原作者為德國(guó)人海因里希·克萊因 內(nèi)容創(chuàng)作于1942-1943年間 由于保存很差 所以有大量文字和數(shù)據(jù)無(wú)法識(shí)別 僅靠猜測(cè)

為了仔細(xì)講解動(dòng)力推進(jìn)式穿甲炸彈，以下將簡(jiǎn)要概述用于打擊裝甲和混凝土目標(biāo)的各種投擲式彈藥，以便讀者了解這類特殊炸彈的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。我們首先要對(duì)炸彈的兩種攻擊類型進(jìn)行區(qū)分，分別是俯沖攻擊和來(lái)自高空飛行器的水平攻擊。對(duì)于俯沖形式的攻擊而言，炸彈釋放高度一般在1000-1200m高度，而對(duì)于高空水平攻擊，炸彈釋放高度則大約在3500m。我們接下來(lái)的基礎(chǔ)講解只考慮一種體量的炸彈，即500kg炸彈，因?yàn)楹苋菀讓⒁韵陆Y(jié)論代換為其他體量的炸彈，具有一定的普適性。

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對(duì)于常規(guī)的投擲式炸彈而言，我們一般會(huì)將其區(qū)分為Minenbomben普通炸彈、Halbpanzerbomben半穿甲炸彈和Panzerbomben穿甲炸彈，此外還有Sonderbomben特殊炸彈，后者一般是指帶有特殊推進(jìn)動(dòng)力或類似設(shè)計(jì)的穿甲炸彈。500kg的彈重在不同的分門別類下可以對(duì)鋼制裝甲和鋼筋混凝土有差異極大的穿透性，如表1所示：

從表中可知，在炸彈總重量一定的情況下，為了獲得更強(qiáng)大的穿透性能，就必須犧牲炸彈的裝藥量；此外炸彈對(duì)于鋼筋混凝土目標(biāo)的穿透性能也和對(duì)于鋼制裝甲的穿透性能存在正比例關(guān)系。

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對(duì)于我們的穿甲炸彈的穿透性能，為了有效地打擊戰(zhàn)艦，要求其能夠一次性穿透厚度為180mm的裝甲板，這種裝甲板的抵抗力相當(dāng)于總疊加厚度為210mm的納爾遜級(jí)戰(zhàn)列艦的水平防御。在比較俯沖和高空水平攻擊的穿深數(shù)據(jù)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)普通穿甲炸彈在3500m或者以上的高度投放就可以實(shí)現(xiàn)最高的穿深性能。

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而就半穿甲炸彈而言，在過(guò)于高空投放的話就會(huì)超出其殼體的強(qiáng)度極限，可以從俯沖到水平投放增加的穿深很小這一點(diǎn)看出來(lái)；至于普通炸彈，其殼體的強(qiáng)度極限很低，不管是水平投放還是俯沖投放都只能擊穿40mm的裝甲。

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由于俯沖投放具有很優(yōu)越的精度而受到各方青睞，因此有必要設(shè)計(jì)制造一種在俯沖攻擊的情況下也有足夠穿透力的穿甲炸彈，這種炸彈由于投放高度低，因此命中時(shí)對(duì)裝甲造成的沖擊力也較低，有必要通過(guò)其他措施進(jìn)行彌補(bǔ)，例如以下措施：

1.????? 火箭推進(jìn)Raketenantrieb

2.????? 二次發(fā)射Aussto?prinzip（這種炸彈的意思是在炸彈殼體后部填充裝藥，并且投放后在命中目標(biāo)前點(diǎn)燃以此將炸彈的彈頭發(fā)射出去以提升穿深，德語(yǔ)名為Aussto?bombe，縮寫為AP（原文如此，非英文AP炸彈的意思），中文應(yīng)譯為“發(fā)射炸彈”）

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這兩種給炸彈加速的設(shè)計(jì)思路都會(huì)加大炸彈的重量，這部分重量無(wú)法用于加強(qiáng)穿甲炸彈的彈體強(qiáng)度提升穿深，其結(jié)果就是能提供有效穿深的炸彈重量顯著降低，并且還要繼續(xù)犧牲一部分裝藥質(zhì)量加強(qiáng)彈殼質(zhì)量。

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最終我們能發(fā)現(xiàn)，在同為500kg的狀態(tài)下，普通穿甲炸彈可以攜帶32kg的有效裝藥，而火箭助推的RS穿甲炸彈只能攜帶14.5kg有效裝藥，AP發(fā)射炸彈甚至只能填充10kg的有效裝藥。

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在火箭助推RS的情況下，氣體向彈體后方流出，給予彈體一個(gè)反向的力，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，流出的氣體數(shù)量越多、速度越快，彈體獲得的加速度就越強(qiáng)。而在發(fā)射炸彈AP中，其是模仿了彈丸在槍管中的加速過(guò)程。看似兩種方法都很適合提升炸彈的穿深性能，但現(xiàn)在我們的主要發(fā)展方向已經(jīng)徹底轉(zhuǎn)向了火箭助推式RS，正如上文數(shù)據(jù)所示的那樣，相比于發(fā)射炸彈，火箭助推能夠?qū)⒏嗟难b藥投向目標(biāo)，而且應(yīng)用也比發(fā)射炸彈更加廣泛，因此在下文中我們將只對(duì)火箭助推炸彈進(jìn)行進(jìn)一步的討論。

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火箭助推炸彈RS和發(fā)射炸彈AP的研究已經(jīng)持續(xù)發(fā)展了幾年，最初基于制造工藝上的原因，其黑火藥推進(jìn)組在直徑和長(zhǎng)度上都會(huì)受到一定限制，最開始我們能使用的黑火藥推進(jìn)組有500kg的推力。如圖2所示的第一批設(shè)計(jì)顯示了與炸彈縱軸平行排列的三個(gè)黑火藥推進(jìn)組，它們可以配備三個(gè)單獨(dú)的火箭噴嘴或者一個(gè)單獨(dú)的大噴嘴，最初的實(shí)驗(yàn)就是基于這樣的設(shè)計(jì)展開的，但很快就在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了投放軌跡不穩(wěn)定強(qiáng)烈偏移的問(wèn)題。

由于黑火藥的熱值低而且推力小，我們很快就產(chǎn)生了使用無(wú)煙火藥（Rauchschwache Pulver）的想法并且著手開始工作，與之前的黑火藥方案不同，無(wú)煙火藥推進(jìn)劑不是安裝在燃燒室中，而是松散地插入彈藥后部殼體的，我們的想法是將火藥粉的全部表面積都暴露出來(lái)用于燃燒推進(jìn)，這樣就消除了壓入式黑火藥推進(jìn)劑的爆炸危險(xiǎn)，而且由于內(nèi)部壓力，壓入式黑火藥推進(jìn)劑很容易導(dǎo)致火箭燃燒室膨脹，以此就會(huì)讓沖擊波在藥柱和殼體之間互相撞擊造成破損，同樣暴露在過(guò)于寒冷的情況下燃燒室殼體收縮也易導(dǎo)致斷裂。

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同時(shí)，粉末狀的管狀推進(jìn)劑在燃燒的過(guò)程中粉末的表面積大致恒定，這就表示燃燒室內(nèi)的壓力和排出的推力不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)過(guò)于離譜的峰值而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，在一定的燃燒室壓力以下，如果不去控制壓力就無(wú)法實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑的完美燃燒，這個(gè)特定的燃燒室壓力值很大程度上取決于推進(jìn)劑的成分、裝藥的密度以及氣體的流速。

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火箭燃燒室的壓力控制單元能夠有效在變化很大的溫度下安全控制推進(jìn)劑的燃燒，而且可以補(bǔ)充粉末燃燒過(guò)程中特有的壓力不規(guī)則波涌，較低的燃燒室壓力可以讓控制單元更加輕量化，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)火箭助推中的一個(gè)重要設(shè)計(jì)考量，在具體設(shè)計(jì)中，如果盡量降低燃燒室壓力而且向輕量化設(shè)計(jì)，理論上我們能將火箭助推RS炸彈的助推單元重量降低最大50%而不損失推力。

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在這個(gè)方向上的理論考量如下：

假設(shè)有一個(gè)壓力容器，其中有初始狀態(tài)=P1的壓力和為Q1密度的推進(jìn)劑粉末，其狀態(tài)變化將以絕熱的形式發(fā)生，絕熱膨脹系數(shù)假定為X，這些氣體將通過(guò)拉瓦爾噴嘴以獲得較高的流速，那么在膨脹壓力P下，沿著噴嘴軸線的每個(gè)橫截面上氣體的流速可以表示為：

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如果膨脹壓力P=0，相關(guān)的絕對(duì)溫度=0℃時(shí)，則氣體的流速可以達(dá)到最大值Vgr，其公式可以簡(jiǎn)化為：

另一個(gè)等式的右側(cè)則是氣體內(nèi)能U：

而每單位重量的氣體則可以表示為：

如果將U≈427W=燃料的焓帶入到該公式內(nèi)，就可以得到對(duì)應(yīng)焓的極限氣體流速：

不過(guò)必須考慮到氣體離開后仍有工作能力。

圖3顯示的是熱效率（氣體噴射的能量和氣體總能量的關(guān)系）與燃燒室內(nèi)壓力的關(guān)系，曲線1、2、3at則表示不同的最終壓力，作為參數(shù)被繪制出來(lái)。

這些數(shù)據(jù)顯示在燃燒室內(nèi)壓力（橫軸）達(dá)到100at之前，推進(jìn)劑的熱效率會(huì)極速提升，在更高的燃燒室壓力下，他們會(huì)逐漸趨近于極值1。而對(duì)于膨脹=0at的情況下，熱效率從一開始就=1，因?yàn)閷?duì)于任何內(nèi)部壓力，流出速度都等于相應(yīng)的極限速度。而實(shí)際使用的設(shè)備末端噴嘴預(yù)計(jì)膨脹壓力=2at。

圖4顯示除了計(jì)算出的燃燒室重量與燃燒室壓力的函數(shù)。燃燒室重量的計(jì)算是基于不同材料的，根據(jù)其強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)，對(duì)于推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)，我們從始至終都是由的是ST 45.29材料，其曲線為實(shí)線。

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火箭助推可達(dá)到的最終速度則是根據(jù)公式計(jì)算的：

L=推進(jìn)器的重量kg

G=不含推進(jìn)劑的推進(jìn)器重量kg

VL=氣體的流速m/s

VS=推進(jìn)器在燃燒干凈后的速度m/s

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這個(gè)最終速度僅適用于沒有空氣阻力和重力加速度的空間，但可以忽略這些，因?yàn)檎◤椡斗藕蟮募铀贂r(shí)間很短，起到的作用不是很明顯。

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對(duì)于給定的任何燃燒室壓力，氣體的流出速度VL是根據(jù)上述外部壓力或噴嘴端的一定壓力給出的，考慮到不同的氣體速度和燃燒室重量，推進(jìn)組能獲得的動(dòng)能可以依靠一個(gè)燃燒室壓力有關(guān)的函數(shù)來(lái)確定，如圖5所示，基于排氣背壓=1at。

函數(shù)曲線顯示在30kg/cm2時(shí)獲得的動(dòng)能達(dá)到最大值，但由于炸彈的能量對(duì)目標(biāo)的穿透性能有非常大的聯(lián)系，而燃燒室推進(jìn)組由于低機(jī)械強(qiáng)度而幾乎不參與穿透過(guò)程，因此下圖6顯示了炸彈在不同燃燒室壓力下從推進(jìn)組接受到的能量（在給定的總重量下）：

例如在炸彈總重量為1000kg的情況下，炸彈接受的能量大約在燃燒室壓力60-70at時(shí)達(dá)到最大值，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)火箭助推炸彈的推進(jìn)組時(shí)首先假定了這個(gè)最高的燃燒室壓力大小，如果假設(shè)有一個(gè)已知尺寸和功率的火箭推進(jìn)組來(lái)加速炸彈，那么隨著炸彈重量變化，推進(jìn)組的推力最佳效率節(jié)點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化，要加速的有效穿甲質(zhì)量越小，炸彈接受的最大能量就越多，火箭燃燒室的壓力就越??；在中型和重型穿甲炸彈的情況下，火箭燃燒室的壓力會(huì)增長(zhǎng)到一個(gè)非常大的數(shù)值。

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可以這樣理解，隨著炸彈有效穿透質(zhì)量和燃燒室重量的成比例增大，后者質(zhì)量的輕微增加對(duì)炸彈獲得能量的影響要小于因此而獲得更大的推力。

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對(duì)于不同的有效穿透重量和噴最終不同推進(jìn)劑最終狀態(tài)的變化，其特征曲線也如圖6所示；2at的曲線都被特意加粗，這表明在炸彈重量從500增加到1800kg的過(guò)程中，其燃燒室最佳效率對(duì)應(yīng)的壓力從120降低到了40at。

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在接下來(lái)討論的穿甲炸彈設(shè)計(jì)中，由于兩個(gè)原因沒有考慮使用這個(gè)最佳的燃燒室效率曲線，首先，有必要在最短的加速時(shí)間內(nèi)為最大的炸彈使用更強(qiáng)大的火箭助推組，其次，如圖6所示，穿甲炸彈達(dá)成更大的穿透性能時(shí)所獲得的能量增益太小，無(wú)法證明這個(gè)數(shù)據(jù)變化是合理的；但這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)于推進(jìn)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展具有相當(dāng)大的價(jià)值，特別是對(duì)于所謂的火箭助推穿甲炸彈而言，由于炸彈有效傳統(tǒng)重量很小，能量傳輸效率曲線的最高值是很顯而易見的，隨著燃燒室壓力的增加或減小，能量曲線會(huì)迅速跌落峰值點(diǎn)。

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關(guān)于火箭噴嘴形狀的研究還未完成，特別是在超音速的關(guān)鍵噴嘴橫截面后；不同的開口角度實(shí)驗(yàn)還未發(fā)現(xiàn)對(duì)于氣體流速有任何重大影響，目前只能通過(guò)氣體流出后留下的痕跡進(jìn)行一定評(píng)估，目前能確定開放式火箭噴嘴中氣體的流出平均速度約為2000m/s，但在實(shí)測(cè)中火箭噴嘴被局部燒毀了，說(shuō)明其存在氣體湍流，這可能會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)組的推力降低。此外如果使用壓力控制噴嘴的話可能會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)組的氣體流出速度只有開放式噴嘴的80%左右。

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最近我們又開始考慮如何使用盡可能大的開放式噴嘴與控制單元噴嘴的截面積之比，這樣就可以在不燒毀噴嘴的情況下盡可能降低推進(jìn)組的燃燒速度，在相同的推力下可以讓火箭助推炸彈的投放高度盡可能低，沖擊力可以提升；但目前遇到了一個(gè)困難，那就是燃燒實(shí)驗(yàn)中推進(jìn)組的壓力峰值比預(yù)想得要高得多，因此我們只能盡可能得提升燃燒室強(qiáng)度增加其重量，并且使用鋁箔包裹部分推進(jìn)劑或使用表面積更大的推進(jìn)劑來(lái)降低峰值壓力。

圖7顯示的是1000kg火箭助推炸彈的燃燒室壓力和推力曲線，隨著驅(qū)動(dòng)時(shí)間的降低，火箭燃燒室的壓力峰值從1329kg/cm2提升到了159kg/cm2，這一系列圖已經(jīng)失去了燃燒時(shí)間較長(zhǎng)的型號(hào)中同類型圖的類矩形結(jié)構(gòu)，同時(shí)要注意，由于我們?cè)谶@種炸彈上擴(kuò)大了噴嘴的橫截面積，使得其在短時(shí)間燃燒中推進(jìn)劑的消耗量變得更低，從5.2kg/s降低到了4.9kg/s（原文如此）。

根據(jù)圖8所示，降低火箭燃燒時(shí)間可以有效降低炸彈投放的最低高度，讓俯沖攻擊的戰(zhàn)術(shù)選擇更加靈活。

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在這兩張圖中，A都是炸彈投放的最低高度數(shù)據(jù)，投放2.7秒后炸彈的火箭助推組開始運(yùn)行，這對(duì)應(yīng)大約a=400m的炸彈下落高度，這是一段安全保險(xiǎn)距離，在這之后飛機(jī)就不會(huì)受到火箭推進(jìn)組溢出的氣流威脅，因?yàn)轱w機(jī)已經(jīng)拉起并遠(yuǎn)離。而c則是另一段安全保險(xiǎn)距離，確保的是火箭推進(jìn)組燃燒時(shí)間的差異?？梢钥吹接捎诨鸺七M(jìn)組的燃燒時(shí)間從3秒降低到了1.5秒，最低投放高度從A=1200m降低到了800m。

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隨著我們對(duì)于推進(jìn)組燃燒是掌握程度越來(lái)越高，火箭助推穿甲炸彈的性能也得到了提升，到戰(zhàn)爭(zhēng)開始的時(shí)候（大致是入侵波蘭的時(shí)候），我們已經(jīng)可以安全地控制大約18000kg·s的沖擊力（原文如此）。

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之后我們還設(shè)計(jì)了更大重量的火箭助推穿甲炸彈，如表9所示：

由于指標(biāo)只需要一次性穿透180mm厚的整塊裝甲，所以我們?cè)谶@之后的火箭助推航彈上致力于提升了裝藥量，從14.5kg提升到了230kg，即使在最大的戰(zhàn)列艦上，在裝甲甲板下引爆230kg裝藥都能造成極其嚴(yán)重的損傷，如果擊中彈藥庫(kù)則能帶來(lái)徹底的破壞。

火箭助推航彈的設(shè)計(jì)具有相似性，基本上都是由兩部分組成，即穿甲戰(zhàn)斗部和火箭助推燃燒室，二者之間有一個(gè)連接件，電引信就安裝在這里的側(cè)邊，從圖上可以看出在左側(cè)。炸彈的穩(wěn)定尾翼和普通炸彈一樣，安裝在燃燒室的后部外殼上；穿甲戰(zhàn)斗部則和類似炮彈一樣，由高質(zhì)量合金制成彈頭，通過(guò)適當(dāng)?shù)幕鼗鸷图舛擞不靡該舸?80mm厚的裝甲板；炸彈使用的裝藥是一種壓縮裝藥…燃燒室的平均壓力為70kg/cm2。

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使用火箭助推炸彈受到了一定的阻力，因?yàn)橛腥诵Q這種武器的實(shí)際效果并不理想，除了普通投擲炸彈存在的誤差外，火箭的推進(jìn)系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致更大的誤差，這一點(diǎn)很好理解；但火箭助推炸彈優(yōu)勢(shì)在于彈道更平直而且下落時(shí)間很短，由于風(fēng)的影響是迄今為止造成各種散步的最大誤差來(lái)源，所以縮短火箭燃燒時(shí)間可以對(duì)總散步產(chǎn)生十分積極的影響。

圖11顯示的是各種原因?qū)е碌恼◤椪`差，可以看到由風(fēng)導(dǎo)致的影響遠(yuǎn)超其他所有各種原因。

圖12顯示的就是火箭助推炸彈由風(fēng)導(dǎo)致的一個(gè)散步簡(jiǎn)單例子。

圖13使用了在普通炸彈的大量平飛投擲和兩種類型的炸彈少量的俯沖投擲來(lái)概括炸彈的命中率，其中50%的數(shù)據(jù)是在雷希林由使用BZG2的He-111進(jìn)行200次投擲得出的結(jié)果，散步區(qū)域的長(zhǎng)度和寬度沒有明顯差異，對(duì)于半數(shù)必中界，此數(shù)據(jù)存在一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：

圖中的擬合曲線證明該經(jīng)驗(yàn)式是正確的……圓圈顯示的是PC 1000 RS的散布情況，三角形則是普通炸彈的散布情況，三個(gè)最低落點(diǎn)的數(shù)據(jù)是在Neufchateau進(jìn)行的實(shí)測(cè)，天氣良好，由Ju-87和Revi投彈儀進(jìn)行，1350m高度則是在雷希林用一架配備了BZA-1的Ju-88進(jìn)行的。

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在圖中可以看到，火箭助推炸彈由于釋放高度較高，所以散步比普通炸彈要大，而且風(fēng)洞顯示PC 1000RS的穩(wěn)定性要比普通炸彈略低，目前已經(jīng)無(wú)法把改進(jìn)設(shè)計(jì)投入量產(chǎn)。

如果只考慮到艦艇類似物這種縱向目標(biāo)，基本上只有緯向散步對(duì)命中率有決定性作用，在這種情況下火箭助推炸彈的效果并不比普通炸彈低，如圖14所示的納爾遜級(jí)戰(zhàn)列艦標(biāo)靶，可見命中率是十分可觀的。

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在戰(zhàn)爭(zhēng)初期，總參謀部要求我們?cè)O(shè)計(jì)一種針對(duì)艦艇攻擊的重型穿甲炸彈，在克服了推進(jìn)組的設(shè)計(jì)困難后，我們決定以500kg為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)；后來(lái)又開始研究通過(guò)裝填系數(shù)在50%以上的重型炸彈通過(guò)近失水下命中來(lái)對(duì)艦艇造成更大的打擊?；瘜W(xué)物理研究所ChemischPhysikalischen Versuchsanstalt提出裝藥量為1000kg的這種水下攻擊炸彈就可以對(duì)戰(zhàn)列艦造成嚴(yán)重的破壞，有效距離被認(rèn)定為大約距離船體2.5m。

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如果我們將圍繞船一圈2.5m的范圍認(rèn)定為水下攻擊炸彈的有效范圍，另一方面則與火箭助推炸彈的命中區(qū)域進(jìn)行比較，可以得出結(jié)論那就是后者的命中效果會(huì)遠(yuǎn)超前者，如圖15所示的PC 500 RS穿甲炸彈和SC 1800水下攻擊炸彈，前者可以擊穿87.5%的投影面積，而后者的有效攻擊面積只有納爾遜級(jí)投影的17%......即使助推炸彈的散步是普通炸彈的兩倍，也不足以抵消這樣的優(yōu)勢(shì)。

在火箭助推炸彈的開發(fā)完成后，其實(shí)際表現(xiàn)的命中率相當(dāng)令人滿意。動(dòng)力式穿甲炸彈的研制工作大約在去年年中完成，目前已經(jīng)儲(chǔ)備了大量500/1000/1800kg的各種穿甲炸彈，但目前使用得很少，因?yàn)橛?guó)人有意將它們的大型艦艇保持在我們空軍的攻擊范圍外。1942年初對(duì)一艘英國(guó)Dido級(jí)巡洋艦進(jìn)行了一次1000RS炸彈的攻擊，后來(lái)改建不得不在馬耳他的一個(gè)港口?？繉で蟊幼o(hù)，我們認(rèn)為這次穿甲炸彈是在徹底擊穿了船體后在海水中引爆的，因?yàn)樵摷?jí)巡洋艦的裝甲太薄了。

圖16顯示的是對(duì)于不同種類的戰(zhàn)艦穿甲炸彈命中效果，大約0.06秒的延時(shí)時(shí)間可以讓炸彈保證在戰(zhàn)列艦船體的水平主裝下引爆，而輕巡洋艦類似目標(biāo)會(huì)在船體下方大約4m處引爆。