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百家讲坛: 航空史中的十个瞬间-周日新
主讲人简介 周日新，曾任航空工业部政策法规司副司长，《航空杂志》总编辑，现任中国航空工业第二集团科技委委员。 内容简介 1.莱特兄弟飞机上天：首次升空时间只有12秒，飞行距离不过36.58米，他们却开创了人类航空的新纪元。 2.第一架全金属客机首飞：德国著名飞机设计师容克斯敏锐地看到金属材料的使用前景，认为制造飞机最适宜的材料不是木材而是金属。容克斯就成为第一个“吃螃蟹”的人。 3.林白单人飞越大西洋：1927年5月，世界航空史上发生了一件盛事，美国飞行员林白单人成功地从纽约飞抵巴黎，成为一时轰动世界的新闻。 4.第一架实用直升机首飞：世界公认的第一架实用直升机是由西科尔斯基完成的。1939年9月14日，这位被称为现代直升机之父的著名直升机、飞机设计师驾驶自己设计的VS300直升机进行了首飞。 5.第一架喷气式飞机首飞：1939年8月27日，德国飞机设计师亨克尔设计的He178单翼机升空，飞行速度达到每小时700千米。 6.耶格尔突破音障：1947年10月14日清晨，美国飞行员驾驶X1火箭研究机进行动力飞行。最终他突破了音障。 7.喷气客机首航伦敦至罗马：36座的喷气客机第一次在云层上面飞行，使旅客可以更加心旷神怡地鸟瞰白云下的美丽大地。世界上第一种民用喷气客机“慧星”号客机正式投入航线首航。 8.阿普特突破热障：1956年9月27日，美国空军飞行员阿普特上尉驾驶贝尔X2火箭研究机，飞行速度达到马赫数3.2，阿普特在这次创纪录的飞行中献出了自己宝贵的生命。 9.超音速客机首飞：20世纪60年代末期，有两个日子曾被载入世界航空史的史册：即1968年12月31日和1969年3月2日，超音速客机图144和“协和”号分别进行了首飞并取得成功。 10.世界最大宽体客机首航：波音747飞机竟然是波音公司竞争落选的产物。1964年，美国空军招标结果是波音失败，波音从失败中奋起，发展大型宽体客机，最终获得了成功。 《航空史中的十个瞬间》 （全文） 2003年是世界第一架飞行诞生100周年，飞机的发展成为20世纪最伟大的传奇之一，它极大地改变了人类的生活。回顾百年航空发展的不平凡历程，我们选取了10个瞬间，从简要的回顾中，人们也许可以从中得到某些启示。 1.莱特兄弟飞机上天(1903.12.17) 首次升空时间只有12秒，飞行距离不过36.58米，他们却开创了人类航空的新纪元。 莱特兄弟发明的“飞行者”1号飞机在1903年夏就制造完成了。这是一架双翼机，是蒙布与张线结构；又是一架鸭式飞机，因为升降舵在飞机前面。它装一台12马力的发动机,带动两个螺旋桨。飞机没有起落架，只有滑撬依靠滑行起飞；没有飞行员座椅，飞行员只能趴在飞机上操纵飞机；没有副翼，依靠操纵机翼扭曲使飞机偏转。12月14日，他们决定正式首飞，兄弟俩由掷硬币决定由哥哥威尔伯·莱特先飞，可惜他运气欠佳，在飞机起飞时，把机头拉高了，造成飞机失速，旋即栽下来，这次试飞失败了。 1903年12月17日,星期四,进行第二次试飞。这次轮到奥维尔·莱特先飞了。 当时天气寒冷，试飞的场面也颇冷清。试飞场地是北卡罗来那州基蒂·霍克以南6千米处基尔德夫尔沙丘附近的海滩上。在场观看试飞的只有5个人，其中包括约翰·T·丹尼尔斯和小男孩汤姆·怀特。尽管前一天莱特兄弟曾贴出告示：“明天上午在沙丘上空进行世界上第一次载人飞机试飞，欢迎参观。”但几乎无人相信他们会取得成功，因此来者寥寥。 据目击者回忆，10时30分，奥维尔俯到飞机上进行驾驶，因为“飞行者”1号没有起落架，它是用带轮子的小车在滑轨上滑跑以起飞的，威尔伯扶着机翼以使飞机在滑跑时平衡，飞机向前滑行，威尔伯还跟着跑了一段，飞机迎风起飞了，在空中飞行还不平稳，有点颠簸，最后滑下来着陆了。经测算：飞机留空时间12秒，飞行距离36.68米。飞行成功了！ 当天的试飞共进行了4次，最好成绩是哥哥威尔伯创造的：留空时间59秒，飞行距离260米。 人类首次升空时间只有12秒，这是何其短暂的飞行瞬间！对于乘飞机旅行已成寻常事的今天，人们几乎难以理解这12秒的意义。1997年4月波音777-200型飞机环球飞行时单程不经停飞行时间为21小时23分，是莱特兄弟飞行瞬间的6000多倍，飞行距离则是5万多倍！但是莱特兄弟飞行瞬间的意义却非同寻常，因为它宣告了飞机的诞生和航空时代的发韧。 有张照片恰好记录下了这一珍贵的飞行瞬间。它是由丹尼尔斯在10时35分拍摄的。从照片上看，“飞行者”1号离地约一米高，右边一位穿夹克戴帽子的人背向镜头，他是威尔伯·莱特，而趴在飞行员座位的人则是奥维尔·莱特，这张照片后来被世界各地广泛转载。 莱特兄弟为什么会取得成功？航空史学家在研究中发现，既不在于他们的学识，也不在于他们比别人高明多少，而主要有三个因素。 一是他们继承了前人的成果，也吸取了前人失败的教训。他们几乎研读了航空先驱们所有航空方面的著作，充实自己的理论知识，同时进行了大量的科学试验。 为了准备这次试飞，他们在前三年，先后制造了3架滑翔机，进行了逾千次的滑翔飞行，逐步体会、掌握操纵飞机的方法。他们特别推崇德国航空先驱、被誉为“世界滑翔机之父”的李林达尔，从他的关于飞行的著作中学习航空知识，为此他们甚至攻读了德文，这对于只受过4年中学教育的莱特兄弟来说无疑是很困难的。 二是莱特兄弟在研制飞机上遵循了科学规律，注意理论与实践的结合。他们在航空理论上也许比较弱，这一点可以通过学习来加以弥补，但他们有丰富的机械设计经验，有很强的动手能力，他们把理论、设计、制造、试验、试飞结合起来，兄弟俩集设计师、工程师与飞行员于一身，这是很大的优势所在。 三是莱特兄弟具有勇于探索、百折不挠和不怕牺牲的科学精神。飞机试飞风险很大，甚至要付出生命的代价，如德国人李林达尔和英国人皮尔彻就是在试飞中丧生的，但莱特兄弟却争先恐后驾驶飞机进行首次飞行，以至于要通过掷硬币来决定谁先飞。莱特兄弟说：“要得驱御烈马的最好办法，绝不是在旁边指指点点所能完成的，最重要的是自己骑上烈马驾驶它”。正是由于这种精神，莱特兄弟终于驾驭成功“飞行者”1号这匹“烈马”，创造了划时代的飞行瞬间。 2.第一架全金属客机首飞(1919.6.25) 航空技术的发展，促进了飞机速度的提高，带动了航空材料的发展。在20世纪20年代以前，飞机采用木质结构是当时的主流。然而随着飞机速度、飞机机动性以及飞机载重的提高，木质结构已经不能满足这些要求，必然要向全金属结构的飞机过渡。由于飞机飞行的特殊要求，这种金属结构要轻，强度要大，于是铝合金应运而生。 铝合金的发现也是挺偶然的。1906年，法国工程师维尔姆在一次实验中，发现含有一定成份其他金属的铝合金其硬度和强度均有所增加，这就是第一种铝合金，后来由杜拉金属公司制造成功，故称为杜拉铝。 杜拉铝是铝铜镁锰等合金，属于可热处理强化铝合金，具有较高的力学性能，适于制造飞机的构件，如蒙皮、壁板、桁条、翼助等。铝合金的出现引起了飞机结构材料的革命，木质结构让位于铝合金的结构。德国著名飞机设计师容克斯敏锐地看到金属材料的使用前景，认为制造飞机最适宜的材料不是木材而是金属。但当时木质飞机一统天下，无人敢用金属造飞机。容克斯就成为第一个“吃螃蟹”的人，1915年12月12日，他设计的世界第一架无支柱悬臂式全金属单座飞机J1首次试飞，该机装一台120马力的发动机，但是没有投入生产。第一次世界大战后，他从事民用运输机的研制，采用杜拉铝制成了世界第一架全金属的飞机F13旅客机，于1919年6月25日首飞成功，该机可载客4人，驾驶员两人，巡航速度每小时140千米，可飞行5个小时。该机共生产322架，广泛使用到30年代初，1932年，容克斯在F13飞机的基础上又推出了大型三发旅客机Ju52，该机共生产4000架，在世界各国广泛使用。 容克斯宣告了飞机从木质结构跨进了全金属时代。 3.林白单人飞越大西洋(1927.5.20-21) 林白在越洋飞行中，要克服恶劣的气象、低能见度和来自心理上的孤独与恐惧。1927年5月，世界航空史上发生了一件盛事，美国飞行员林白单人成功地从纽约飞抵巴黎，成为一时轰动世界的新闻，林白也立即成为家喻户晓的飞行英雄。林白1902年生于底特律，20岁那年，他进了飞行学校，第一次驾驶飞机上天。1926年，林白成为邮政飞行员。邮政飞行也是颇具风险的事业。就美国而言，早年从事邮政飞行的40名飞行员竟有31名死于飞行事故。正是在邮政飞行生活中，林白萌生了单人飞越大西洋的念头。为了实施他的计划，首先是找好赞助商，帮助他解决买下一架飞机的费用，其次是选择好飞机型号并进行必要的改装。这两件事很快得到了落实。8名圣路易斯商人愿意赞助费用购买飞机，条件是飞机要命名为“圣路易斯精神”号。飞行型号选为瑞安公司生产的M—Z型邮政飞机，装一台225马力的莱特发动机。林白还要最大限度地减轻起飞重量。为此，他拆除了很多必要的设备，大有孤注一掷的架式。例如拆除了发报机、夜航设备、食品柜甚至降落伞。而他所带维系生命的全部食品是：5个三明治和3瓶水。 改装完成的“圣路易斯精神”号是一架上单翼飞机，总重量为2 381千克。最大平飞速度每小时200千米，航程7 483千米，大大超出纽约到巴黎的距离5 760千米。这架飞机的载油量达到1 705升。 当林白于1927年5月12日驾驶“圣路易斯精神”号抵达纽约时，还有两组飞行员在这里等待起飞，即大名鼎鼎，曾成功飞越北极和南极的伯德机组和克拉伦斯·饯伯林机组。不仅如此，还有坏消息，在这之前，已有4架飞机在试飞和飞越大西洋中坠毁，好几位飞行员丧生。但这丝毫没有动摇林白飞行的决心。 5月20日7时54分，在纽约长岛的罗斯福机场上，林白驾驶“圣路易斯精神”号起飞，人们看到，这架满载燃油的飞机差一点未能越过跑道尽头的电话线，但是飞机升空了，伴随着发动机轰鸣径直向北方飞去。 林白的路线是，北飞至加拿大纽芬兰，然后径直向东，横穿大西洋，28小时后到达爱尔兰海岸上空，偏航仅5千米，其余的飞行则较为顺利，包括越过康沃尔山，直飞巴黎， 飞行中林白困得眼皮直打架。他深知：在他年轻的生命中，这是最长最难熬的一个夜晚，一个人驾机飞行，瞌睡比坏天气更可怕。为了保持清醒，他使出了浑身解数：抽打自己的嘴巴；把一只手伸到座舱外，让冷气把气冻僵；双脚在座舱里不停地踏动，直至酸痛得抬不起来…… 5月21日晚10时许，在巴黎的夜幕下，林白驾机降落于布尔歇机场。林白没有想到：机场上竟有10万人在狂热地欢迎他。 林白此次单人不着陆飞越大西洋，“孤胆英雄”林白，是20世纪二三十年代一批勇敢的飞行员中的佼佼者，他飞越大洋、征服极地、环球飞行乃至挑战极限，推进了航空事业的发展，也唤起了公众对航空的极大热忱。 4.第一架实用直升机首飞(1936.6.26) 世界上公认的载人直升机FW61是德国直升机设计师H·福克于1936年发明的。1936年6月26日进行了成功的试飞。1937年，FW61创造了直升机飞行速度（每小时120千米）、升限（3416米）、留空时间（1小时20分）3项世界纪录。令人惊叹的是，德国著名女飞行员汉纳·赖奇曾驾驶FW61直升机在柏林的德国大厅里试飞，表演了悬停、360°转弯、前飞、后飞和侧飞等动作。世界公认的第一架实用直升机是由西科尔斯基完成的。1939年9月14日，这位被称为现代直升机之父的著名直升机、飞机设计师驾驶自己设计的VS300直升机进行了首飞。为了首飞他呕心沥血设计出来的得意之作，他身着笔挺的西装，头戴毡帽，稳坐在驾驶舱里启动了发动机，直升机缓缓升起，离地面只有二三米，悬停也不过10秒，但是VS300成功了！ 西科尔斯基在设计中解决了直升机一项重大难题——飞行中打转儿的问题。 直升机打转儿是由旋翼产生的，旋翼旋转时除能产生升力以克服直升机的重力使直升机升起外，还能产生向前的水平分力使直升机前行；同时还产生了旋转的反作用力矩使直升机打转儿，为解决打转儿的问题西科尔斯基巧妙地设置了在垂直面旋转的尾桨，平衡了旋翼产生的反作用力矩。VS300装有一台4气缸气冷式发动机。功率为75马力。旋翼有3片桨叶，直径8.5米，机身为钢管焊接结构。经反复试飞，证明该机具有良好的操纵性能。1940年，美国陆军决定大量订购VS300直升机的改进型VS316，直升机进入军队服役。1940年5月6日，51岁的西科尔斯基驾驶VS300直升机创造了续航时间1小时32分26秒的世界纪录。直升机的原理很古老。我们古代小孩玩的竹蜻蜓就是直升机的雏型。竹蜻蜓是用竹和木头削成细长扭曲形薄片，在中间装上立轴，用双手一搓便会飞快旋翼而上升。但竹蜻蜓究竟始于何时，却无文献可考。据说汉代就有了轮式风扇。中外学者推算，竹蜻蜓最晚也不会晚于明代，因为18世纪，竹蜻蜓就由中国传到了欧洲，法国还举办过竹蜻蜓的飞行表演。竹蜻蜓对航空科学的发展产生过影响。英国航空先驱凯利曾对竹蜻蜓有过深入研究，他自制的竹蜻蜓能飞30米高，他还画出了有4个旋翼的直升机草图。 世界上第一个画出直升机草图的是意大利艺术大师达·芬奇。这位旷世奇才不但在艺术上取得辉煌的成就，在航空科学上也单有建树，他还是世界第一架扑翼机的设计者。 达·芬奇于1483年画出了直升机草图，直升机的升力由旋转着的螺旋桨产生。 从竹蜻蜓到现代直升机这一发展历程表明，古老的儿童玩具孕育、诞生了现代形式多样的直升机。 5.第一架喷气式飞机首飞(1939.8.27) 亨克尔对26岁的欧海因说：从今天起，你被雇用了。我给你5万马克，你要在6个月内搞出一台喷气发动机来 。1939年8月27日，德国飞机设计师亨克尔设计的He178单翼机装有欧海因设计的世界首台涡轮喷气发动机HeS3B，在德国著名飞行员瓦西茨的驾驶下升空，这架He178采用硬壳式铝机身，木质机翼，飞行速度达到每小时700千米。 从世界上第一架飞机诞生之日起，提高飞行速度、飞行高度和载重量就一直是人们研制新飞机所追逐的目标，但是到了20世纪30年代，飞机的速度一直徘徊在每小时700千米左右，这差不多装有活塞式发动机和螺旋桨的飞机的极限，用苏联著名飞机设计师雅科夫列夫的话说，已经到了“山穷水尽”的地步了。 喷气时代的来临，使飞机的发展“柳暗花明”。 喷气时代的标志，便是涡轮喷气式发动机作为新型动力装置的诞生。 涡轮喷气发动机的原理是：空气从飞机进气道进入发动机，先经压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧；膨胀的燃气进入涡轮并推动其旋转，使与涡轮同轴的压气机正常工作；从涡轮流出的燃气经尾喷管膨胀后向后高速喷出，从而产生巨大的反作用力推动飞机前进。 凑巧的是，如此重大的航空发动机推进的变革，竟是德国人欧海因和英国人惠特尔在互不通信息的情况下，各自独立并几乎在同一时期完成的。这一点，恰恰证明了新技术出现的必然性。 欧海因生于1911年，当他一次坐飞机时，活塞式飞机震动很大，噪音很响，他感到与飞机优美的气动外形极不相称，便考虑发明一种喷气发动机。1934年，欧海因开始进行初步工程设计，并把方案呈送给自己的指导教师波尔教授审阅。波尔教授慧眼识珠，认为这很有前途，尽管喷气发动机还不为人所知，而且与学校的科研项目没有关系，波尔仍愿意尽最大力量支持欧海因，允许他使用学校的设备进行试验。 1936年4月，德国著名飞机设计师亨克尔与欧海因签订研制合同，欧海因立即试制喷气发动机。于1937年9月，他研制第一台喷气发动机运转了。两年之后，装有欧海因喷气发动机的飞机上了天。 惠特尔1907年生于英国的考文垂。少年时代就对航空产生浓厚的兴趣。1928年，在空军学院学习的惠特尔在其毕业论文《飞机设计的未来发展》中就第一次提出了喷气发动机的原理，这是一个非凡的大胆的科学预见。尽管他此时还不过是21岁的学生。1930年，惠特尔申请了专利。几年中，惠特尔研制喷气发动机的想法无人理睬，几乎他自己也认为走投无路之时，新的机遇终于向惠特尔招手。1935年，在一位校友的帮助下，一家财团决定资助新成立的动力喷气有限公司试制惠特尔的喷气发动机，并取名为WU，即惠特尔样机。1937年4月12日，他研制的单转子涡轮喷气发动机首次运转成功。1939年，政府介入了，决定出资研制喷气发动机。惠特尔的新型喷气发动机W1B装于格罗斯特公司E.28/39战斗机上。 1941年5月14日，试飞员赛耶驾驶E.28/39升空，飞行17分钟。英国喷气式飞机虽然问世了，却晚于德国两年上天。对比德英两国、欧海因和惠特尔发明喷气式发动机的历程，可以引起人们深深的思索。如果不是英国上层保守思想当道、技术权威作怪，惠特尔的发明不至于在12年后才得到政府的资助，那么，英国航空技术发展史可能会改写，惠特尔的喷气式发动机也许早若干年，至少是在德国之前研制成功，喷气时代会早些降临，人类会早些受益。 而比惠特尔小4岁的欧海因，晚于惠特尔6年才提出喷气式发动机的方案，但是他遇到两位重要的伯乐：一是哥廷根大学的波尔教授，不但赏识欧海因，而且给予大力支持；二是亨克乐飞机公司的老板、飞机设计师亨克尔。1936年3月这位老板与26岁的欧海因谈了一次话，便拍板决定说：“从今天起，你被雇用了。我给你5万马克，你要在6个月内搞出一台喷气发动机来！” 当人们赞扬欧海因为喷气式发动机所做出的重要贡献时，他却说：“我很幸运，如果不是亨克尔，我可能什么也不是。”对于科学发明家而言，“伯乐”何其重要！ 二战结束后，喷气式发动机的发展异常迅速，带动航空技术发生了质的飞跃，使飞机速度、高度及载重量直线上升，不仅军用飞机面貌一新，在民用飞机领域，由于喷气式客机的出现，使现代民航运输业出现了重大转折，人们惊呼：喷气时代真的到来了。 6.耶格尔突破音障(1947.10.14) 他说，冒险是人生一大乐趣，它是每一个试飞员都梦寐以求的。1947年10月14日清晨，22岁的妙龄女郎格伦尼丝驾车送她24岁的丈夫、美国飞行员耶格尔上尉到加利福尼亚州缪罗克空军基地，耶格尔将驾驶被他命名为“迷人的格伦尼丝”的X1火箭研究机进行第9次动力飞行。上午8时，母机B29携带X1飞机起飞。计划要求X1飞行速度达到马赫数0.97（即音速的0.97倍）但耶格尔想的却是如何突破音障。因为毕竟他已飞过8次X1了，对飞机的里里外外都了如指掌；更重要是，突破音障对他有着巨大的诱惑力和吸引力，因为飞机发明以来44年间，人类还未能突破这一重大障碍，在英国，已有人为突破音障失去了生命。 音速，即声音在空气中传播的速度，在海平面约为每小时1 227.6千米。 为什么人们又把音速称为音障呢？这是因为，飞机速度接近音速时，空气阻力会急剧增大，这种阻力是实现超音速飞行的重大障碍。 这时，B29母机携带X1飞机升至6 000米高空，即投下X1飞机，耶格尔驾驶X1飞机飞行，按程序点着了4个燃烧室，飞机马赫数达到0.88，飞机开始颤振，耶格尔随即关掉2个燃烧室，后来飞到2 800米高空时，耶格尔使飞机平飞，又打开第3个燃烧室，飞机又加速，马赫数表的指针已超过了1，但表的刻度只到1为止。这时空中传来了像打雷一样的巨响，这就是音爆！ 这是人类有史第一次听到音爆的巨大声音。音爆是在超音速飞行产生的强压力波，传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。常常会使居民受惊，甚至震坏房屋的玻璃。因此，在城市上空，低于1万米高度常禁止作超音速飞行。 格伦尼丝在基地目睹了丈夫的这次飞行，她所能看到的只是飞机在空中划过的尾迹，但她没有听到音爆，因为那发生在65千米之外的高空。她也不知道这次飞行会有什么特别的事情发生。当耶格尔乘着消防车来到自己的车前对她说：“我太累了，我们回家吧”。格伦尼丝正要起动汽车，几个人跑了过来，大喊大叫，这时耶格尔和格伦尼丝才知道：今天突破了音障。耶格尔驾机的马赫数达到1.07，即每小时1120千米。 耶格尔1923年出生，是美国著名试飞员、飞行员。二战中，他曾击落德国飞机11架。这次他因突破音障而载入史册：他获得了杜鲁门总统颁发的美国科技成就最高奖——科利尔奖，获得了国际航空联合会颁发的纯金奖章。 X1飞机是以火箭发动机为动力的飞机，它的翼型很薄，没有后掠角。由于火箭发动机燃料有限，工作时间短，因而不能自己从跑道上起飞，必须借助于母机B29飞机携带到空中投放。 人类在突破音障的探索中，也付出过沉重的代价。 英国在向音障进军的道路很坎坷。1946年9月27日，德·哈维兰公司首席试飞员小杰弗里·德·哈维兰驾驶D.H.108型研究机飞行时，从高空向下俯冲，希望在短时间里超过音速，飞机达到0.94马赫时，不幸飞机空中解体，小杰弗里，这位德·哈维兰公司总裁杰弗里·德·哈维兰爵士的长子不幸遇难。德·哈维兰虽然有巨大的丧子之痛，但却丝毫未动摇突破音障的决心，1948年9月6日，哈维兰公司另一试飞员德里驾驶经过改进的D.H.108型飞机在向下俯冲的瞬间马赫数达到1.04。世界上第一种投入使用的超音速飞机分别是苏美于1953年研制成功的。其型号分别是米格19和F100。米格19飞机是米高扬设计局于1951年开始研制，1953年9月底在试飞中达到音速的1.4倍，该机于1955年装备部队。米格19飞机中国也曾仿制，型号为歼6。F100是美国于1949年2月开始研制，1953年5月首飞的喷气式战斗机，1954年装备部队，是美国在越南战争中使用的主力机型之一。 回顾人类突破音障的过程，耶格尔的一段话特别发人深省。他说，真正的音障不在天空，而在于我们对超音速飞行的认识与经验。 7.喷气客机首航伦敦至罗马(1952.5.2) 36座的喷气客机第一次在云层上面飞行，使旅客可以更加心旷神怡地鸟瞰白云下的美丽大地。世界上第一种民用喷气客机“彗星”号的首创者是英国著名飞机设计师、飞行员和企业家德·哈维兰。以他的名字命名的公司于1949年研制成功中程喷气客机“彗星”号。1952年5月2日，“彗星”号客机正式投入航线首航，“彗星”从伦敦起飞，两小时后抵达罗马，引起巨大轰动，纷纷预订机票。甚至连皇室成员也想尝尝乘坐喷气式客机的滋味。这条航线是从伦敦到南非的约翰内斯堡的，中间经停罗马、贝鲁特、喀士穆、恩德培和利文斯敦，全程10 821千米，总飞行时间（包括中间经停的时间）为23小时34分，极大地提高了客运的效率。在此之间，民航客机清一色是安装活塞式发动机的螺旋桨式飞机，飞行速度已达极限，即每小时700千米左右，而“彗星”号客机的巡航速度是每小时788千米。这就明显的缩短了飞行时间。如从伦敦到新加坡的航线，以前的螺旋桨式客机要飞36小时，而“彗星”号只需25小时。“彗星”号还有一个优势，它采用了密封座舱，在云上飞行，不仅可以鸟瞰美丽的景色，其平稳舒适也是前所未有。 人类首先在军用飞机上跨进喷气时代之后，德·哈维兰敏锐地觉察到喷气技术对民用航空的巨大推动力，因此他在世界上率先进行民用喷气客机的研制。 “彗星”揭开了人类民航喷气客运的新时代。继“彗星”之后，苏联，法国和美国也前后推出了自己的喷气客机。苏联图波列夫设计局于1955年6月首次试飞了图104客机，该机是在图16轰炸机的基础上改进而成的，1956年9月投入航线使用，成为苏联20世纪50年代主力民航客机。真正使喷气客机得到广泛应用的是美国波音707客机，它的技术优势在于每个细节都很成功，从而形成了综合技术优势。 “彗星”号客机投入航线使用颇不顺利，从第二年开始便有空难发生。几年间，最严重的是3架“彗星”号客机相继在空中解体。最后查明，除第一次可能是遭遇季风而导致紊流发生事故外，后两次在地中海上空发生空难的原因是飞机密封座舱结构发生疲劳所致。这是世界航空史上首次发生的因金属疲劳而导致飞机失事的事件。 疲劳是指飞机结构在交变载荷的作用下，裂纹的形成与扩展过程，裂纹扩展的后期就会产生断裂。在飞机发展的早期，疲劳问题并不十分突出。至20世纪30年代，飞机设计师开始对疲劳问题提出简单的要求，直至“彗星”号飞机发生空中解体导致机毁人亡重大事件，疲劳问题才被人们重视起来。 就“彗星”号飞机来说，机身疲劳是飞机在多次起降过程中，其增压座舱壳体经反复增压与减压引起的。针对这个问题，德·哈维兰公司对“彗星”号飞机进行了改进设计，加固了机身，采用了椭圆形航窗，使疲劳问题得到很好的解决。 从此，在飞机设计上将飞机结构的疲劳强度正式列入了强度规范而加以要求。 “彗星”号飞机几经改进，1958年推出了最新型别——“彗星”4号，该机承受了相当于飞行80年的疲劳强度试验。该机用6小时27分跨越了大西洋。 8.阿普特突破热障(1956.9.27) 他创造世界飞行速度纪录之日，也是他为航空献身之时。1956年9月27日，美国空军飞行员阿普特上尉驾驶贝尔X2火箭研究机，飞行速度达到马赫数3.2，即每小时3 380千米。与9年前他的同胞耶格尔相比，后者突破了“音障”，成为当时世界上飞得最快的人；而前者突破了“热障”，把飞行速度提高到从来没有过的3.2倍音速。然而阿普特没有耶格尔幸运。他在这次创纪录的飞行中献出了自己宝贵的生命。 阿普特在这次飞行中，高度达到了38 465.8米。当他降低高度准备返场时，飞机操纵突然出现问题，阿普特不得不关闭发动机，但此时又出现了滚动失控，飞机急剧下坠，阿普特意欲跳伞救生，但为时已晚，结果是机毁人亡，阿普特驾驶的X2是仅有两架中的第二架，第一架于1953年5月12日在试飞中爆炸而坠毁，飞行员也未能幸免。飞机设计人员从坠毁的X2飞机残骸分析中得出结论：飞机失控是尾翼面积太小而造成的。这个认识的得来是靠牺牲两名高水平飞行员和两架飞机的巨大代价得来的。 而热障是怎么回事呢？ 热障是因飞行速度增高而引起飞机表面加热造成的障碍。这时飞机材料性能会下降，从而使飞机结构强度与刚度降低，飞机的气动外形发生破坏，甚至引起灾难性的颤振。通常，飞机速度超过2.2倍音速时必须采取防热措施，如采用耐热合金、不锈钢等材料制造飞机机体，加装隔热装置、冷却系统等。 喷气式飞机出现之后，飞行速度大幅度提高，特别是超音速飞行之后，机体温度也迅速提高，原来的铝合金就力不胜任了。因为，高速飞行的飞机所要求的不仅仅是强度，而且应当有良好的抗蚀性、韧性和耐热性，这就呼唤新的耐热合金的出现。 钛合金的出现给飞机克服热障带来了曙光。以金属钛为基，加入适量的其他元素组成了钛合金。其在300~600 ℃时的比强度优于钢和铝合金，钛的熔点为1 690 ℃。美国于1954年研制出性能优良的钛合金。在这之后，钛合金在航空上的应用日益广泛，通常用钛合金来制造飞机结构的隔框、蒙皮、翼梁、航空发动机的风扇叶片和盘等。美国最早使用钛合金的F86飞机，后来在F111、F14、F15A战斗机上都有广泛应用。使用最多的当属“全钛飞机”SR71，因为该机的飞行速度高达三倍音速，已突破热障。该机钛合金使用重占全机结构重量的93%。 9.超音速客机首飞(1968.12.31;1969.3.2) 世界航空史上的巧合：图144与“协和”号一前一后，相距3个月首飞成功，外形性能又极为相似。20世纪60年代末期，有两个日子曾被载入世界航空史的史册：即1968年12月31日和1969年3月2日，超音速客机图144和“协和”号分别进行了首飞并取得成功。 超音速飞行在战斗机上早已不是新闻。20世纪50年代初期，以苏联的米格19和美国的F100为代表的超音速飞机相继问世。至60年代，种类繁多的超音速战斗机大行其道。 从20世纪60年代初开始，喷气式民航客机经过10年的发展已日渐成熟，人们开始关注超音速客机，如果将民航客机的速度提高到两倍音速以上，将会大大缩短人们旅行所需要的飞行时间。 1962年11月29日，英法两国政府签署协议，决定合作研制“协和”号超音速客机。 “协和”号的设计方案是：飞机巡航速度为音速的2~2.2倍，机身为细长形，机头是活动的且可以下垂，下单翼机翼是具有复杂弯度和扭转的三角翼，前缘为S形，动力装置为4台加力式涡轮喷气发动机。由于把飞机速度限制在2.2倍音速之下，机体的主要材料仍为铝合金，仅在某些承受高温的部位采用耐热的钛合金和不锈钢，即飞机只过“音障”而不过“热障”，这种设计显然是十分聪明之举。 英法研制超音速客机的举动惊动了美苏两个航空大国。美国先是提出了指标更为先进的超音速客机计划，最后胎死腹中——美国政府终止了该项计划，而苏联则捷足先登，率先推出了图144超音速客机。 图144与“协和”号外形惊人的相似。该机是一种无尾双三角翼飞机，机身细长，机头可以向下偏转，机头两侧有可伸缩的前翼。其巡航速度为音速的2.35倍，航程6500千米。飞机装有4台涡轮风扇发动机。 图144虽然先于“协和”号3个月首飞上天，但以后灾难接踵而至：1973年6月3日，在法国巴黎举办的航空博览会上，“协和”号和图144世界仅有的两种超音速客机同台进行飞行表演，现场观众有35万人之多。“协和”号飞完之后，图144登场。它在飞行3次通场而过向上爬升时突然在空中解体，造成机毁人亡的惨剧，不但6名机组人员无一生还，还砸死了地面上的几个农民。后来，图144只在苏联国内航线上使用。1978年5月28日，一架图144在飞行中坠毁，从此苏联停止了图144飞机的飞行。 “协和”号在最初设计研制阶段十分谨慎。由于设计技术基础扎实，“协和”号首飞后于1974年获得适航证，1976年1月在英法两国各自投入运营。“协和”号投入航线运营引起了轰动。它那令人赏心悦目的细长机身，它那活动的尖尖的似鸟嘴一样的机头，它那曲线圆滑的三角翼，整体上看则像是一只在蓝天舒展疾飞的美丽圣洁的白天鹅。其设计被称为是力量与美学的完美结合。 “协和”号使欧洲到美国的飞行时间缩短了一半：从巴黎到纽约，波音747要飞7小时30分，而“协和”号只需3小时49分。难怪王公贵族、商务巨贾、大牌明星、政要大员对它情有独钟。但是“协和”号所付出的代价也是沉重的。它的研制费高达32亿美元，耗油率高因而票价昂贵，其票价要比大型客机的头等舱高出15%。更为甚者，超音速飞行噪音很大，再加上超音速飞行时所产生的音爆，对地面居民正常生活有很大影响。因此，美国只允许它在纽约一家机场降落。 在图144退出历史舞台，“协和”号唱“独脚戏”惨淡经营20余年之际，一场突发的巨大空难使“协和”号蒙受严重打击。 2000年7月25日，一架法航“协和”号飞机从巴黎戴高乐机场起飞2分钟后，坠毁于机场附近，造成机上及地面113人丧生的惨剧。经事故调查委员会调查，酿成这一空难的“罪魁祸首”并不是飞机自身的故障，而是飞机跑道上一块来历不明的金属片。这块金属片划破了“协和”号飞机轮胎，轮胎在起飞时爆裂，其碎片击破油箱导致其失火，最终造成飞机失事。“协和”号空难已经过去，“协和”号飞机已经复航，人们对于飞行速度的追求远未停止。现在世界第二代超音速客机的方案已显端倪，到不远的将来，飞得更快、更远的“白天鹅”将翱翔在万里蓝天之中。 10.世界最大宽体客机首航(1970.1.21) 说来有趣，波音747飞机竟然是波音公司竞争落选的产物。1970年1月22日，泛美航空公司首次使用宽体客机波音747，载客324名，从纽约首航伦敦，飞行时间只用了6小时10分，而14年前，美国好莱坞著名女影星格蕾丝凯利从纽约乘轮船赴欧洲小国摩纳哥，举行举世瞩目的世纪婚礼时，在大西洋上足足航行了8天。 1964年，美国空军招标，发展大型军用运输机C5A, 波音、道格拉斯、洛克希德三大公司竞标，结果是波音失败，洛克希德中标。波音的飞机方案是无懈可击的，只是要价过高。波音从失败中奋起，决定这一技术转为民用，发展大型宽体客机，并得到了泛美航空公司的支持。波音747项目无论是当时还是现在看来都是一场冒险，宽体客机是飞机设计上的一次革命，其基本型波音747-100机身22英尺宽，一排10座位，双通道；波音最显著的特征是上舱突起，这一突起就增加载客100人，最大载客量达490人。波音为投产波音747，花费2亿美元建设目前仍是世界上最大的厂房，该厂房占地43亩，室内面积有40个足球场那么大。波音747最初发展并不顺利，问世不久就遭到两个打击：一是发动机技术不过关，迫使30多架飞机趴窝，使波音成了“养鸡场”。二是赶上席卷全球的石油危机，油价暴涨，使航空公司考虑成本而不敢购买波音747，竞争对手乘机推出250座左右的中型客机L-1011和DC-10波音为了适应这一形势，不得不把机身截去14.2米，变成300座的747SP，以保住747飞机的市场。自至首航8年后的1978年，世界民航市场回升，发动机也过了关，波音747才改变被动局面成为市场新宠。很快，波音747的市场就超过了L-1011和DC-10的总和。1988年交付使用的波音747-400是本系列中最先进的，可载客524名。1990年，美国政府决定用波音747-400改装为新的总统专机“空军一号”。 截至2002年，共有1261架波音747飞机在世界各大航空公司运营，乘坐过它的人次超过世界总人口的四分之一。 波音宽体客机垄断世界民航已有30多年，现在，欧洲空中客车工业公司已发起了挑战，开始研制新一代巨型客机A380,预计2006年面世。 |
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