Dambusters 70 jaar later: Barnes Wallis - een ingenieur die zijn tijd vooruit is

Anonim

Dambusters 70 jaar later: Barnes Wallis - een ingenieur die zijn tijd vooruit is

Opmerkelijke PeopleFeature

James Holloway

17 mei 2013

8 afbeeldingen

Een film nog steeds van een stuiterende bommenproef (Foto: BAE Systems / SSPL)

Het is zeventig jaar geleden sinds No. 617 Squadron van de Royal Air Force terugkeerde van operatie Chastise, waarin speciaal ontworpen springbommen werden gedropt tijdens een aanval op de Möhne, Sorpe en Ederdammen in Duitsland tijdens de Tweede Wereldoorlog. Hoewel de stuiterende bom ongetwijfeld de uitvinding is waarvoor Barnes Wallis het meest bekend is (niet in de laatste plaats dankzij de afbeelding in de film Dambusters ) was Wallis 'andere werk voor, tijdens en na de Tweede Wereldoorlog van groot belang, en in sommige gevallen ver vooruit zijn tijd. Gizmag sprak met Dr. Andrew Nahum, Principal Curator of Technology in het Science Museum, waar veel van de papieren van Wallis worden gearchiveerd, over zwaaivleugelvliegtuigen, aardbevingsbommen, onwaarschijnlijke wiskundelessen en de geodetische Wellington Bomber.

Gizmag: Hoe moeilijk was de ontwikkeling van de stuiterende bom?

Dr. Andrew Nahum: Ik denk dat het concept in orde was. Het probleem was om het bij elkaar te houden. Het concept van de rotatie, het overslaan, was behoorlijk goed. Ik denk dat het meer een mechanisch probleem was, van engineering, om de val te weerstaan. Het had te maken met een gedefinieerde hoogte en een zeer nauwkeurige lage hoogte, maar ook met het versterken van de behuizing. Het was nogal een ingenieus ding, in die zin dat de backspin die eraan werd gegeven er was om het een liftkracht te geven. Het projectiel rolde de damwand af zodra deze het had bereikt, en hij had de tekening gemarkeerd, zoals je ziet, dwarskracht, en dat is een vloeiend dynamisch effect dat het Magnus-effect wordt genoemd. Het is een beetje geavanceerder dan dat het eruit ziet als een grote, grote draaiende vuilnisbak.

GM: Denk je dat de historische kijk op Operatie Chastise in de loop der jaren is veranderd; bijvoorbeeld in termen van het herkennen van Duitse slachtoffers en een realistische beoordeling van de militaire impact ervan?

AN: Bedoel je mensen die impliceren dat strategische bombardementen in het algemeen niet effectief waren? Je komt echt in een heel nieuw gebied. Dat is een vraag die u zou moeten stellen over de hele strategische bomcampagne, en niet alleen over de aanval op de dammen. Dat is een element erin. Het is een kwestie van vastleggen dat er na de oorlog veel meningen waren geuit dat de bombardementen relatief ondoeltreffend waren geweest, maar dat is nog steeds vatbaar voor debat. Een van de meer economische geschiedenissen van de oorlog door Adam Tooze, Lages of Destruction, was begonnen te suggereren dat het effectiever was dan algemeen werd gedacht. Ik heb het over strategische bombardementen als geheel, niet alleen over de aanval op dammen. Ik zeg dat niet mijn mening. Ik zeg simpelweg dat de vraag opnieuw is geopend op academisch niveau. Ik denk dat een ander ding dat de moeite van het zeggen waard is, is dat de invallen nooit werden herhaald en ik denk dat de conclusie was dat ze, eenmaal een verrassing en met zware verliezen op de aanvallende macht, nooit meer terug zouden kunnen gaan en zelfde ding, vooral met de langzame langzame benadering die de bom vereiste.

Wallis kwam tot het idee van een stuiterende bom bij het nadenken over hoe hij als ingenieur zou kunnen helpen de Tweede Wereldoorlog in te korten. Zijn idee was dat een bom uit een vliegtuig op het rivieroppervlak kon stuiteren voordat hij een dam sloeg waar hij zou zinken en ontploffen. Het stuiteren zou het ontwijken van anti-torpedo netten in de rivier toelaten om de dammen te beschermen, en de bom laten exploderen direct naast de dam, waar het het meest effectief zou zijn, en mogelijk doorbraak. Talrijke tests werden uitgevoerd voordat ze aankwamen bij het ontwerp van de bommenwerper in de vuilnisbak en het bepalen van de optimale backspin en valhoogte. Op 16 mei 1943 verlieten 19 gemodificeerde Lancaster Bombers hun missie om de Möhne, Eder en Sorpe Dammen te vernietigen in een poging om de toevoerlijnen van nazi's te verstoren. Na verschillende pogingen werden de Möhne en Eder Dammen doorbroken, hoewel de Sorpe Dam minder schade opliep. Acht vliegtuigen gingen verloren, met 53 van de 56 bemanningsleden aan boord gedood. Men denkt dat de missie heeft geresulteerd in meer dan 1300 oorlogen op de grond, van wie velen overzeese arbeiders waren. De missie trof wel de nazi-oorlogsmachine, maar vernietigde 25 bruggen, 11 fabrieken en verschillende andere mijnen en infrastructuur en beschadigde nog veel meer.

GM: Zijn er items in het archief van het Science Museum die een licht werpen op Operatie Chastise?

AN: Er staat veel documentatie op. Er is een erg vroege schets die ik erg intrigerend vind, omdat het laat zien dat het concept al heel vroeg in zijn hoofd werd gevormd. Voor mij is een van de meest intrigerende dingen erover dat hij niet als een tacticus kon staan, als je wilt. Hij bedacht eenvoudigweg dit plan, hoe kunnen we een economisch effectieve klap krijgen, en begon toen mensen te lobbyen. Dus de film heeft een aantal elementen van de waarheid, [zoals] hem wordt afgewezen door officiële zaken, maar tegelijkertijd was er nogal wat zin in Groot-Brittannië voor, wat moet ik zeggen.

wat de mensen van Churchill gekken noemden, vreemde wapens die op een nieuwe manier zouden kunnen werken. Je zou in dat kunnen opnemen dat enkele van de dorsvlegels die op D-Day zijn geland, de Mulberry-havens, de pijpleiding onder de oceaan die olie over The Channel bracht en het drijvende ijsvliegdekschip dat nooit werd gebouwd, of nooit werd ingezet, gemaakt van een mix van houtsnippers of zaagsel en water, bedoeld om te worden geassembleerd in Canada en voor de strijd van de kust te worden gesleept.

Barnes Wallis 'schets die zijn bouncing bomb concept schetst (Foto: BAE Systems / SSPL)

GM: Wow.

AN: Dit is geen Barnes Wallis. Maar deels omdat Churchill een zeer inventieve geest had en gefascineerd was door uitvindingen, werd er veel tijd besteed aan onconventionele, nieuwe wapens. Hij had een effect in de Eerste Wereldoorlog op de adoptie van de tank; niet zijn enige idee, maar hij was er een woordvoerder voor.

GM: Wat waren de opmerkelijkste prestaties van Barnes Wallis vóór of na de Tweede Wereldoorlog?

AN: Hij had een behoorlijk gevarieerde carrière en begon met het ontwerpen van luchtschepen.

GM:.

waar komen we zijn geodetische casco in?

AN: Ja. De uitdaging voor het luchtschip is, je moet een zeer grote structuur maken die stabiel en stijf is. Het gaat om precies wat je zei, een geodetische structuur, die vervolgens werd gebruikt voor de Wellington Bomber.

GM: Wat was de sterkte van het geodetische casco?

AN: In zekere zin zou je kunnen zeggen dat het een soort mandenmaker-structuur is, die de belastingen vrij volledig over de romp verdeelt, wat tot op zekere hoogte betekent dat het redelijk resistent is. Er zijn andere laadpaden als een deel ervan is weggeschoten. Je snapt het als je op verschillende plaatsen een snoer over een courgette [courgette] hebt gerekt.

Het geodetische casco dat door Wallis in de jaren 1930 is ontworpen, is een mandenmakerijstructuur die de aerodynamische vorm van het vliegtuig beschrijft, in tegenstelling tot een aerodynamische huid die wordt ondersteund door een balk. Door geodetische elementen op een gebogen oppervlak te kruisen, worden de torsiebelastingen op elk geannuleerd, wat de grote kracht verklaart. Het geodetische principe werd gebruikt in de gaszak van het Vickers R100 luchtschip, waarvan het ontwerp door Wallis werd geleid. Geodetisch ontwerp werd vervolgens toegepast op de Wellington Bomber. Hoewel deze bouwmethode langer duurde dan monocoque-technieken, resulteerden ze in robuuste vliegtuigen. Er zijn verschillende verhalen dat Wellingtons veilig terugkeren, hoewel minder dan intact, na razzia's op Duitsland, zoals hierboven afgebeeld, zwaar beschadigd door luchtafweer tijdens een inval in Duisburg in 1943.

AN: Een ding om te observeren over de Wellingtons is dat het in zekere zin een soort tussenliggende technologie is. Het is geen gestreste huid die de conventionele manier aan het worden was om vliegtuigen te bouwen, wat sommige mensen monocoque noemen. Alle Amerikaanse bommenwerpers zijn zo, ze zijn gebouwd als lijnvliegtuigen. Dus de huid draagt ​​een deel van de lading. Maar nogmaals, dat is misschien een meer veiligheidskritische manier om [vliegtuigen] te ontwerpen. Je hebt als het ware een gestrest blik. Je kunt het je waarschijnlijk veroorloven om minder dan je kunt verliezen met de Wellington. Het gestreste huidvliegtuig is ook afhankelijk van interne balken. Er bestaat niet zoiets als een vliegtuig waarbij de huid het hele structurele element is. Het is gewoon een kwestie van proberen de huid te exploiteren, zodat het bijdraagt ​​en niet alleen maar een parasiet is.

Als je in een Boeing of een Airbus kijkt, is er overal stijfheid en langs langsliggers, en bepaalde balken in de vleugel, diepe interne rondhouten. De kunst was om de huid een bijdrage te laten leveren door zijn spanning. Het kan op geen enkele andere manier bijdragen omdat het in compressie knijpt. Het kan bijdragen als het verstijfd is, en een deel van de techniek van het ontwerpen van vliegtuigen is om kanalen toe te voegen of te bewerken die helpen om compressie tot op zekere hoogte te weerstaan. De belangrijkste bijdrage is echter gespannen, dus je kunt zeggen dat wanneer een vliegtuig stabiel vliegt, er een spanningsveld is in het onderoppervlak van de vleugel. Het goede ding over dat, of het nu een vliegtuig of een bommenwerper is, is dat het ding structureel efficiënter maakt.

Dus, bijvoorbeeld, de Hurricane, eigenlijk gebouwd op een soort van framestructuur (het is niet zoals een Wellington omdat het deze diagonaal kruisende leden niet heeft, maar het is nog steeds een systeem van frames, die is uiteindelijk wat een Wellington is), woog meer dan een Spitfire, had dezelfde kracht, dezelfde motor, zo typisch, Spitfires waren sneller, sneller op hoogte en hadden een hoger hoogtevermogen. De gestreste huid maakte het structureel efficiënter, lichter voor zijn grootte en kracht, wat betekende dat de prestaties beter waren. Als het een bommenwerper was, zou dat betekenen dat het meer lading had, maar dat was niet echt het geval met de Spitfire.

Dus niet om de Hurricane in diskrediet te brengen of te kleineren, maar dat was het verschil tussen de vorige technologie en de nieuwe, de gestreste huid. In de Wellington, ik zeg dat het een tussenliggende technologie is omdat het mandenvlechtwerk het vliegtuig bij elkaar houdt, en dan is het bedekt met gedoteerd Iers linnen, dus dat houdt de lucht buiten, in plaats van, goed.

de meeste dubbeldekkers werden op die manier gebouwd. Het was een tussenstap tussen eerder ingelijst vliegtuig en gestresste huid. Je zou kunnen zeggen dat het geschikt was voor die dag, maar de dag ging voorbij.

GM: Hoe zit het na de oorlog?

AN: Het effect van zijn invloed is heel interessant. En na de oorlog werd hij een vooruitstrevende technologische denker met deze ontwerpen van staartloze vliegtuigen met variabele geometrie, vleugelvleugelvliegtuigen, wilde gans en zwaluw hypersonische of supersonische vliegtuigen. En hij stelde ook een vloot van onderzeeboten op basis van kernenergie voor, waarmee Groot-Brittannië het centrum van de wereldhandel zou blijven.

GM: Wat was zijn doel met supersonische vliegtuigen?

AN: Zeer hoge Mach-nummer vlucht, de wereld kleiner.

In deze fase is zijn perspectief dat Groot-Brittannië geavanceerde technologie moet cultiveren in de nieuwe wereld om echt te blijven drijven. Hij gaf op verschillende plaatsen een lezing genaamd The Strength of England, waarbij hij erover nadacht en betoogde dat Groot-Brittannië zou moeten innoveren en bouwen, anders zou het afnemen. In het geval van vleugelvleugelvliegtuigen, overtuigde hij niemand om te volgen. Dus in de buurt was hij een beetje een profeet die huilde in de wildernis in de naoorlogse periode.

GM: Is dat een thema gedurende zijn hele carrière?

AN: Nee, ik denk het niet. Hij had bijna volledige controle over het ontwerp van het R100 [luchtschip] en het vloog naar de Amerikaan en keerde succesvol terug, rond de tijd dat de R101 neerstortte in Beauvais. Er waren twee luchtschepen, een nationale [de R101] en een commerciële Vickers [de R100]. Ik denk dat hij heel serieus werd genomen. Hij had de leiding over en hetzelfde met de Wellington. In feite werd hij, als hoofdontwerper van Vickers in 1936.

hij had de verantwoordelijkheid voor Supermarine, die de Spitfire ontwikkelde, maar ik denk niet dat dat echt werkte. Ik denk niet dat hij zoveel invloed heeft gehad op het werk van Supermarine. Dat was echter een bijkomstigheid omdat hij het Vickers-vliegtuig aan het ontwerpen was en zijn autoriteit om dat te doen was niet betwist.

Na de oorlog richtte Wallis zich op de kwestie van de supersonische vlucht en ontwikkelde concepten voor een aantal van dergelijke vliegtuigen, die hij aerodynamica noemde. Zijn Wild Goose-concept was opmerkelijk voor de positie van de vleugels aan de achterkant van het vliegtuig. Dit was om de rotatiekrachten-ervaring tegen te gaan, een vast lichaam te zijn dat onder een hoek in lucht beweegt - een kwestie waar hij op geattendeerd was dankzij zijn ervaring met het ontwerpen van luchtschepen. De vleugels zouden draaien om het vaartuig te sturen en terugvaren om grotere snelheden te bereiken. Wild Goose bleek succesvol als een model, maar werd geannuleerd in de vroege jaren 1950 voordat een proefversie werd voltooid. Zijn volgende Swallow-concept, hierboven afgebeeld, gebruikte ook een swing-wing, maar dan in een delta-configuratie. Na veelbelovende vroege testvluchten deed het verlies van een testmodel, gevolgd door militaire besnoeiingen, de ontwikkeling van het vliegtuig. Zijn werk is gebouwd in de Verenigde Staten, maar zonder de betrokkenheid van Wallis of Vickers. (Afbeelding: rp-one.net)

GM: bleef hij na de oorlog bommen ontwerpen?

AN: Ik denk het niet. Na de stuiterende bomaanslag werkte hij aan free-fall penetratiebommen [tijdens de oorlog]: Tallboy is er één. Ze werden gebruikt op betonconstructies zoals de V-2-lanceerbasis die werd gebouwd in een bos in de buurt van Calais. De site was Watten en er werd een enorme betonnen constructie gebouwd voor het maken van vloeibare zuurstof en het lanceren van de V-2's. Ik ben er niet zeker van dat zijn functie volledig door Groot-Brittannië werd begrepen, behalve dat ze wisten dat het geen goeds betekende. Het werd gebombardeerd, denk ik, in bepaalde stadia van het gieten op advies van de McAlpine-familie. Dit is slechts geruchten, misschien wilt u het controleren. Ik weet niet welke McAlpine het zou zijn geweest, maar een van de grote aannemers zei [op de vraag] wanneer het de beste tijd is om het te bombarderen, en ik denk dat het antwoord was toen het bijna klaar was, maar niet wanneer het was nog steeds te zacht, voor maximale verstoring. En je kunt het nog steeds zien. Het is een enorm enorm blokhuis - meer dan een blokhuis - het was een fort - een versterkte fabriek, ik denk dat we het zouden kunnen noemen, en een lanceerlocatie. En het is allemaal enigszins onderuitgezakt als gevolg van de overval. Dat waren Tallboy-bommen.

Hier verwijst Nahum naar Blockhaus d 'Éperlecques (in aanbouw in 1944), soms Watten genoemd naar een nabijgelegen stad, die tijdens de oorlog werd onderworpen aan talloze razzia's, inclusief door Tallboy-bommen. De inval van de Tallboy werd naar verluidt beïnvloed door Sir Malcolm McAlpine, die adviseerde dat de aanval zou moeten plaatsvinden voordat het beton was gezet. Gizmag kan dit echter nog steeds niet met zekerheid bevestigen.

AN: Ze werden ook gebruikt op een geschutsopstelling die een gefixeerd kanon [het V-3 kanon] was, verondersteld te schieten in Londen, op Mimoyecques. En ze werden gebruikt op U-boot-pennen die zwaar waren versterkt met betonnen bogen.

GM: In droogdok, bedoel je?

AN: Ik bedoel hun operationele hub-installatie. Het idee is toen ze terug kwamen naar Frankrijk of Duitsland gingen ze in deze verharde pennen. Het waren echt drijvende dokken. Maar de gedachte was, als ze gewoon langs een kade zweefden, zouden ze heel gemakkelijk worden opgebroken door een conventionele overval, wat waar is. Ik denk dat de bommen van Barnes Wallis ook werden gebruikt bij het aanvallen van viaducten, spoorwegviaducten. Ze noemen ze aardbeving bommen, en het idee was dat ze een supersonische snelheid bereikten onder vrije val en een lange weg de aarde of in de structuur binnendrongen, dus ze weren 't-fragmenteren-in-de-lucht soort ontploffing . Het bleek opmerkelijk effectief, en het is verrassend dat de bom het echt zou kunnen weerstaan ​​zonder uit elkaar te vliegen.

GM: Zijn er andere opvallende items in de Barnes Wallis-collectie van het Science Museum?

AN: Een van de dingen die mensen intrigerend en heel charmant vinden, is dat hij zijn vrouw, die Molly Bloxam heette, voor het gerecht had gezet toen hij 30 was en zij 17 was, en op het punt stond naar het University College in Londen te gaan. En hij vroeg haar vaders toestemming, en hij zei dat hij zich er niet tegen zou verzetten, anders zou hij het ermee eens zijn, als Barnes Wallis haar wiskunde leerde. Hun dochter, Mary Stopes-Roe, publiceerde hierover een verslag in een boek met de naam Wiskunde met liefde, en ze waren een soort persoonlijke brieven met daarin wiskundehandleidingen.

Update 20.05.2013: dit artikel is aangepast om te laten zien dat onderhoud, niet highball, de bijnaam was van het uiteindelijke ontwerp van de bouncingbom. Dank aan de lezers die erop wezen.

Een film nog steeds van een stuiterende bommenproef (Foto: BAE Systems / SSPL)

Filmstills van een stuiterende bommenproef, ondertekend door Barnes Wallis (Foto: BAE Systems / SSPL)

Het bouncing bomtuig (Foto: BAE Systems / SSPL)

Wallis kwam tot het idee van een stuiterende bom bij het nadenken over hoe hij als ingenieur zou kunnen helpen de Tweede Wereldoorlog in te korten. Zijn idee was dat een bom uit een vliegtuig op het rivieroppervlak kon stuiteren voordat hij een dam sloeg waar hij zou zinken en ontploffen. Het stuiteren zou het ontwijken van anti-torpedo netten in de rivier toelaten om de dammen te beschermen, en de bom laten exploderen direct naast de dam, waar het het meest effectief zou zijn, en mogelijk doorbraak. Talrijke tests werden uitgevoerd voordat ze aankwamen bij het ontwerp van de bommenwerper in de vuilnisbak en het bepalen van de optimale backspin en valhoogte. Op 16 mei 1943 verlieten 19 gemodificeerde Lancaster Bombers hun missie om de Möhne, Eder en Sorpe Dammen te vernietigen in een poging om de toevoerlijnen van nazi's te verstoren. Na verschillende pogingen werden de Möhne en Eder Dammen doorbroken, hoewel de Sorpe Dam minder schade opliep. Acht vliegtuigen gingen verloren, met 53 van de 56 bemanningsleden aan boord gedood. Men denkt dat de missie heeft geresulteerd in meer dan 1300 oorlogen op de grond, van wie velen overzeese arbeiders waren. De missie trof wel de nazi-oorlogsmachine, maar vernietigde 25 bruggen, 11 fabrieken en verschillende andere mijnen en infrastructuur en beschadigde nog veel meer.

Barnes Wallis 'schets die zijn bouncing bomb concept schetst (Foto: BAE Systems / SSPL)

Het geodetische casco dat door Wallis in de jaren 1930 is ontworpen, is een mandenmakerijstructuur die de aerodynamische vorm van het vliegtuig beschrijft, in tegenstelling tot een aerodynamische huid die wordt ondersteund door een balk. Door geodetische elementen op een gebogen oppervlak te kruisen, worden de torsiebelastingen op elk geannuleerd, wat de grote kracht verklaart. Het geodetische principe werd gebruikt in de gaszak van het Vickers R100 luchtschip, waarvan het ontwerp door Wallis werd geleid. Geodetisch ontwerp werd vervolgens toegepast op de Wellington Bomber. Hoewel deze bouwmethode langer duurde dan monocoque-technieken, resulteerden ze in robuuste vliegtuigen. Er zijn verschillende verhalen dat Wellingtons veilig terugkeren, hoewel minder dan intact, na razzia's op Duitsland, zoals hierboven afgebeeld, zwaar beschadigd door luchtafweer tijdens een inval in Duisburg in 1943.

Na de oorlog richtte Wallis zich op de kwestie van de supersonische vlucht en ontwikkelde concepten voor een aantal van dergelijke vliegtuigen, die hij aerodynamica noemde. Zijn Wild Goose-concept was opmerkelijk voor de positie van de vleugels aan de achterkant van het vliegtuig. Dit was om de rotatiekrachten-ervaring tegen te gaan, een vast lichaam te zijn dat onder een hoek in lucht beweegt - een kwestie waar hij op geattendeerd was dankzij zijn ervaring met het ontwerpen van luchtschepen. De vleugels zouden draaien om het vaartuig te sturen en terugvaren om grotere snelheden te bereiken. Wild Goose bleek succesvol als een model, maar werd geannuleerd in de vroege jaren 1950 voordat een proefversie werd voltooid. Zijn volgende Swallow-concept, hierboven afgebeeld, gebruikte ook een swing-wing, maar dan in een delta-configuratie. Na veelbelovende vroege testvluchten deed het verlies van een testmodel, gevolgd door militaire besnoeiingen, de ontwikkeling van het vliegtuig. Zijn werk is gebouwd in de Verenigde Staten, maar zonder de betrokkenheid van Wallis of Vickers. (Afbeelding: rp-one.net)

Hier verwijst Nahum naar Blockhaus d 'Éperlecques (in aanbouw in 1944), soms Watten genoemd naar een nabijgelegen stad, die tijdens de oorlog werd onderworpen aan talloze razzia's, inclusief door Tallboy-bommen. De inval van de Tallboy werd naar verluidt beïnvloed door Sir Malcolm McAlpine, die adviseerde dat de aanval zou moeten plaatsvinden voordat het beton was gezet. Gizmag kan dit echter nog steeds niet met zekerheid bevestigen.