣性制導,最大射程達300km。1948年秋,共進行了11枚P-1導彈的飛行試驗,有7次準確命中目標。由于其性能很快就顯落后,服役不久便被廢棄,結構主體被改造為民用探空火箭。

P-2導彈

借鑒P-1技術并結合大量自主技術創新蘇聯又研制了P-2導彈,1950年10月1日首次試射,1951年11月裝備部隊。P-2導彈是具有可分離頭部的彈道式導彈,它的頭部在彈道上按預定方案分離,并按自己的彈道飛向目標。P-2導彈的頭部是由戰斗部、穩定裙和分離裝置組成的。20世紀60年代開始,中國主要仿制P-2導彈,于1960年11月5日成功研制出東風-1彈道導彈

下士1號導彈

1946年4月16日,美國在德國火箭專家的幫助下,第一次成功發射了在美國組裝的V-2,并很快在此基礎上研制出本國的第一種導彈“下士”1號。1947年5月22日,下士導彈試射成功。這是完全由美國主導的第一次大型導彈試驗,它搭載著唯一一款完全由美國設計制造的大推力發動機。

相關事件

仿制V-2

1945年3月初,蘇聯紅軍占領佩內明德,3月20日美國軍隊則占領了哈茨山和中心工廠。一個月后,美軍找到那個礦坑,挖出藏有導彈資料的箱子,并搶在向蘇軍移交中心工廠前,將裝滿300節車箱的V-2零部件運到安特衛普,之后又用16艘自由輪運到新奧爾良,最后運到美國新墨西哥州白沙導彈試驗場。不久,美軍又把包括布勞恩在內的118名德國火箭專家送往美國。

二次世界大戰結束后,蘇聯和美國分別在V-2導彈的基礎上發展本國導彈技術。1947年10月30日,蘇聯利用被俘的德國技術人員發射成功了第一枚德國制造的V-2導彈,不久又成功地仿制出了V-2導彈,命名為P-1。接著,蘇聯在V-2的基礎上加以改進,成功地研制出P-2導彈。1957年8月21日,蘇聯成功發射了世界上第一枚洲際彈道導彈P-7。在此基礎上又研制出“衛星”號火箭,成功地發射了衛星一號。1946年4月16日,美國在德國火箭專家的幫助下,第一次成功發射了在美國組裝的V-2,并很快在此基礎上研制出本國的第一種導彈“下士”1號。之后又相繼研制成功了“宇宙神”、“大力神”等洲際導彈和運載火箭

第二次世界大戰期間,V-2導彈首次襲擊倫敦后,布勞恩等人曾感到非常懊悔,因為它原本是為月球飛行研制的,卻被迫為戰爭服務。直到1969年7月,“阿波羅”11號載人飛船成功抵達月球后,他們才實現了當年的夢想,因為“土星”5號火箭如同V-2導彈的放大版。

V-2導彈基地博物館

納粹德國二戰中的一個V-2導彈研制基地,計劃在1997年開辟為戰爭博物館,以教育歐洲年輕人銘記和平來之不易。該基地位于法國北部圣奧梅爾市附近,在建造過程中成千上萬的集中營中的蘇聯難民被折磨而死。該基地研制并發射3000多枚V-2導彈,造成2萬多的英國人遇難。截至1996年,基地現存有V-2導彈實物,世界上僅存4至5枚這種彈。該基地的改造工程耗資1000萬美元,其中部分資金由歐盟援助,預計每年可吸引25萬游客。

參考資料 >

V-2 rocket.Britannica.2024-02-25

V2 Rocket Facts.World War2 Facts.2024-02-25

V-2 Missile.Air and Space.2024-02-25

German V-2.Engine History.2024-02-25

航天發展簡史②為何說V2導彈是現代火箭鼻祖?.光明網.2025-06-12

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