德国火箭起飞助推器

2013-04-23    作者:郑睿 Simone

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长古川的模型封绘,使用 HWK 109-500 起飞的 Ar 234B-2 夜间战斗机

赫尔穆特•瓦尔特

  赫尔穆特•瓦尔特(Hellmuth Walter,1900.8.26~1980.12.16)早年在汉堡读机械,后来在基尔为海军研究动力装置。他的化学知识丰富,在动力方面的贡献很大,是燃气轮机和火箭发动机的先驱人物,以火箭发动机、火箭起飞助推技术(RATO)和无空气推进技术(AIP)而著名。他在 1945 年获骑士十字勋章,战后被带到英国为皇家海军工作但在 1948 年回到德国。本文仅仅对他在 RATO 方面的成果之一,HWK 109-500 火箭起飞助推器作一个简单介绍。

简介

  在赫尔穆特•瓦尔特的位于基尔的瓦尔特工厂(Walterwerke)的火箭产品中,有著名的用于 Me 163 彗星、Ba 349 蝮蛇火箭动力截击机的 HWK 109-509 系列发动机,除此外最成功的大概就是 HWK 109-500 火箭起飞助推器(Starthife)了。它是瓦尔特工厂的液体火箭中产量最大的,并在多个战场使用。

  长久以来,设计师们想尽办法为重型飞机在起飞时提供足够的动力或者是缩短飞机起飞距离。而在条件不好的前线机场起飞满载的飞机以及如何尽可能有效的使用机载燃料也是空军部队的一大问题,对于德国人来说,特别是在战争后期,这个问题显得更加棘手。看来,使用一种在起飞后即可抛弃的额外动力装置是一个好办法。既解决了起飞时的动力问题,又不会对巡航飞行带来额外的重量和阻力。

  HWK 109-500 火箭起飞助推器就是这样一种可抛弃的额外动力装置。它装在整流罩内,通常对称的挂在飞机两翼下。它操作简单,一组地勤可人力挂载。它由飞行员在座舱内起动,之后可提供一段时间的强大动力以使飞机升空。燃料用完后,它被抛弃,降落伞打开,地勤回收火箭以备下次使用。

展示在英格兰 Shropshire 的 Cosford 的皇家空军博物馆的展品

  RI-201 是 HWK 109-500 在瓦尔特工厂内部的设计名称。定型生产后 RLM 给它编号 HWK 109-500。批量生产在位于奥地利 Jenbach 的亨克尔的工厂里进行,该工厂在战时生产了约 6,000 套 HWK 109-500。

构造

  上图展示了 HWK 109-500 的主要构造。压缩空气罐(1)(共5个),阀门(2),减压阀(3),装过氧化氢溶液(T 剂)的T罐(4),装高锰酸盐溶液(Z 剂)的 Z 罐(5),燃烧室(6)。

工作步骤

  压缩空气从五个空气罐流过复杂的阀门(盟军的报告称此阀门为"章鱼"),流入简单的减压阀。在此,气流被一个电磁螺线管控制的阀门挡住。起飞时飞行员在驾驶舱内按下控制螺线管的开关的按钮。待命状态时,压缩气流被两个由压力控制的阀挡住。通过这两个阀门,两个储藏罐里的空气与大气相通。在起飞前,飞行员起动发动机(若是喷气机的话,这是一个漫长的繁琐的过程)。准备充分后,飞行员向地勤发出信号,地勤打开火箭包的主控制开关(这个地勤真惨)。飞行员按下座舱内一个开关控制螺线管,压缩空气就进入两个控制阀,切断它们与大气的连通,并让压缩空气进入燃料罐,给他们一个压力从而把燃料压出来。

  Z 剂穿过一个过滤器和单向阀,经由一个流量孔(这是瓦尔特发动机上常见的预设流量的方法)流到燃烧室内的注入口。T 剂经由燃烧室头部的装弹簧的阀门进入燃烧室。这个阀门有两个注入口--中央的辅助阀喷嘴和蘑菇型主阀门(它打开一个环形孔)。两个阀门都被压缩的弹簧关闭。当压力进入时,辅助阀先打开,然后主阀门打开。这样的设计是为了延迟T剂的喷出,直到燃烧室中有过量的 Z 剂并且辅助阀已经使化学反应开始进行。

  在燃烧室中,T 剂被引入一个杯子,Z 剂撞在杯子里的一个铁砧上。这样两种燃料充分混合,再流入燃烧室头部的一个环形槽。燃烧室中有两个低碳钢制成的螺旋形折流板。燃烧室工作温度达 700 摄氏度。

  因为燃料是由通过螺线管阀门的空气驱动的,飞行员可以控制开关以控制螺线管,在必要时使燃料停流而使火箭发动机停转。

挂在翼下的 HWK 109-500,前面是降落伞包

下图展示 HWK109-500 的使用过程

  使用火箭助推起飞(RATO)技术的的 Ar 234。RATO 对 Ar 234 的使用很重要。首先,两台 Jumo 004 涡轮喷气发动机的推力对满载的 Ar 234 来说显得不足,所以使用火箭包是缩短起飞距离的好办法。其次,由于盟军飞机的活动,Ar 234 在分散的机场行动。这些机场起飞空间小。在荷兰 Volkel 机场,Ar 234 甚至得在滑行道上起飞,因为主跑道已被炸得不能使用。从此图中可看到,HWK 109-500 在远离飞机的地方准备好并加注燃料,然后由手推车推向飞机。

  火箭包可由一组地勤手工安装在机翼下。

  Ar 234 绝大多数时候都是无动力牵引至起飞点,因为当时燃料经常短缺。另外 Jumo 004 发动机由于大修间隔时间非常短,它们在飞行前尽可能的少运转。在起飞点,HWK 109-500 的主燃料开关被打开。图中可见一个地勤在火箭包内工作。


  飞机准备起动时,主发动机起动,HWK 109-500 被点燃。

  一架使用 HWK 109-500 的 Ar 234A 起飞过程。第一张中可看见机身和发动机舱下的滑橇仍在伸出状态。起飞后飞机爬升到安全高度,HWK 109-500 被抛弃,同时降落伞包打开,从而能被完好的回收以备下次使用。

  数据:
  推力:500 公斤
  工作时间:30 秒
  空重:125 公斤


主要资料来源:http://www.walter-rockets.i12.com/walter/walter.htm

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