來自納粹德國的「瀑布」遙控防空火箭：說說蘇聯第一代地空導彈

最新 02-22

來自德佔區的收穫

前蘇聯國土防空軍地空導彈部隊的成立緣起於衛國戰爭後期。在對解放的東歐和德國領土上諸多德國火箭實驗場進行實地調查之後，聯共中央決定全力搜集和匯總各種德國火箭及噴氣推進技術相關的文件、產品以及實驗證據，同時發動包括政治、偵察機關在內的各種人力物力資源全力搜捕參與過德國相關研究的科研技術人員。尤其是得知盟軍開始進行「回形針」行動（Operation Paperclip）之後，蘇方也相應加快了行動步伐。

雖然蘇聯最終沒有能夠獲得類似馮·布勞恩那樣具有決定意義的科研人員，但是蘇軍情報機關仍然設法得到了大量德國火箭技術的實物資料。這些以A-4火箭（即V-2彈道導彈）為代表的眾多劃時代武器當中，「瀑布」遙控防空火箭（Wasserfall Ferngelenkte FlaRakete）也吸引了蘇聯軍方和技術部門的眼光。

「瀑布」實際上是A-4火箭的直接縮小版，整體上看彈體外形與結構基本保持不變。由於射程（射高）的大幅縮減以及戰鬥部的大幅減輕，「瀑布」只有A-4體積尺寸的1/4左右。同時，為了適應戰術目的的改變，「瀑布」在彈體中部增加了4片對稱矩形彈翼，增大氣動升力，同時也是為在尾翼安裝大型氣動舵面調整氣動中心位置。另外，雖然「瀑布」仍然採用垂直發射方式，但是與發射前臨機加註燃料的A-4不同，「瀑布」為了追求更短的發射準備時間以應對隨時可能出現的盟軍轟炸機群，需要導彈在已加註燃料的情況下於發射台架上保持最長一個月左右的發射預備能力，因此「瀑布」的火箭發動機設計以及燃料組分都發生了相應的變化。

以往A-4使用易揮發的液氧/酒精燃料組合被替換為了乙烯基異丁醚/紅煙硝酸，這是一種雙組元的自燃推進劑，無需點火裝置，只要在燃燒室中相互接觸即發生劇烈燃燒。推進劑儲箱由各自單獨的氮氣瓶增壓，以保證燃料充分快速的進入燃燒室。一系列易碎的爆破盤隔絕了氧化劑和燃料系統。由於使用了這樣一套相對更加不穩定的推進劑組合，佩內明德的防空火箭研製部門為「瀑布」專門設計了一些有別於其他A系列火箭的安全裝置。例如在上述隔絕推進劑兩系統的爆破盤中，氧化劑系統供應管道出口處的爆破盤位置低於燃料管道出口爆破盤，這樣做的目的是使導彈在出現推進劑意外滲漏的情況下，進入燃燒室的氧化劑始終多於燃料，以免形成富燃環境引起劇烈爆炸。還有一些安全措施則針對增壓氮氣瓶，比如在氮氣瓶上裝有火藥做動的放氣閥，一旦燃燒室工作不正常，則引爆裝葯打開放氣閥，將增壓氮氣排放到大氣中，降低推進劑儲箱壓力，減小推進劑流量，最終使火箭發動機關機。

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三種「瀑布」基本型號一覽。

「瀑布」系列地空導彈共有三個基本型，W-1、W-5和W-10。W-1和W-5的彈體基本一致，區別在於W-1彈翼仍然是傳統的平直翼，後掠角很小，翼展較大，而W-5則使用了展弦比更小的彈翼，前緣後掠角也更大。此外W-1的彈翼與尾翼交叉45度安裝，目的在於避免彈翼遮蔽尾翼，這種情況會導致尾翼後緣安裝的氣動舵面效率下降，然而後續的風洞吹風顯示這種擔心是多餘的，因此W-5取消了這樣的設計以減小飛行阻力。W-10則是在W-5基礎上等比例縮小的產物，原因是此時臨近戰爭尾聲，任何軍工項目都要考慮節約寶貴的戰略資源（這個時候的德國基本上任何物資都是戰略資源，除了人）。

某一個「瀑布」方案的風洞模型

某一個「瀑布」方案的風洞模型，注意模型基座上伸出的管路，這是為了採集模型各處流體壓力信息而引出的壓力管，通過模型表面相應位置的小孔引出該處靜壓，通過模型內部和整流支撐架內部的密封管路直接送往底座出口。一共有121條，各自聯通一部流體壓力計，由大量專門人員在實驗時同步記錄壓力數據。這是在沒有壓電式壓力計的時代為研究計算流體力學模型實際效果的唯一方法。

A系列火箭家族的風動模型，右側帶有彈翼的幾個即為「瀑布」方案。

由於採用目視指令制導，「瀑布」的制導系統主體就是地面操作員自己，他需要全程「盯住」導彈飛向目標，而「瀑布」的作戰對象是在3萬英尺左右高度編隊飛行的盟軍轟炸機，因此操作員自身的身體素質和操縱技巧將極大的決定導彈作戰效能。操作員的指令通過一根控制手柄傳遞給地面站，由地面站將控制指令轉為無線電信號向彈載無線電接收機發送，彈載接收機再將指令信號直接傳遞給各舵面舵機。彈上的陀螺駕駛儀則負責保持導彈在俯仰、滾轉以及偏航軸上的穩定，控制員依靠指令改變導彈彈道的高低角和方向角，直到目標附近區域，然後手動遙控引爆戰鬥部。導彈的操縱面在低速時由火箭發動機噴口處的四片燃氣舵充當，高速時則轉為尾翼後緣的大型氣動舵面。

由於「瀑布」採用了全手動的超智能制導系統，因此需要在推進劑中保持較高的粒子濃度以便於操縱員觀察導彈

當然，德國火箭科學家們也並不全都是失去理智的瘋子，他們也很清楚這種制導系統在實戰中的價值基本上等於零。於是，兩套新的制導系統原理被提了出來。第一種，即所謂的「阿爾薩斯」系統，在原有的目視指令制導基礎上，增加一套目標指示雷達和一套導彈航跡追蹤雷達，免去操縱員目視追蹤目標的同時還要駕駛導彈的負擔，改為在光學投影設備上觀察目標和導彈的雷達信號進行操縱，同時具備一定的夜間和複雜氣象條件下作戰能力，但是導彈命中率仍然受限於操縱員的操縱水平。

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「阿爾薩斯」系統原理，自動化程度在那個年代已經算是非常超前。

而那些德國科學家中更具有「科學」精神的部分則提出了一個更為瘋狂的方案，即「萊茵蘭」系統。這套系統徹底摒棄了人工操縱員，整套系統正式分為了彈載設備和地面站兩大部分。地面部分主要是一部搜索照射一體化雷達及其相關組件，彈載部分則是由無線電接收機、定向機和信號比較儀組成。地面搜索雷達發現目標後，自動或在人工干預下轉入照射模式，其波束的反射信號被飛行中的彈載接收機捕捉到，交給定向儀進行定向後得到導彈相對目標的方位角和速度差信息，再將這些信息輸入比較儀，得到導彈的操縱修正量。一旦導彈被指引到照射雷達波束內後，則可以不斷以雷達定向信號為基準修正自身軌跡，直至飛抵目標附近。而為了解決在導彈飛行末端遠離照射雷達時，雷達波束擴散衰減從而降低制導精度的問題，德國科學家們進一步提出了為導彈安裝紅外目標捕捉器甚至主動雷達制導頭的提議。當然這一套集後世半主動雷達制導、無線電駕束制導原理於一身的混合制導體制，其實現難度遠遠超出了二十世紀40年代中期的德國火箭工業、電子工業技術水平，最終並沒有投入實際生產。

「瀑布」最初使用110公斤高爆戰鬥部，後來由於導彈在測試中糟糕的命中精度，不得已進一步加大戰鬥部質量到360公斤（A-4則使用1000公斤高爆戰鬥部），並且採用液體炸藥摻混擴爆葯的裝填形式，以期取得更大的衝擊波半徑，力爭同時覆蓋編隊飛行的多架盟軍重型轟炸機航跡。

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「瀑布」W-1型分段。

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「瀑布」儀器艙及火箭發動機。

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「瀑布」W-5解剖。

德國空軍計劃將德國國內10萬人以上城市全部納入「瀑布」地空導彈保護圈內，由此需要建立超過200個地空導彈營，並且保證每月5000枚左右的導彈產量。而為了將德國全境都納入地空導彈保護範圍，則需要另外的100個「瀑布」地空導彈營。生產一枚「瀑布」導彈需要500個工時，而A-4火箭則需要近2000個工時。德國工業部門預計到1945年11月可以完成第一個「瀑布」地空導彈營及發射場全套裝備的生產，在接下來4個月中還可以建成20個導彈營及其陣地，並且預計在1946年3月將導彈月產量提升至900枚。