波音747為什麼用鵝包式機頭設計?

波音747為什麼用鵝式包機頭設計

在美國曆史上,有“呼嘯的二十年代”的說法,火爆的經濟和高漲的人氣使使二十年代成為三是年代大蕭條前華麗的閃光。對航空技術來說,60年代也是呼嘯的年代,大躍進式的瘋狂將超音速帶入了民航。但由於油耗和噪音等原因,超音速客機的熱潮 像五分鐘熱度,來得猛去得快。只經過短暫的航線運行就撤出了航班服務,美國的SST計劃的口氣比力氣大(三倍音速,200座以上的容量),最終只有協和式慘淡經營了30年。

另一方面,美國空軍在1963年啟動巨型運輸機CX-HLS計劃,要求新一代運輸機的最大載重達到80噸以上,載重52噸時航程達到9200公里以上,大大超過剛開始服役的C-141的能力上限。波音、洛克希德和道格拉斯最終獲得資格競標,通用電氣,普拉特惠特尼獲得對發動機的競標資格。


波音747為什麼用鵝包式機頭設計?


波音的CX-HLS方案,日後成為波音747的基礎。洛克希德的CX-HLS最後入選,日後成為C-5“銀河”式運輸機。

波音747為什麼用鵝包式機頭設計?


首尾可對穿裝卸是CX-HLS的重要要求,不對穿裝卸時,也可以從兩端同時裝卸,經向兩側大開,但尾跳板被機翼擋住了,看不見。

CX-HLS明確要求可以從機頭到機尾“對穿”裝卸,便利機動車輛的上下。為了滿足這個要求,波音、道格拉斯和洛克希德都把駕駛艙移動機艙天花板以上,以容納機艏門。道格拉斯在機身以上設計了一個戰鬥機座艙一樣的駕駛艙,洛克希德則是從高置的駕駛艙拉出一條和機艙平行的長長的機脊,一直延伸到垂尾,這也作為上單翼的安裝點。波音則取兩者的折中,大大加大道格拉斯的機頂駕駛艙,但沒有像洛克希德一樣一直延伸到垂尾。洛克希德最後贏得競標,推出C-5“銀河”式運輸機,至今依然是美國最大的軍用運輸機。

在波音還沒有落選的時候,泛美總裁胡安特里普已經看到了機會。大多數國家都有一個代表國家的航空公司,容許在飛機上使用國旗標識。對於美國來說,只有泛美還接近這個稱號,泛美之後,再也沒有一家美國航空公司可以號稱代表美國了。特里普的遠見是傳奇性的。60年代民航客運流量急劇增長,預計漲勢將持續到至少70年代,波音707一級的客機已經不能適應需要,即使加長707也很快就將不能滿足需要。特里普大膽地向波音建議,將波音的CX-HLS方案改成大容量遠程客機,用空前的低票價、高運能、大航程搶佔正在迅速擴展的越洋民航市場。波音有意將落選的波音CX-HLS改進用用於方興未艾的民航貨運,兩家一拍即合,特里普當場拍下5.25億定金,訂購25架。這就是波音747的開始。

泛美座位波音747的 催生者,對波音747的設計有著決定性的影響,至今沒有任何單一的航空公司對任何一架主要的民航客機的設計有如此之大的影響。1966年4月13日波音建立50週年的時候,泛美的5.25億合同正式簽訂。特里普稱這是“人類歷史上最強大的和平武器,將和洲際導彈一樣進入文明的史冊”。這是當時歷史上最大的一筆客機採購,但特里普也不是一盞省油的燈,拍下5.25億,要求波音在1969年底之前交貨,波音只有三年時間,實際設計時間只有28個月。這就是說,波音要在這段時間裡完成全新飛機的設計、新總裝廠的籌建、試飛和FAA驗證。這是史無前例的瘋狂,至今沒有人超過這樣的野心。波音747的經濟性比707要改善30%,不光大大降低旅行成本,也大大拓展了潛在的市場。泛美的對手們無法坐視泛美的領先,蜂擁表達訂購波音747的意向,波音747還沒有問世,就已經成為一個銷售上極大的成功。

但是,牛皮不是吹的,波音必須拿出真傢伙來,否則熱空氣吹出來的氣球,畢竟只是氣球。波音承受住空前的壓力,比以波音707更大的瘋狂,將公司的命運押在波音747上。

在超音速民航的熱浪尚未褪去的60年代,波音是把波音747作為超音速客機全面取代亞音速客機前的臨時填補來設計的。波音747作為客機的長壽是波音始料未及的,所以波音最初是把波音747按貨機設計的,日後亞音速客機不再有市場時,可以容易地轉為貨機,運載剛開始流行的航空集裝箱。CX-HLS的機首球錐本來就是一個可以整體向上掀起的艏門,用作客機時,當然就簡化成固定的機首球錐了。為了保持貨艙的暢通和完整,駕駛艙依然保持在“二層樓”,形成波音747特有的“駝背”形狀。

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CX-HLS是軍用運輸機,自然是上單翼,翼吊發動機既便於維修和對機翼卸載,又離地有一點距離,不至於在起飛著陸時吸進砂石。機身的多輪起落架減輕對地面的壓力,有利於在野戰機場起降。但作為民航客機,波音747要改成下單翼,採用較輕的前三點起落架。下單翼也可以遮蔽一點發動機噪聲,改善機艙內的舒適性。下單翼離地面近,還可以利用一點地面效應,增加起飛時的升力。但上單翼改下單翼可不是把機翼搬一個地方那麼簡單,波音最後基本上全新設計了機翼,只是設計原理和製造技術層面上可以和CX-HLS共享。

為了大大增加每排的座位數和減少旅客上下飛機的不便,波音從一開始就打算採用雙走廊,雙走廊日後成為所謂“寬機身”客機的標誌。波音原先打算直接用CX-HLS的機身,全長雙層,上層7座雙走廊,下層8座雙走廊。但FAA對緊急疏散規定的要求不能滿足,最後只好放棄上層,而加寬下層至9座雙走廊,最終進一步加寬到3+4+3的10座雙走廊。幾十年後,A380的雙層設計也遇到了同樣的問題。但尾了便於改裝成貨機,波音還是保留了上層的駕駛艙。不過在一開始,波音對駕駛艙後半到底幹什麼用沒有底,開始時,這裡只是用於頭等艙的酒吧,後來才開始改作載客的。這倒不是波音不懂得如何增加為航空公司盈利的座位,依然是緊急疏散的要求所決定。

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波音747的上下兩層為多載客提供了可能,但波音不是一開始就把上層用於載客的

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早期波音747上下層之間的樓梯是螺旋形的。

FAA要求任何客機的所有旅客必須在90秒內全部安全地疏散離機。波音招集了560名志願者,但第一次試驗時,用了兩分半鐘才疏散完畢,一些參試人員還受了傷。後續試驗總算達到90秒的要求,但有更多的人受傷。更糟糕的是,上層的旅客是身穿吊帶用滑輪放下來的,很不實用。緊急疏散的問題用了很久才解決,增加緊急疏散口,改善疏散路線,上下層之間不用盤旋樓梯,改用加寬的直樓梯,這些措施最終解決了緊急疏散問題。(整理自 知乎)


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