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天命女王知天命 波音747首飞50年

2019-08-31晨枫

航空知识 2019年3期
关键词:空军一号货机波音

晨枫

1969年2月9日,航空史上的一代传奇波音747首飞成功。

波音747五十岁了!1969年2月9日,航空史上的一代传奇波音747首飞成功。泛美总裁胡安·特里普称其为“人类历史上最强大的和平武器,将和洲际导弹一样进入文明的史册”。五十年來,波音747长期占据世界最大客机的王位,直到A380在2007年10月投入新加坡航空,才恋恋不舍地把王冠交出。

钓鱼时的闲谈

在超声速民航的热浪尚未褪去的20世纪60年代,波音747原本是作为超声速客机全面取代亚声速客机前的过渡机型来设计的,所以波音最初是把波音747按货机设计,这样日后亚声速客机退出市场时,可以从容地转为货机继续使用。事实证明,超声速只是民航领域的一次“大跃进”。除了“协和”惨淡经营了30年之外,其他型号都无疾而终。本用作过渡机型的波音747反而大获成功,这也让波音始料未及。

作为波音747的催生者,泛美航空对波音747的设计有着决定性的影响——至今也没有哪家航空公司对一款民用客机产生过类似的作用。波音747的最初构想来自特里普一次在与波音总裁比尔·艾伦钓鱼时的“闲谈”。特里普大胆提出了将CX-HLS运输机方案(竞标败给洛克希德的C-5)改成大型远程客机的想法,用空前的低票价、高运能和大航程抢占正在迅速扩展的越洋航线。而艾伦也有将CX-HLS技术用在民航“发挥余热”的想法,两人一拍即合。1966年4月12日,在波音建厂50周年的时候,泛美与波音签下了5.5亿美元的合同,订购25架波音747,这是当时最大的客机采购行动。但特里普也不是省油的灯,要求波音在1969年底之前交货。也就是说,波音要在28个月完成新飞机的设计、新总装厂筹建和FAA审核,这也是史无前例的疯狂。

波音747的经济性比波音707改善30%,对手们因此无法坐视泛美的领先,蜂拥表达订购波音747的意向。波音747还没有问世,就已经在销售上获得了极大的成功。此外,波音还在可靠性上做足了功课。波音747在设计中首创了故障树(Fault Tree)方法,确保单一系统或者部件故障不至于导致全面崩盘。设计中还大量采用了冗余系统,比如用四台发动机分别驱动四余度操纵系统中的一套,保证有足够的余度,这些措施极大地提高了系统可靠性。先进增升装置的大量采用更使得波音747可以在标准长度的跑道上起落,两两成对的主起落架在只有对角的两组还能工作时也能安全着陆。

发动机的困扰

波音747最大的问题则来自发动机。如果用波音707配备的涡喷发动机,波音747至少需要8台发动机,系统的复杂性和油耗都承受不起。波音对C-5配备的通用电气TF39大涵道比涡扇发动机的低油耗、大推力非常感兴趣,但通用电气正忙于将TF39和C-5整合,没有多余的精力顾及波音的需求。但这给了在CX-HLS的发动机竞标中落选的普拉特·惠特尼机会,奉上与TF39同级的JT-9D。问题在于JT-9D是全新的发动机,直到波音747样机制成还没有试飞过。当然TF39也是全新的发动机,但空军对技术风险的承受能力和认证要求与民航完全不同,这个差别最终给波音747计划带来了极大的风险,波音为此几乎砸锅,不过这是后话。

波音747的尺寸空前巨大,在当时的民航客机中,无与伦比。机舱宽度几乎是波音707的两倍,机舱内的空气就有一吨重!波音747给世界各地的机场跑道和登机设施带来很多问题——这些问题在A380问世时又来了一遍。但对波音来说,最大的问题是生产设施。波音的兰顿工厂不够大,于是在西雅图以北的埃弗雷特另建了一个世界最大的飞机总装厂。即使不算后来为波音767和777扩建的部分,埃弗雷特的厂房体积至今仍然是世界最大的——35米高、占地近40万平方米。

在5万波音人疯狂地赶工16个月之后,第一架波音747在1968年9月30日成功下线。但JT-9D发动机还没有试飞,波音747的首飞一直拖到了1969年2月9日才进行。在首席试飞员杰克·韦德尔的操纵下,波音747凌空跃起,满载着波音和一票航空公司的希望,飞入西雅图的蓝天。

随着试飞的进行,问题也接踵而来。最大的问题果然来自发动机——在10个月的试飞中,发动机故障87次,更换发动机55台,这是不可接受的结果。20架几近完成的波音747因此停工待料,只等着发动机到位。但波音依然把一架波音747送到第28届巴黎航展展出,引起了轰动。在普拉特·惠特尼作了大量昂贵的修改后,波音747终于在1969年12月通过了FAA验证。

经典和新一代

1970年1月15日,第一架波音747交付泛美,被命名为“美国青年快船”号,时任总统尼克松的夫人帕特·尼克松亲自出席命名仪式。不过“美国青年快船”号的命运比较坎坷,不到一年就成为历史上第一架被劫机的波音747——在1970年8月2日被劫到古巴去了。

不过,第一代的波音747-100最终还是以巨大的载客量、超长的航程和较高的巡航速度(比波音707更快),成为民航界的“身份”的象征,成为各国航空公司中无可争议的旗舰,用于高流量或需要“为国争光”的航线。小一点的航空公司即使旅客流量不足以支撑波音747的使用,也采购了客货混和型波音747(波音747Combi),既赢得了面子,又可用来载运一些货物,贴补一点运营费用,一举两得。为了适应波音747,各国机场即便需要大量改造也乐此不疲,因为能够接受波音747也成为机场和所在城市身份的象征。

在波音747-100还没有首飞时,波音已经在1968年推出波音747-200,加大了发动机的推力,增加了载客量。波音还在波音747-100的基础上发展了波音747SR,用于短程高密度航线,还有缩短机身的波音747SP,用于超远航程航线。1980年,波音进一步推出波音747-300,并于1983年投产。和波音747-200相比,波音747-300的上层加长了,增加了座位数。

正在装配的首架波音747

波音747-100到-300统称为“经典”波音747,“新一代”波音747的研制在1985年开始,并命名为波音747-400。其最大特点是采用了“玻璃座舱”,高度自动化和数字化使机组由三人制降低为双人制。波音在2004年又宣布了所谓的波音747“先进型”,大量采用已经用于波音787的技術,正式定名为波音747-8。2011年,波音747-8开始交付,到2018年11月累计有150架订货,已经交付了130架。

有意思的是,尽管波音747最初是为了满足货运要求而设计的,但波音747-100中没有一架是按货机订货的,直到波音747-200才有专用的货机。随着多年的服役和更新型飞机的投运,很多“经典”波音747退出客运,改装成货机,在蓝天上找回了第二春。专用的波音747货机都有向上掀开的球锥艏门,改装的货机就不费那个事了,加宽加大侧门了事。货机地板经过特别的加强,地面上的滑轮可以帮助航空集装箱在机舱内的移动。

除了民航的客机和货机,波音747的巨大载重量还使它成为特种飞机的平台。NASA将两架波音747改装成航天飞机的运载母机,最初用于航天飞机的滑翔试验,以后用于将航天飞机在佛罗里达的肯尼迪航天中心和加利福尼亚的爱德华空军基地之间运送;NASA还改装了一架波音747SP,用作同温层红外天文观测研究的SOFIA计划;通用电气将一架波音747用作发动机测试平台;波音则把4架波音747改装为特大容积运输机,用于波音787的异地生产计划,将世界各地制造的大型机体模块运到西雅图组装。这些“梦幻运输机”(Dreamlifter)是比空客的A300ST“大白鲸”机内容量更大的运输机,为世界之最。

波音747与两岸关系

波音747在台海两岸关系中也占有独特的一章。1986年5月3日下午3时10分,一架台湾中华航空公司所属的B196号波音747货机在从曼谷飞往香港的途中突然转向,降落在广州白云机场,机长王锡爵要求回大陆定居。王锡爵退役前是台湾空军神秘的“黑猫”中队成员,曾驾驶U-2侦察机到大陆侦察,他的回归始终笼罩着一层迷雾。华航货机的交还成为两岸角力的焦点,在大陆的坚持下,这最终成为两岸官方公开直接接触的先例,为以后汪辜会谈和陈江会谈做了重要的铺垫。

747与空军一号

美国空军将一些可随时征用的民航波音747命名为C-19,还有过计划用波音747货机补充C-5的运输能力,军用编号C-33。但最有名的军用波音747还得说是“空军一号”,军用编号VC-25。

巨无霸的波音747代表了美国的工业技术,代表了美国的生活方式,代表了美国傲视世界的霸气,简直就是美国在蓝天的象征,是总统专机的理想平台。美国空军在1987年订购了两架波音747-200,用以替换在肯尼迪时代开始使用的波音707“空军一号”。有意思的是,当时已经有了最新的波音747-400,选中波音747-200则恰恰看中了它的“过时”,随机的工程师和机载无线电员可以完全打消对电子系统在核大战时可靠性不足的担心。作为“空军一号”,机头锥上加装了空中加油装置,可以通过不断的空中加油连续在空中飞行达7天之久,以应付核大战的极端情况。

在奥巴马时代,美国空军开始研制更新一代的“空军一号”。由于要四发以保证长航时和安全眭,只有波音747-8才符合要求。特朗普曾经对最新“空军一号”的研发成本大加抨击,经过特朗普式的砍价,波音同意降价。但一般认为,波音只能降飞机本身的价,成本重头来自特种设备和专用改装。在特朗普时代的各种预算风暴中,这只算是涟漪了。

帕特·尼克松出席“美国青年快船”号命名仪式

奥马巴和幕僚在空军一号中

在肯尼迪时代推出第一代“空军一号”的时候,美国领导西方世界顶住苏联压力,波音707代表了“美国时代”的顶峰。在老布什时代第二代“空军一号”面世的时候,美国俨然成为后冷战时代“终结世界历史”的终极文明,波音747依然是睥睨天下的天空女王。在特朗普时代研制第三代“空军一号”的时候,美国陷入了“美国第一”怪圈,用吃奶的力气“使美国再次伟大”,波音747-8则成为天空女王的临终挽歌——“空军一号”将成为波音747停产前最后一批飞机中的两架,个中含义,冷暖自知。

被自家兄弟谋杀

现在,早期波音747早已结构寿命到期,但大批尚有可用剩余寿命的新一代波音747也大量退休,进入沙漠中的封存地,或者直接拆毁。2018年1月3日,达美航空9771航班在亚利桑那的马拉那机场着陆,这是美国各大航空公司最后一架波音747的最后一次飞行。目前,也只有英航、汉莎、荷航、华航、国航、澳航等还有波音747在运营。当然,波音747货机还在大量使用。

天空女王是被自家兄弟谋杀的,首先是波音777。从波音767开始,人们就一直在琢磨用更经济的双发飞机实现远程航线,并不断拓展单发故障时飞行时间的极限,简称ETOPS。ETOPS120指双发飞机具有单发失效后继续飞行至少120分钟的能力,这使得沿线任何一点上120分钟航程内有备降机场的航线都成为可安全运作的航线,大大拓展了双发的航线选择。对美欧最重要的北大西洋航线来说,ETOPS120意味着四发客机不再必要。ETOPS延长到180、240甚至330时,双发飞机实际上已经能安全飞行任何航线了,包括对穿太平洋的北美一澳大利亚航线。波音777不仅是第一架双通道双发宽体客机,也是从一开始投入航线飞行就具有ETOPS120(以后逐步拓展到ETOPS330)资格的飞机。在波音777之前,默认是ETOPS60,需要在长期使用中逐渐拓展ETOPS。波音777不仅具有双发的经济性,在载客量方面也接近波音747,给波音747带来极大的压力。

波音787则是斩断波音747生命线的最后一刀。波音787不仅具有ETOPS330能力,还因为较小而适合更多的远程点到点航线,打破了传统民航的枢纽一辐条运作方式,使得大量在过去流量不足的远程点到点航线成为可能。波音787促成了远程民航从干线化向网络化的转型,进一步挤压了以量取胜的波音747的生存空间。

波音747诞生于特殊的时代。那是美国充满远见、自信和进取的时代,不仅在技术上领导世界,更是敢于直面困难。对比波音747研发过程的如火如荼,如今同一个波音却陷入KC-46(以老旧的波音767为基础)的技术难题长达7年之久而无法自拔。而波音747从白纸开始,研发到服役一共才3年多,真是令人唏嘘。五十年里,波音747的总产量达到1550架,尚有少量有待交付,几乎与F-15战斗机A/B/C/D/E型的总产量相当!波音747无疑将波音推上了航空工业的王座。但五十而知天命了,“天空女王”的身影正在远去。

责任编辑:王鑫邦

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