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作者 谈谈火箭的历史   
飞虎队
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文章标题: 谈谈火箭的历史 (4666 reads)      时间: 2013-5-02 周四, 下午7:34

作者:飞虎队寒山小径 发贴, 来自 http://www.hjclub.info

谈谈火箭的历史
2009-11-15

最近,中共的军火匠钱学森去世了,中国人都在争论他的是非功过,我对争论这种问题不感兴趣,因为对我来说这是个根本无须争论的问题,钱学森的那些所谓的“功”,所谓的“贡献”,“两弹一星”,其实都是世人自觉不自觉地站在中共的立场上考虑问题产生的观念。中共不惜让数亿人民饿着肚子也要制造导弹原子弹,以挟此武力巩固自己的统治,好更长久地奴役中国民众,这当然不是什么“为了人民的福祉”,这都是罪,哪有什么“功”?可叹的是一帮愚民们被人卖了还帮着数钱。

一想到钱学森帮毛泽东论证“亩产万斤”导致大饥荒饿死了几千万人(也害得我父辈一代人挨了饿),我就感到很愤慨,虽说还不至于愤慨到把他从棺材里揪出来鞭尸(不对,应该是从骨灰盒里揪出来扬灰),但批判是一定要的。

好了,废话少说言归正传。我虽然对争论具体某个人的是非功过不怎么感兴趣,但是对追究某个技术问题的历史渊源倒是很有兴趣。随着钱学森的去世,急剧膨胀的“爱国人士”们开始不着边际地吹捧他为这父那父的,再加上前段时间“光纤之父”“杂交水稻之父”之类论调的甚嚣尘上,再加上一直就有的“火箭导弹的原理是根据古代中国二踢脚而来”的陈腔滥调的推波助澜,眼见着“这世界上的东西都是中国人发明(当然韩国人的版本是这世界上的东西都是韩国人发明)”的夜郎井蛙心态又有重新泛滥起来的可能性。于是我们就来剖析一下这个问题。

首先从古代说起,“爱国人士”们一直以来总是津津乐道什么“中国古时候就已经发明了火箭”这种陈腔滥调,所以我们来看看那个古代“火箭”是怎么回事。

中国古书上所说的“火箭”,本来是指在箭矢上绑上草布油等引火物,点燃后用弓弩发射出去,火烧敌人。这种东西自古以来世界各国都有,没什么稀奇的。“在火药出现之后的很长时间内,也只是将火药包装起来,仍然缚在箭杆上,用弓弩发射出去”(《中国军事史.兵器》解放军出版社)。

但中国很多小报越来越不着边际地吹嘘:在宋代甚至是唐代就已经发明并使用了“火箭”,其实不过是根据古书上“发机飞火”等只言片语的鬼话牵强附会而来,那时候连能够用来做喷射剂的纯化火药都还没实现,哪来的“火箭”?(“宋代火箭,是把火药包扎起来,绑在箭杆上,点燃后用弓弩发射出去”--《中国军事史.兵器》解放军出版社)

但是到了明代,据说有了确实的记载,出现了直接用黑火药燃烧向后喷射气体产生的反作用力发射的喷气动力远射武器,于是这个“火箭”就被用来改称这种发射物了,并且中国学者进一步声称:现代火箭就是根据这种古代“火箭”的原理而来的。

可是我对这种说法感到怀疑得很,首先,几乎没有在正式的战史中看到这种“火箭”大规模实战运用的详细记载,只是“据说”明军曾在辽东跟清军作战时使用过一种叫做“飞空击贼震天雷”的东西,还有“据说”明军曾在靖难之战时使用过一种叫做“一窝蜂”的东西(被吹嘘为古代的多管火箭炮),到我们下面具体分析的时候我们就可以看出这些东西有多么荒谬。

基本上关于这些东西的详细信息主要来自于一本叫做《武备志》的明代兵书,特别是那些看上去神乎其神但实则荒诞不堪的性能描述和想当然的简陋原理图。当然你可以说兵书上记载的应该就是实战中使用的实物,但是这个实在可疑得很,因为古代希腊罗马和中世纪欧洲同样有大量的奇思妙想被当时的作者描述并绘画为设计图在自己的书籍里面,而且比起中国古代的构图精细得多,但是我们今天在没有实物证据和实际运用记载的前提下通常都是不把其当真的。比如说,达芬奇就曾在自己的笔记里把自己设计的一种直升机绘成详细的设计图,但是今天没人认为是达芬奇发明了直升机,毕竟他这个设想中的“直升机”并没有真正上天。所以这些东西更可能只是作者自己的设想或臆想。

我们来看看这个“飞空击贼震天雷”,这是一个用竹篾条编织成的圆球,直径三寸五分,球内装火药。那么它靠什么飞上天呢?原来是在圆球两边各安装了一个模仿鸟儿的翅膀,靠屁股后面喷射的火焰升天。

可以一眼看出,这个东西简直如同儿戏,外形既完全不合空气动力学原理,没有一点流线形设计,重心更是大大不稳,一个圆球,就是放在地上都很难稳定不滚,更何况在空中平稳飞行?

我想起我小时候玩的那种“地滚龙”一类的玩意,点火之后就在地上喷着火焰乱转,根本无法平直地行进,而这个玩意的外形设计上比那个圆滚滚的“飞空击贼震天雷”重心更平稳得多,尚且无法有效运行,更何况那种大圆球?

空气动力学这种高科技就不用说了,流线形的设计也不能苛求古人了,这些东西你要让古人想破脑袋他也是想不出来的,但要让这东西能够顺利上天,你至少应该把外形做成直长形的吧,这样它才好平衡重心,带羽翼的箭不就是这么设计的吗?

于是,又出现了一种把火药绑在箭杆上的所谓“火箭”。可是这个同样可疑得很,表面一看,这个似乎能够顺利实现飞行了,带羽翼的箭杆就很像我们小时候玩的那种“冲天炮”的尾杆一样,可以起到平衡稳定飞行的作用,但是他为什么偷懒直接把火炮绑在箭矢上使用呢,为什么不多费点脑筋设计个更专门点的构造出来?何况当时那种低劣的火药质量能够产生的冲力并不见得能比用弓或者床弩发射产生更大的穿透力,所以我怀疑它仍然可能只是把火药绑在箭杆上用弓弩发射之后用爆炸来杀伤敌人。

但若说是利用爆炸的杀伤,那么如何能够精确控制起爆的时间使得它肯定在落入敌阵之后爆炸而不半途在空中就爆炸了,难道还能有精确的定时器和起爆器触发器?就只能靠尽量加长引信的长度,这样多试验几次应该也还是能够凑合着用。

好吧,定时起爆的问题解决了,但射击准确度如何保证?这个简陋的玩意我相信玩过“冲天炮”一类玩具的人都能够体会到其精准度可能远远还不如用弓弩发射的准确度,因为当时质量低劣的火药和那种简陋的喷射装置根本无法精确控制火药在空中喷射产生的推力方向。

看看德国在二战中使用的V2飞弹,这应该是第一种在实战中得到应用的现代火箭,它已经具有了现代火箭的绝大部分技术特征:惯性导航系统(好像又称陀螺双重控制系统),涡轮泵,根据空气动力学设计的流线型外形,可控制飞行方向的舵片等等。可即使是这么高科技含量的东西(在当时),其准确性也差劲得很,发射了4300枚也只造成了两千多人死亡,远远不如传统大炮的杀伤力。

好吧,考虑到V2火箭的射程达三百多公里,上文的中国古代“火箭”射程只有几百步,也许这个命中率的问题也可以弥补,但是可以看出,这种简洁的构造已经是当时能够达到的技术最高峰了,不管从理论上来说还是实践上来说。但古书上却又画蛇添足地罗列了更多奇形怪状荒诞不经的“火箭”造型出来,这就自相矛盾了,因为两者之间按照空气动力学原理来说必有一者是无法应用的。

比如说上文那个“飞空击贼震天雷”,以及另一种“火龙出水”。我第一次看见这玩意的时候就感到纯粹是鬼扯,它名叫“火龙出水”,它还真就是把一个大竹筒做成龙的形状,两头加上一个硕大的木雕刻的龙头龙尾(不合空气动力学的非流线形造型),然后在竹筒下面斜向(!)绑上几根带火药的“火箭”,竹筒里面也装上几根“火箭”,据说在水面点火,然后那几个绑在竹筒上的鹞式飞机发动机就喷火把竹筒带动飞起来,然后还可以在水面上紧贴飞行二三里远!如果绑在竹筒上的“火箭”火药用尽了,那么它就会接着把装在竹筒里的“火箭”引燃,然后竹筒里的“火箭”就自动脱离一级推进器(竹筒),向前发射命中敌船。

这个装神弄鬼的东西被称为是中国古代发明的“多级火箭”,是现代多级火箭的前身,他们还做成模型到处展览,我不知道他们是把别人当成了弱智还是把自己当成了弱智。

现在科技这么发达了,空气动力学的研究搞得这么精深了,我也没见到过这样把推进器全都斜向安装在一面来推动发射的火箭,倒是鹞式飞机的发动机可以实现斜向推进,但那也是先垂直向下喷射升空了之后再转换过来的。

还有那个虚张声势的“多管火箭炮”,其实不过就是把上文提到的“冲天炮火箭”放在架子上一次性地多个施放而已,还不是得一个个单独点火(最多不过把很多引信捆在一起点燃而已)。你想想你放一个冲天炮也是放,你在地上密密麻麻插上几百个冲天炮一个个点火放也是放,就是数量多了点而已,密集了点而已,声势大了点而已,实质上没有什么区别,这就成了多联装的多管火箭炮?

其实,在世界史上,真正有确实记录的大规模使用原始火箭作战的是在18世纪印度反抗军和英军之间的战争中,印度军队里面甚至还配置了专门的火箭射手团,给英军造成极大损伤。后来一个英国上校康格赖夫改进了这种火箭,射程能达近三公里,并用来装备英国海陆军。后来许多国家都装备了火箭,还编成了专门的火箭部队。在近代许多战争如拿破仑战争,俄土战争和克里米亚战争都曾使用过火箭。1807年英军曾发射火箭弹30000发烧毁了丹麦首都哥本哈根。

中国的“爱国人士”肯定会说:印度的火箭那是从中国传过去的,因为火药都是中国发明的嘛。但事情不是这样的,记得以前我在写《所谓四大发明的无稽之谈》时就曾经提到过,学术界认为印度人也发明了黑火药。还有的认为希伯来人和希腊人也发明了火药。

据说一部公元前的印度法典记载:“各地方长官不得使用欺诈性器具,放毒武器或者任何类型的火器进行战争”,当然这只是个间接的证据。

但一位名叫Flavius PHilostratus(公元170—245)的希腊作者曾记载亚历山大大帝远征印度时受到火器攻击的情况:“这些受诸神钟爱的虔诚教徒往往从城墙后面抛出暴风雨般的弹丸和阵阵霹雳,常把城下围攻的敌人打得落花流水”“但当逼近印度人的城池要塞时,狂风暴雨和雷鸣闪电似的爆炸和弹丸却自天而降。”(《枪史》兵器工业出版社)

这至少证明了在古代印度人已经掌握了一种具有爆炸性的火器。也许人们会认为这些记载不一定可靠,但是如果古籍上提到的是诸如飞行之类大自然已有的现象,则那可能是有对自然的臆想成分在内。但是爆炸是一个大自然没有或者很罕见的现象,这必须要有人发明出了某种爆炸物之后人们才能有这种概念,所以可以推知,印度人早已有这种概念就证明他们应该已经有类似的爆炸性火器。

其实,要发明出黑火药也未必是什么很难的事情,一位叫做Henry Wilkinson的作家考证说黑火药是这样发明出来的:“黑火药的首次发现很可能是用木柴烧饭时觉察到的。原始的烧饭方法是把猎获的鸟兽用泥包起来,加上木柴烧烤。有些泥土里充满了硝。这种最古老的烧饭方法现在中国和印度不少地方还能看到。火熄灭后,木柴有一部分变成木炭。木炭和泥土中的硝偶然情况下掺和在一起,这两种东西恰好是组成黑火药的最活泼的成分。如果在原来烧饭的地方点火可能呼隆一声火光浓烟冒了好高,把人吓一大跳。当然从这偶然的事件到人们自觉地对黑火药进行配方以及应用,又经历了一个漫长的历史时期。”

这说明组成黑火药的成分到处都是,人们很容易在生活中逐渐认识到它的原理。

“在希腊火(Greek fire)中加入硝石和硫磺成份,可以制成炸药,这在西罗马帝国覆灭(公元476年)前就得到了应用。历史学家Julius Africanus(公元180—250)曾经提到过黑火药及其类似混合剂。黑火药在公元668年围攻君士坦丁堡时使用过。公元690年阿拉伯人和撒拉逊人采用黑火药攻打麦加的战斗远近驰名。有些历史学家曾断言伊斯兰教祖穆罕默德知道黑火药的配方。Marcus Gracus在《论火炸药》一书中记载有6份硝石及木炭与硫磺各2份的炸药配方,此书作者的手稿现存放于巴黎国家图书馆,成书时间晚于公元846年。这个配方与现仍在应用的黑火药组成成份和比例非常接近。”

“有关黑火药在古代战争中应用事例现举若干:公元904年撒拉逊人攻打马其顿城塞萨尼卡(希腊北部);公元1073年匈牙利国王萨洛蒙率兵围攻贝尔格拉德;1098年希腊人和比萨人进行海战,前者的船头上装有火筒(fire-tubes);1147年阿拉伯人使用火器(firearms)袭击伊比利亚人;1218年在法国南部图卢兹战斗中曾经使用过火炮(artillery)等等。在马德里附近埃斯里利亚古建筑群的收藏品中,有一篇写于1249年的关于黑火药的论文。由此推定论文的作者罗杰.培根(Roger Bacon,1214—1294。是英国古时一位科学家,哲学家,炼金术士和方济各会修道士)当时已经掌握了黑火药的知识。”(《枪史》兵器工业出版社)

好了,东拉西扯地说了这么多,其实,不管这个古代“火箭”到底是谁发明的,它都跟现代火箭完全是两码事。中国学者老是吹嘘说什么“现代火箭的原理是根据中国古代火箭而来”,其实,他们所谓的那个“原理”,不就是作用力与反作用力吗?这用得着你来告诉大家吗?

那么,如果要认真一点,说这个原理乃是指的“利用气体的喷射产生的反作用力来推进运动”,那这也不是什么中国的专利,因为古希腊人早就发现了这一原理:“在公元前第一世纪到公元三世纪之间某一不能肯定的时期内,有希罗(Hero)其人出现。他是一位数学家,物理学和发明家。他找到了一次方程和二次方程的代数解法,并且制订了许多测量面积和体积的公式。他指出,光的反射的路径是最短的路径。但是,他所以为后人所纪念,主要是因为他的机械发明,如虹吸器,测温器,空气抽压机和最早的蒸汽机。这种蒸汽机利用管口喷出的蒸汽的反撞力,使带有喷气管的臂在一个轴上旋转,可以说是喷气式飞机的前身。”(《科学史》[英]丹皮尔.商务印书馆)

现代火箭要能够上天,关键的技术点肯定不在于这个谁都知道的作用力和反作用力的所谓“原理”,而是如何设计出符合空气动力学的流线形外形和能够平稳控制飞行的导航系统和飞行翼等。而这就是现代科学的事情了。

而现代火箭的第二个关键技术点是一般人通常不会想到的,那就是火箭所用的推进剂。因为那种古代“火箭”所用的固体推进剂(黑火药)是根本无法用于现代火箭的,第一其能量密度很小,提供的推力远远不足;更重要的是其燃烧过程根本无法控制,故无法实现现代火箭的可控飞行。

“现代火箭的产生和发展是建立在大量的理论和试验研究的基础之上。由于液体燃料燃烧的理论和技术都比固体燃料简单,内燃机的发明也启发了科学家去进行液体火箭发动机的研究。所以,现代火箭是从液体火箭开始的。”(《化学工业发展简史》科学技术文献出版社)

看见没有,现代火箭一开始就是从自己独有的技术起点发展起来的,跟那种古代“火箭”根本无关。

俄国学者齐奥尔科夫斯基于1898年发表了第一篇火箭论文《用火箭推进飞行器探索宇宙》,“这篇论文第一次阐述了火箭飞行和火箭发动机的基本原理,正确地指出了要作宇宙旅行必须用多级火箭,具体说明了液体火箭的构造,认为可以用液氧(直到现在中远程导弹上都还在用)和煤油作推进剂,推导出计算火箭飞行最大速度的公式。”(同上)

然后罗马尼亚的奥伯特教授在德国与齐奥尔科夫斯基同时独立地得出了相类似的研究结果:《飞向行星太空的火箭》(《Die Rakete zu den Planetenräumen》)

“齐奥尔科夫斯基和奥伯特为宇宙航行奠定了理论基础。”(同上)

“美国物理学家戈达德是第一个实践齐奥尔科夫斯基理论的人,他在大学攻读物理学时,就设想用氢和液氧作火箭液体燃料。1920年1月,他发表了题为《达到极限高度的方法》(《A Method Of Reaching Exreme Altitudes》)的论文,确认火箭可以在没有空气的宇宙中飞行。1926年3月16日,戈达德几乎是独自一人设计,制造的用液氧和汽油作推进剂的第一枚液体火箭试飞成功。1929年,他又发射了一枚装有气压计,温度计和照相机的液体火箭。从1930年到1935年,他发射了多枚火箭,飞行高度达2.5公里,速度超过音速。”(同上)

这几个人,才是在理论,技术和实践方面当之无愧的“火箭之父”。

至于火箭在军事上的应用,则首推德国科学家冯布劳恩(也就是前面那个奥伯特的助手)为纳粹制造成功的V2飞弹,这是第一种成功用于实战的火箭甚至导弹,射程达三百多公里,虽然命中率低了点。同时纳粹德国还研制了一种A-10火箭,射程可达3000-4000公里,本准备用来攻击美国本土的。

冯布劳恩在二战后被美军俘虏,应钱学森的要求,专门为他写了一本报告《德国液态火箭研究与展望》,教会了他火箭知识。

后来冯布劳恩为美国研制了“红石”,“丘比特”,“潘兴”等多款导弹。其中“丘比特”C型火箭,是美国第一颗人造卫星发射成功的关键保障,他还成功主持了阿波罗登月,被世界称为:阿姆斯特朗踩下的脚印也是冯·布劳恩博士的足迹。

至于钱学生,不要说他,就是他的老师冯卡门,都算不上是什么“火箭之父”“导弹之父”。他的火箭知识是从被俘的冯布劳恩那里学来的,他的空气动力学知识是从他老师冯卡门那里学来的,自吹的“喷气推进实验室创始人”其实不过是在实验室四个小组中担任了一个组的小头目。至于他回国后,用的图纸是苏联人留下的,制造的每一种具体型号的导弹都自有其总设计师。

钱学森相对于普通人来说,他算是“科学家”,但是相对于真正的科学家来说,他就什么都不是了。比如说,前段时间获得诺贝尔物理学奖的那个钱学森的侄子,他就根本不承认钱学森算是“科学家”,而是很不屑地说他只是个“工程师”。这可是诺贝尔物理学奖获得者,真正的科学家,兼钱学森的亲戚的意见,应该不算偏见。

如果把冯布劳恩比作关羽,则钱学森顶多算颜良文丑,失布劳恩如失一虎,失钱学森不过如失一鹿而已。

文章写到最后,我突然想起了以前看过的一部韩国电影《神机箭》,讲的是韩国人早在十五世纪就已经发明了神奇如喀秋莎似的多管火箭炮以及形似V2的飞弹,并用此大破十万明朝军队。呵呵,这还真是一物降一物,就在中国人忙着挖西方文明墙角的时候,韩国人却也开始有样学样地在背后悄悄挖中国人的墙角了。

影片的最后还煞有介事地宣称:据“考证”,早在XX年韩国就已经发明了XX云云,比欧洲又早了几百几百年(他们甚至根本就不屑于跟中国比,眼中毫无这个前宗主国的地位)。我像看猴戏一样看完了这部影片,又像看猴戏一样看了后面中国“爱国网友”愤怒的评论,看到那些中国“爱国青年”对他们口中“高丽棒子”的种种大骂:伪造历史那,歪曲历史那,篡改历史了,意淫那,无耻那,狭隘民族主义那,种种种种,我觉得说得都对,唯一遗憾的就是:中国人从不想想他们对韩国人的这些评论全都可以一字不改地转用于他们自己身上。他们对别人的每一句谩骂,实际上都是扇向自己的一记记响亮的耳光。

作者:飞虎队寒山小径 发贴, 来自 http://www.hjclub.info
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