1.2 斯塔赫系列无动力滑翔机

Me-163的故事要从亚历山大·利佩什博士的斯塔赫系列滑翔机讲起。第一次世界大战结束后不久，受《凡尔赛条约》约束，德国的航空工业被完全禁止生产任何军用飞机，后来的《巴黎航空协定》更是让民用飞机的制造也受到了限制，以至于德国在战后最初的两年内居然没有生产一架飞机。但是德国人并没有放弃发展自己的航空工业，部分飞机制造商把工厂转移到国外继续生产。另一方面，从1922年起在德国骤然兴起的滑翔机运动也促进了德国航空工业的复兴。这一时期采用各种常规或非常规的结构，德国人生产了大量的滑翔机，竞相探索提高滑翔机的飞行性能。在这场全民性的滑翔机热潮中，时任齐柏林公司工程师的亚历山大·利佩什博士走在了时代的前列。据当时的航空理论推测，无尾布局的滑翔机在飞行中受到外界干扰时，在大多数情况下，不进行任何干预就很可能自动恢复到正常飞行姿态，而且即使进入螺旋或失速状态，也能保持其操纵性和稳定性。再加上无尾布局的超轻型飞行器能被设计得更加轻巧、美观，因而，在滑翔机和超轻型飞机领域内，无尾布局无疑在重量、制造费用和阻力方面都显示了极大的优越性。这一论断引起了亚历山大·利佩什博士的浓厚兴趣，他决定对无尾布局进行一番实际尝试，以验证这一理论的正确性。

1921年，利佩什博士的首架无尾滑翔机制造完成。作为竞赛用滑翔机，E2（E是Experiment即实验的首字母）的出现将当时悬挂式滑翔机的发展推进了一大步。这架滑翔机的特点是机翼具有相当长的翼展并拥有不大的后掠角，翼梢下折作为稳定翼面，驾驶座椅设在敞开的构架“机身”上，中心线处设有起落机轮，从机翼上向下伸出两根支杆用作操纵机构。尽管初次尝试的结果不那么引人注目，但当E2翱翔于天际时，年轻的利佩什仍然感到自己的梦想就在眼前，谁也没有意识到这架简陋的滑翔机会成为日后鼓舞他奋力进取，并为之奋斗的原动力。以E2为开端，亚历山大·利佩什博士用30年时间陆续拿出了近50种类似布局的方案，终成世界飞翼设计的一代大师。继E2的初步成功之后，作为勒恩滑翔机研究协会（RRG）的负责人，利佩什博士对无尾布局的兴趣与日俱增，不过受制于有限的经费，利佩什博士只能以模型的形式将研究继续进行下去。1926年，为了测试不同的翼剖面在纵向稳定性方面的效果及后掠翼型的扭曲应力，大量的自由飞模型被制造了出来，但因为年代过于久远，目前这些模型中有资料可查的仅有3个——斯塔赫Model No. 4/6/7。经过了一战的残酷洗礼，20世纪20年代中期的航空技术已远非飞行者一号的时代可比，拿机翼设计来说，战争后期的飞机已经开始抛弃早期的简单矩形翼剖面了。利佩什博士为斯塔赫Model No. 4的机翼设计了一种典型的流线型剖面，其特点是上凸下平。根据流体的连续性和伯努利定理可知，具有这种剖面的机翼，相对于前方的空气来说，流经上翼面的气流受挤，流速加快，压力减小甚至形成吸力（负压力），而流过下翼面的气流流速则减慢，于是上下翼面就形成了压力差。

在早期的后掠翼研究中，翼尖失速问题成为制约这种翼型发展的拦路虎。通常在面对失速问题时，我们希望失速先从翼根开始而不是翼尖，这是因为如果失速由翼根开始，那么失速后机头将往下掉，这样比较容易迅速获得速度恢复操控，而如果失速由翼尖开始，由于先失速的一边机翼往下掉，这将导致飞机发生螺旋下坠，飞机很可能无法有效恢复操控。为了尽量避免翼端失速，斯塔赫Model No. 4的机翼在设计中应用了先进的气动外洗，就是机翼翼根至翼端的攻角基本不变，但翼端、翼根分别使用不同的剖面，翼端使用较不容易失速的剖面，如此一来就可保证使翼根先失速。其后出现的是No. 6，该模型的机翼设计重新趋于保守，回到了平直翼的老路，但翼梢垂直翼面改为了上折式，比No. 4能更有效地防止翼尖失速。至于最后出现的No. 7模型则属集上述两个模型之大成者，其机翼前缘拥有后掠角但后缘平直，实际上是大三角翼的雏形，这种机翼设计日后经过改进，被称为德尔塔翼型大量用于德尔塔系列无尾后掠试验机。与No.4的机翼气动外洗设计不同，同样为阻止翼尖失速，No.7选择了另一条道路，即除了将翼尖几何外洗到具有略微的负攻角程度外（这种设计的代价是翼端升力系数减小，不过翼端的诱导阻力也稍微减少），还将翼梢垂直翼面改为了No.6的上折式，除了作为方向舵外，其作用还类似于翼刀，目的是将流向翼尖的气流“兜住”，从而延缓翼尖失速的发生。这几个自由飞模型的成功，让始终暗流涌动的德国航空部看到了希望，在政府的暗地资金支持下，利佩什博士开始着手将几个自由飞模型变为现实，这些载人滑翔机仍然被冠以斯塔赫之名。

斯塔赫Ⅰ是完全按照斯塔赫Model No.4自由飞模型制造的有人驾驶滑翔机，其气动外洗的机翼直接来自No.4的技术成果。1927年初，在布比·奈赫尔因的操纵下，斯塔赫Ⅰ升上了天空，然而经试飞表明，虽然在解决翼尖失速问题上，斯塔赫Ⅰ的机翼设计是有效的，不过该机的可操纵性与常规布局的滑翔机相比仍存在一定的差距，操纵翼面舵效果不明显，特别是航向稳定性方面亟待改进。斯塔赫Ⅱ/Ⅲ则是作为斯塔赫Ⅰ的改进在不久之后出现的，这两架滑翔机与斯塔赫Ⅰ在总体设计上基本一致，区别在于翼梢垂直稳定面/方向舵由下折式改为了上折式，然而试飞表明，它们的副翼效能仍然不容乐观，其中斯塔赫Ⅲ还企图通过采用6棱形机身及调整副翼/方向舵安装角的方法解决这一问题，但成效甚微。利佩什博士只得对这些滑翔机的操纵翼面进行重新设计，这就导致了斯塔赫Ⅳ的出现。斯塔赫Ⅳ并不是一架重新制造的滑翔机，它是由斯塔赫Ⅲ机体改造而来的，其实斯塔赫Ⅳ保留了斯塔赫Ⅲ的主要部分，唯一所做的明显修改就是将副翼改为了带弧度的拱形并加大了面积，更重要的是其活动角度被扩大到0°～90°的范围，从而与一战中奥匈帝国的伊戈·埃瑞琪鸠形单翼机的对应设计有些类似。实际上除了上折式翼梢稳定面外，斯塔赫Ⅳ比斯塔赫Ⅰ更加接近斯塔赫Model No.4自由飞模型的原始设计。斯塔赫Ⅳ的试飞是在1929年由冈泽·格罗恩霍夫完成的。实际结果证明，利佩什博士对该机的改进是富有成效的，斯塔赫Ⅳ的可操纵性大为改观，甚至可以进行大角度的俯冲与爬升，此前由大量模型试验而来的机翼也显示出了良好的升力系数，特别是气动外洗设计使其失速性能达到了预期目标，有效地减少了翼尖失速现象的发生。总之，作为第一种真正成功的后掠无尾滑翔机，斯塔赫Ⅳ对利佩什博士此后的设计生涯意义重大，完全证明了这种新颖布局的可行性。

斯塔赫Ⅴ仍然不是一架新造的飞机，它是在成功的斯塔赫Ⅳ机体上加装了一台机尾推进式发动机由此改进而来，不过斯塔赫Ⅴ在本质上仍然是一架滑翔机，因为这台增加的发动机功率太小，并不足以支持该机进行完全的自主飞行。1929年9月，在冈泽·格罗恩霍夫的操纵下，斯塔赫Ⅴ进行了成功首飞。到了10月，这架飞机被运抵柏林郊外的国际机场进行飞行演示，以期获得政府进一步的经费支持。利佩什博士这次究竟有没有得到政府资金，或者说具体拿到了多少数额目前尚没有可靠的证据进行说明，不过柏林的老牌出版商厄尔斯坦出版公司却从怪异的斯塔赫Ⅴ身上看到了商机，其结果是BZ航空大奖的出现。BZ航空大奖可以说是为利佩什博士量身定制的，其奖项是专门针对斯塔赫Ⅴ这样的无尾飞行器设置，要求参赛飞机能不间断地自主飞行300千米（通过主办这样的赛事，不但可以获得空前的宣传效果，提高主办方的知名度，赛事本身也提供了无数潜在的商机，所以博人眼球的斯塔赫Ⅴ无疑是个最好的噱头）。利佩什博士决定接受这项挑战，他带着他的团队回到了瓦塞库伯峰（位于黑森州，是勒恩山脉同时也是黑森州的最高峰，它是一处滑翔飞行运动场所。勒恩滑翔机研究协会（RRG）就是由此得名的）为参赛做准备。对斯塔赫Ⅴ的改进主要集中在换装大容量油箱以满足“远距离”飞行的要求，不过因为机体重量的增加，这又导致了一个附带性问题——斯塔赫Ⅴ的操纵手感一直很重，需要飞行员用很大的力量才能使各操纵翼面活动起来（副翼/升降舵），现在加重的机体使情况更为恶化。如果说在以前的短时间试飞中，这一缺陷尚不明显，那么在长途飞行中，这将是不可忍受的，其结果必然是导致飞行员的精疲力竭，最终丧失对飞机的操控能力。好在后来利佩什博士只用了一个简单的方法——加装配平调整片，就有效地解决了这个问题。然而，1929年底改装完毕的斯塔赫Ⅴ却不幸损毁于一次事故。事情的起因源于军方代表克沃赫尔上尉，在其执意要求下，冈泽·格罗恩霍夫只得硬着头皮在恶劣天气里起飞进行性能演示，结果飞机在着陆时被撞坏了，不过飞行员没有在事故中受伤，算是不幸中的万幸。虽然斯塔赫Ⅴ肯定是与BZ航空大奖无缘了，但心怀愧疚的克沃赫尔上尉决定对利佩什博士有所补偿，在其斡旋下，德国军方决定向利佩什博士订购一架无尾飞机。这就是斯塔赫Ⅵ。

在1928年，利佩什博士还搞了个“别出心裁”的小玩意儿。受德国人弗瑞茨·冯·欧宝与斯坦德公司（一家当时用手工方式生产火箭类产品的小公司）的请求，利佩什博士开始计划给自己的某个设计安装火箭发动机，于是不经意间，一段伟大历史的序幕就以这样不起眼的方式拉开了。与利佩什博士一贯稳健的风格相一致，先是若干个自由飞模型被装上火箭进行了试飞，然后一架被称为“鸭子”的载人滑翔机被制造了出来，用于火箭动力的进一步试验。“鸭子”是最令人感兴趣的斯塔赫滑翔机，这个奇怪名字的由来是因为该机采用了尾翼前置的无尾布局（俗称鸭翼），不过机翼又回归到了传统的平直翼设计。当这个简陋的怪物在天空中做短暂飞行时（按当时的标准足以称得上是异端），恐怕谁也没有想到50多年后它的后代居然能飞出大气层。虽然作为史无前例的火箭飞行器，火箭斯塔赫“鸭子”算是飞起来了，但终究还没好到让RRG动心继续出钱再造一架的地步，所以有关“鸭子”的后续发展被全部终止了。利佩什博士对此唯一的收获是认识到火箭飞机不但能造出来，而且确实能飞，不过这也足够了，以Me-163为代表，后来的火箭型号果然飞得越来越好，从这点看，“鸭子”的启迪意义功不可没。

斯塔赫Ⅵ就是原计划为德国军方制造的那架滑翔机，该机实际上是重新制造的另一架斯塔赫Ⅴ，据说进行了一些不大的改进，但由于利佩什博士与军方的合作中产生了不愉快，这份合同被中止，所以斯塔赫Ⅵ只进行到模型阶段。斯塔赫Ⅶ则是代替斯塔赫Ⅵ，为继续赢得BZ航空大奖制造的。这架重新制造的动力滑翔机是利佩什博士与冈泽·格罗恩霍夫通力合作的成果，按照这位资深飞行员的意见，斯塔赫Ⅶ相对于斯塔赫Ⅴ进行了大量颇具实用性的改进。首先，机翼被以纯悬臂的方式安装在了全新设计的机体上，这相对此前的支撑杆设计是个巨大的技术进步；其次，机翼的后掠角被大大增加了，后来的试飞表明，此举对提高飞机的纵向稳定性帮助甚大。然而，受制于窘迫的经费，利佩什博士只能为斯塔赫Ⅶ安装一台20马力的戴姆勒·奔驰发动机，这与此前斯塔赫Ⅴ上的24马力发动机相比，本来就不足的动力更是雪上加霜。不过斯塔赫Ⅶ最大的难点还在于如何依靠如此羸弱的发动机携带足够的燃料升空去飞完300千米，对这一问题的反复推敲导致了该机的设计建造周期居然长达21个月，直至1931年底BZ航空大奖的最后期限前才勉强宣告完工，而此时真正意义上的动力斯塔赫德尔塔系列的开山之作德尔塔Ⅰ却早在1年前就飞上了天空。不过俗话说慢工出细活，为志在夺取BZ航空大奖而精心设计制造的斯塔赫Ⅶ总算不负众望，尽管从瓦塞库伯峰起飞时仍然遭遇了坏天气，不过艺高人胆大的格罗恩霍夫还是设法将这架仅有20马力的小飞机飞到了柏林，从而赢得了BZ航空大奖。在这次令人不可思议的飞行中，斯塔赫Ⅶ总留空时间为1小时55分钟，平均飞行时速达到了145千米/小时。不过有航空史学家后来指出，在起飞前，利佩什可能为该机换装了24马力的发动机，但即便如此，这样的成绩仍然是令人惊叹的。

斯塔赫Ⅶ赢得BZ航空大奖的表现让利佩什博士声名鹊起，斯塔赫Ⅷ就是在斯塔赫Ⅶ余波未平时，由富有的航空爱好者E·菲利普委托利佩什博士设计建造的。与此前的斯塔赫系列滑翔机相比，斯塔赫Ⅷ有两大特点：一是机翼拥有最大的翼展；二是该机拥有可拆卸的尾翼，并且尾翼无论被安装与否，斯塔赫Ⅷ都能很好地飞起来。斯塔赫Ⅷ是最后一架斯塔赫系列滑翔机，也是设计最完备的一架，实际上如果再有一个BZ航空大奖的话，斯塔赫Ⅷ可能会取得比斯塔赫Ⅶ更好的成绩。斯塔赫Ⅷ的出现，标志着利佩什博士在后掠无尾领域已经羽翼渐丰，此后他就将注意力转向了真正的动力型号——德尔塔系列的发展。