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第17章 喷气时代(3)

航空史上最引人关注的一场调查因此展开了。很快,金属疲劳被确认为引发事故的罪魁祸首。最初,人们认为驾驶舱顶部的方形逃生舱盖出现了失效,并最终导致飞机解体。而事故之后由渔船打捞起来的飞机残骸则显示问题极有可能出现在客舱的舷窗上。问题究竟出现在哪个地方已经不重要了,导致飞机失事的元凶已经找到。

无论是德·哈维兰公司还是证明这款开创性客机的安全性的英国民航局,都在这个声名狼藉的案子中感到十分困惑。他们循规蹈矩地进行分析,可惜在当时,作为一架巡航速度为大部分螺旋桨客机两倍的飞机,他们对压力反复变化将对其结构产生的影响了解得并不充分。

幸运的是,在波音公司的我们比起世界上其他人,在增压方面具有更加丰富的经验。波音707的生产基于我们在“同温层飞机”、B-29、B-50、“同温层巡航者”和“同温层喷气”等项目中累积的经验之上,而所有这些飞机为了满足高空巡航的需求都采用了增压舱的设计。德·哈维兰公司的“彗星”飞机采用了方形的舷窗和舱盖设计,而我们则将这些部件设计成圆形的,有效避免了疲劳应力在方角处集中的情况出现。

在随后的四年中,德·哈维兰公司对“彗星”飞机进行了大量的重新设计工作,对其进行加长、改型,并最终推出了“彗星”4飞机,以圆形舷窗取代了之前的方形设计。1958年10月4日,在波音707开始提供服务前三周,英国海外航空公司高调引进“彗星”4飞机提供跨大西洋的航班服务。尽管如此,无论在性能、容量还是运营经济性上看,“彗星”4飞机都远不如波音公司的产品。英国希望在战后商用航空领域继续当老大的梦想也随之消逝了。

我同时参与了Dash80和波音707两个项目,所负责的工作都与空气动力学有关,但在两个项目中我所扮演的角色不尽相同。在波音707项目中,我所在的团队不仅要负责详细的设计工作,还要承担一些取证工作。同时,为了满足航空公司运营707飞机的需求,我们还要收集该飞机详细的性能数据。

协助波音707顺利取得适航证可能是我承担的所有任务中最至关重要的一项。在这方面,我们与1958年更名为联邦航空局(FAA)的民用航空局(CAA)进行了密切合作。

20世纪50年代中期至后期的这一段时期,民用航空局还没有人在喷气式飞机领域拥有丝毫经验。这导致了一种不符合常规的情况,那就是波音公司的人不得不帮助我们的管理当局,将我们掌握的有关大型喷气式飞机的知识融合到当时已有的民航飞机适航取证框架和进程中。

美国的喷气式飞机取证标准基本就是这样由波音公司的一帮人制订的。第一套喷气式飞机条例被称为SR422部(我想SR应该是“特别条例”的意思)。这套条例中大部分条款由我和其他一些负责技术工作的同事起草完成。

这是一项相当富有挑战性的工作。我们必须先弄明白FAA对活塞式客机提出各项要求的用意,并以此相应制订一套能够确保喷气式飞机安全性的标准。我们与CAA/FAA、民用航空委员会(CAB)、航空公司以及航空公司飞行员联合会等机构密切合作。安全一直是我们最为关注的,因为这将成为今后波音公司和其他美国飞机制造商开发喷气式飞机的标准。

通常而言,从公共安全的角度出发,由业界人士来制订其所要遵守的规章制度并不是一件好事。近年来,有太多类似的事情发生,而美国人民才是真正遭受损失的人。我个人十分反对这样的事情,但是在50年代末我们别无选择。从那以后,事实表明我们所做的一切是无私的,也是适当的。

我依旧记得当年许多对规章制度进行讨论的会议场景。标准必须与同时期的技术保持同步,否则,对于其致力于实现的安全来说反而是一种阻力。每当我们在华盛顿讨论那些关于取证的问题时,争论往往会十分激烈。

如何才能对喷气式飞机的降落性能进行适当的定义?在一台发动机失效的情况下,飞机的升限应该是怎样的?当喷气式飞机接近其速度极限时,将会表现出哪些特性?应该如何划分可接受和不可接受的情况的界限?当飞机进入快速俯冲状态时,以及当飞机机舱突然失去压力而机组人员需要提供密度更高的空气时,哪些设计特征能有助避免飞机突然进入滚转状态?

我陶醉在全面接触政府部门制定的适航条例的乐趣中,这是一个超越了传统意义上飞机设计师职责范围的领域。飞机的安全性始终是我极为关注的部分,这段意想不到的经历使我对之更加看重。在这期间的每一天中,我都学到了很多的东西。

与此同时,我的团队和我也在进行着波音707的研发工作。整个过程非常顺畅,因为大多潜在的问题都在此前的Dash80项目中得到了很好的解决,飞机的总装工作也很顺利地完成了。

在波音707于1958年秋天投入运营后,只剩下两个重要的遗留问题尚需解决。

首当其冲的是当一台发动机失效后,飞机的低速操纵效率较低。为了解决这个问题,我们提出的思路是,重新设计飞机的垂尾并增加一个方向舵制动器。

第二个问题则是,波音707的噪声巨大。用于提供动力的涡喷发动机以及所有其他第一代喷气式飞机都面临着噪声巨大的问题。我们在那些发动机上使用了消声材料,但这对于降低那些能让你耳朵产生嗡鸣的噪声并无多大帮助。

直到60年代初期,发动机制造商开始使用低涵道比的涡扇发动机取代此前的涡喷发动机,它预示着我们即将找到有效的解决方案。罗罗公司的康威发动机是全球第一台投入商业应用的涡轮发动机,紧随其后的则是普惠公司的JT3D发动机。1960年,这两种发动机首先在波音707上得到应用,成为直到今天还在继续着的喷气式飞机颇富戏剧性的降噪故事的开端,这也是人类航空史上最为成功的故事之一。

波音707在其投入使用之时引发了轰动。圆滑且安静,至少从乘客的角度来看是这样的。此外,它还十分舒适。螺旋桨时代使人懊恼的嗡鸣声和那些巨大的往复运动式发动机所产生的振动由此一去不复返。

波音707的飞行速度很高。与同时代的螺旋桨飞机相比,它的巡航速度几乎是前者的两倍,并且能携带更多的载荷。机上有大约140个乘客座位。而战后最成功的活塞式客机——DC-6B,只有66个座位,DC-7C也只有大约110个座位,洛克希德“超级星座”以及波音“同温层巡航者”(当时还未设有平躺式座椅)的座椅数也都未超过100个。

结合了速度更高、载荷更大等优点的波音707的工作效率是螺旋桨客机的4~5倍。毋庸置疑,在工作效率上取得的巨大跨越使波音707成为备受全球各大航空公司欢迎的飞机。

波音707飞机在销售上取得了巨大的成绩,仅凭这一款飞机,波音公司成功跻身全球首屈一指的客机制造商之列。我们在商用航空领域期待已久的成功就这样到手了。

在波音707飞机投入使用几年后,在后继机型的问题上,航空公司对我们施加的压力日益增大。波音707是一款长航程飞机,“难道你们就不能生产一款中等航程的喷气式飞机吗?”对于我们的销售人员来说,类似的话终日不绝于耳。

在欧洲,法国的“快帆”飞机已经投入使用,英国的“三叉戟”飞机则处于研发阶段。二者均属于中短航程的喷气式客机。站在波音公司的角度,我们认为我们不能仅仅依靠一个项目,管理层亦感觉到我们同样也要进军中等航程的飞机领域。

杰克·斯泰纳接受委派,开始负责领导波音公司第二个喷气式运输机项目。与此前一样,我则受命领导空气动力学小组,同时我还负责主持整个技术部门的工作。这也意味着,除了此前的人员以外,参与动力、结构以及系统设计工作的人员也必须向我汇报。在我的职业生涯中,这无疑是一个巨大的跨越,它同样也要求我学习更多关于这些学科的知识。

在波音707取得巨大成功的基础上,波音公司市场营销部门为其后继机型选择了727这个名字。自此以后,波音各型飞机的名字均以数字“7”为开头和结尾。后来的波音737、747、757、767以及777飞机等都使得这个命名惯例更加闻名,最近,波音787“梦想飞机”也加入到这个蜚声全球的波音品牌之中。

波音727飞机不仅具有优异的高速性能,还能在完全不是为喷气式飞机而设计的、更小的机场上起降,如纽约的拉瓜迪亚机场和芝加哥中途岛机场等。而这是波音707无法实现的。

对于喷气式飞机的起降来说,拉瓜迪亚机场和中途岛机场的跑道都太短了。我想它们的长度应该只有5500英尺左右。这就要求我们设计出一个性能更好的襟翼系统,使得飞机能够以较低的速度进近,同时还具有优异的稳定性及操纵性。我们提出的方案是,在机翼前缘增加缝翼,而在机翼的后缘则采用我们称之为“三开缝襟翼”的设计形式,即每边的机翼上均有三片襟翼。

为了进一步减少在飞机着陆过程中飞行员的任务,我们还给波音727设计了一个极其高效的刹车系统。实际上,喷气式客机有三个分开且各自独立的系统用于刹车:机轮刹车装置、反推力装置和地面扰流器。其中,机轮刹车装置与人们使用的汽车上的刹车装置相似,它可以自动作动;反推力装置——那些在飞机降落后打开时能产生轰鸣声的装置,通过使发动机所产生的大部分推力改变方向进一步降低飞机滑行速度;至于地面扰流器,这种装置能在飞机着陆时自动打开,在机翼的上表面产生阻力,并减小飞机的升力。

波音727项目再次成为一个令人振奋的课堂。这一次,我们与大量不同于以往的客户——国内的而非国际的航空公司打交道。可以说,该项目同样给予我结交更多航空公司人士的机会。同时,我还与联邦航空局(FAA)和飞行员协会(ALPA)打交道,这两个组织对喷气式客机在全球范围内规模更小的机场的适用性都表现出了极大的关注,他们对我们是否具备生产出该类喷气式飞机的能力也充满了疑问。

充满疑问的人并不仅仅来自波音公司外部,尽管当时我们掌握的数据表明,我们能设计出适用于短跑道使用的波音727,但是波音公司中我的几个顶头上司对此仍然持怀疑态度。因此,杰克·斯泰纳和他的设计团队只好下大力气来证明这个概念的可行性,起初是通过我们所掌握的工程数据,然后就是通过进行飞行试验的飞机来证明。

在波音727进行飞行试验的初期,我们带着4号飞机到全国各地进行展示,借此向国人表明我们实现了之前的设想。我还参加了其中几站的展示工作。与此同时,波音公司还派这架飞机远赴日本及世界其他地区进行演示。

在美国本土,拉瓜迪亚机场是我们飞行演示过程中最为重要的一站。该机场位于纽约皇后区内,距曼哈顿城仅有8英里,由纽约及新泽西港口管理局管理,这也意味着我们必须在取得机场附近各个社区委员会的许可后才能进行飞行演示。

这些社区大多为飞机噪声所困扰,因此他们根本不愿意让我们进行波音727的飞行演示。尽管如此,来自航空公司以及其他对此感兴趣的团体的压力最终让我们如愿以偿,不过我们只获得了一次飞行演示的机会。

当时,我们那架用于演示的波音727还在另外一个地区。当我们得知可以在拉瓜迪亚机场进行飞行演示的消息后,便直接飞往拉瓜迪亚。我坐在了驾驶舱内飞行员座椅正后方的安全门座椅上。我们在中午时分飞抵拉瓜迪亚机场,当时的天气十分糟糕,湍流使得我们在座椅上不住晃动,拉瓜迪亚机场附近不仅下着大雨,而且还刮着猛烈的侧突风。

很多飞机都在空中盘旋,等待着在纽约降落。我们听从进近管制员的指挥,加入等待的队伍中,在拉瓜迪亚机场塔台接手指挥我们之前,我们将听从进近管制员的引导,操纵飞机下降。不久之后我们切换频道,听到新的管制员说由于等待降落的飞机太多,要求各个飞机的飞行员加速进近。

终于轮到我们了。我们的飞机尾随在一架“康威尔”螺旋桨飞机之后,沿着拉瓜迪亚机场的起降航线进近,通过管制员,我们还得知有一架环球航空公司的“星座”飞机在我们后面。只听管制员指示这架“星座”飞机:“请加速进近。”

“哦,如果你能让我前面那架又大、飞得又慢的喷气式飞机闪开我就没问题!”“星座”飞机上的飞行员回答道。

波音公司的试飞员和我像小孩子一样忍不住咧着嘴笑起来。这句话恰好能说明尽管波音727使用的是喷气式发动机且巡航速度很高,但是完全适用于这个机场,就像是其他任何一架正在降落的飞机,不存在问题也没有特殊的操作要求。

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