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举世闻名的JPL实验室，居然起源于1000美元的合同

2021-01-15 21:37

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

原创航小北的日常科普航空知识

上集（文章回顾：绑着火箭的飞机，你见过吗？（上））我们说到，火箭+飞机的组合，已经出现了飞机上只装火箭发动机和利用火箭驱动弹射器，然后通过弹射器把飞机弹射出去两种方式，那么真正做到火箭和飞机有机结合到一起的到底是什么样的飞机呢？

可复用的德国火箭助推起飞

说起来，纳粹德国要比英国更早开始研究火箭辅助推进技术，早在1937年的时候，他们就已经开始在He 111飞机上测试火箭发动机辅助推进的可能性。之所以纳粹德国想起来研究这个技术，最主要是因为在战场上，跑道经常会被敌方轰炸机破坏，造成飞机的起跑距离被迫缩短，所以就必须要加装额外的火箭助推器，来辅助飞机起飞。

很快的，一种被称为“Starthlife”的Walter HWK 109-500型火箭推进器就研制成功。

↑Walter HWK 109-500型火箭助推器↑

这种火箭推进器可以工作三十秒钟左右，并产生500公斤的推力，总计重250公斤，所以推重比实在有点儿堪忧，体积也比较大。而出现这个现象最主要的原因，是因为它没有通过燃烧的方式产生高压、高速气体，而是采用催化过氧化氢分解的方式来产生射流，所以动力明显不足，但是这种工作原理也有一个好处，那就是这种“冷机”相对来说比较安全。

而除了独特的射流产生原理之外，德国人还发扬了节约环保的优点，在火箭推进器的前端安装了降落伞。所以等到火箭燃料用光后，就可以依靠降落伞自动降落到地面，既不会造成飞机飞行时候的死重，也可以实现重复利用。

↑用完后的火箭推进器↑

当然，针对单纯依靠过氧化氢分解推力太小的问题，德国还研制出可以真正“燃烧”的液体火箭发动机，比如说针对109-500型发动机的改进型109-501型发动机，这种发动机就在燃料中添加了煤油和水合联氨（hydrazine hydrate），点然后，发动机的推力相比109-500型增加了足足200%。除此之外，德国也涉足了固体火箭发动机。

↑Walter HWK 109-501型火箭助推器↑

钱学森参与的火箭助推起飞

其实在二战中，如何缩短飞机起飞距离几乎是每个国家都会面对的问题，所以除了英国、德国之外，包括日本、苏联，都尝试过研究相关的火箭推进技术。毫不意外的，美国也对这项技术表现了浓厚的兴趣，于是在1939年，相关的任务就落到了彼时美国空气动力学巨擘：西奥多·冯·卡门的头上。

当时的冯卡门已经是美国火箭研究领域最顶尖的专家，他所任职的加州理工学院古根海姆航空实验室也是唯一一家大学中的火箭研究机构，中国航天之父钱学森就是他的弟子。

↑冯·卡门与钱学森↑

这次美国政府委托的火箭推进器项目，政府出资1000美元，虽然这不是一笔大钱，但是根据记录，这是美国自第一次世界大战之后首次出资资助火箭研究工作。

很快的，在1941年，通过安装固体火箭发动机的方式，美国第一次完成了火箭助推起飞的试验。而不久之后，古根海姆航空实验室也在1943年凭借这个项目拿到了与美军的合同，成立了后来举世闻名的喷气推进实验室JPL（Jet Propulsion Laborator）。

↑美国第一次火箭助推起飞试验↑

↑美国第一次火箭助推起飞试验中使用的固体火箭发动机↑

而且，钱学森先生当时也是实验室的一员，并且根据部分资料，他本人确实参与到了火箭辅助推进的研究项目之中。所以这项技术中，应该算是有中国人的贡献。这也就是说，当我们回顾飞机上的火箭推进器的时候，看到的应该不仅仅是一个无比简陋的飞机飞行辅助设备，更加应该了解到，其实这个项目可能是整个太空时代的导火索之一。

随着二战的进行和冷战时代的开始，火箭推进技术可以说是突飞猛进，别看1941年的时候美国的固体火箭推进器推力不过几十公斤，在不到十年的时间中，这种技术就已经逐渐成熟，很快发展成多种火箭辅助推进发动机，甚至于在飞机上的安装甚至于会有喧宾夺主的感觉。

比如说B-47轰炸机上，曾经一度装上了18台火箭发动机，通过3层共计33个喷管向后喷气，再加上飞机上原有的六台发动机在起飞时会向发动机中喷射水-甲醛的混合物来增加推力，同样会喷出浓浓黑烟，所以起飞的时候可以称得上是遮云蔽日，直让人高呼：大圣，收了神通罢！