霍顿兄弟:沃尔特霍顿(左)和莱马尔霍顿以及他们设计的机翼模型。

1943年,德国空军司令赫尔曼戈林给飞机设计师雷马尔霍顿和沃尔特霍顿兄弟分配了50万帝国马克,用于制作和试飞利用喷气推进的机翼霍顿霍顿229原型。很多技术问题困扰着这个项目,但唯一使用喷气动力的机翼原型机(Ho 229 V2)在第三次试飞中坠毁了。尽管如此,这架飞机仍然是第二次世界大战期间试飞的最不寻常的战斗机之一。

梅塞施密特Bf 109E战斗机。

莱马尔霍顿称Ho 229为霍顿H IX,霍顿H IX的构想始于1940年英国战役期间作为战斗机飞行员在德国空军服役时。霍顿是驻扎在法国的JG 26战斗机中队的技术官员。这场战斗的特点和德国人使用的战术突出了螺旋桨战斗机梅塞施密特Bf 109的设计缺陷,这是当时德国最先进的现役战斗机。战斗机飞行员们为了护送德国轰炸机和攻击英国战斗机,不得不飞越英吉利海峡或北海,沃尔特霍顿亲眼目睹了自己所在的中队。Bf 109战斗机以非常有限的航线在英国领空失去了很多飞行员。德国人在空战短短几分钟内燃料不足,只能返航,Bf 109战斗机短暂的作战半径严重限制了他们的战斗力。另外,Bf 109战斗机本身也很脆弱。因为即使水冷发动机被一颗子弹击穿冷却系统的某个部位,发动机也会迅速过热,在几分钟内发生故障。

沃尔特霍顿(Walter Horton)认为,德国空军需要比英国最先进的战斗机3354苏福尔马林(Super Marin)的火焰式战斗机性能更高的新型战斗机。新飞机不仅要有足够的航行飞往英国,还要有足够长的时间巡航,参与战斗后安全返回基地的能力。他认为双引擎飞机可以增强所有这些属性。

德国施莱士海姆机场博物馆收藏的霍顿H IV滑翔机。

自1933年以来,莱马尔一直在试验有人驾驶的机翼飞机,作为航空设计师和空气动力学方面的技术,一直克服困扰机翼飞机的一些限制。(威廉莎士比亚、温德萨默、航空、航空、空气动力学、空气动力学、空气动力学、空气动力学、空气动力学)新型战斗机需要强大而耐用的推进系统,以便飞机能以极快的速度飞行,并能承受一定的损伤继续运行。当时纳粹已经在非常秘密的情况下开发了涡轮喷气动力装置,沃尔特作为JG 26中队的技术官员,给了他获得此事进展信息的机会。沃尔特知道喷气动力会吸引莱马尔。因为他可以更容易地将喷气发动机添加到机翼布局中,从而获得比使用活塞发动机高得多的性能。

利马从1940年底开始认真考虑喷气机翼。由于极度独立和缺乏适当的专业知识证书,利马在德国主流航空团体外竭尽全力工作,但当局拒绝让他进入风洞测试他的设计。部分原因是利马太年轻,缺乏高等教育,所以他驾驶航空模型和某人驾驶飞机开发了他的设计。到1941年为止,他已经成功试飞了20多架飞机,但利用喷气推进的机翼将比任何一天都要重、更快。为了尽量减少试验这些先进飞机的风险,莱马尔制造并测试了几种临时设计,每种设计都比以前的型号更快、更重或在某些重要方面更先进。

在飞行中,霍顿H V c使用两台活塞发动机驱动。

莱马尔制造了霍顿H V b和H V c来评估由两个活塞发动机驱动两个推进式螺旋桨的飞翼飞机。

他在1941年开始考虑在H V型飞翼上安装迪特里希·阿尔古斯脉冲喷气发动机,但是这种发动机有不少缺点。1942年1月,沃尔特给他的兄弟提供了新的容克斯Jumo 004涡轮喷气发动机的尺寸图和性能曲线图表(这种发动机也被安装在以下飞机上:梅塞施密特Me 262,阿拉多Ar 234和亨克尔He 162)。同年晚些时候,瑞马尔试飞了H VII型飞翼,它与H V型相似但更大并配备了更强大的活塞式发动机。在瑞马尔测试了飞翼滑翔机的特殊中间段以后,H VI型飞翼滑翔机的设计也被纳入到喷气式飞翼的初步气动设计中。

沃尔特·霍顿利用他与一些重要官员的私人关系,在喷气式飞翼的早期开发阶段就让这个设计获得持续支持。1943年初,沃尔特听到戈林抱怨说德国部署了17种不同型号的双引擎军用飞机,这些飞机结构相似,往往性能平庸,但是这些飞机中的任何两种的备用零件都不能互换。他下令,从今以后他不会再批准生产另一种新的双引擎飞机,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”(穿透深度的定义是飞机最大航程的三分之一)。当瑞马尔被要求对此发表意见时声称,只有配备喷气式发动机的战斗机才有可能满足这些要求。

霍顿Ho 229 V3多角度视图。

霍顿Ho 229 V3侧视结构图。

8月,瑞马尔提交了一份简短的飞翼式飞机方案,已经接近戈林的要求,然后戈林给兄弟俩发了一份合同,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战斗机能以尽可能快的速度飞上天后,无奈地接受了这一时间表。

瑞马尔用罗马数字来命名他的每一个主要的飞翼设计。当H IX成为德国空军的正式实验项目时,它被称为Ho 229,每架原型机都有一个Versuch(德语:测试或实验之意)的子名称缩写为V,后面加一个数字,如Ho 229 V1代表霍顿喷气式飞翼机的第一架原型机。第三架原型机被命名为Ho 229 V3。1944年9月,戈林选择在哥达公司大规模生产霍顿喷气式飞翼。

霍顿Ho 229 V1原型机(无动力的滑翔机)。

所有版本的Ho 229在整体布局上都很相似。瑞马尔将飞翼两侧从翼尖到机头的前缘改成一条直线并后掠32度,机翼前缘与机翼后缘在翼尖处相会,形成一个优雅的、逐渐收紧的曲线。没有机身,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的起落架主轮是固定的,但机头前轮可以收回),飞翼的上下表面从一侧翼尖到另一侧翼尖平滑延展,没有任何控制面或其他凸出物。霍顿在飞翼后缘安装了升降副翼(结合了升降舵和副翼作用的控制面),还在翼尖安装了扰流板,用于控制飞翼的俯仰和滚转,在扰流板旁边安装了阻力舵,以帮助控制飞翼的偏航方向。他还安装了襟翼和一个机腹扰流板来帮助飞翼减速。当不使用时,所有的控制面要么收回到机翼内,要么转动到与机翼后缘平齐。寄生阻力或形态阻力几乎不存在,这架飞机产生的唯一阻力是飞翼升力不可避免的副产品。无论在Ho 229之前还是之后,很少有飞机能与它在空气动力学上的纯粹性和简单性相匹敌,但这一成就是否会产生成功且实用的作战飞机,仍然是一个见仁见智的问题。

Ho 229机身、机翼各处气动控制面示意图。

在试飞霍顿H V和H VII所获得技术的基础上,瑞马尔设计并制造了有人驾驶的原型机滑翔型号Ho 229 V1,试飞员海因茨·希德豪尔在1944年2月28日驾驶该机首飞。这架飞机遭遇了几起小事故,但在接下来的几个月里,一些飞行员在奥拉尼堡进行的测试中试飞了该型飞翼,大多数人对其性能和操控品质评价良好。瑞马尔利用从这型滑翔机上获得的经验来设计和制造采用喷气推进的新型号Ho 229 V2。

Ho 229的机身、机翼大部分是胶合板制作的。

仅有翼尖、副翼、阻力舵、进气口、进气道、发动机舱,尾喷口后方的机身表面等处是金属制造的。

虽然木材是制造喷气式飞机的非正统材料,霍顿兄弟很可能更愿意使用铝合金,但瑞马尔无疑是有能力用木材设计制造飞翼的外翼段,而飞翼中段的内部承力结构采用焊接钢管,霍顿兄弟几乎所有的飞翼都采用这种结构设计制造的。瑞马尔的计算表明,如果他想达到戈林要求的1000公里的穿透深度,他需要将飞翼内部的大部分容积转换成燃料空间。也许瑞马尔既缺乏专业知识,也缺乏用金属制造这种 "湿 "机翼的特殊密封剂。不管是什么原因,但他认为用铝合金制造飞翼是不合适的。

Ho 229 V3的机翼结构示意图。

在开发Ho 229的过程中,霍顿兄弟将飞翼的飞行性能与梅塞施密特Me 262喷气式战斗机进行了对比。根据瑞马尔和沃尔特的说法,Me 262的翼载荷要比H IX高得多,而且它需要很长的跑道来起飞,在德国只有少数几个机场具备这样的条件。Ho 229的翼载荷要低得多,这使得它可以在跑道较短的机场上起降。瑞马尔还认为、也许有点天真,他的飞翼可以在长满草的跑道上起降而Me 262则不能。如果这是真的,那么驾驶Ho 229的飞行员就会比驾驶梅塞施密特Me 262的飞行员有更多的机场可供选择。

容克斯公司制造的Jumo 004B型喷气发动机。采用了气冷空心涡轮叶片,单台推力可达900公斤。

Ho 229 V1的成功试飞让第一架带动力的飞翼Ho 229 V2得以制造出来,但与发动机制造商的沟通不畅导致了这架飞机的最终完成拖延了很长时间。霍顿首先选择了宝马公司生产的BMW 003型喷气发动机,但后来改成容克斯公司的Jumo 004型喷气发动机。瑞马尔根据容克斯公司送来的发动机规格建造了大部分飞翼中段,但是当两台发动机最终送到后,瑞马尔的团队在试图安装它们时,发现发动机的直径太大,无法装进飞翼上预留的发动机空间里。数月之后,霍顿重新设计了飞翼,喷气式飞翼终于在1944年12月中旬得以首飞。

准备起飞的霍顿Ho 229 V2。

装满燃料准备飞行的霍顿Ho 229 V2重约9吨,因此它更类似于中型的双引擎轰炸机,如亨格尔He 111。霍顿兄弟认为需要一个有驾驶重型多发飞机经验的飞行员来试飞喷气式飞翼,而希德豪尔缺乏这些技能,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试飞了大约2-4次,但在他的最后一次试飞中,由于一个引擎发生故障导致Ho 229 V2失控,在尚未进入跑道前就单轮着陆而后机身翻转倒扣在地面上,试飞员齐勒受重伤,送院一周后因伤重不治。

试飞员埃尔温·齐勒中尉身穿加压服坐在霍顿Ho 229 V2的座舱里。

由于Ho 229没有设计加压座舱,所以采取了给驾驶员配备加压服的办法,这种加压服看上去颇具蒸汽朋克般的“科幻”色彩。

据目击者称,齐勒在约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可以使用一种叫做经纬仪的特殊仪器从地面测量他的飞行速度。然后,齐勒接近机场准备降落,并在大约1500米的高度放下起落架,然后开始大范围地盘旋下降飞行,但在就要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,但目击者没有看到飞机采取任何控制动作或试图对准跑道,怀疑有什么东西使齐勒失去了控制能力,也许是运转中的发动机产生的浓烟。

Ho 229 V3翼身中段内的钢管焊接框架。注意钢管框架内的喷气发动机和两门30毫米机炮的安装位置。

沃尔特确信,发动机故障并没有导致不可控制的偏航,并认为齐勒本可以关闭正常运转的发动机,然后进入滑翔直至安全迫降,甚至可能抵达跑道并无损降落。沃尔特还相信可能是有人故意破坏了飞机,但无论原因如何,沃尔特记得“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有可能获得巨大的速度,也许最高可达977公里/小时。虽然从未得到证实,但这样的性能有助于回答德国空军技术专家对飞翼布局的批评。在齐勒坠机的时候,帝国航空部已经计划在哥达公司批量生产15-20架Ho 229。

Ho 229 V3的结构剖视图。

霍顿曾计划在第三架原型机上安装机炮,但战争在这架飞机完成之前就结束了。他和沃尔特都不知道,哥达公司的设计师们在试图完成V3原型机的过程中对机体进行了大幅改动。例如,与V2原型机上的配置相比,他们使用了一个巨大的机头前轮,瑞马尔猜测是1000公斤炸弹携带量的设计要求影响了他们,他认为这些改动都是不必要的。

未完成的霍顿Ho 229 V3的中段部分被美军缴获(机身前方)

被美军缴获的霍顿Ho 229 V3的中段部分(机身后方)

霍顿Ho 229 V3的座舱。

1945年4月,巴顿将军率领的美军第三军团第八军在德国的弗瑞德里希沃达村发现了Ho 229从V3到V6的原型机。霍顿将V4和V5设计成单座夜间战斗机,而V6设计成双座夜间战斗机的教练机。V3的机身大约完成了一半,是四个机体中最接近完成的。美军在三天后将其拆解并装船运往美国,不完整的V3飞翼中段部分于1952年运抵银山(即现在的马里兰州苏特兰,保罗·E·加伯车间)。没有证据表明在弗瑞德里希沃达村找到了任何机翼部分,但后来空军第9空降师的人在离这个村约121公里的地方发现了一对机翼,这对机翼可能就是属于Ho 229 V3原型机上的那一对。

美军找到的Ho 229 V3原型机的机翼,注意机翼断面上发出金属光泽的部分是已经安装到机翼内的油箱。

1983年,瑞马尔在《飞翼: 霍顿飞机的历史1933年——1960年》一书中写道,他曾计划在Ho 229喷气式飞翼表面的大面积木质层板之间加入由锯末、木炭粉和胶水构成的混合物,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,钢管构成的机身内部承力框架和发动机将是雷达“看不见的”。瑞马尔描述的是一个减少从飞翼上反射雷达能量的方法,目的是降低Ho 229的雷达反射截面积(即:RCS),这样喷气式飞翼就难以被敌方雷达发现,因此能够以极佳的隐身能力完成任务。

霍顿Ho 229机翼前缘特写,可见蒙皮和翼肋都是用胶合板制成的。

在80年代中期接受采访时瑞马尔进一步声称,他特意用木材制造Ho 229的很大一部分原因是因为这种材料不会反射雷达能量。当被要求解释这些行为的原因时,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,要求避免飞机在攻击装有对空搜索雷达的盟军舰船时被发现。瑞马尔在“Ala Volante Caza Horten IX” (飞翼战斗机Horten IX)一文中首次提到了RCS,发表在1950年5月的RevistaNacional de Aeronautica(阿根廷出版的国家航空杂志)上。

霍顿Ho 229与B 2隐形轰炸机在外形上的相似性引起了很多人对Ho 229的所谓隐形性能产生了广泛的遐想。

在1988年11月22日美国诺斯罗普公司的B-2隐形轰炸机公开亮相后,人们对飞翼式飞机的兴趣大增,再加上瑞马尔之前说法的推波助澜,一些作者就从B-2和Ho 229都是飞翼式飞机的相似性推断,认为瑞马尔设计了世界上第一架隐形飞机,因为他采用了飞翼布局,有目的地降低了Ho 229喷气式飞翼战斗机的RCS(雷达反射截面积)。例如比尔·斯威特曼所写的《隐形轰炸机——看不见的军用飞机》一书,以及大卫·贝克的文章“在阴影的峡谷中——隐形的黑色世界”。

被美军缴获的霍顿Ho 229 V3中段运抵美国。

他们显然不相信瑞马尔设计出Ho 229的飞翼外形仅仅是因为空气动力学的原因,不相信这架喷气式飞机仅仅是霍顿一长串飞翼式飞机中的一架,而且也不存在任何实物或文件证据来支持霍顿的说法。他的故事因其他几个因素而显得很脆弱:虽然盟军的舰船装备了空中搜索雷达,然而与从1943年夏天开始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,能够打破为轰炸机群护航的盟军战斗机屏障,而不是低RCS的远程攻击机。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年声称的他在战争期间应用于Ho 229的雷达隐身技术,鉴于瑞马尔对他能在盟国航空公司重获工作的强烈兴趣,这是一个奇怪的疏忽。最后,如果Ho 229真像瑞马尔估计的那样快速,它的速度甚至可以超过任何盟军战斗机,那为什么还需要规避雷达的探测呢?

霍顿Ho 229 V3中段侧面的机翼安装位置特写,可见胶合板蒙皮和翼肋内的钢管承力框架。

2008年,诺斯罗普·格鲁曼公司的一个工程师小组对V3原型机用木质胶合板制成的中段鼻锥部分进行了电磁频谱测试。测试使用的频率范围为12-117太赫兹,波长为10微米。鼻锥的厚度为19毫米,由多层薄木板胶合而成。该小组观察到:“Ho 229的前缘与作为对照样品的胶合板具有相同的特性,只是频率不完全匹配并且具有更窄的带宽。”该小组从视觉检查中假设胶合板中存在木炭,而后得出结论:“两次测试的相似性表明,使用木炭之类的材料设计导致了一个糟糕的吸波器。”

霍顿Ho 229 V3中段的机头近景。

同年诺斯罗普·格鲁曼公司还与电视纪录片制作人迈克尔·乔根森和国家地理频道合作制作一部纪录片,以确定Ho 229是否是世界上第一架真正的“隐形”战斗轰炸机。诺斯罗普·格鲁曼公司为此制造了一架全尺寸的霍顿Ho 229 V3的非飞行复制品,主要用木材制成。与此不同的是,真正的Ho 229 V3原型机内部大量采用钢管制成的承力框架,外表面的木质层板蒙皮则用螺栓固定到这些钢管承力框架上。在花费了大约250000美元和2500个工时后,诺·格公司制作的Ho 229复制品在该公司位于加州的特洪雷达测试场进行了测试,它被固定在一个15米高的铰接杆上,使用与二战时英国CH雷达相同的20-50兆赫范围内三个相同的高频/甚高频边界区频率的电磁能源,在100米距离上从不同角度进行了测试。

诺斯罗普·格鲁曼公司制作的Ho 229 V3的全尺寸复制品,在该公司的特洪雷达测试场进行测试。

雷达模拟显示:一架假想的霍顿Ho 229、在既没有金属框架也没有发动机的情况下、以885公里/小时的速度,距海面15-30米高度从法国接近英国海岸,它被英国CH雷达发现的距离为发现Bf 109战斗机距离的80%。这意味着Ho 229在英国CH雷达探测下的正面雷达反射截面积只有Bf 109战斗机的40%。美国《航空周刊与空间技术》杂志发表了关于Ho 229隐身技术的总结,一些报道指出:霍顿Ho-IX/哥达Go-229只有涡轮喷气发动机的环形空气进气口、机头和座舱盖以及固定在喷气发动机进气口内侧与发动机舱相连的机翼滑轨等处反射雷达回波。

喷气发动机后方的机身采用了金属板材,并从机身下方的进气口引入空气进入尾喷管与机身之间的狭缝内进行冷却

此后,史密森学会对V3原型机上使用的材料进行了技术研究,并确定“没有发现木炭或木炭存在的证据”,因此提出,以存在木炭来解释V3原型机木材的吸波性能与诺斯罗普·格鲁曼公司在测试中使用的胶合板对照样品略有不同是不合理的。像霍顿Ho 229这样的喷气式飞翼设计比常规的当代双引擎飞机具有更小的雷达反射截面积(RCS),是因为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来反射典型的可识别雷达信号。

收藏在史密森学会航空航天博物馆内的霍顿Ho 229 V3,现在对该机的修复工作已经展开。

综合以上研究与测试可知:Ho 229 V3本身并没有使用任何吸波材料,它的雷达低可探测性源于其本身采用的飞翼外形并且飞翼的大部分蒙皮、翼肋等构件是采用木质层板制造的。该机的“隐形”性能只是飞翼布局的副产物,也是一种符合当今航空技术潮流的巧合,却并不是霍顿兄弟设计的初衷。其实即使抛开名不符实的隐身性能不谈,Ho 229的喷气式飞翼布局设计本身就已经是领先时代的技术跨越了。虽然霍顿Ho 229与B 2的外形很相似,但是其设计目的却各不相同,对其所谓隐身性的过度解读最终只是催生了对二战德国航空技术的神话,那反而会扰乱我们对历史真相的探索。

霍顿Ho 229 V3修复完成后大约应该是这个样子吧。

相关推荐