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第9章 国防军事中的发明与创造(1)

战略弹道导弹的出现

1944年9月8日19点左右,英国首都伦敦的居民,没有听见空袭的警报,却看到了猛烈爆炸后的火光,当时谁也不知这是什么武器。后来查明,它是法西斯德国在荷兰首都海牙近郊,隔着英吉利海峡发射的V-2弹道导弹。

导弹的出现,是军事科学技术发展的必然结果。第一次世界大战后,随着飞机在军事上的应用,人们开始研究远距离控制飞机和自动制导炸弹。

1926年美国人哥达斯成功地发射了世界上第一枚液体火箭,并达到了超音速。与此同时,德国的一批业余火箭研究者,成立了“宇宙航行俱乐部”,从事火箭理论与试验的研究。20世纪30年代,法西斯德国出于侵略战争的需要,成立了庞大的火箭研究中心。

经过十年的努力,他们在空气动力理论、火箭推进技术、自动控制系统、电子设备、无线电雷达技术、航空材料工艺等方面做了大量工作后,终于在第二次世界大战结束之前,制成了世界上最早的V-1飞航式导弹和V-2弹道式导弹。

导弹与火箭不同,它的原意是“导向炮弹”或“导向火箭”。导弹与火箭的根本区别就在“导”字上。就是说,装有控制系统,能自动导向目标的火箭武器是导弹。

当时的法西斯德国,为了挽救即将战败的命运,把希望寄托在一两件新式武器上,因此大批生产并使用V-2导弹。在1944年9月至1945年3月间,从荷兰和法国海岸,向英国首都伦敦发射了10800枚V-2导弹。由于V-2导弹能在高空(可达100千米)以高速飞行,使得英国的所有防空手段都无法防御,因此给伦敦造成了一定的破坏。但由于当时科技水平有限,V-2导弹的性能还比较差,仅有一半飞到了目标区,另一半发射时在地面或空中爆炸,也有的因精度不高而掉落在英吉利海峡。尽管如此,V-2导弹毕竟已显示了当时其他武器所不具备的优点——威力大、射程远、飞行时速高,从而引起各国的注意。

从第二次世界大战结束以来,弹道导弹经历了四个发展阶段。

20世纪40年代末至50年代末为第一阶段。这一阶段主要解决弹道导弹的有无问题。继德国之后,美苏在此期间先后成功地研制了近、中、远程各种类型的弹道导弹。如美国的“红石”“丘比特”“宇宙神”;前苏联的“SS-1”

“SS-5”和“SS-6”等。这一阶段弹道导弹的性能较差,发射准备时间长,且易被发现,防护能力差,生存力低。

20世纪50年代末至60年代中为第二阶段。这一阶段主要解决的是提高战略弹道导弹系统在核袭击下的生存力以及进一步提高战略弹道导弹的性能。在此期间,美国出现了地下井发射的洲际弹道导弹“大力神域”“民兵玉”“民兵域”以及潜射导弹“北极星A1”“北极星A2”等。前苏联也相应装备了洲际弹道导弹和潜射导弹。这一阶段弹道导弹提高了生存能力,缩短了发射准备时间,提高了命中精度。

20世纪60年代中至70年代末为第三阶段。这一阶段主要解决导弹的突防问题。

为此出现了集束多弹头导弹和分导式多弹头导弹,这些导弹都带有突防装置。此外,通过加固地下井,进一步提高了生存能力。洲际导弹的命中精度已达到0.185千米。

20世纪80年代以来,战略弹道导弹进入了一个新的发展阶段,总的趋势是进一步提高导弹的进攻能力、生存能力、突防能力和战备性能;大力研制全导式多弹头;广泛实行固体化和机动化。

法布尔发明第一架水上飞机

水上飞机是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机。水上飞机分为船身式和浮筒式两种。水上飞机主要用于海上巡逻、反潜救援和体育运动。第一架从水上起飞的飞机,是由法国着名的早期飞行家和飞行设计师瓦赞兄弟制造的。这是一架箱形风筝式滑翔机,机身下装有浮筒。1905年6月6日,这架滑翔机由汽艇在塞纳河上拖引着飞上空中。

世界上第一架能够依靠自身的动力实现水上起飞和降落的真正的水上飞机是由法国人亨利·法布尔发明制造的。

法布尔出身于船舶世家。在年轻时对工程学发生兴趣,并继承了家族对大海的特殊感情。飞机诞生后,他决心追随莱特兄弟和瓦赞兄弟,并设想制造能在海上起降的飞机。

1907-1909年,他在水上和陆上进行了大量的基础性研究工作,他的最重要工作是对浸入水中的翼面和浮筒所作的理论研究。

1909年,法布尔开始运用他的理论成果制造飞机。

第一架样机装有3个浮筒和3台安扎尼发动机,但它从未能飞起来。同年下半年,法布尔制造了第二架样机,这架单翼机的结构非常有趣,多处反映出设计师作为船舶制造者的背景。飞机前端有一对舵和两个水平升力面,上面的一个作升降舵。机岙前部有一浮筒,另两个浮筒装在机翼下。

飞机的整个构架是木的制的,浮筒用胶合板制成。

这架飞机的首次飞行是1910年3月28日在马赛附近的海面上。年方28岁的法布尔以前从未飞行过。第一次试飞时,飞机以55千米/小时的速度在水面上滑行,却未能飞起来。第二次试飞中,飞机终于飞离了水面,直线飞行约500米。随后法布尔又驾机试飞了两次,并作了小坡度转弯飞行。第二天,飞行距离达到6千米。世界上第一架浮筒式水上飞机诞生了。

1911年,在法布尔的另一架水上飞机因驾驶员的错误而坠毁后,他因花费太大而停止了研制自己的水上飞机,转而为他人的飞机设计和制造浮筒。这一年,他为一架瓦赞式双翼机设计了浮筒,使之成为世界上第一架水陆两用飞机。

也就在这一年的2月,美国的着名飞机设计师柯蒂斯驾驶着他的装有船身形大浮筒的双翼机在水面上起飞和降落成功,成为世界上第一架船身式水上飞机。柯蒂斯为船身式和浮筒式水上飞机发展都做出了重要贡献。柯蒂斯的水上飞机诞生后不久,就从密机安湖上救起一名迫降的飞行员,预示着水上飞机的广阔前景。

坚固的坦克

有两位杰出的人物对坦克的发明起了决定性作用。一位是身为英国海军大臣的丘吉尔,他曾用其特殊的才能帮助福斯特公司,以便促使皇家海军关心“陆地巡洋舰”的发展。另一位是英国皇家工程师斯温顿,当后来海军的兴趣减弱时,是他坚持自己关于研制坦克的意见,并争取到了总参谋部的支持。斯温顿能够把军队的要求加以确切的解释,使工程技术人员明白这种要求,并能根据该要求绘制成生产图纸。

在这个时期,福斯特公司也有两位杰出的人物,他们是该公司的总经理威廉·特里顿和在英国陆军部任特殊职务的麦吉尔·沃尔特·威尔逊。他们共同负责按军队的要求制造出一种机械装置——“小威利”。这一装置虽取得了成功,但还没有达到斯温顿提出的越壕和爬高墙的能力。把跨越8英尺(2.4384米)宽的壕沟和冲破铁丝网的能力作为首先考虑的因素,导致了对车辆的重新评价。第一次世界大战期间,英国就根据这种标准制造了传统的长菱形坦克,这就是英国于1915年8月在履带式拖拉机的基础上制造出的第一辆坦克样车“小游民”坦克。该车重18.3吨,发动机功率105马力,时速3.2千米,乘员2人,车上装一门发射2磅炮弹的火炮和数挺机枪。

1916年,第二辆坦克“大游民”又问世了。这种坦克定型投产后称玉型坦克,发动机功率105马力,时速达6千米,乘员8人,装2门发射6磅炮弹的火炮和4挺机枪。玉型坦克于1916年9月15日首次投入索姆河战斗,这是世界上第一批用于实战的坦克。

需要指出的是,当时坦克的履带都通过车体顶部两侧并构成一个完整的闭合圈。这种结构带来了两个直接的后果:一是不可能把旋转炮塔安装在车体顶部;二是履带前部的最大高度非常接近车体的最大高度,这使坦克具有良好的爬坡能力。此外,还有一种危险,即子弹爆炸飞溅对乘员会产生威胁。因为当时的装甲防护只是铆在框架上的锅炉钢板,上面有许多小裂缝,灼热的子弹碎片就从这里钻入车内。为了对付这种情况,坦克乘员不得不穿上防弹衣,戴上链结式面罩。

1916年7月,英法联军在法国北部索姆河地区对德军发动了规模巨大的进攻战役。9月15日英军出动坦克49辆,用以支援步兵冲击,但由于坦克质量太差,又缺乏指挥经验,结果有17辆发生技术故障未能进入出发阵地,在接敌过程中又有14辆因故障而中途停顿或淤陷,真正参加战斗的只有18辆坦克。这些坦克有10辆被击坏,7辆受轻微损伤,只有一辆完好返回。但它毕竟是一种新式兵器,不仅震撼了敌军,也鼓舞了士气,使英军得以前进了4~5千米。

到20世纪20年代和30年代,坦克的设计出现了各种极端情况,例如,1924年设计的维克斯独立坦克,竟然有5个旋转炮塔。当然,这些设计一直只停留在图纸上,极少数也只是停留在样车阶段。

正当欧洲军队还在对轻型坦克及重型坦克的可行性进行审查时,美国的一位富于创造发明的天才沃尔特·克里斯蒂完成了一系列的设计,这些设计对坦克研制产生了深远影响。起初克里斯蒂参与制造了一种既能靠履带也能靠轮子行驶的车辆,这就避免了全履带车在当时固有的不可靠性。经过对几种变革的试验战车的研制之后,克里斯蒂集中力量制造了一种快速、可靠并能保持较高越野速度的履带式战车。

第二次世界大战期间,由于坦克与坦克、坦克与反坦克火器之间的激烈对抗,促进了坦克技术的迅速发展。坦克的结构趋于成熟,普遍采用装一门炮的单个旋转炮塔和单一的履带式推进装置,从而确定了现代坦克的总体结构形式。

国防“千里眼”——雷达

雷达,从外观上看对许多人来说,已经并不是很陌生的东西,很多人在电影或画报上看到过它,有的人或许还直接见到过它。雷达有着奇特的外表:有的像几块大瓦片,有的像一口大锅,有的像一个蜘蛛网,有的像几排鱼骨,可谓五花八门。但它们都有共同的功能:可以看到千里以外的目标,是真正的“千里眼”。

早在1888年赫兹证实电磁波存在以后,科学文献上就经常提到将电磁波用于目标探测的问题。1897年波波夫在实验时,发现电磁波被船只反射回来的现象,提出可将这个现象用于军用探测,但没引起人的重视。直到1922年马可尼提出有关论文,美国海军研究实验室才用实验证实了他的设想。他们使用波长为5米的连续波,发射器与接收器分别安放在目标两侧,当目标通过两者之间时,即可被探知,这种装置称为收发分离连续波雷达。

美国从1925年起研究利用脉冲调制技术,作为探测目标距离的手段。从1934年初起,投入许多力量进行脉冲雷达研究。1936年4月,研制成功第一台脉冲式雷达装置,它的探测距离达4千米。到1938年,防空袭雷达已实际应用。

20世纪30年代,英、法、德、美都大力进行雷达研究,其中英、德、美都有明确的军事目的。法国开始时只将雷达用于为船只探测冰山,但在战争迫在眉睫时,也将雷达转为军用。

在英国,1935年沃森·瓦特向英国空军提交了一份关于雷达的重要文件,才引起对军事雷达的重视,并开始大力研究。在德国,30年代初开始研究船只探测系统,很快又发展了飞机探测系统,1939年已有了入侵飞机早期报警系统,紧接着出现了船只报警系统。到20世纪40年代中期,德国利用600兆赫的雷达系统,能够精确地指挥高射炮。

在第二次世界大战初期,英国研制使用3000兆赫微波的投弹瞄准雷达,用于投弹指挥。后来,美英合作,研制了频率高达10000兆赫的雷达系统,使瞄准更精确。德国虽然在战争初期也发展了雷达系统,但由于它把重点放在发展导弹上面,大大缩减了雷达的研制费用,所以雷达系统远远落后于同盟国。

大战结束后,人们对军用雷达的兴趣一时急剧减退,科学家开始研究如何用雷达作为科研工具。1946年美国成功地探测了从月球反射回来的雷达信号,这实际上是射电天文学的开始。此外,也开始用雷达作为导航工具,作为防止船只以及飞机碰撞的常规手段。

高速飞机的出现,对雷达装置和技术都提出了新的要求。

显然,将计算机和雷达结合起来,可以解决自动雷达侦察的问题。

在洲际导弹发射成功之后,尽早报警已成为迫切需要。第一个满足这个要求的雷达设置在格陵兰。它有4个天线,每一个的宽度都超过90米,探测距离为4800千米,它的计算机可以确定导弹的轨道、目标和到达的时间。

此外,战后还发展了多种小型军用和民用雷达,其中最突出的是机载小型雷达。飞机运载这种带有小型天线的雷达,沿固定航线飞行,雷达系统将天线接收的信号送计算机分析处理。这种雷达所获得的信息量大,分辨率高,这就是合成孔径雷达。

20世纪50年代大功率速调管出现后,根据多普勒效应,制造出目标显示雷达,可以探测出目标的速度。

20世纪60年代以后,雷达在航天事业中发挥了重要作用。例如,在登月活动和空间飞船对接活动中,雷达同计算机配合,完成了跟踪、定向等多种任务。

海上“巨无霸”——航空母舰航空母舰是一种威力强大的舰种,是海军控制大面积海域的主要机动兵力。

它从开始出现到逐步完善,已经走过了100多年的发展历程。

1910年11月,美国东海岸的一处海湾上,停泊着一艘轻巡洋舰“伯明翰”

号。这一天,这艘舰上的舰员们特别忙碌,他们在进行着各种准备工作,以便进行一次大胆的试验——世界上第一架飞机在军舰上起飞。在这艘巡洋舰的甲板上,铺设了一条26米长的木制飞行跑道。跑道的起端,停放着一架准备起飞的民用单人双翼飞机。

起飞命令一下达,飞机立即启动并开始滑动,速度不断加快,当飞机滑完26米长的跑道后,便离开了舰身。由于飞机滑跑距离太短,速度不够,升力不足,飞机越来越低,眼看就要掉进水里了。就在这危急关头,沉着的驾驶员巧妙地操纵飞机尾水平舵,将飞机拉了起来,又飞行了3千米,在海湾附近的一个广场上着陆了。

这次试飞成功后两个月,美国海军又进行了一次飞机在军舰上降落的试验。

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