作者：类星体
海伦娜所谓的系列化发展思路，实际上就是炮族化思路。说起来上一个位面中的莱茵金属就是炮族化发展的典范，其研制的RH120 L44、RH120 L55、RH120 LLR L47三种120mm滑膛坦克炮威力不同，适用性不同（第一种是44倍径坦克炮，第二种是威力更大的55倍径坦克炮、第三种是用于轮式战车或者轻型坦克的47倍径低后座型滑膛炮）。但这三种炮使用相同的弹药，很多部件也都通用，大大降低了研发生产成本和后勤维护压力。
炮族化的好处不言而喻，炮族化发展，正是海伦娜对德国身管火炮系统的未来的规划。
于是我们就看到了一个非常滑稽的景象：海伦娜非常无耻地剽窃了上个位面的莱茵金属的未来发展思路，然后推销给本位面的莱茵金属……
在海伦娜的规划中，75mm反坦克炮族将会有三个成员：
48倍径75mm牵引式反坦克炮
48倍径75mm战车用反坦克炮
60倍径75mm战车用反坦克炮
为啥要这样安排呢？请听下回分解。
作者有话说：明天再具体介绍海伦娜的75mm反坦克炮族。
第三十七章 三型一体
海伦娜之所以要将一个口径的火炮通过家族化设计分为三个子型号。其主要原因在于这三个子型号的适用场景是不同的，设计时面临的主要矛盾也是不同的。如果强行进一步简并型号，看起来通用化程度是更高了，但不同的设计需要会相互掣肘，必然会导致部分型号性能无法做到最优化，从总体上看，反而不利于资源的高效配置。
先说48倍径75mm牵引式反坦克炮。海伦娜认为，对于二战的牵引式反坦克炮来说，设计中最重要的矛盾无疑是重量的控制。
在21世纪陆军强国的武器库中，牵引式的反坦克炮已经基本消失或者退居二线了，大家都把自己的反坦克炮（包括105mm、115mm、120mm、125mm等口径）装上了履带式底盘或者轮式底盘。在这种情况下，火炮重量稍大一点或许问题不是太大，但我们可不能用今天的机械化水准去看二战时期的机械化水准。
这里需要明确一下“机械化”和“摩托化”的概念。“机械化部队”指士兵主要乘坐装甲载具（坦克、步兵战车、自行火炮等）机动并战斗的部队；“摩托化部队”指士兵可以乘坐交通工具机动（各种货车、牵引车、人员输送车），但以下车作战为主要作战方式的部队。
事实上，整个二战时期，还没有任何一个国家能够真正实现机械化！即使是不差燃油的山姆大叔，也只不过是基本上实现了摩托化机动！至于其他国家，尤其是陆军规模庞大又比较缺油的德国和苏联，连摩托化都无法做到。
虽然上一个位面中，军迷们总是对二战中德国和苏联的机械化战争津津乐道，但这并不是苏德战场的全貌。上一个位面的二战中，无论德国还是苏联，“机械化”只是少数精英部队才有的奢侈。事实上，德国和苏联能完全实现摩托化的部队都不是很多，更多的部队其实是采用半摩托半骡马的方式进行机动的。
你没有看错，上个位面中，苏德战场上的大部分作战单位是半摩托半骡马化的部队，宝贵的摩托化动力拿去需要牵引军中的“大块头”们，比如大口径榴弹炮、重型高炮等。骡马负责驼载其他辎重。至于普通士兵，你还是坐上你的11号战场出租车（指两条腿）上前线吧。
二战的战场环境如此，75mm牵引式反坦克炮作为未来步兵手中的主力反坦克炮，自然不能太重。从战略机动性上讲，得考虑必要时能依靠骡马牵引机动；从战术机动性上讲，得考虑依靠炮兵班组成员靠人力拉炮进入战场和转移阵地（即使基本实现摩托化的美军，反坦克炮也需要经常要靠人力进行短距离机动）。
那么能靠骡马牵引并可以靠人力进行短距离机动的火炮重量上限是多少呢？按照上个位面的经验，海伦娜认为这个上限大概在2吨左右（不是说超过2吨绝对不行，但超过这个重量靠骡马和人力拖动会非常困难）。对于牵引式反坦克炮这种需要经常转移阵地的存在，海伦娜认为除非有逼不得已的理由（比如威力大出整整一个量级），否则其重量最好控制在1.5吨或者稍微多一点的样子。
上个位面的pak40型46倍径75mm反坦克炮为什么能成为战争中后期德军最为倚仗的反坦克炮之一？不是因为它威力有多么突出，而是pak40把威力和重量之间的平衡拿捏得比较适中。
本位面海伦娜设想中的48倍径75mm牵引式反坦克炮，采用48倍径的身管长度，高效的炮口制退器，长的后座行程，基本上就是在上个位面的pak40上进一步优化的产物，主要优化措施有两条：
一、相比pak40，本位面的75mmL48合理扩大了发射药药室容积，增加发射药量，提高炮口动能，预计穿甲威力会超过pak40，代价是寿命缩短到3000发左右。
二、相比pak40弹药又细又长的药室，本位面75mmL48的弹药的药室变得更粗短，目的是和车载型的弹药实现通用（上个位面的pak40炮弹的药室长达714mm，加上弹头后，整个炮弹长度超过900mm，对在狭小的坦克里装填很不友好，所以75mmL43/48的炮弹药室长度被改短为495mm）。
说完了牵引炮，再说战车炮。
战车炮分为两型，分别是48倍径的短炮和60倍径的长炮。其中48倍径型战车炮采用和48倍径型牵引炮相同的火炮身管。60倍径型则采用改进自莱茵金属的59倍径75mm高炮的长身管，炮口无制退器。
这两型战车炮的后座行程相同且较牵引型短得多，使用的炮架也完全相同，不同的是威力和驻退阻力：48倍径型身管较短且有炮口制退器，驻退阻力较小；60倍径型身管较长且无炮口制退器，驻退阻力较大。48倍径适用于战斗全重较轻的战车，60倍径型则适用于吨位更大的战车。
总结一下这三款火炮的特点就是：
一、三种火炮通用弹药，48倍径牵引炮和48倍径战车炮通用身管，48倍径战车炮和60倍径战车炮通用驻退和炮架（只在驻退阻力上进行了调整）。
二、60倍径战车炮威力更大，成本也相应较高；48倍径牵引炮和48倍径战车炮威力适中，但成本较低。
海伦娜将自己的宏大构想向莱茵金属的设计人员进行了详细的交代和叮嘱，在她看来，只要莱茵金属能把这些都落实好，德国在75mm反坦克炮上的大坑就算是被自己填平了。不过后来海伦娜发现自己还是高看德国人了。
……
小剧场：
数年后的一天，海伦娜去莱茵公司的靶场参观75mm反坦克炮族的台架试验，威力非常让人满意，但当海伦娜走近一看，脸顿时就黑了。
海伦娜：“你们的48倍径型用的炮口制退器用的是什么工艺制造的？”
莱茵金属：“和身管一体化精锻的啊，怎么了？”
海伦娜：“为什么不用铸造工艺？精锻又贵又费工时！”
莱茵金属：“铸造的制退器寿命短，要想和炮管寿命一致就要加厚，重量就上去了。”
海伦娜：“寿命短，你把做成可拆卸的不就行了吗？”
莱茵金属：“这样的话，火炮全寿命需要更换四五次制退器，客户会质疑我们的质量的。”
海伦娜：“铸造制退器就一个铁疙瘩，四五个铁疙瘩才值几个钱？”
莱茵金属：“但是……”
海伦娜这下真的火了：“闭嘴，我知道你想说什么！你心里一定在想铸造制退器这种傻大粗配不上你高贵冷艳的莱茵金属，是吧？你一定觉得在炮口制退器上用什么一体化精锻很聪明，是吧？”
拼命按捺住想要杀人的冲动，海伦娜接着说：“想象一下吧，如果现在前线在打仗，急需要一批反坦克载具，现在我们手头也正好有100辆缴获的轻型履带车辆可以用来改装，但相对于75mmL48的后坐力，这些底盘的承载能力有些偏低，你们准备怎么办？”
海伦娜的声音里充满了讽刺的意味：“改炮管？改炮架？还是改后座行程？你们一定是这样想的，对不对？然后为了改装这100辆车再开一条生产线对不对？”
海伦娜冷冷地说：“但是如果我们的制退器不是一体化锻造的，而是可拆卸的铸造制退器，我们只需要给它换上一个制退效率高一些的制退器就行了。重新开一个模子就能搞定。这样我们至少能早一个月将两个营的轻型自行反坦克炮送上战场！在关键战场上，两个营的自行反坦克炮足以决定胜利的天平摆向哪一边！现在好了，或许就因为你们这令人智熄的操作，我们的战士需要靠血肉去抵挡敌人的坦克履带了！”
“你们说，做出这种脑残设计的人该不该枪毙？”海伦娜最后总结道。
……
考虑到现在是和平时期，最终莱茵金属和海伦娜各退了一步，炮口制退器改为可更换的，但工艺上使用了挤压成型工艺（这也是上个位面二战德军制退器的常用工艺），成本比锻造的低，寿命不如精锻，但比铸造的好。不过海伦娜还是要求开发铸造制退器方案作为备份。
回去的路上，海伦娜不禁扶额，心想：太难了，我太难了，一个炮口制退器里都有汉斯的脑坑，前面不知道还有多少德国人的脑坑在等着我呢！麻麻，我要回家……
第三十八章 复合型管
海伦娜向莱茵金属介绍完了自己的75mm反坦克炮的家族化发展思路，莱茵金属对这一“伟大构思”感到惊讶不已。实事求是地说，火炮家族化这一思路，在上个位面的二战中其实有过一些零星实践，并且不乏成功的案例。但是像海伦娜一样，从设计之初就开始系统地从顶层进行蓝图规划，确实是一种超越了时代的思想。
莱茵金属不知道的是，这还仅仅是海伦娜对火炮家族化发展构思的冰山一角！如果莱茵金属能看到海伦娜关于德国未来身管火炮发展蓝图的全景，他们一定会感到震撼的！因为海伦娜的野心比他们想象的要大得多！
海伦娜对火炮系列化发展的规划，可不仅仅是将口径相同、倍径相近的火炮家族化，以满足不同使用场合这么简单！那只是海伦娜火炮家族化的纵向经线，海伦娜的火炮家族化还有纵向的纬线。
如果说经线是把相同口径的火炮安装在不同炮架上，构成火炮家族。那纬线就是把不同口径的火炮安装在相同炮架上，构成火炮家族。举例来说48倍径75mm牵引式反坦克炮可以和32倍径105mm牵引式榴弹炮使用同一型号的炮架。
这种不同口径的炮身装在同一炮架上的火炮，被称为姐妹炮。实际上二战中德国也曾在pak40和Le.FH18上使用过相同的炮架，但由于缺乏系统规划，使用中还是出现了不少问题的（比如轻量化的炮架不够坚固）。为了从顶层解决这一问题，海伦娜提出了三种措施：
第一条措施是让口径大的火炮倍径低一些，口径小的火炮倍径高一些，这样就能让两种火炮的适宜发射药量差距不至于过大。
第二条措施是让口径大的火炮制退器效率高一些，口径小的火炮制退器效率低一些，结合第一条就能让不同火炮在后效期末自由后座末动能相近。
第三条措施是在以上两条仍然不能满足需要的情况下实施的，即将火炮的炮架分为下炮架和上炮架，下炮架可以完全相同，上炮架则可以根据需要，在大部分配件相同的情况下，通过调整后座模块和仰俯模块，实现对不同火炮的兼容。
不过如此宏伟的炮族化蓝图，就不是靠海伦娜一个人的力量所能完成的了，其中需要大量的论证和实践工作，海伦娜只能提供一个总体思路，剩下的就需要交给专家们去进一步论证和细化了。现在海伦娜将目光投向了一家规模不大的德国公司：罗意威公司。
现在知道罗意威公司的人恐怕已经不多了（恐怕只有少数电子管收音机的发烧友听过），不过罗意威在电子管发展史上依然有着很高的地位，因为罗意威公司是复合管的发明者。
说到罗意威公司发明复合管，就不得不提一件趣事。当时德国对电子管收音机的收税标准是按照电子管数量收税，这让电子管收音机的税负颇为沉重。
但是所谓上有政策，下有对策。1926年罗意威公司搞出来了一个非常鸡贼的发明：复合型电子管！罗意威公司将2HF和3NF的功能整合到同一只电子管内，而这本来是需要两个电子管的。这就在保证功能的基础上减少了电子管的数量，这也是之后所有复合电子管的鼻祖。
虽然罗意威的这个发明一开始仅仅是为了逃税而做出的，但罗意威很快就发现：虽然就生产成本而言，单只复合管的成本比普通电子管更高，但由于管子的总数减少了，总的成本反而下降了！管子总数减少还带来了其他好处，比如整个电路系统的体积减小了，比如可靠性和可维护性上升了……
拆开一台老式电子管收音机，你就能看到里面的各种型号的电子管，有很多都是复合管。虽然从今天的角度看，这些小灯泡一样的电子元件又大又蠢，不过就当年而言，复合管的出现确实是电子管发展到高峰的产物。
其实海伦娜一开始是打算跳过电子管，直接将上晶体管的。不过在实践上发现根本行不通，虽然海伦娜知道晶体管的基本原理，但是现在德国的化学工业水平根本提纯不出海伦娜需要的高纯度硅，勉强做出来的晶体管价格贵得怕人，而综合性能上并不能全面胜过已经走向成熟电子管。
海伦娜最终还是放弃了一步登天的想法，转而把罗意威公司和西门子公司拉进了“和平发展基金”的科研项目，咱先把电子管搞好比较合适。
作者有话说：海伦娜捣鼓电子管和晶体管，自然是为今后电子技术发展做准备。
计算机其实是依靠用程序控制的一系列开关完成计算任务的。最早是机械计算机，靠的是机械开关；然后进化到继电器（虽然继电器是电力控制的，但依然存在机械元件，不是真正意义上的电子计算机）；再然后才进化到我们熟悉的电子管和晶体管（这才是完全意义上的“电子计算机”）。
“世界计算机之父”——康拉德·楚泽开始用机械计算单元，后来用继电器计算单元。就计算单元来说其实还是机械和半机械的。不过他被称为“计算机之父”主要还是因为最早在计算机上使用“二进制”和最早提出“计算机程序控制”的概念。
不过现在人家还在上高中，海伦娜还是先不去打扰他吧。
第三十九章 又遇一坑
当你凝视着深渊时，深渊也在凝视着你。
————尼采
海伦娜终于通过火炮家族化设计填上了德国火炮设计师们的脑坑，这本应是一件值得高兴的事情，但是此时的海伦娜内心却毫无波动，这些年来的经历已经一次又一次地教育了海伦娜，那就是你每次帮德国人填上一个脑坑，前面总会有一个更大的坑等着你。
现在的海伦娜就面对着一个深不见底的大坑，随着历史的车轮进入1927年，现在海伦娜已经到了不得不为未来德国的战车动力做规划的时候了。
德国设计师在战车动力上的脑坑估计是第三帝国所有武器设计脑坑中危害最大的一个，结合上个位面的历史，海伦娜认为，如果把第三帝国的武器设计师全部枪毙，可能会有少数冤枉的，但如果把迈巴赫的战车发动机设计师全部枪毙，估计一个冤枉的都没有。
……
很多人喜欢争论二战时期的战斗车辆到底用汽油机好还是柴油机好这个问题，虽然上个世纪60年代以后，柴油机最终成为了战车的主流动力。但放到二战时期，汽油机和柴油机在战车上的角逐还处于难分高下的状态。虽然柴油机扭矩大，油耗低、不易起火的优势，但汽油机体积小、重量轻、噪声低的好处也不容忽视。
所以在海伦娜看来，仅就性能而言，二战中的战车并不存在一定要用汽油机或者柴油机的问题。相比汽油机和柴油机本身的性能，各国自身的技术水平、资源状况、作战环境等反而是选择时首先需要考虑的因素。上个位面的二战中，苏联和日本选择了柴油机，英国、美国和德国主要使用汽油机。各国的选择基本上都是依据各国的资源禀赋和技术水平综合考虑的结果。
上个位面的德国，曾经一度在战车动力用汽油机还是柴油机的问题上举棋不定，不过最终德国还是选用了汽油机，这很大程度上和上个位面德国的煤炭液化工艺主要是更适合生产汽油的直接液化工艺有关。
但是这个位面由于海伦娜提前拿出了“铁-氧化锌-氧化钾”催化剂，加上费歇尔和托罗普希这两位化工大神的夜以继日的专研，煤炭间接液化工艺的进步速度一日千里，相比煤炭直接液化工艺大有后来居上的势头！由于煤炭间接合成法更适合生产高质量柴油，这让本来在犹豫的德国军方心中的天平最终倒向了柴油动力装置。
对于德国车用内燃机选择柴油动力这一点，海伦娜并无异议。柴油机放在二战不敢说一定能压倒汽油机，但就综合性能看也是个不坏的选择。海伦娜现在更加关心的是未来德国的车用柴油机技术路线的选择问题。
一提到上个位面二战中经典的车用柴油机，大家首先想到的是苏联T-34坦克的御用动力——B-2柴油机。这款久经考验的发动机不仅在二战中装备了数万辆苏军战车，而且其后裔在战后还在继续谱写传奇，T-54、T-55、T-62、T-72等型号的苏联坦克发动机，其源头都能追溯到这一款发动机上。可以说，没有B-2，就没有红色帝国的“钢铁洪流”！
B-2虽好，但海伦娜并不准备让德国的车用柴油机依循B-2的计算路线。
不要以为海伦娜是吃不到葡萄酒说葡萄酸！事实上，以德国的技术能力，想要沿着B-2的技术路线搞出一台超过B-2的柴油发动机没有任何难度。
这可不是海伦娜空口白牙说大话，上个位面的历史上德国还真研制出过这样一款柴油机，这就是戴姆勒-奔驰1936年研制成功的OF-2柴油机（有趣的是OF-2和B-2一样，都有航空发动机血统）。OF-2和B-2气缸夹角都是60度，都有较长的活塞行程，都是铝制机体。那么这款OF-2性能相比B-2如何呢？让我们看以下数据：
其最大功率为800马力，比B-2发动机的500马力高60%；
其升功率14.85马力/升，比B-2发动机的12.86马力/升高出15.5%；
其功重比0.856马力/千克，比B-2的0.572马力/千克高49.7%！
你以为OF-2又是一台迈巴赫式的高速低扭矩发动机？你错了！OF-2在800马力时，转速只有1790转，比B-2的1800转还要低，因此其最大功率时扭矩比B-2高出61%。另外OF-2的单位体积功率也不错，和号称紧凑的B-2基本相当。
总之在海伦娜看来，苏联的B-2发动机很好，如果让德国人操刀，完全能做得比B-2更好。不过尽管如此，海伦娜依然“顽固”地认为B-2的技术路线并不适合未来的德国。
也许你会有疑问：迈巴赫的技术路线你海伦娜说该枪毙，B-2的技术路线你海伦娜又说不适合德国，那你倒是说说到底准备给未来的德国安排哪一条技术路线呢？
海伦娜表示各位不用急，这事还需要细细道来。
作者有话说：无论对海伦娜还是对我来说，车用发动机还真是个大坑，我可能需要用几个章节来填坑了。
第四十章 中庸之道
要想设计一台功率达标的发动机，首先需要了解一台发动机的功率主要是由什么来决定的。决定一台发动机的功率的参数主要有三个：排气量、转速、平均有效压力。
排气量是指活塞在上下止点间运动时所通过的空间容积。对于多缸发动机来说，其排气量是由单缸容积（由缸径和活塞行程决定）乘以汽缸数量决定的。排气量越大，发动机每次旋转吸入和排出的气体体积就越大。
转速是发动机曲轴每分钟的旋转次数，对于四冲程发动机来说，曲轴每转两周会有一个做工冲程（两冲程发动机是每转一周做一次功）。所以转速越高，发动机每分钟能做工的次数就越多。
平均有效压力则是单位排量每个循环所能发出的有效功。平均有效压力是平均指示压力和机械效率的乘积，其中平均指示压力可视为工质对活塞顶部的平均压力。由于机械效率的提升比较困难和缓慢，所以提高发动机平均有效压力主要靠提高平均指示压力即工质对活塞顶部的平均压力来实现。提高发动机的压缩比和增压比，是实现这一目标的最有效手段。
由于发动机的功率和排气量、转速、平均有效压力三者的乘积成正比。当你削弱其中一个参数时，想要保证功率不下降，就必须通过加强另外两个参数来补偿。一台内燃机的设计，其实就是要求设计师在排气量、转速、平均有效压力这三个球上跳舞并且保证不掉下来。
知道了以上这些，让我们来看看迈巴赫的发动机设计。二战期间，迈巴赫是一号、二号、三号、四号、虎式、豹式、虎王等坦克发动机的生产商，可谓几乎垄断了第三帝国的战车发动机研发生产，由于迈巴赫旗下的战车发动机种类较多，我们就来选一款有代表性HL230汽油机来管窥一下迈巴赫的战车发动机设计思路。
最大功率高达700马力的HL230系列汽油发动机由HL210系列发展而来，主要改进是将气缸体从铸铝换成了铸铁并稍微增大排气量，是二战中德军虎式坦克、黑豹坦克和虎王坦克的动力来源。
前面讲到，发动机的功率主要由排量、转速、平均有效压力三个指标决定。俗话说魔鬼总是藏在细节中，我们在惊叹HL230强大的动力输出之外，也需要深究一下这个700马力的惊人动力输出是怎么达到的，以及迈巴赫达成这个功率的技术路线潜藏着哪些隐患。
让我们先看HL230排量，HL230的排气量为23.88升，以当时的技术水平看，是一款妥妥的小排量发动机。其升功率不仅远远高于苏联排气量38.88升，功率500马力的B-2柴油机，也高于同为小排量汽油机的福特GAF型V8发动机（M26潘兴的动力，功率500马力，排量18升）。
再看平均有效压力，作为自然吸气式发动机，提升平均有效压力的主要手段就是提高压缩比，但是汽油机的固有特性让汽油机的压缩比无法和柴油机媲美，而且德国抗爆能力强的高辛烷值汽油还得优先供应航空部队，为了防止爆燃，HL230的压缩比自然不能定得太高。
HL230排气量设计得太小堵死了靠排量来拉功率的道路，汽油机的固有属性外加德国高辛烷值燃油的不足又把刷平均有效压力这条路堵死了。如果说排量、转速和平均有效压力是的圆桌三条腿，那么现在三条腿断了两条，只能靠剩下的转速这条腿一柱擎天了！于是HL230转速高达3000转/分，比苏联T-34的B-2发动机足足高了66.7%,比同为高转速小排量的美国M26潘兴的GAF型V8发动机也高了15.4%！
如果你问高转速有没有好处？有啊，当然有啊，比如说高转速可以带来高功率密度，没看到跑车的高功率密度发动机都是高转速的吗？就HL230发动机而论，其本体的功率密度放在二战可是数一数二的！
不过坑爹的地方还在后面，HL230的高转速带来了极高的热负荷，为了不让发动机因为过热而爆掉，就必须使用强力的散热措施。如果我们拆开虎式和豹式坦克的动力舱盖，就能看到里面的三段式结构：中间是发动机本体，两边一边一组巨大的散热器风扇。
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