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第35章 空中交通篇(8)

胡果·容克于1859年2月3日生于莱茵河畔锐特小镇。1878年,他中学毕业后以半工半读的方式在大学学机械工程。1897年成为阿亨技术大学的热力学教授,开始涉足航空研究领域,并与他的同事建立了空气动力研究中心和一个风洞,从试验中他对飞行原理的研究越来越有兴趣,以至于到1912年辞去了阿亨大学的教学工作,回到德骚专心致志于航空的研究,并开始试制全金属的飞机。在设计F13之前,容克曾经设计和制造了J1、J3等多架全金属飞机,虽然最终都没有投产,但每一种飞机在设计和结构方面都不断有所创新,从而为F13的成功打下了坚实的基础。

F13是容克设计生涯中的一个突破,到1923年为止,该机总共生产了322架,飞遍了五大洲。该机成为以后出现的容克运输机的基础。如容克52/3M从1931年以后的25年中总共生产了近5000架,成为德国航空工业历史上产量最大、出口最广泛的民用运输机,容克的名字也由此享誉全球。

当德国人利用F13创造了当时1900公里远程飞行纪录后,当时的《纽约时报》的一篇文章称“所有美国飞机制造商和专家一致认为,德国人在飞机设计上的成就将给航空领域带来一场真正的革命”。

容克一生主张将飞机用于人类的航空运输事业,因而与当时正在得势的纳粹的法西斯政策格格不入。德国军方不仅把容克的德骚工厂收归国有,转为制造军用飞机,也把容克赶出他自己创建的工厂,但仍保留了“容克公司”的名字,所以容克公司以后生产的军用飞机,包括在二次大战中被人们称为“死亡呼啸”的“斯图卡”容克87和容克88俯冲轰炸机和容克本人已经没有关系。

1933年,容克被赶出工厂后,先是隐居在巴伐利亚,不久他在慕尼黑建起一个研究中心,但为了不再被军方利用,他不再研究飞机,转而开发金属建筑。1935年2月3日,在他76岁生日的那天,在家中与世长辞。

除了德国、法国和英国外,其他欧洲国家也纷纷发展起自己的民航事业,特别是意大利的航空事业发展很快,在20世纪30年代其客运量已仅次于德国和法国,位于欧洲第三位。

民用航空的发展使欧洲各主要城市间都建立了航空运输线,一个遍布欧洲的航线网已形成。根据1930年的统计数据,按照客运量计算欧洲民航最发达的德国,它在1930年的客运量是125000人次;其次是法国,为55000人次;第三位是意大利,为40000人次;第四位是英国,为30000人次。以后的排名依次为:荷兰、瑞士、瑞典、俄国、捷克、波兰、奥地利、比利时、西班牙、芬兰、匈牙利和南斯拉夫。

欧洲当时的主要航线有31条。各种民航飞机762架。不过这里应当指出的是虽然欧洲民航发展很快,但是几乎所有航空公司都得到政府的补贴。其中客运的补贴是最高的。之所以会出现这种情况,主要原因是由于航空技术尚不够发达,飞机的速度、载客量、载货量和航程都十分有限,很难与地面交通工具竞争。一直到20世纪30年代中期,美国的DC-3客机问世,旅客运输才成为有利可图的事业。

第一个“孩子”

经过许多挫折,第一架A300B1原型机终于在1972年9月28日正式出厂,10月28日进行了首飞,正好离法德双方签署空中客车工业集团协议整三年。

因为A300是空中客车公司成立后的第一种产品,所以这一天也成为欧洲民用航空工业合作的一个里程碑。

为了研制A300飞机虽然花了整整5年的时间,但它毕竟证明了西欧多国组成的集团也能制造和装配大型客机。

“空中客车”的一些大部件,包括英国制造的机翼,都是由“超古比”巨型货机空运到法国图鲁兹完成总装、试飞及由客户验收的。

法国航空公司1971年11月成为A300的第一个用户。当时它有6架正式订货和另外6架意向订货。紧接着在1973年5月,德国汉莎航空公司正式订购了3架并意向订购了4架。

1974年5月首架飞机在法国航空投入营运。

之后,羽翼未丰的空中客车工业集团进入了极为糟糕的一个时期。16个月过去了,却无一架新订货,仅有一架是将意向订货转为正式订货。

1977年1月,与美国西方航空公司的谈判的失败,更增添了集团的不安。

西方航空公司的经理们后来承认,他们在星期一已经决定要购买A300,但到了星期五就改变了主意。

A300是在1974年交付使用的。到1978年以前共生产了54架,其中34架交付使用,另外16架停放在工厂跑道上无人问津。

许多工业观察家预言,空中客车工业集团用不了多久就会夭折。他们说“空中客车”计划将崩溃,由该集团建立的欧洲合作框架将散架。

那些日子里流传着这样一个“戏言”,不要错过驶出图鲁兹的最后一班火车。看来A300的命运将比欧洲其他喷气客机的下场更惨。

但是,美国的飞机制造商并没有抓住这个时机,尽快地搞出一种双发的宽体客机,把A300完全挤出民机市场。

当时美国的民航市场十分疲软,绝大多数航空公司的资金严重短缺,波音公司正陷于财政危机,而麦道公司与洛克希德正在进行L-1011与DC-10的苦斗,从而给了空中客车集团一个喘息的机会。

到1978年春天,空中客车的机会突然来了。

由于燃油价格猛涨,市场上急需一种容量大、省油的客机,而当时只有双发的A300B可以满足这一要求,于是A300B的订单猛增。

首先是美国东方航空公司主席兼总裁弗兰克·博尔曼在他们机队现代化计划中把A300列入了竞争之列。与此同时,泰国航空公司正式订购了2架A300,并意向订购2架。

随后,又有了几个大突破。1977年5月美国东方航空公司宣布,决定租赁4架加程型的A300B4。由于该航空公司对A300的性能十分满意,因而在1978年订购了23架,并意向订购9架。

1979年一系列的销售合同接踵而至,订购数量上升到133架,意向订购88架。到1979年底,已有32家客户订购了总数256架A300,81架已在14个用户投入营运。

空中客车集团在美国市场上取得的突破性进展,使波音感到极大的威胁。

波音除了全力向东方航空公司推销它的产品,坚决不让“空中客车”挤入美国市场外,还希望把英国纳入自己团伙,以此打入欧洲市场。

与此同时,波音推出了一个针对A300的新型号波音757。

波音公司想让罗—罗公司为波音757提供发动机,让英国宇航公司制造机翼。这个计划若能实现,英国的三家主要国营航空制造公司将通力合作于研制一种美国的飞机,波音既可扼住空中客车集团的气势,又可使自身有更坚挺的实力。

这时,英国飞机公司与霍克·西德利公司已合并为一家强大的英国宇航公司。该公司对波音的计划十分欢迎,认为加入支配民航市场的波音集团,不仅可以打入世界市场,特别可以挤入美国市场,而且还可从波音学到一些有效的研究民机的方法。

然而波音的态度又使他们十分不满。因为在谈判中,波音并未提出与英国宇航公司建立对等伙伴式的合作关系,只要求它成为一个小伙计,负责波音757机翼的细节设计和制造。

这同时还意味着波音把最大的风险推给了他们,因为波音757机翼是惟一的全新部件,不仅要耗费巨额研制费,而且还要大量投资让工人们学会生产新的零部件;而波音757的机身只是波音707机身稍加改型,成本显然低得多。

当时英国宇航公司若能得到波音另一个新机型波音767的主要部件的承包任务,或许还会乐意和波音合作,但波音却把这些工作分包给了意大利和日本,从而使英国宇航公司下决心抵制卷入波音757,站到了在当时英国一股极力主张亲波音的强流的对立面,回到了空中客车集团。

从这以后,空中客车工业集团的发展很快,在世界各地的市场客舱分为宽机身客机和窄机身客机。

目前较普遍的按民用飞机载客量多少可分为:10~30座的小型支线飞机,40~60座的中型支线飞机,70~100座的大型支线飞机;100~150座小型干线飞机,180~250座中型干线飞机,300~450座的大型干线飞机和500座以上超大型客机。

空中“可口可乐”

机身设计是超音速飞机设计的又一特点。最初的超音速飞机都采用尖尖的机头、细长的圆柱形机身,机身的直径只有长度的十几分之一。

尖尖的机头为的是在机头产生的激波尽可能弱,细长的机身能始终隐藏在机头激波锥面之内,从而减少阻力。

美国在1954年装备的世界上第一种实战型超音速战斗机F—100“超佩刀”战斗机就采用了尖机头布局,飞行速度可以达到每小时1200公里以上;苏联一开始研制的超音速战斗机米格-21采用的是头部进气道,但在研制米格-23变后掠战斗机时也改用了尖机头、细机身、两侧进气的布局了。

1952年,美国的一位空气动力学家惠特科姆提出了著名的“面积律理论”,使超音速战斗机的设计出现了突破。

理查德·惠特科姆于1921年2月出生在美国的伊利诺斯州,1943年毕业于马萨诸塞州的伍斯特理工学院,随即应聘到美国兰利研究中心工作,1948年被提升为跨音速风洞试验室主任。

惠特利姆具有敏锐的观察力,他善于利用风洞试验结果进行分析。

通过对跨音速流动的反复观察,他认为圆柱形机身的设计在飞机飞行速度接近音速时是很不合理的。因为在机身与机翼的结合区,机身的截面积加上当地机翼的截面积后,就要比无机翼的机身截面积大,流过这段机身的气流在这个区域就会向外扩张,从而就会带来很大的跨音速飞行的阻力。

惠特科姆提出的解决办法也很简单,只要在有机翼的机身段,把机身截面积按照当地机翼的截面面积大小向内扣去一部分,保持沿纵向机身加机翼的面积基本平滑一致。这样,整个机身变成了两头粗中间凹的“可口可乐”瓶的形状。风洞试验证明这种方法减阻效果十分明显。

面积律的发现对飞机顺利突破音障起到了重要的作用,美国在1951年初设计了一架F-102“三角剑”战斗机。它是世界上第一种采用三角机翼的超音速截击机,但在设计时由于面积律还未被发现,所以在1953年首次试飞中,当飞机的速度接近音速时,由于阻力剧增、升力剧降,出现剧烈振动,飞机变得难以驾驶。

惠特科姆的面积律研究报告公布后,设计人员马上对F-102进行了面积律修改,将机身改为“可口可乐”瓶的蜂腰形。

改形后的F-102在1954年11月21日再次试飞,飞机在10000米高度上加速,迅速通过了音障,并达到了12倍音速,飞机既没有振动,也没有其他异常现象,从而该机成为世界上第一种成功应用“面积律”的超音速战斗机。

接着,飞机设计人员在F-102基础上进行了更加“蜂腰”的修改,设计了F-106“三角标枪”。该机在1956年12月26日试飞中,在11000米高度上飞行速度达到了231倍音速。在1959年12月,一架F-106还创造了当时最大平飞速度的世界纪录,达到了每小时2454公里。

与爱迪生一样,惠特科姆也是一个工作起来不要命的人,经常不分昼夜地呆在实验室里,在最后的关键性试验阶段,干脆带一个帆布床,住在风洞里,还自己亲自动手制作模型,同行们戏称他为“高级钳工”。

惠特科姆是一位创造性极强的空气动力学家,永无止境的探索热忱,使他终生都在追求新的目标。

惠特科姆在“面积律”后又发现了“超临界机翼”,这一发现可以进一步改善飞机的超音速性能,同时又可减少机翼的结构重量;后来,他又创造了“翼梢小翼”,可以明显提高飞机的巡航效率和减少燃油消耗等。

在空气动力领域里,对许多人感到一头雾水的问题,惠特科姆总是能用通俗而又严密的语言把其中的本质描述得十分清楚,有人说惠特科姆终生在和空气交谈,只有他能破解隐藏在空气中的秘密。

后来,美国空气动力学家又在惠特科姆工作的基础上提出了超音速面积律,“可口可乐”瓶状机身迅速被各国飞机设计人员所采用。我国的歼—8战斗机和轰—6轰炸机都采用了这种蜂腰形的机身。

以后,随着一系列与超音速飞行有关的新技术的飞速发展,超音速军用飞机也如同插上了超音速的翅膀,飞速地得到了发展。

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