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航空史话

波音747为什么用鹅包式机头设计?

时间:2018年03月09日 16:31   来源:微信@航佳技术
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  在美国历史上,有“呼啸的二十年代”的说法,火爆的经济和高涨的人气使使二十年代成为三是年代大萧条前华丽的闪光。对航空技术来说,60年代也是呼啸的年代,大跃进式的疯狂将超音速带入了民航。但由于油耗和噪音等原因,超音速客机的热潮 像五分钟热度,来得猛去得快。只经过短暂的航线运行就撤出了航班服务,美国的SST计划的口气比力气大(三倍音速,200座以上的容量),最终只有协和式惨淡经营了30年。

  另一方面,美国空军在1963年启动巨型运输机CX-HLS计划,要求新一代运输机的最大载重达到80吨以上,载重52吨时航程达到9200公里以上,大大超过刚开始服役的C-141的能力上限。波音、洛克希德和道格拉斯最终获得资格竞标,通用电气,普拉特惠特尼获得对发动机的竞标资格。

 

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  波音的CX-HLS方案,日后成为波音747的基础。洛克希德的CX-HLS最后入选,日后成为C-5“银河”式运输机。

 

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  首尾可对穿装卸是CX-HLS的重要要求,不对穿装卸时,也可以从两端同时装卸,经向两侧大开,但尾跳板被机翼挡住了,看不见。

  CX-HLS明确要求可以从机头到机尾“对穿”装卸,便利机动车辆的上下。为了满足这个要求,波音、道格拉斯和洛克希德都把驾驶舱移动机舱天花板以上,以容纳机艏门。道格拉斯在机身以上设计了一个战斗机座舱一样的驾驶舱,洛克希德则是从高置的驾驶舱拉出一条和机舱平行的长长的机脊,一直延伸到垂尾,这也作为上单翼的安装点。波音则取两者的折中,大大加大道格拉斯的机顶驾驶舱,但没有像洛克希德一样一直延伸到垂尾。洛克希德最后赢得竞标,推出C-5“银河”式运输机,至今依然是美国最大的军用运输机。

  在波音还没有落选的时候,泛美总裁胡安特里普已经看到了机会。大多数国家都有一个代表国家的航空企业,容许在飞机上使用国旗标识。对于美国来说,只有泛美还接近这个称号,泛美之后,再也没有一家美国航空企业可以号称代表美国了。特里普的远见是传奇性的。60年代民航客运流量急剧增长,预计涨势将持续到至少70年代,波音707一级的客机已经不能适应需要,即使加长707也很快就将不能满足需要。特里普大胆地向波音建议,将波音的CX-HLS方案改成大容量远程客机,用空前的低票价、高运能、大航程抢占正在迅速扩展的越洋民航市场。波音有意将落选的波音CX-HLS改进用用于方兴未艾的民航货运,两家一拍即合,特里普当场拍下5.25亿定金,订购25架。这就是波音747的开始。

  泛美座位波音747的 催生者,对波音747的设计有着决定性的影响,至今没有任何单一的航空企业对任何一架主要的民航客机的设计有如此之大的影响。1966年4月13日波音建立50周年的时候,泛美的5.25亿合同正式签订。特里普称这是“人类历史上最强大的和平武器,将和洲际导弹一样进入文明的史册”。这是当时历史上最大的一笔客机采购,但特里普也不是一盏省油的灯,拍下5.25亿,要求波音在1969年底之前交货,波音只有三年时间,实际设计时间只有28个月。这就是说,波音要在这段时间里完成全新飞机的设计、新总装厂的筹建、试飞和FAA验证。这是史无前例的疯狂,至今没有人超过这样的野心。波音747的经济性比707要改善30%,不光大大降低旅行成本,也大大拓展了潜在的市场。泛美的对手们无法坐视泛美的领先,蜂拥表达订购波音747的意向,波音747还没有问世,就已经成为一个销售上极大的成功。

  但是,牛皮不是吹的,波音必须拿出真家伙来,否则热空气吹出来的气球,毕竟只是气球。波音承受住空前的压力,比以波音707更大的疯狂,将企业的命运押在波音747上。

  在超音速民航的热浪尚未褪去的60年代,波音是把波音747作为超音速客机全面取代亚音速客机前的临时填补来设计的。波音747作为客机的长寿是波音始料未及的,所以波音最初是把波音747按货机设计的,日后亚音速客机不再有市场时,可以容易地转为货机,运载刚开始流行的航空集装箱。CX-HLS的机首球锥本来就是一个可以整体向上掀起的艏门,用作客机时,当然就简化成固定的机首球锥了。为了保持货舱的畅通和完整,驾驶舱依然保持在“二层楼”,形成波音747特有的“驼背”形状。

 

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  CX-HLS是军用运输机,自然是上单翼,翼吊发动机既便于维修和对机翼卸载,又离地有一点距离,不至于在起飞着陆时吸进砂石。机身的多轮起落架减轻对地面的压力,有利于在野战机场起降。但作为民航客机,波音747要改成下单翼,采用较轻的前三点起落架。下单翼也可以遮蔽一点发动机噪声,改善机舱内的舒适性。下单翼离地面近,还可以利用一点地面效应,增加起飞时的升力。但上单翼改下单翼可不是把机翼搬一个地方那么简单,波音最后基本上全新设计了机翼,只是设计原理和制造技术层面上可以和CX-HLS共享。

  为了大大增加每排的座位数和减少旅客上下飞机的不便,波音从一开始就打算采用双走廊,双走廊日后成为所谓“宽机身”客机的标志。波音原先打算直接用CX-HLS的机身,全长双层,上层7座双走廊,下层8座双走廊。但FAA对紧急疏散规定的要求不能满足,最后只好放弃上层,而加宽下层至9座双走廊,最终进一步加宽到3+4+3的10座双走廊。几十年后,A380的双层设计也遇到了同样的问题。但尾了便于改装成货机,波音还是保留了上层的驾驶舱。不过在一开始,波音对驾驶舱后半到底干什么用没有底,开始时,这里只是用于头等舱的酒吧,后来才开始改作载客的。这倒不是波音不懂得如何增加为航空企业盈利的座位,依然是紧急疏散的要求所决定。

 

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  波音747的上下两层为多载客提供了可能,但波音不是一开始就把上层用于载客的

 

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  早期波音747上下层之间的楼梯是螺旋形的。

  FAA要求任何客机的所有旅客必须在90秒内全部安全地疏散离机。波音招集了560名志愿者,但第一次试验时,用了两分半钟才疏散完毕,一些参试人员还受了伤。后续试验总算达到90秒的要求,但有更多的人受伤。更糟糕的是,上层的旅客是身穿吊带用滑轮放下来的,很不实用。紧急疏散的问题用了很久才解决,增加紧急疏散口,改善疏散路线,上下层之间不用盘旋楼梯,改用加宽的直楼梯,这些措施最终解决了紧急疏散问题。

  

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