每週拆解一件武器 首款遠程制導彈道導彈——V-2導彈！也是首個飛出地球大氣層的人造物體【每週拆解】

這就是V2導彈，它是世界上首款遠程制導彈道導彈 飛行速度可超過四倍音速 在飛向目標之前，它甚至能抵達太空邊緣 它也是首個飛出地球大氣層的人造物體 最大飛行高度可達128英里 V2是一款具有革命性的武器 它和當時世界上出現過的任何武器都截然不同 在本期視頻中，我們將對它進行詳細拆解 並探究它是否真的擁有改變戰爭進程的潛力 本片還會展示V2火箭的基礎作戰型號 非常感謝您的觀看，期待您的一鍵三連 V2是單級液體推進劑火箭 搭載一套複雜的制導系統 它全長45英尺11英寸 彈體直徑5英尺5英寸 翼展爲11英尺8英寸 彈體採用薄鋼板包裹在鋼製實心骨架上製造而成 彈體各部件通過焊接與鉚釘固定在鋼製骨架上 加註全部燃料後 V2導彈重達27557磅 V2導彈主要由四個部分構成 戰鬥部、儀器艙、中段和尾段 戰鬥部安裝在火箭最前端 內置炸藥與引信 戰鬥部一共裝有三枚引信 一枚觸發引信和一枚慣性引信直接安裝在頭錐下方 第二枚慣性引信則裝在裝藥底部 任意一枚引信都可以引爆裝藥 戰鬥部裝填有2000磅阿馬託炸藥 這是一種高爆炸藥 在第二次世界大戰期間被廣泛使用 阿馬託炸藥由60%的TNT和40%的硝酸銨組成 相比純TNT，阿馬託炸藥威力略低 但價格更便宜，耐熱性也更好 儀器艙容納制導與控制系統 艙內裝有兩排電動陀螺儀 使導彈能夠在飛行中自主控制姿態 水平陀螺儀檢測火箭俯仰角的偏移 垂直陀螺儀則監測偏航與滾轉 一臺模擬計算機連接陀螺儀與控制舵面 電池爲陀螺儀計算機以及其他系統供電 還有一塊主配電板可以在發射前接入外部電源 除儀器與電池之外，儀器艙內還設有壓縮空氣瓶 用於維持下方中段燃料箱的壓力 體積最大的部分是火箭中段 艙內裝有兩個鋁鎂合金燃料箱 較大的箱子存放燃料 較小的箱子裝填超低溫液氧 兩個箱體都包裹多層玻璃棉隔熱材料 隔熱材料通過木楔壓緊固定 保證在強加速度下不會移位 最底端的部分是尾段 尾段內置火箭發動機 配套渦輪泵組件 管路以及排氣推力噴管 四片大型穩定尾翼從尾段向外伸出 每片尾翼都配有一組外部舵片和內部燃氣舵 用於控制火箭飛行姿態 這些舵片由模擬計算機控制 本片後續部分將介紹 V2的發射與飛行流程細節 V2需要一臺強勁的發動機 才能將2200磅的戰鬥部投送到200英里之外 這臺發動機推力可達55000磅 持續工作時間超過一分鐘 然而想要實現這一性能 發動機必須在極高壓力下消耗大量燃料 德國工程師設計了改良型燃燒室與壓力泵 以此應對這些技術難題 燃燒室是發動機的核心部件 燃燒室採用雙層壁結構 內外壁均由衝壓鋼板製成 燃料管路穿過雙層壁通向噴射頭 燃料會吸收燃燒室壁的熱量 這既可以冷卻燃燒室壁 同時還能對燃料進行預熱 噴射頭由18個燃燒杯組成，將燃料與液氧送入燃燒室 燃燒杯也被稱爲擴散杯，呈同心圓排布 每個燃燒杯中心是液氧噴孔，外圍排布五圈燃料噴孔 噴孔連通燃燒室雙層壁 從杯壁蒸發的燃料可以爲燃燒杯提供一定的高溫防護 燃燒室壁上還鑽有四排通孔，進一步抵禦高溫燃氣的侵蝕 如果有過多燃料被泵入雙層壁夾層內部 積聚的壓力可能引發毀滅性爆炸 爲解決這個問題 閥門會在夾層壓力達到危險值之前釋放高壓氣體 高壓燃料有一臺專用渦輪泵供給 渦輪泵本質上是一臺蒸汽輪機 它從燃料箱抽取燃料與液氧 再通過獨立閥門送入燃燒室 液氧閥門通過18根管道直接連通燃燒杯 燃料閥門將燃料輸送至兩根主管道 主管道再分出六根細支管 接入燃燒室雙層壁底部的進氣總管 蒸汽發生器產生的蒸汽驅動渦輪泵運轉 蒸汽發生器，它自帶的燃料箱以及渦輪泵 全部安裝在一個機架上 機架通過四顆大型螺栓固定在燃燒室上 V2火箭發動機採用酒精水混合燃料 液氧作爲氧化劑，保障燃料燃燒 主燃料在當時被稱爲B燃料 一般是75%乙醇加25%水的混合物 燃料箱容量可裝在8179磅燃料 B燃料箱下方是A燃料箱，裝有10802磅液氧 液氧極易揮發，直到發射前都需要持續補加 火箭還攜帶385磅T燃料 是80%過氧化氫與20%水的混合液 以及48磅Z燃料，由33%高錳酸鉀和66%水調配而成 T燃料與Z燃料混合後發生分解反應 生成氧氣與蒸汽，驅動這臺580馬力的渦輪泵 最後還有P劑，該代號同時指代壓縮空氣與氮氣 用於填充火箭各處專用氣瓶 爲各類組件提供服務，並維持燃料箱內部壓力 燃料只有在火箭運抵發射陣地之後才進行加註 V2導彈平時存放於防護掩體中 不裝填燃料，也不安裝戰鬥部 導彈依靠一臺名爲米勒運載車的專用拖車轉運至發射點位 米勒運載車通常由漢諾馬格SSE00 型100馬力輪式牽引車拖往發射場 米勒運載車設計十分巧妙 既能將火箭運送到發射位置 還可以抬升火箭，把V2安放到發射臺之上 米勒運載車把V2運到發射場地後 導彈會被安置在發射臺，也叫發射平臺上 雖然V2也可以從固定平臺發射 但絕大多數情況下使用這種移動式發射臺 這是一套堅固的便攜裝置，V2可從這裏升空 它由鋼板焊接而成，自重3600磅 發射臺強度足夠支撐加滿燃料的V2火箭 發射臺配有4根可調支腿，可以在不平整地面上調平 支腿上方裝有支撐筒迴轉環以及火箭支撐墊塊 用來豎直固定V2導彈 發射臺中段迴轉環下方有一個金字塔形構件 叫做火焰導流板，頂端採用硬化鋼材製造 火焰導流板結構堅固，能夠承受火箭產生的高溫與衝擊力 依靠特殊外形，導流板將燃氣向側面分散，避免燃氣積聚 防止發射過程中影響V2的平衡 火箭精準就位後，解除起重架的夾具 藉助迴轉環向左旋轉90度，起重架保持升起狀態 米勒運載車可以小幅移位 操作人員打開可伸縮作業平臺，為火箭發射做準備 要精準定位200英里外的目標 是V2工程師竭力攻克的巨大難題 V2發射班組必須依靠特製地圖 並對發射點位做精密三角測量 接下來需要為V2加註燃料 但在加註之前工作人員會用壓縮氮氣對燃料箱進行乾式吹掃 確認沒有洩漏 首先加註燃料箱，隨後加註液氧箱 再裝填其餘儲罐，包括蒸汽發生器的兩個儲罐 以及多個小型氮氣瓶 火箭靜置在發射臺上時，外部電源會接入V2 加註完成後，地勤人員再次確認V2完全豎直，朝向正確 最後關閉艙蓋，降下起重架 米勒運載車撤離發射區域 發射人員將電點火器連接至燃燒室 上報火箭準備就緒 為實施發射，部隊指揮官會命令所有人撤離陣地 隨後進入指揮車下達發射程序啟動指令 火箭內部所有裝置準備完畢 加壓氮氣將過氧化氫與高錳酸鉀壓入蒸汽發生器 兩種液體發生反應產生高壓蒸汽 蒸汽驅動渦輪泵內的渦輪 轉速達到每分鐘3800轉 渦輪每秒向燃燒室泵入158磅液氧，壓力為17.58 同時泵入127磅燃料，壓力為23巴 燃料與氧化劑在燃燒室被點燃 溫度達到4532華氏度，腔內壓力15巴 這套點火流程產生的推力不足以發射火箭 它僅用於向控制人員反饋發動機運轉正常的信號 如果一切狀態良好，開關啟動 渦輪泵轉速提升至每分鐘5000轉 發動機產生55000磅推力 電纜依靠電磁方式斷開，火箭離地升空 火箭儲罐內的燃料與液氧 只夠發動機以最大功率工作不超過70秒 峯值推力可達6萬4千磅 最高速度達到驚人的每小時3580英里 接近5倍音速 在上升階段 火箭依靠4片外置空氣舵與4片內置燃氣舵控制飛行方向 外置舵片是常規舵面，安裝在尾翼上 內置燃氣舵放置在噴流之中 因爲尾焰溫度極高，燃氣舵採用石墨製造 從發射臺起飛之後，V2先垂直向上飛行 直到獲得足夠速度，空氣舵能夠與燃氣舵協同有效工作 垂直飛行5秒後，機械電機帶動控制俯仰姿態的陀螺儀 這會向火箭控制系統發送信號，讓彈頭緩慢向下俯仰 飛行25秒時，V2突破音障，進入超音速飛行狀態 飛行至54秒時，導彈與豎直方向呈49度夾角 到這個時刻，V2的速度已經足夠高 僅依靠空氣舵就能完成姿態控制，不再需要燃氣舵 另一組陀螺儀負責監測偏航，先依靠石墨燃氣舵 之後結合燃氣舵與空氣舵，保證火箭沿着預定航線飛行 飛行過程中，如果陀螺儀檢測到俯仰偏航或者滾轉出現偏差 就會向一臺名爲混合裝置的模擬計算機發送電信號 混合裝置隨即計算所需修正量 維持火箭在預定彈道上飛行 並把調整指令發送給穩定尾翼上的外置空氣舵 以及噴流中的燃氣舵 想要沿着預測彈道飛行 火箭必須在指定時刻關閉發動機 這一點至關重要 控制發動機關機的裝置叫做 百式積分陀螺加速度計，簡稱PIC 一旦火箭達到對應預定射程的速度 PIC就發出信號，啟動發動機關機流程 發動機關閉之後，火箭的運動方式就和普通炮彈類似 它沿著彈道軌跡飛行，僅依靠空氣舵維持航向 此時火箭仰角大約為40至45度 儘管這套制導系統在當年已經十分先進 V2導彈的命中精度卻並不高 在最大射程條件下 彈著點與目標之間的偏差可達4至11英里 正因如此，V2只適合打擊大範圍人口聚居區域 例如倫敦城 自1944年9月起，這類火箭開始落在倫敦 V2導彈來襲的場面十分恐怖，它彷彿憑空出現 人們最先聽到的是毀滅性的爆炸 緊接著揚起巨大的碎屑雲 火箭呼嘯的破空聲只會在爆炸之後才傳到人耳 爆炸引發的劇烈震動在將近半英里之外都能感受到 戰爭結束後，美英蘇 三國工程師都對V2研發項目抱有濃厚興趣 這份關注源於V2在火箭工程領域帶來多項關鍵創新 尤其是在火箭發動機的設計方面 雖然V2的設計具有劃時代意義 但它並沒有達到納粹高層預期的作戰效果 也並非能夠扭轉戰局的奇蹟武器 它造價高昂，作戰消費比低 按現代幣值計算，單枚V-2導彈價格略超100萬美元 成本是V-1導彈的20倍 倘若V-2提前兩年問世，在盟軍登陸法國之前投入使用 德軍本可以用它攻擊英國港口，延緩登陸準備工作 但它直到1944年秋季才投入實戰，為時已晚 儘管存在諸多缺陷，V-2留下的技術遺產卻極其深遠 他所開創的多項技術方案 在此後數十年的火箭設計中持續沿用 蘇聯核心火箭工程師 航天器設計師謝爾蓋·科羅廖夫 在研究中大量借鑒德國火箭技術成果 最終成功發射人類首顆人造地球衛星斯普特尼克一號 而在鐵幕的另一側 V-2的締造者之一沃納·馮布勞恩 成為美國航天計劃的核心人物 如果沒有他 1969年的登月計劃或許無法實現 除V-2之外，還有一款知名度較低的V-3倫敦巨砲 歡迎觀看我們關於這款驚人武器的視頻 拆解V-2這樣一臺複雜的機械，耗費了大量精力 我們依然省略了很多細節 如果你發現文中存在錯誤，請在評論區告知我們，謝謝