V-1飞弹的动力段——脉冲式发动机
查阅了《航模脉冲式发动机制作手册》,看到对脉冲式发动机的定义:
脉动喷气发动机是喷气发动机的一种,可用于靶机,导弹或航空模型上。德国纳粹在第二次世界大战的后期,曾用它来推动V-1导弹,轰炸过伦敦。这种发动机的结构如图所示,它的前部装有单向活门,之后是含有燃油喷嘴和火花塞的燃烧室,最后是特殊设计的长长的尾喷管。
脉动喷气发动机工作时,首先把压缩空气打入单向活门,或使发动机在空中运动,这时便有气流进入燃烧室,然后油咀喷油,火花塞点火燃烧。这时长尾喷管在燃气喷出后,由于燃气流的惯性作用,虽然燃烧室内的压强同外面大气的压强相等,仍会继续向外喷,所以在燃烧室内造成空气稀薄的现象,使压强显著降低到小于大气压,于是空气再次打开单向活门流入燃烧室,喷油点火燃烧,开始第二个循环。这样周而复始,发动机便可不断地工作了。这种发动机由进气到燃烧、排气的循环过程进行得很快,一秒钟大约可达40~50次(后来人们在阀门式脉冲发动机基础上进一步研制了无阀脉冲发动机,但总的原理大同小异)。
脉动式发动机在原地可以起动,构造简单,重量轻,造价便宜。这些都是它的优点。但它只适于低速飞行(速度极限约为每小时640~800公里),飞行高度也有限,单向活门的工作寿命短,加上振动剧烈,燃油消耗率大等缺点,使得它的应用受到限制。
阿格斯脉冲式喷气发动机需要一个外接装置用来启动发动机,其构造实际上是一个类似于汽车火花塞的装置,位于发动机百叶窗式进气道后面2.5英尺(0.76m)左右的位置;发动机前部有三个空气喷嘴连接着一个外置高压空气瓶,用来启动发动机;发动机发动时需要向发动机内充入空气/乙炔混合气体作为燃料;众所周知乙炔容易挥发,所以为了防止飞弹在发射前燃料泄漏,地勤人员常常喜欢用木板或者别的什么东西堵住发动机尾喷嘴,防止乙炔在发射前就挥发殆尽。
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。
通常认为V-1飞弹采用的阿格斯AS.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.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。
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,要么通过特制的亨克尔He-111轰炸机来进行空射。陆基V-1飞弹通过一台名为“Dampferzeuger”——翻成中文意为“气流发生器”的倾斜状发射轨道来弹射起飞。该发射架使用过氧化氢-高锰酸钾混合液体作为燃料。陆基V-1飞弹起飞速度能达到360英里/小时(合580公里/小时)。
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。



