Dambusters 70 år på: Barnes Wallis - ingenjör före sin tid

Anonim

Dambusters 70 år på: Barnes Wallis - ingenjör före sin tid

Anmärkningsvärd PeopleFeature

James Holloway

17 maj 2013

8 bilder

En film som fortfarande är en studsande bombprov (Foto: BAE Systems / SSPL)

Det är sjuttio år sedan dagen sedan det 617: e krigsmaket från kungliga flygvapnet återvände från Operation Chastise, där specialdesignade studsande bomber släpptes i en attack på Möhne, Sorpe och Eder Dams i Tyskland under andra världskriget. Även om den studsande bomben utan tvekan är den uppfinning för vilken Barnes Wallis är mest känd (tack för att det inte finns någon liten roll i filmen Dambusters ) var Wallis andra arbete före, under och efter andra världskriget av stor betydelse, och i vissa fall långt före sin tid. Gizmag pratade med Dr. Andrew Nahum, Principal Curator of Technology vid Science Museum där många av Wallis 'papper är arkiverade, om swing-wing-flygplan, jordbävningsbomber, osannolika matematiklektioner och den geodetiska Wellington Bomber.

Gizmag: Hur besvärlig var utvecklingen av den studsande bomben?

Dr Andrew Nahum: Jag tycker att konceptet var okej. Problemet var att hålla det ihop. Uppfattningen av rotationen, hoppningen, var ganska ljud. Jag tycker att det var mer av ett mekaniskt problem, av teknik, för att motstå droppen. Det handlade om att ha en bestämd höjd och en mycket exakt låg höjd, men också att stärka höljet. Det var ganska genialt, med det att backspin som gavs till det var där för att ge den en lyftkraft. Det gjorde projektilen rulla ner dammen väggen när den nådde det, och han markerade ritningen, som du ser, lateral kraft, och det är den flytande dynamiska effekten som kallas Magnus-effekten. Det är typ av mer sofistikerat än det ser ut som en stor stor spinnare.

GM: Tror du att historisk syn på Operation Chastise förändrats genom åren; till exempel när det gäller att erkänna tyska missförhållanden och en realistisk bedömning av dess militära påverkan?

AN: Hänvisar du till människor som innebär att strategisk bombning var ineffektiv i allmänhet? Du kommer verkligen in i ett helt nytt område, verkligen. Det är en fråga du borde fråga om hela den strategiska bombningskampanjen, och inte bara dammarna. Det är ett element i det. Det är viktigt att det fanns mycket åsikt uttryckt efter kriget att bombningen varit relativt ineffektiv, men det är fortfarande öppet för debatt. En av de mer ekonomiska historierna av kriget av Adam Tooze, Wrest of Destruction, hade börjat föreslå att det var mer effektivt än vad som vanligtvis varit tänkt. Jag pratar om strategisk bombning som helhet, inte damsna raid ensam. Jag säger inte att det är min åsikt. Jag säger helt enkelt att frågan har öppnats på akademisk nivå. Jag tror att en annan sak som är värt att säga är att raserna aldrig upprepades och jag tror att det drogs slutsatsen att de hade haft överraskning en gång och haft mycket stora olyckor på den attackerade kraften, kunde de aldrig gå tillbaka och göra det samma sak, särskilt med den långsamma tillvägagångssätt som bomben krävde.

Wallis anlände till tanken på en studsande bombe när han tänkte på hur han som ingenjör kan hjälpa till att förkorta andra världskriget. Hans idé var att en bomb som släpptes från ett flygplan kunde göras för att studsa längs en flods yta innan man slog en damm där den skulle sjunka och detonera. Den studsande skulle möjliggöra förflyttning av anti-torpediska nät placerad i floden för att skydda dammarna och låta bomben explodera intill dammen, där det skulle vara mest effektivt och eventuellt bryta mot varandra. Många tester utfördes innan man kom till den soptunna-formade Upkeep-bomben designen och bestämde optimal backspin och drophöjd. Den 16 maj 1943 lämnade 19 modifierade Lancaster Bombers på deras uppdrag att förstöra Möhne, Eder och Sorpe Dams i ett försök att störa nazistiska försörjningslinjer. Efter flera försök bryts Möhne och Eder Dams, trots att Sorpe-dammen fick mindre skada. Åtta flygplan var förlorade, med 53 av de 56 besättningen ombord dödade. Uppdraget anses ha resulterat i mer än 1300 kausaliteter på marken, varav många var utländska arbetstagare. Uppdraget slog nazistkrigsmaskinen förstörande 25 broar, 11 fabriker och olika andra gruvor och infrastruktur och skadade många fler.

GM: Finns det några föremål i Science Museums arkiv som lyser på Operation Chastise?

AN: Det finns mycket dokumentation på det. Det är en mycket tidig skiss som jag tycker är väldigt spännande eftersom det visar att konceptet bildades mycket tidigt i hans sinne. För mig är en av de mest spännande sakerna om att han inte hade någon som taktiker, om du vill. Han tänkte helt enkelt på den här planen, hur kan vi slå ett ekonomiskt effektivt slag och började sedan lobbya människor. Så filmen har vissa delar av sanning, [som] han avvisas av officdom men samtidigt var det ganska aptit i Storbritannien för vad ska jag säga.

vad Churchills folk kallade funnies, udda vapen som kan fungera på ett nytt sätt. Du kan inkludera att några av de glödtankar som landade vid D-Day, Mulberry hamnar, rörledningen under havet som tog olja över Kanalen och den flytande isflygplan som aldrig byggdes eller aldrig användes, gjordes av en blandning av träspån eller sågspån och vatten, avsedd att monteras i Kanada och bogseras utanför kusten för kamp.

Barnes Wallis 'skiss som beskriver sitt studsande bombkoncept (Foto: BAE Systems / SSPL)

GM: Wow.

AN: Detta är inte Barnes Wallis. Men delvis för att Churchill hade ett mycket uppfinningsrikt sinne och fascinerades av uppfinningen, fanns det mycket tid på okonventionella, nya vapen. Han hade effekt i första världskriget när tanken antogs. inte hans enda idé, men han var en talesman för det.

GM: Vad var Barnes Wallis 'mest anmärkningsvärda resultat före eller efter andra världskriget?

AN: Han hade en ganska varierad karriär, och han började designa flygskepp.

GM:.

vilket är där vi kommer in i hans geodetiska flygplan?

AN: Ja. Utmaningen för luftskeppet är att du måste göra en mycket stor struktur som är stabil och stel. Det handlar om exakt vad du sa, en geodisk struktur, som sedan används för Wellington Bomber.

GM: Vad var styrkan hos den geodiska flygramen?

AN: På ett visst sätt kan man säga att det är en form av karosseristruktur, som fördelar lasterna ganska helt om skrovet, vilket i viss mån betyder att det är ganska motståndskraftigt. Det finns andra lastvägar om en del av den skjutits bort. Du kommer att få det om du sträckte en sträng över en courgette [courgette] på flera ställen.

Den geodetiska flygplanet som Wallis konstruerade på 1930-talet är en korpsstruktur som beskriver flygplanets aerodynamiska form, i motsats till att den är en aerodynamisk hud som stöds av en stråle. Genom att korsa geodesiska medlemmar på en krökt yta, avbryts torsionsbelastningen på vardera, vilket ger en stor styrka. Den geodetiska principen användes i gasväskan på Vickers R100 luftskepp, vars utformning Wallis ledde. Geodetisk design applicerades därefter på Wellington Bomber. Fastän denna byggnadsmetod tog längre tid än monocoque tekniker, resulterade de i robusta flygplan. Det finns flera berättelser om att Wellingtons återvänder säkert, men snarare mindre än intakt, följt raider mot Tyskland, som det ovan angivna, kraftigt skadat av flygplansbrand under ett slag på Duisburg 1943.

AN: En sak att observera om Wellingtons är att på ett sätt är det typ av mellanteknik. Det är inte stressat hud som blev det vanliga sättet att bygga flygplan, vad vissa människor kallar monocoque. Alla amerikanska bombplanerna är så, de är byggda som flygplan. Så bär huden en del av lasten. Men igen, det är kanske ett mer säkerhetskritiskt sätt att utforma [flygplan]. Du har en stressad burk, som den var. Du kan säkert ha råd att förlora mindre än du kan med Wellington. Det stressade hudflygplanet är också beroende av inre strålar. Det finns ingen sådan sak som ett flygplan där huden är hela konstruktionsmedlemmen. Det är helt enkelt en fråga om att försöka utnyttja huden så att den bidrar och inte bara är en parasit.

Om du tittar inuti en Boeing eller en Airbus, är det styvhet överallt, och längs längsgående medlemmar, och speciella balkar i vingen, djupa inre spärr. Tricket var att få huden att bidra genom sin spänning. Det kan inte bidra på något annat sätt eftersom det spänner i kompression. Det kan bidra när det förstärks, och en del av tekniken för flygplandesign är att lägga till eller maskinera i kanaler som hjälper till att motstå kompression i viss utsträckning. Men dess huvudsakliga bidrag är i spänning, så du kan säga att när ett flygplan flyger stabilt finns det ett spänningsfält i vingen under ytan. Det bra med det, om det är en flygplan eller en bombare, är att det gör det strukturellt effektivare.

Så, till exempel, orkanen, byggde faktiskt på en slags ramkonstruktion (det är inte som en Wellington eftersom det inte har dessa diagonaltransverserade medlemmar, men det är fortfarande ett system av ramar som är i sista hand vad en Wellington är), vägde mer än en Spitfire, hade samma kraft, samma motor, så typiskt var Spitfires snabbare, snabbare i höjd och hade högre höjd kapacitet. Den stressade huden gjorde den strukturellt effektivare, lättare för sin storlek och kraft, vilket innebär att dess prestanda var bättre. Om det var en bombare skulle det ha inneburit att det hade mer nyttolast, men det var inte riktigt fallet med Spitfire.

Så att inte diskreditera eller disparage orkanen, men det var skillnaden mellan den tidigare tekniken och den nya, den stressade huden. I Wellington säger jag att det är en mellanteknik eftersom korgarbetet håller flygplanet ihop, och då är det täckt av dopat irländskt linne, så det är vad som håller ut luften, helst som bra.

de flesta biplanes byggdes på det sättet. Det var ett mellansteg mellan tidigare inramade flygplan och stressad hud. Du kan säga att det var lämpligt för sin dag, men dagen passerade.

GM: Vad sägs om efter kriget?

AN: Effekten av hans inflytande är mycket intressant. Och efter kriget blev han en teknologisk tänkare i framtiden med dessa konstruktioner av tailless-variabel-geometriska flygplan, swing-wing-flygplan, Wild Goose och Swallow-hypersoniska eller supersoniska flygplan. Och han föreslog också en flotta kärndrivna lastbåtar, vilket skulle hjälpa Storbritannien att stanna i centrum för världshandeln.

GM: Vad var hans mål med supersoniska flygplan?

AN: Mycket hög Mach-nummer flygning, krymper världen.

I detta skede är hans perspektiv att Storbritannien behövde odla högteknologi i den nya världen för att hålla sig flytande, verkligen. Han gav en föreläsning som heter Englands styrka på olika ställen och bodde där och argumenterade för att Storbritannien borde vara innovativt och bygga eller det skulle minska. När det gäller swing-wing-flygplan, övertalade han inte någon att följa. Så iväg var han en bit av en profet som grät i vildmarken i efterkrigstiden.

GM: Är det ett tema genom hela sin karriär?

AN: Nej, det tror jag inte. Han hade nästan fullständig kontroll över utformningen av R100 [luftskeppet], och det flög till amerikan och återvände framgångsrikt, runt den tid som R101 kraschade på Beauvais. Det fanns två luftfartyg, en nationell [R101] och en Vickers kommersiell en [R100]. Jag tror att han togs väldigt seriöst. Han var ansvarig för det, och detsamma med Wellington. Faktum är att han blev som Vickers 'chefdesignare 1936.

Han skulle ha ansvar för Supermarine, som utvecklade Spitfire, men jag tror inte det fungerade, verkligen. Jag tror inte att han hade så mycket inflytande på Supermarine-arbetet. Men det var en incidental eftersom han designade Vickers-flygplanet, och hans auktoritet att göra det var oövervägande.

Efter kriget vände sig Wallis till frågan om supersonisk flygning och utvecklade koncept för ett antal sådana flygplan, som han kallade aerodyner. Hans Wild Goose koncept var anmärkningsvärt för vingenes position på baksidan av flygplanet. Detta var för att motverka rotationsstyrkan upplevelsen vara en solid kropp som rör sig i luften i en vinkel - ett problem som han var uppmärksam på tack vare hans erfarenhet av att utforma flygskepp. Vingarna vrider sig för att styra hantverket och svepa tillbaka för att uppnå högre hastigheter. Wild Goose visade sig vara framgångsrik som modell, men avbröts i början av 1950-talet innan en pilotversion slutfördes. Hans efterföljande Swallow-koncept, ovanstående, använde också en sväng-vinge, men i en delta-konfiguration. Efter lovande tidiga testflygningar gjorde förlusten av en testmodell följd av militära nedskärningar för flygplanets utveckling. Hans arbete byggdes på i USA, men utan Wallis eller Vickers medverkan. (Bild: rp-one.net)

GM: fortsatte han att designa bomber efter kriget?

AN: Jag tror inte det. Efter den studsande bombeangreppet arbetade han på fritt fallande penetrationsbomber [under kriget]: Tallboy är en. De användes på betongkonstruktioner som V-2-lanseringsplatsen som byggdes i en skog nära Calais. Webbplatsen var Watten, och en stor betongstruktur uppfördes för att göra flytande syre och startade V-2. Jag är inte säker på att dess funktion förstods helt av Storbritannien, förutom att de visste att det inte var något bra. Det var bombarderat, tror jag, i vissa skeden av sin hälla på råd från McAlpine-familjen. Det här är bara hearsay, du kanske vill kolla in det. Jag vet inte vilken McAlpine det skulle ha varit, men en av de stora entreprenörerna sa [till frågan om] när är den bästa tiden att bomba det, och jag tror att svaret var när det var nästan satt men inte när den var fortfarande för mjuk för maximal störning. Och du kan fortfarande se den. Det är ett stort stort blockhus - mer än ett blockhouse - det var en fort - en befäst fabrik, jag tror att vi kunde kalla det och starta webbplats. Och det är allt lite nedgången till en vinkel som ett resultat av razzian. Det var Tallboy-bomber.

Här hänvisar Nahum till Blockhaus d'Éperlecques (bildad under uppbyggnad 1944), ibland kallad Watten efter en närliggande stad, som utsattes för många raider under kriget, inklusive av Tallboy-bomber. Tallboy-razzin var enligt uppgift påverkad av Sir Malcolm McAlpine, som rådde att attacken skulle göras innan betongen hade satt. Gizmag kan dock inte bekräfta detta för vissa.

AN: De användes också på en pistolplacering som var en fast pistol [V-3-kanonen], som skulle skjutas i London vid Mimoyecques. Och de användes på U-båtpennor som var starkt förstärkta med betongbågar.

GM: I torrdocka menar du?

AN: Jag menar deras operativa navinstallation. Tanken är att när de kom tillbaka till Frankrike eller Tyskland gick de in i dessa härdade pennor. De var verkligen flytande hamnar. Men tanken var, om de bara sväva vid sidan av en kaja, skulle de vara mycket lätt brutna upp av en konventionell raid, vilket är sant. Jag tror att Barnes Wallis-bomberna också användes vid attack av viadukter, järnvägsvadadukter. De kallar dem jordbävningsbomber, och tanken var att de skulle uppnå en supersonisk hastighet under fritt fall och tränga sig långt in på jorden eller in i strukturen, så de skulle bli splittrade i luften . Det visade sig anmärkningsvärt effektivt, och det är förvånande att bomben faktiskt skulle kunna motstå det utan att flyga ifrån varandra.

GM: Finns det några andra utställningsartiklar i Science Museums Barnes Wallis-samling?

AN: En av de saker som människor tycker är spännande och ganska charmiga är att han höll sin fru, som hette Molly Bloxam, när han var på 30-talet och hon var 17 år och skulle gå till University College London. Och han frågade sin pappas tillåtelse, och han sa att han inte skulle motsätta sig det, eller han skulle hålla med om Barnes Wallis lärde sin matematik. Deras dotter, Mary Stopes-Roe, publicerade ett redogörelse för detta i en bok som heter Mathematics with Love, och de var typ av personliga brev med matematikhandledning i dem.

Uppdatera 20.05.2013: Denna artikel har ändrats för att återspegla att underhåll, inte Highball, var smeknamnet för den slutliga studsande bombendesignen. Tack till läsarna som påpekade detta.

En film som fortfarande är en studsande bombprov (Foto: BAE Systems / SSPL)

Filmstilla av en studsande bombprov, undertecknad av Barnes Wallis (Foto: BAE Systems / SSPL)

Den studsande bomberriggen (Foto: BAE Systems / SSPL)

Wallis anlände till tanken på en studsande bombe när han tänkte på hur han som ingenjör kan hjälpa till att förkorta andra världskriget. Hans idé var att en bomb som släpptes från ett flygplan kunde göras för att studsa längs en flods yta innan man slog en damm där den skulle sjunka och detonera. Den studsande skulle möjliggöra förflyttning av anti-torpediska nät placerad i floden för att skydda dammarna och låta bomben explodera intill dammen, där det skulle vara mest effektivt och eventuellt bryta mot varandra. Många tester utfördes innan man kom till den soptunna-formade Upkeep-bomben designen och bestämde optimal backspin och drophöjd. Den 16 maj 1943 lämnade 19 modifierade Lancaster Bombers på deras uppdrag att förstöra Möhne, Eder och Sorpe Dams i ett försök att störa nazistiska försörjningslinjer. Efter flera försök bryts Möhne och Eder Dams, trots att Sorpe-dammen fick mindre skada. Åtta flygplan var förlorade, med 53 av de 56 besättningen ombord dödade. Uppdraget anses ha resulterat i mer än 1300 kausaliteter på marken, varav många var utländska arbetstagare. Uppdraget slog nazistkrigsmaskinen förstörande 25 broar, 11 fabriker och olika andra gruvor och infrastruktur och skadade många fler.

Barnes Wallis 'skiss som beskriver sitt studsande bombkoncept (Foto: BAE Systems / SSPL)

Den geodetiska flygplanet som Wallis konstruerade på 1930-talet är en korpsstruktur som beskriver flygplanets aerodynamiska form, i motsats till att den är en aerodynamisk hud som stöds av en stråle. Genom att korsa geodesiska medlemmar på en krökt yta, avbryts torsionsbelastningen på vardera, vilket ger en stor styrka. Den geodetiska principen användes i gasväskan på Vickers R100 luftskepp, vars utformning Wallis ledde. Geodetisk design applicerades därefter på Wellington Bomber. Fastän denna byggnadsmetod tog längre tid än monocoque tekniker, resulterade de i robusta flygplan. Det finns flera berättelser om att Wellingtons återvänder säkert, men snarare mindre än intakt, följt raider mot Tyskland, som det ovan angivna, kraftigt skadat av flygplansbrand under ett slag på Duisburg 1943.

Efter kriget vände sig Wallis till frågan om supersonisk flygning och utvecklade koncept för ett antal sådana flygplan, som han kallade aerodyner. Hans Wild Goose koncept var anmärkningsvärt för vingenes position på baksidan av flygplanet. Detta var för att motverka rotationsstyrkan upplevelsen vara en solid kropp som rör sig i luften i en vinkel - ett problem som han var uppmärksam på tack vare hans erfarenhet av att utforma flygskepp. Vingarna vrider sig för att styra hantverket och svepa tillbaka för att uppnå högre hastigheter. Wild Goose visade sig vara framgångsrik som modell, men avbröts i början av 1950-talet innan en pilotversion slutfördes. Hans efterföljande Swallow-koncept, ovanstående, använde också en sväng-vinge, men i en delta-konfiguration. Efter lovande tidiga testflygningar gjorde förlusten av en testmodell följd av militära nedskärningar för flygplanets utveckling. Hans arbete byggdes på i USA, men utan Wallis eller Vickers medverkan. (Bild: rp-one.net)

Här hänvisar Nahum till Blockhaus d'Éperlecques (bildad under uppbyggnad 1944), ibland kallad Watten efter en närliggande stad, som utsattes för många raider under kriget, inklusive av Tallboy-bomber. Tallboy-razzin var enligt uppgift påverkad av Sir Malcolm McAlpine, som rådde att attacken skulle göras innan betongen hade satt. Gizmag kan dock inte bekräfta detta för vissa.