一个英国工程师如何制造出能在水上弹跳的炸弹

一个英国工程师如何制造出能在水上弹跳的炸弹  

巴恩斯沃利斯爵士是一位天才工程师，他在二战期间设计了一种非常特殊的炸弹。当时的想法是，它会在水上反弹，摧毁鲁尔河谷沿线的德国水坝，造成大规模洪水，并对水和水电供应造成破坏。

部分归功于1955年拍摄的电影《溃坝者》，1943年5月16日和17日发生的“严惩行动”背后的故事已经成为一个熟悉的战争时期的故事。但沃利斯的实际工作计算结果却丢失了（也许正好是在20世纪60年代的一次洪水中）。那么，我们对弹跳炸弹背后的复杂科学了解多少呢？”我们知道德国人认为他们的水坝是敌人的潜在目标，并在建筑物前放置鱼雷网来保护他们。为了炸毁一座大坝，沃利斯意识到用很多小炸弹袭击大坝是行不通的。把一把沙子扔到窗户上，然后用石头做同样的事，这是不同的。

Wallis认为，要造成严重的破坏，一枚4吨重的炸弹必须在离水大约30英尺深的地方直接对着大坝墙引爆。在那些日子里，高空轰炸的精度不足以向目标发射这样的炸弹爆炸。把它像掠过水面的石头一样弹向大坝的想法受到了启发。

在早期的实验中，一些事情变得清晰起来。首先，为了让炸弹弹跳，它必须旋转——用后旋销。就像网球中的一个微妙的后旋球落球，它使球在网上盘旋。

沃利斯计算出，一个带后旋球的炸弹将被称为Magnus效应的东西悬浮起来，以抵消重力向下的拉力，并确保它轻轻地撞击水面。如果炸弹撞击水太重，就会过早引爆，对上面的飞机造成损害，但对大坝没有损害。

旋转因此意味着炸弹可以从可管理的高度投送。在60英尺的高度飞行已经是危险的低空，但如果没有后旋，兰开斯特轰炸机将不得不飞得更低更快。

在沃利斯最早的实验中，他使用弹珠和高尔夫球，显然他的炸弹是球形的。但是，由于制造圆柱形炸弹更容易，所以在圆柱体上绑上了一个球形的木质外壳，使其变圆。

然而，当放大到全尺寸时，球形炸弹上的外壳会在与水碰撞时破裂。没过多久，就确定了球壳是不必要的，而裸圆柱体也会同样有效地弹跳。

与球体不同，但是圆柱体只有在直线弹跳时才会弹跳。这是旋转炸弹的第二个好理由，因为旋转使圆柱体的轴保持水平，使其垂直于水。就像旋转的行星地球一样，旋转圆柱体的陀螺效应稳定了旋转轴。

Wallis发现了后旋的另一个关键好处。炸弹不可能以每小时240英里的速度撞击大坝，因为它会过早引爆，不会造成重大损害。因此，他确保炸弹落在离大坝不远的地方，但由于炸弹还在旋转，所以它向大坝壁轻轻弯曲。当它到达所需的深度时，它就在大坝的正上方，在那里它会造成最大的损害。

最后，沃利斯需要知道使用多少炸药。他在模型上做了小规模的试验，然后研究出如何增加爆炸物的数量，以应对一座120英尺高的大坝，理想情况下，他的炸弹应该装有40吨炸药。在这种情况下（一架飞机只能运载这么多东西），他只能使用4吨，因此在黑暗的环境、低空和敌人的火力下，精确性是关键。

（对于我们自己在2011年的弹跳炸弹实验，我们发现50克炸药将彻底摧毁一座4英尺高的水坝，所以我们的30英尺版本需要160公斤。我们用了180公斤

在多塞特和肯特的水上试验之后，实际的突袭发生在1943年5月17日凌晨，19架兰开斯特轰炸机从林肯郡的皇家空军斯坎普顿起飞。经过3个小时的飞行，第一架飞机以240英里每小时的速度，在60英尺危险的低空飞行，在莫尼大坝上排成一列。

炸弹在大坝前大约半英里处被释放，弹跳了五六次，在离墙不远的地方沉没。在所需的30英尺深度处，水的压力触发了紧靠大坝墙的爆炸。总共有五架飞机在第一座大坝被攻破前不得不投下炸弹。

这次突袭很危险，许多人丧生，其对战争进程的影响仍有争议。然而，75年后，有一件事我们可以肯定地达成共识，那就是沃利斯作为天才工程师被正确地记住了。