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波音737的誕生

1小時前

獅航610和埃航302之后,人人都成為波音737的專家了,但波音737的誕生有一段故事。

波音是民航客機界的老字號,但波音的霸主地位不是一開始就坐上的。

威廉·波音建立以自己名字命名的公司后,一路發(fā)展,打造了不折不扣的波音帝國,旗下包括波音飛機公司、波音航空運輸公司(主要經營航空郵運)和收購進來的普拉特·惠特尼(發(fā)動機)、哈密爾頓(螺旋槳)、西科斯基(水上飛機和直升機)、諾斯羅普(飛機)等。但在1934年的反托拉斯法的強力介入下,波音帝國被肢解,只剩波音飛機公司,其他部分都獨立出去了,其中包括從波音航空運輸公司演變過來的聯合航空公司(United Airline)。

老威廉心碎之下,索性把以他名字命名的公司統(tǒng)統(tǒng)賣出去,脫離航空工業(yè),自己去做房地產和養(yǎng)馬去了。如今西雅圖以北的Richmond Beach,Richmond Heights,Innis Arden,Blue Ridge和Shoreview等地都是他的地皮。他在1956年去世,差3天滿75歲。

在沒有波音的波音管理團隊經營下,在民航飛機方面,波音在30年代的波音247的短暫輝煌后,落后于道格拉斯了,道格拉斯的DC-3太成功了,這是第一種單靠客運業(yè)務而不是歪門邪道的飛行表演或包機就可以營利的客機,而不是一個貼錢的新鮮玩意。DC-3 的軍用型C-47是第二次世界大戰(zhàn)中美軍最重要的軍用運輸機,從中印駝峰空運到諾曼底登陸到,立下赫赫功勛。

波音的轟炸機非常成功,差不多壟斷了二戰(zhàn)中美國的重轟炸機。波音通過B-17和B-29建立了巨大的產能,戰(zhàn)后想重回民航市場,用B-29的機翼和發(fā)動機,配以全新的機身,設計了C-97運輸機,波音代號為367型。C-97成為戰(zhàn)后初期美國載重量最大的運輸機,在柏林空運中發(fā)揮了重要的作用,KC-97也成為第一代加油機。

為了重溫波音247的好時光,波音將波音367進一步開發(fā)成雙層機艙的波音377客機,以重新打進由波音247開創(chuàng)但在DC-3那里失去的大型豪華客機市場。波音377是波音的最后一架螺旋槳客機,在當時屬于空前的豪華,上層可以設臥鋪,緩解長途空中旅行的疲勞;下層是酒吧,供旅客在空中休閑,上下有旋轉樓梯連接。但是波音377的銷路不怎么樣,只售出55架。

波音的財路還是在于空軍,B-47成為第一架噴氣式轟炸機,B-52轟炸機至今依然是美國空軍的重磅打手。但波音的心在民航上。噴氣時代已經來臨,面對天文數字的研制經費,波音清楚地知道航空公司不會愿意墊付新型噴氣客機的研制費用,所以波音以噴氣式加油機為名,試圖將美國空軍拉下水。但美國空軍不理波音的茬,波音只得單干。在B-52試飛成功一周后,波音決定傾入戰(zhàn)后所有利潤的2/3,以1600萬美元的巨資,向噴氣式客機沖擊。波音用B-47的機翼和翼下吊掛發(fā)動機的布局,配以波音377的機身,開始了新機的設計,命名為367-80,最終成為劃時代的波音707。以后對波音發(fā)展具有巨大印象的飛機設計師喬·薩特就是在這時加入波音的。

這是速度的時代,康維爾(后通用動力,現并入洛克希德)的CV-990速度最快,成為業(yè)界標桿,波音707相形見拙了。薩特重新設計了翼根,降低了跨音速阻力,在一定程度上補上了速度差距,而避免了全盤重新設計機翼。

薩特也參加了波音727的研制,主持了先進的襟翼設計。波音成功地推出四發(fā)遠程的波音737后,再接再厲,推出三發(fā)中程的波音727,縮短機體,三發(fā)尾置。尾吊三發(fā)在60-70年代是很時髦的布局,波音727 、三叉戟、圖-154都采用這一布局。尾吊三發(fā)的位置比翼下吊掛要高,對跑道上的異物不敏感,還有自然壓尾抬頭以利用機體升力的作用。為了便于只有中等長度跑道的二線機場使用,波音727比波音707更強調短距起落性能,因此薩特的襟翼十分重要。

薩特更大的貢獻在于波音737。這架飛機如此重要,以至于60年后依然是波音的主力機型之一,這也是歷史上產量最大的民航客機,至今累計產量已經約9200架,算入確認訂單數則已經超過13500架,甚至超過戰(zhàn)時B-17轟炸機的產量!

作為波音三劍客,波音737用于的是短程客運,杰克·斯坦納擔任總設計師。斯坦納也是波音727的總設計師。但法國南方“快帆”、道格拉斯DC-9、英國BAe.111已經投入使用,波音737必須有明顯的優(yōu)點才有競爭力?!翱旆?、BAe.111、DC-9都是每排4-5座、尾吊雙發(fā)布局,波音737的最初設計也是差不多的格局。但斯坦納決定用波音707的機體截面,也就是說,每排6座。機體越寬大,每排座位數越多,一般說來也越舒適。從航空公司角度來說,調整座位間距以平衡經濟艙座位和商務艙作為也有更多的操作空間,未來要加長機體增加容量也方便。加大直徑的機體也有較大的地板下空間,除了旅客行李,可以順帶運一點貨。對于波音來說,還有利用現有設計和制造設施的便利。

但機體直徑加大后,尾吊發(fā)動機與機體的間距需要增大,才能減少不利氣動影響。這樣一來,尾吊的優(yōu)點蕩然無存了。薩特在波音727的研制中體現了才華,這是被斯坦納要來,作為主要副手。薩特提議,何不把發(fā)動機搬到翼下?不過這不能是波音707的雙發(fā)版,不可能簡單照搬。波音707是遠程客機,起落架較長問題不大,反正以大機場為主,有完善的舷梯伺候。波音737是短程客機,以中小機場為主,原設計甚至要求不需要舷梯,可以直接用飛機自帶的機艙門翻轉成梯子,供旅客上下。飛機還要求能在較簡陋的跑道上起飛、著陸,所以起落架不能很長。但這樣一來,翼下發(fā)動機的離地凈空就不夠用了。

薩特在反復斟酌之后,創(chuàng)造性提出,取消吊架短艙,發(fā)動機直接裝在機翼之下,最大限度地利用翼下凈空。問題是吊架加短艙不僅避開了發(fā)動機與機翼的互相干擾,萬一發(fā)生發(fā)動機爆炸或者渦輪碎裂,短艙本身還有圍堵碎片的功能。直接安裝在翼下不僅沒有了短艙的保護功能,碎片還可能直接擊中翼內油箱。薩特提出,把發(fā)動機往后懸吊,最危險的渦輪部分伸出到機翼后緣之后,就避開了這個問題。當然,要是碎片剛好橫著飛,擊中機艙,那個倒霉蛋就要希望買票的時候換一個座位了。

斯坦納很贊賞這個設計,但出于嚴謹,斯坦納也一個副手組成紅隊,用尾吊雙發(fā)方案;薩特和一個助手組成藍隊,用翼下雙發(fā)方案。兩隊各自提出計算各項技術、經濟指標,給定時間是兩個月。但才兩個星期,薩特的方案就決定性地勝出了。不為別的,薩特把發(fā)動機移到翼下,機尾空出至少兩排座位,這就是純盈利。本來這里只能布置廚房、衛(wèi)生間,因為發(fā)動機太近,萬一渦輪盤碎裂 ,造成旅客殺傷的概率太大。斯坦納和薩特為波音737獲得專利,兩人的專利費是一人50美刀,在60年代應該夠請家人吃喝一頓了,但也僅此而已。

波音737從“經典型”發(fā)展到“新一代”,現在又深度發(fā)展到MAX。早年短粗的機體已經被一再拉長,航程上則早就超過了波音727,甚至達到早期波音707的水平,已經開始用于北美東海岸到歐洲西海岸的大西洋越洋飛行。

斯坦納的3+3機艙是神來之筆。寬大的機艙不僅更舒適,尤其是靠窗座位機艙側壁的弧度較小,侵入頭部空間較少,靠窗旅客不必不由自主地偏著頭乘坐。機艙寬大是,頭頂行李空間也更高大更寬深。這對現在的航空公司規(guī)則尤其重要。在各大航空公司為了增加盈利而限制免費托運行李的今天,越來越多的人選擇多帶隨身行李。即使在完全符合航空公司規(guī)定尺寸的情況下,2+2的頭頂行李箱也很難容納所有旅客的隨身行李,尤其是硬的行李箱,造成被迫在登機橋托運隨身行李。不僅給航空公司增加麻煩,也給旅客增加煩惱,很多時候登機橋托運的行李最后隨大件一起從轉盤上出來,要是不小心把護照放入本來隨身攜帶但在登機橋托運的行李中,過海關都成問題。3+3的機艙就較少這樣的問題。

在不斷發(fā)展中,薩特的翼下發(fā)動機布局最終也帶來一些困擾。渦扇發(fā)動機的涵道比越高,油耗和噪聲越低,但直徑也越大。波音737的翼下空間本來就有限,大幅度增加發(fā)動機直徑有困難。從第二代的波音737-300開始,發(fā)動機附件重新安排,短艙的底部變得扁平,以滿足翼下凈空要求。到-800,上圓下扁的鐘形正面已經成為新一代波音737的招牌形象。另外,發(fā)動機的安裝也從薩特時代的緊貼機翼下前移到機翼前方,實際上整個發(fā)動機都在機翼前,噴口都與機翼前緣齊平了。這樣一方面把機翼厚度也利用起來,只要外涵道噴氣與機翼下表面有足夠間距,最新的波音737MAX的發(fā)動機短艙上表面甚至可以高于機翼上表面,最大限度地增加發(fā)動機直徑,另一方面依然滿足渦輪盤碎裂時不至于擊穿機翼油箱的要求。不過翼下空間的限制最終還是一個限制,最新一代波音737MAX只能用直徑較小的通用電氣-斯奈克瑪LEAP發(fā)動機,而不能用直徑更大、涵道比更高的普拉特·惠特尼PW1000G齒輪減速渦扇。

在波音737之后,薩特擔任波音747的總設計師,這又是一段驚心動魄的故事,但最終把波音推上民航客機世界的王座。

如今,每排5-6座、翼下發(fā)動機已經成為中短程客機的標準布局,除了ARJ21,當年為之糾結的尾吊發(fā)動機在新設計的中短程客機上已經罕見。當年選定的機體直徑在今天看來有點窄,使得座位和走廊寬度有點捉急。當年人工裝卸就成的行李艙如今依然難以與業(yè)界通行的航空集裝箱相容,還是要靠人工裝卸。當年已經拮據的翼下離地空間更是成為如今換用更大直徑渦扇發(fā)動機的障礙,以至于波音737MAX10的主起落架需要用復雜的分段展開設計以避免機尾擦地。當年主流的機電飛控更是遠遠落后于時代。但不爭的事實是,波音737的基本設計依然適用,換用最新的省油的發(fā)動機更是使得MAX系列開出誘人的老樹新花,與幾十年沿用下來的訓練、維修和備件體系相容則是航空公司爭先恐后地訂購MAX系列的巨大動力,以至于MAX系列成為歷史上最暢銷的737,這可是在已經世界之最的累計產量基礎上達到的。

波音有意研發(fā)波音737的替換機型好多年了,就是下不了手,波音737的基本設計太成功的設計就是主要原因之一,壇壇罐罐太多,太難推倒重來了。

從一開始,波音737就不是波音的光環(huán)產品。先有波音707作為頂端、波音727作為中層,后有波音747作為頂端,波音757/767作為中層,現在更是有波音777和787壓著,使波音737成為家族內永遠的老三。這也是波音家族最能賺錢的機型,總是在老大、老二不著調的時候頂上去,為家分憂。但關云長還有敗走麥城的時候,獅航610和埃航302空難不僅使波音面臨空前的危機,也對波音737的未來投下濃重的陰影,有可能迫使波音重新考慮認真啟動全新替換機型的設計。但波音737從三心二意的開始到最能為家賺錢的老三,已經成為傳奇了。

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