欧根·桑格尔（EugenS?nger1905-1964）是一位奥地利出生的宇航工程师，以其对亚轨道有翼航天器的助推-滑翔技术和火箭发动机再生冷却技术上的突出贡献而闻名世界。桑格尔出生在奥匈帝国时期的波西米亚、前矿业小镇普雷斯尼茨。当他在格拉茨和维也纳科技大学里学习土木工程期间，他接触到了赫尔曼·奥伯特（HermannOberth1894–1989奥匈帝国出生的德国物理学家和工程师，是火箭技术和太空飞行的奠基人之一）的《通过火箭进入行星空间》一书，受此激励使他从土木工程转而学习航天学，在此期间他还加入了以奥伯特为中心的德国业余火箭活动“太空旅行协会”。1928年，桑格尔提交了一篇以火箭动力飞行为主题的毕业论文，但被大学以“太过科幻”为由拒绝；他只好另外提交了一篇关于机翼桁架静力学分析的平凡论文才被允许毕业。

  从1930年-1935年，桑格尔逐步完善了（通过无数次的静态测试）采用再生冷却的液体燃料火箭发动机。再生冷却是利用火箭的燃料或氧化剂作为冷却剂，使其先沿着火箭发动机的燃烧室及喷管周围循环以冷却发动机；冷却发动机的同时，也利用发动机的热量给火箭燃料或氧化剂加压。1935年，桑格尔获得了液体火箭发动机再生强制冷却技术的专利。在今天，几乎所有的液体火箭发动机都采用了这种冷却技术。桑格尔设计的这种液体火箭发动机可以产生1兆牛顿（102058公斤）的推力，排气速度可达惊人的3048米/秒，而后来的V-2导弹的火箭发动机排气速度仅为2000米/秒。

  1933年，桑格尔以《火箭飞行技术》为题发表了他那篇被大学拒绝的论文；1935年6月和1936年2月，他又先后在奥地利《飞行》杂志上发表了关于火箭动力飞行的文章。这些文章引起了帝国航空部的注意，认为桑格尔的设想是研制所谓“美洲轰炸机”的潜在途径，能轻松实现从德国本土攻击美国东岸城市的战略打击。帝国航空部在布伦瑞克附近给了他一个研究所，并且还建造了一座液氧厂和一座100吨推力的发动机试验台。但帝国航空部对桑格尔的聘用遭到了沃纳·冯·布劳恩（WernhervonBraun1912年-1977年，宇航工程师。纳粹德国火箭技术发展的领军人物，也是美国运载火箭和太空技术的先驱。）的反对，他觉得自身的工作正在被重复，也可能认为这个奥地利人及其工作是对他自己在该领域主导地位的威胁。

  1936年，桑格尔逐渐构思出一种采用火箭发动机推动、在平流层上层飞行的超音速轰炸机，这个非凡的设计被称为“银鸟”（Silbervogel）。该机将装备桑格尔设计的再生冷却火箭发动机，这也是“银鸟”的设计中最重要的特征之一；同时，“银鸟”的设计也得到了桑格尔的女助手数学家艾琳·布雷特的协助。“银鸟”机身长28米，机身宽2.32米，翼展15米，机头尖、机身扁、机腹平坦，有利于产生气动升力（因此外形“银鸟”被桑格尔的同事们取了个绰号：“扁铁”）；机翼短而宽且断面呈尖楔形，尾翼采用水平尾翼+双垂尾翼布局。燃料装在机翼后方的机身内并列排放的两个大油箱中，而液氧则储存在机翼前方的机身内并排安放的两个液氧罐内。在机身尾部装有一台推力为100吨的主火箭发动机，在它两侧还装有两台小型的辅助火箭发动机；驾驶员坐在机身前方的增压座舱内，机身上还设置有可收放的前三点式起落架用于着陆滑行；机腹中央弹舱内最大载弹量为30吨，但在执行美洲轰炸任务时为了尽量多带推进剂而只能带一枚4000公斤的常规炸弹；考虑到飞机的飞行高度与速度，机身上将不安装任何防御武器；“银鸟”机身空重约10吨，机身内可载推进剂（液氧+煤油）90吨，最大起飞重量为100吨。

  执行任务时，“银鸟”将安置在一辆由大型液体火箭驱动的滑车上，沿着一条长3公里的铁轨加速滑行，滑车上的火箭可产生600吨的推力，工作时长11秒，当滑车的速度达到1930公里/小时，“银鸟”将靠自身机翼的升力起飞离开铁轨，并以30度迎角向上爬升；待“银鸟”爬升到1500米的高度时，驾驶员点燃机尾的主火箭发动机，主火箭发动机将工作8分钟燃烧掉90吨推进剂，推动“银鸟”加速爬升到145公里的高度，这时它的飞行速度可达22100公里/小时；此时的“银鸟”虽然抵达了太空边缘，但实际上并没有进入地球轨道；然后“银鸟”会在重力作用下下降到40公里高度的平流层上层，并在平流层的上层开始滑翔；随着“银鸟”高度的降低、持续不断的增加的空气密度将在该机平坦的机腹上产生气动升力(此时“银鸟”等效于升力体)，最终随着升力的不断加大致使机身“反弹”，并在“反弹”中再次爬升到125公里的新高度，但飞机高度的增加又使升力逐渐降低，飞机在重力作用下又开始下降高度；此后，这种滑翔跳跃模式会多次重复，使轰炸机在一系列的亚轨道跳跃中达到非常大的航程。由于空气阻力的影响，“银鸟”每次反弹的高度都会比上一次的反弹高度低一些。根据计算，“银鸟”能够在三次跳跃后飞越大西洋，向美国东海岸的纽约投掷一枚4000公斤重的炸弹，然后继续跳跃飞越北美大陆、抵达太平洋上日军控制下的某处军事基地着陆，总航程为19000至24000公里。（正是因为“银鸟”执行任务时可以飞到相对起飞点而言的地球背面，所以它也被称为“地球对称面轰炸机”）

  1941年12月3日，桑格尔将他的这种亚轨道助推-滑翔轰炸机的初步方案送交给帝国航空部。但这份长达900页的提案因其庞大的规模、复杂的技术方面的要求和高昂的成本而在帝国航空部遭到冷遇，提案被存档了事。1942年，帝国航空部正式取消了“银鸟”计划。桑格尔被派往德国滑翔研究所工作，参与了诸如斯科达-考巴SkP.14截击机等项目，在冲压发动机技术方面做了重要的研发工作，直到二战结束。

  1944年，桑格尔和布雷特发表了一份题为《关于远程轰炸机的火箭推进》的秘密报告，这份376页的报告论证了制造远程“地球对称面轰炸机”的行性。1945年，他们的这份报告被翻译成了法语、俄语和英语，在战后的世界航空界引发了对高超音速飞行潜力的极大兴趣。战后对“银鸟”设计的分析、包括数学控制分析，发现了这份报告有一处计算错误，证明“银鸟”在最初再入时产生的气动热流温度会远高于桑格尔和布雷特最初的计算结果。所以“银鸟”在从亚轨道首次降入平流层时，就会在与空气摩擦产生的气动加热中烧毁。虽然这样的一个问题可以通过为机身设置防热层来解决，但防热层不仅会增加机身的重量而且会促进降低飞机本来就不多的载弹量。

  二战结束后，桑格尔转而为法国政府工作。此时苏联火箭工程师阿列克谢·伊萨耶夫发现了关于“银鸟”的最新报告，那是一份1944年8月的报告副本。他把这篇论文翻译成了俄语，并引起了约瑟夫·斯大林的注意，他对“地球对称面轰炸机”的概念非常感兴趣。1946年，斯大林派他的儿子瓦西里·斯大林和科学家格里戈里·托卡蒂（战前也曾研究过有翼火箭）去巴黎拜访桑格尔和布雷特，试图说服他们加入苏联的新计划，但桑格尔和布雷特拒绝了这一邀请。很讽刺的是，当说客劝说不成的托卡蒂却于1947年11月带着自己的家人叛逃到了英国。

  与此同时，许多德国科学家在战后被美国战略情报局发起的“回形针行动”带到了美国，也带来了关于“银鸟”计划的详细细节。不仅如此，“跳跃-滑翔”也是许多移居美国的德国科学家所倡导的技术，其中的主要人物就有加入贝尔飞机公司的沃尔特·多恩伯格（二战德国V-2导弹计划和佩内明德陆军研究中心的项目负责人）和克拉夫特·埃里克（二战德国的火箭工程师，也在佩内明德工作）。这也难怪，二战期间多恩伯格的下属冯·布劳恩设计的A9/A10载人洲际导弹也采用了跟“银鸟”相同的跳跃-滑翔的飞行模式飞越大西洋攻击纽约的。1952年，他们在贝尔飞机公司提出了绝大多数都是垂直发射版的“银鸟”方案，被称为“导弹轰炸机”（BomberMissile），简称“波米”（BoMi）。

  这些方案都提出了各种以火箭为动力的有翼载具，由助推火箭将把有翼载具送入亚轨道，由于大气层外的亚轨道上有翼载具只能维持短暂的太空飞行，所以有翼载具将重返大气层。有翼载具将利用其升力体机身和机翼，以水平速度产生的升力换取垂直速度来改变其滑翔角度而向上飞行，这样载具就被再次“弹回”太空。这种跳跃-滑翔的方式在多次重复直到速度足够低后，载具上的驾驶员就可以再一次进行选择好着陆点驾驶载具滑翔着陆。这种对高超音速气动升力的利用，意味着在使用相同的助推火箭的情况下，载具可以超越其弹道轨迹而大大延长其航程。

  由于空军对“波米”项目的强烈兴趣，到1956年它已经演变成三个独立的项目：

  1、罗博（Robo，RocketBomber“火箭轰炸机”的简称），是“波米”项目的升级版；

  1957年10月4日苏联发射人造卫星1号的几天之后，10月10日美国空军航空研究与发展司令部下令将“罗博”，“黄铜钟”和“海沃茨”三个研究项目合并为“戴纳-索尔”（Dyna-Soar，DynamicSoarer“动态滑翔者”的简称）计划。综上观之，其实显而易见所谓的“戴纳-索尔”计划的基本概念源于二战期间由欧根·桑格尔和艾琳·布雷特在1941年提交给帝国航空部的“银鸟”计划。

  1958年3月，有九家美国航空航天公司参与了“戴纳-索尔”合同的投标。尽管贝尔企业具有六年相关设计研究的优势，但在1959年6月，合同还是被授予了波音公司。到1960年3月，X-20“戴纳-索尔”空天飞机的总体设计概要是：采用三角形下单翼布局，用翼梢小翼来控制而不是传统的尾翼。机身框架、以及机身表面蒙皮使用“瑞雷”41（René41通用电气公司开发的镍基高温合金，可在600℃-1000℃的温度范围内保持高强度）超级合金制成，机身底部还用耐热的钼片铺设在“瑞雷”41超级合金机体表面，机头锥则是用耐高温的石墨和氧化锆制成。

  由于一直在变化的要求，“戴纳-索尔”空天飞机也发展出几个改型，但所有改型的基本形状和布局都是一样的。一名驾驶员坐在机身前方的驾驶舱，后面是一个设备舱，这个设备舱包含数据收集设备、武器和侦察设备；一具马丁-玛丽埃塔公司的中间级火箭发动机的前端联接在空天飞机的尾部，该发动机在空天飞机下降到大气层内被抛弃之前，具备轨道机动和发射中止能力。当空天飞机在穿越大气层时，将使用耐高温金属制成的不透明防热罩保护空天飞机前部的窗口，这个防热罩会在空天飞机打开空气制动装置后被抛弃，驾驶员可以透过窗口操纵空天飞机安全降落。

  《航天/航空》杂志曾刊登了一幅画作，描绘了X-20空天飞机掠过大气层表面以改变轨道倾角的情景，然后它将启动自身的火箭发动机重新进入轨道。这对航天器来说是一种独特的能力，因为根据天体力学定律，想在确定轨道倾角后改变轨道倾角需要消耗大量能量。预计“戴纳-索尔”可通过这种能力来与卫星会合，即使在卫星进行规避机动的情况下。但在这样的机动中，宇航员承受的加速度将会很大。不像后来的航天飞机，“戴纳-索尔”的前三点式起落架上并没有装轮子，因为橡胶轮会在再入大气层时起火，固特异公司为此开发了代替橡胶轮的金属刷状的滑板，所用材料是与机身材料相同的“瑞雷”41超级合金。

  除了经常伴随研究工作的资金问题外，“戴纳-索尔”项目还受到两个主体问题的困扰：用于将空天飞机送入轨道的助推火箭带来的不确定性，以及该项目所缺乏的明确目标。有许多不同的助推火箭被提议用于将“戴纳-索尔”送入轨道，美国空军最初的建议是采用液氧/JP-4（航空煤油）、氟-氨、氟-肼或RMI火箭发动机，但主承包商波音公司倾向于采用阿特拉斯-半人马座火箭组合。在1959年11月，空军规定采用失败的竞争对手马丁公司建议的泰坦火箭，不仅泰坦II和泰坦III助推火箭可以将“戴纳-索尔”发射到地球轨道，而且土星C-1火箭（后来改名为土星I）也可以，所有这些提议与各种上面级和助推火箭的组合，导致决策层在发射系统上摇摆不定，不仅推迟了整个项目的进展并使项目变得更复杂化。最终在1961年12月，泰坦IIIC火箭被选中。

  “戴纳-索尔”计划的初衷是要求将航空研究与武器系统开发相结合。许多人质疑美国空军是否应该进行载人航天项目，这是美国宇航局的主要研究领域。空军经常强调与美国宇航局的计划不同的是“戴纳-索尔”计划允许受控再入，而这正是X-20空天飞机的主要工作。1963年1月19日，国防部长罗伯特·麦克纳马拉指示美国空军进行一项研究，以确定“双子座”或“戴纳-索尔”那个才是更可行的天基武器系统。1963年3月中旬，在收到研究报告后，麦克纳马拉指出：“在没有一点轨道飞行目标的情况下，空军把太多的注意力放在了受控再入上”。“戴纳-索尔”也是一个昂贵的项目，最早也要到1960年代中期才会发射载人任务。这种高成本和可疑的效用使美国空军难以证明该计划的合理性。最终，X-20“戴纳-索尔”计划于1963年12月10日被取消。

  尽管X-20被取消了，但该计划对东西方的同行们都产生了不小的影响。欧洲航天局后来设计的体积更大的“赫尔墨斯”（Hermes）载人空天飞机、以及苏联小得多的BOR-4无人航天器都采用了与“戴纳-索尔”相同的气动布局设计。此外，美国宇航局、马丁-玛丽埃塔公司的X-23“普赖姆”（PRIME，即：PrecisionReentryIncludingManeuveringreEntry“包括机动再入的精确再入”的缩写）无人升力体、X-24A/B、以及诺思罗普公司的HL-10升力体都为亚轨道飞行与再入控制等每个方面作出了积极的探索；这些升力体的试飞经验和实验数据，还有X-20计划中对有翼空天飞机的研究积累都为后来成功研制出航天飞机打下了坚实的基础。

  随着洲际弹道导弹的研制成功，彻底终结了人们对助推-滑翔轰炸机概念的兴趣，就像SR-71超音速战略侦察机最终让位于侦察卫星一样。纵观20世纪60年代，人们对助推-滑翔概念的兴趣不再是为了扩大射程，因为现代弹道导弹已不再担心这样的一个问题，但是跳跃-滑翔概念却是洲际弹道导弹机动再入弹头的基础，其最大的目的是让弹头在再入过程中改变其飞行轨迹，让反弹道导弹系统无法跟踪它们的机动轨迹、进而无从实施有效拦截。助推-滑翔技术因之被大范围的应用于弹道导弹领域，为高超音速武器开辟出一条新的发展之路。已知最早的相关实验是1959年的“阿尔法-天龙座”导弹测试，随后是“助推-滑翔再入载具”（BGRV，即：BoostGlideReentryVehicle的缩写）的一系列测试、以及“安瑟特”（ASSET，即：AerothermodynamicElasticStructuralSystemsEnvironmentalTests“气动热力学气动弹性结构系统环境试验”的缩写）的测试和“普赖姆”（PRIME）的测试。这些研究成果最终被应用到“潘兴”II式导弹的机动再入式弹头上。在弹头再入过程的后期，弹头不进行扩展射程的滑翔，只是在短时间内利用气动升力来调整其弹道。结合来自辛格克尔福特惯性导航系统和固特异航空主动雷达的数据，经由类似概念研发出的弹头机动技术已在大多数核武国家的战区弹道导弹上得到了应用。

  苏联也曾投入一些精力开发机动式再入弹头以避开美国的反弹道导弹，但美国在1970年代关闭防御系统后苏联随即停止了这一项目。但是到了2000年代初情况出现了变化，随着美国地基中段防御系统的推出，俄罗斯重新再启动了机动式再入弹头项目。据报道，这个在苏联时代被称为4202号物体的载具，在2016年10月进行了成功的测试。该载具已于2018年3月1日被公开，被称为“先锋”（Avangard）高超音速滑翔弹头。2019年12月27日，“先锋”正式作为洲际弹道导弹的弹头进入现役，可以装载到RS-28“萨尔马特”洲际导弹上。弗拉基米尔·普京宣布“先锋”式弹头已进入批量生产，声称由于其高度的机动性使其无法被当前所有的导弹防御系统拦截。

  中国也研发了一种助推-滑翔高超音速弹头，这就是已于2019年10月1日正式公开亮相的DF-17。与美、俄设计的机动式再入弹头相比，DF-17的最大的目的是利用助推-滑翔来扩大射程的同时，使弹头飞行轨迹保持在更低的高度上，而不是通过纯粹的弹道轨迹来打击目标。这是为了让弹头尽可能长时间地躲避美国海军宙斯盾战斗系统雷达的探测，从而有效地减少宙斯盾系统面临攻击时的反应时间。俄罗斯类似的设计有“霍洛德”（Kholod）和GLL-8“针”（Igla）高超音速测试项目。

  作为美国“即时全球打击”（即：PromptGlobalStrike，缩写为：PGS）要求的可能解决方案，助推-滑翔技术也成为人类感兴趣的话题，该要求寻求一种能够从美国发射后一小时内击中地球上任何地方的目标的武器系统。“即时全球打击”没有定义运作模式，目前的研究还包括美国的“先进高超音速武器”的助推-滑翔弹头、“猎鹰”HTV-2高超音速滑翔载具和潜射导弹。现在洛克希德-马丁公司正以此概念开发高超音速的AGM-183AARRW（Air-LaunchedRapidResponseWeapon“空射快速反应武器”的缩写）导弹。

  美国高超音速滑翔载具：AGM-183空射快速反应武器（ARRW）正在研发中；

  朝鲜火星-8型导弹搭载超音速滑翔弹头，已于2021年9月14日进行了首次测试。

  源自二战美洲轰炸机之一“银鸟”的助推-滑翔技术辗转发展至今，从“银鸟”到X-20，从X-23、X-24等升力体到航天飞机，数十年来可谓生生不息；

  虽然航天飞机早已退役，而助推-滑翔技术却方兴未艾，一场席卷全球的助推-滑翔高超音速武器的研发竞赛已经悄然拉开序幕，“银鸟”的后代们正一路绝尘飞向未来。返回搜狐，查看更加多