三见大型客机首次来华(程不时)
[2011-01-08 15:48:00]

    程不时博客链接http://chengbushi.blog.china.com

    (在我从事飞机设计事业的数十年中,曾有三次机会目睹当时世界最顶尖的大型喷气客机首次访华。虽然每次的时间都很短暂,但都给我留下了印象,并对我参与我国大型客机设计有所启发。)
 
    年轮进入2011,新中国的航空工业建立也已经60年了。1951年,中国重工业部的航空工业局成立。正是在这一年,我从清华大学的航空工程系毕业,进入我国航空工业战线。目前,我在中国商业飞机公司担任专家组成员,在航空工业的工龄,也已经60年。
    回想半个多世纪以来,几次大型客机的首次来华,我都有机会亲历,不能不说是相当凑巧的事。现在回想起来,当时情景还历历在目。
 
    初见“图104”,感觉犹如走近一头恐龙



苏联的图104客机

   “苏联新研制的喷气客机,明天将第一次到达北京南宛机场,北京组织有关人员前去参观。这里有一张参观的票子,到时候你去看看吧。”
    55年前的一天,我26岁,在重工业部航空局飞机技术处工作。我接到通知去南宛机场迎接苏联的第一款喷气式旅客机“图104”。
    上个世纪50年代初期,世界航空技术正进入“喷气时代”,军用飞机向超音速迈进。而在民用飞机方面,苏联图波列夫设计局推出的这款喷气式旅客机“图104”在1955年首次试飞,比美国的“波音707”还早一个月,在世界引起很大的轰动。当时中苏两国是重要的联盟,所以“图104”首飞后仅约半年就飞到北京来“显摆显摆”。
    第二天我们到达机场时,这架新型客机尚未到达。各方面来迎接参观的人数估计有好几百人。我们在机场的跑道边等了一会儿。忽见“图104”由远方飞来。该机从蒙古入境,入境不久便到达北京上空,它以中低空飞临跑道上空,在我们头顶作了一个大坡度的转弯,转向着陆航线。这样大一架飞机在空中灵活地机动,很使人赞叹。
    飞机着陆后,地面的参观人群走过去,但都不敢走近,围一个大圈远远观着。不知谁带头,径向机下走去,于是希望看详情的人全都走到机翼下。
    这架庞大的飞机,在空中看来很像一架小型喷气飞机的几何放大,动作很灵活。但在地面到近处去看时,那些尺寸巨大的构件,使我不禁有像走近一头恐龙的感觉。我注意到它解决后掠机翼过大的上反效用采取的办法,是将机翼安装带有下反角。这使飞机在地面时机身很高,机翼下的起落架给人有仙鹤的长腿的模样。
    平心而论,我见到苏联设计出这样的大型喷气客机,内心是很佩服,也很仰慕的。
    以后“图104”在北京和莫斯科之间开始了载客运营,成为当时我国最豪华的国际航线,我却无缘实际乘坐这种飞机。当年在重工业部航空工业局的苏联专家凯德洛夫,回苏休假后返回北京,见到我时掏出一张印有“图104”客舱座位安排图的乘机卡,告诉我说:“以后你坐这种飞机,千万不要坐这几个座位。”他拿出笔叉掉位于机翼后缘处靠窗的几个座位。这使我知道,原来“图104”将发动机安装在机翼根部的总体布局,还遗留下发动机的喷口贴近机身,使喷流冲击机身舱壁的问题未能很好解决。
    以后,“图104”逐渐淡出人们的视野。在后来年代中世界陆续出现的新型喷气客机,没有再沿用“图104”式的将发动机安排在机翼根部的布局。
     我当时没有想到,以后我会参加我国比“图104”还要大的大型喷气飞机的设计。 

    载着美国总统的“空军一号”飞临头顶



美国“波音707”喷气客机

    将近40年前的一天,报纸上出现一个使全国人民都感到十分意外的消息:美国当时的总统尼克松将首次访华,预定第二天飞越太平洋从上海入境,然后从上海转飞北京。
    我国航空工业建立后的20年中,我进行过几种军用飞机的设计。到了1970年8月,我国决定开发喷气式客机。这项工程,用国家任务正式下达的年月作编号,曾经被称为“708工程”。工程的实施地点,选在上海。我被抽调来担任总体设计组副组长。我们当时的工作地点设在龙华机场边的一座飞机修理厂的办公区。在图版上开始绘制我国20世纪内研制的最大飞机“运10”的图样。
    第二天是1972年2月20号。我们上午上班不久,9时左右,突然听到天空飞机响。不少人嘴哩咕噜着说:“来了,来了……”,便跑到房子外面去看。
    我也随着来到室外,仰头果然看到一架很大的喷气客机正飞过我们的头顶,倾侧着机翼向它将降落的虹桥方向转弯。我们所在的龙华机场在黄浦江畔,离海边不远,可以说这架尼克松乘坐的“空中一号”专机刚从海面入境便飞临到我们的顶空。我们看到的是一架还带着海风的“新鲜的入境者”。
    美国总统专机“空军一号”,是由喷气客机“波音707”改装的。苏联的“图104”载客量只有50人,而“波音707”要大三倍,可载180人。另一方面,“波音707”比较全面地采用了适合于大型喷气客机的技术,比如它的发动机布局方案比“图104”所采用翼根安装式更合理。因此,虽然它的首次飞行比“图104”晚一个月,但是“波音707”在技术上和销售上都更成功,它刚出现就被美国军方采购880架作为加油机,预警机等特种机型,并有1000架投入民航航线,还被改装为美国总统出差专机“空军一号”,投入使用的历史也更长,被世界航空界认为是世界民航进入“喷气时代”的第一种成功的型号。
    当天仰头看到飞过头顶的波音707,它的飞行高度不过几百米,在外国总统来访的特殊情况下,这样近距离看到此机算是难得的偶遇了。我当时留下的印象是此机的布局比较匀称。它的不少部位都显示出针对大型客机的需要,在工程上颇有可取之处。
    但是这次在第一时间观察从低空飞过头顶的“波音707”,与我国自行设计的“运10”的选型却没有直接的关系。因为在此之前两年,运10的设计者们已经研究过国际上多种喷气客机的设计,并按照本国需要提出的设计要求,做出了我国自己的客机“运10”的总体方案。
    没有想到,在我以后投入我国大型客机“运10”研究以来的40年中,对我初见的苏联和美国两种飞机的技术处理,始终成为我国航空界的争论焦点。有一种经年长久的指责说:“为什么运10不用图104的发动机安装型式,而要用像波音707式的翼下吊装?为什么不用图104的苏式翼型,而要用英美翼型?”我在40年中花费了不少精力和时间来解释,飞机设计的技术方案的选择,并不等同于对哪个国家政治上的亲或疏的关系,而必需服从科学的选择。
    我对“图104”和“波音707”都亲眼见过,而且都是第一时间最旱的亲见者。我没有必要去故意亲一种而疏另一种。只要举出一件事人们就会明白了:我们目前正在进行的C919客机设计,它的发动机仍然采用了“运10”所采用的翼吊发动机方式,它的翼型仍然没有采用苏式翼型。就是说,都远离了“图104”。

    亲见最大客机庞然大物



欧洲空客A380

    20世纪末,世界民用飞机最大的壮举要算欧洲客公司的A380,最大乘客量可以达到835名旅客,打破了20世纪内最大的喷气客机波音747在宽体客机上连续35的统领局面,将作为欧洲空客公司21世纪的“旗舰产品”。
    欧洲空客公司并无A370编号的飞机。所以新机的编号并不是按机型诞生的先后顺序,据说是因为空客公司考虑到中国人将“8”作为喜庆的数字。可A380 出生的用意就是瞄准中国13亿人口的民航市场。
    1994年,欧洲客车公司宣布开始超大型客机的研制计划。2005年4月27日,A 380进行了首次试飞。 2006年3月26日,对A380的应急撤离旅客的能力进行了实际演示,按最密集的旅客布置,用835名旅客演示者,和20名机组人员演示者在78秒种内安全撤离到机外,(符合适航标准要求在90秒内撤离的标准)。2007年,A380尚未取得适航证,开始试飞到世界各地,该年11月23日来到上海。
    我从上海市内来到上海浦东机场,去实地观察这架“空中巨无霸”超大型客机。欧洲空客随机到达的一位官员引导我进入客舱,上上下下参观了一番它宫殿般的双层客舱。
    有人不理解民用飞机为什么常试飞各地作为“试航”。这是因为民用飞机与军用飞机的使用现况不同。军用飞机大多用“本场飞行”的方式。当战斗机起飞到作战空域作战,或者轰炸机深入敌后去轰炸,任务完成后,总是返回到原起飞的机场着陆。而民用飞机采用的是“转场飞行”的方式。它从一个机场起飞,降落到远处的另一个机场。再次起飞则可能飞到更远的第三个、第四个机场。所以民用飞机必须考虑打算飞往地区的自然情况和气候条件,当地机场的海拨高度,跑道的方向、长度和倾斜度,滑行道和停机坪的配置、机场设施情况,周围净空环境等等是否适合飞机起降等。
    因此,还在研制期内、尚未取得适航证的A380,在全世界各大航空港间长途“试航”,并且不远万里从欧洲飞到上海来了。当然。它的这种试航,也有向社会做宣传造势的作用。
    A380的客舱分为上下两层。每层为双过道宽体安排。这样,当旅客需要应急撤离时,不论上层或者下层,也不论每一层在双过道的任一边的座位上,都有直达应急滑梯的通道。
    设想如果每层设计为三过道。则三通道的中间一根走道的撤离路线必会与其他的过道交叉,不能直达通向机外的舱门。所以至今没有出现过三通道的客舱布置。
    进入飞机后,我看到客舱的容积相当辽阔。使人觉得这架客机的乘客人数如此众多,但客舱并不是想象中的密集拥挤,而是比过去的客机相对宽松。在座舱的前后端双层客舱间的楼梯间,相当宽阔和气派,比波音747那种通向顶舱的围绕一根立柱的旋转式扶梯要空旷多了。
    这使我感到,在A380增加了总载客量,但每名旅客分配到的机上空间,不是更密实了,相反更释放开来,变是更加稀疏了。单位容积内的承担的载重(密度)变小了。
    回想在上个世纪40年代,当大型客机刚开始出现,并且逐渐长大的时候,美国人洛斯罗普曾经设想:将来的飞机越做越大,大到一定程度,将会使机翼的厚度大到可以坐进旅客的程度。这时飞机的机身就消失了,只剩下一个大机翼。巨型飞机就将成为“飞翼”总体布局。
    这种设想使一些人认为“飞翼”必将是大型客机发展的未来方向。
    但是,从A380上我看到,当旅客数进一步增加时,机身在全机中并没有出现相对缩小的趋势。A380仍然保留着半个多世纪前出现的第一代喷气式客机的主要部件间的比例。只是为了着陆时吸收飞机巨大总重受到的地面冲击,起落架增加了缓冲支柱的和轮胎的数量,造成在飞机外观上与较小飞机的明显差别。
    我推想飞机的机身、机翼和尾翼的相对比例不变的原因,一是机翼增升装置效率不断提高,使得载重量加大之后,机翼的面积并没有同步加大,仍然可以获得足够的升力。二是新的旅客机提高了舒适度,给每个旅客更大的空间。这样,当旅客机变大直到A380这样的尺寸,还没有使“飞翼”布局成为一种必然的选择。
    此外,旅客机采用飞翼布局一个很大的障碍,是很难满足适航标准对旅客安全撤离时间的要求。
    但是,当载运的不是要求舒适的旅客,而是比重很大的货物,如重型轰炸机载运很多炸弹的情况下,机翼所占的比例逐渐加大,而机身逐渐缩小的情况是可能出现的。美国的B-2轰炸机便是飞翼布局。
    因此,当我国的新世纪大客机选择方案的时候,对于可能的“飞翼”备选方案,我并不看好。顺便说一句,我国的大客机最后没有采用“飞翼”的布局设想。
    回想起来,我与大型客机打交道的时日中,三次最早与当时世界最大的喷气客机近距离目睹,也算一段偶遇。写下为之记。

程不时 博客文章
2011-01-05
 
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