书城工业未了的传奇:波音747的故事
3762200000018

第18章 喷气时代(4)

着陆时我们的运气好得出奇,由于当时正刮着猛烈的大风,以至于站在跑道尽头的社区管理委员会的人根本听不到飞机的轰鸣声。结果,波音727得到了一个噪声不大的好名声,航空公司也得以在拉瓜迪亚机场运营该飞机。我必须承认,我始终觉得有负罪感,因为波音727并不是一架噪声不大的飞机。当今的波音喷气式飞机的噪声只有这架飞机的一点点,而得益于开发中的新技术,未来的飞机将会更加安静。

中途岛机场和华盛顿国家机场同样也欢迎波音727到那里进行飞行试验。很快,波音727开始到各个地方飞行,从而使美国境内旅行也能享受到喷气式飞机的速度和便捷性的设想成为了现实。如果没有波音727,像维克斯“子爵”和洛克希德“伊列克特拉”这样的螺旋桨飞机也许还可以在美国国内航空运输史上扮演更加重要的角色。

所有这一切对于我们来说都是具有重大意义的。我们付出了极大的努力并取得了意想不到的成功。很快,波音727开始畅销起来,而这并非是波音公司在营销上下了苦功,我们不过是让飞机展示出了自身的性能,订单就如潮水般涌来。

1964年,波音727投入运营。紧随其后,首款改型机波音727-100面世。1967年,波音公司还开发了更长的波音727-200飞机。不幸的是,为了获得更大的容量,加长型的波音727-200牺牲了太多性能上的优势,也因此难以获得航空公司的认可。后来,波音下狠心投资了波音727-200改进型这一项目,这是727系列中最主要的一款产品,其性能获得了极大的提升,于1972年投入商业运营并取得了巨大的成功。由于这款飞机,波音727项目成了波音公司一只会下“金蛋”的鸡。截至1984年波音727停止生产前,波音公司累计向客户交付了1800多架727系列的飞机。

在波音727项目起步初期,我并未参与其中。但是整个参与的过程是非常令人心满意足的。为一个新的设计要求寻找解决方案并对其进行验证的工作给航空工程师们带来了极大的乐趣。

波音727投入商业运营后与波音707形成了互补的关系,“系列喷气式飞机”的概念也逐渐为波音公司描绘出来。公司领导层认为,公司的目标不应仅仅局限于为客户提供一种或两种喷气式飞机,也许应该开发一个完整系列的商用飞机,不仅能够覆盖现有的市场,还可能开发出一个或两个新的市场。

还有哪种级别的飞机是我们目前没在开发的?当时市场已经出现了对更小且比中等航程的波音727航程更短的飞机的需求。在欧洲,法国的“快帆”飞机自1959年起已开始服役,英国的BAC1-11飞机则处于试飞阶段。在美国,道格拉斯公司在输掉了有利可图的波音727占领的中短程飞机市场后,正在全力以赴开发DC-9飞机。与BAC1-11飞机一样,最初的DC-9飞机能够搭乘大约80名乘客,航程为500英里。

当时波音公司中有很多人极力推崇波音应该参与小型喷气式客机市场的竞争,杰克·斯泰纳也在其中。杰克是一个非常不错的发起人,他不断对管理层施压。我记得1964年的时候,波音公司召开了一次会议,讨论波音到底是否应该投入资金与其他喷气式飞机型号(尤其是DC-9)展开直接竞争。当时,道格拉斯公司在DC-9项目上已经领先了我们近两年的时间。

相信你们也能想象得到,这个议题很难取得一致的结论。与会人员中有半数赞同,而另外一半人则坚决反对。会议并没有得出一个明确的结论。同时,公司也要求斯泰纳继续保持对这一概念的研究。当我回到我所在的部门时,大家很自然地都期待着一个“要还是不要”的明确答案,他们纷纷问我,“我们到底要不要做这个项目?”

“是这样的,”就我所理解的形势,我回答道,“他们让杰克对这个项目做更多的分析。但是我了解斯泰纳,他不会去分析什么东西,他会让这个项目启动的。你们只当是我们正在研制这款小型喷气机好了。”

果不其然,一切就是这么发展下去的。这个故事讲述了极具说服力的杰克如何请出艾伦亲自游说波音董事会成员对这个新的喷气式飞机项目予以支持。波音的主席对此非常恼火,尽管他本人是支持波音737项目的。

历史证明他们做了一个正确的决定。1965年初启动的波音737项目是至今为止最为成功的商用喷气式飞机项目。在我写这本书的时候,737系列飞机已累计收到了近6000架的订单。如今,波音公司向市场推出的是“下一代737系列”,该系列有很多型别,而实际上,这已经是737系列的第三代产品了。

波音737项目一经启动,我们立即着手详细分析我们的竞争对手——DC-9飞机。当时,所有厂商在小型喷气式飞机项目上都选择了将发动机安装在机身尾部的方案,如法国的“快帆”、英国的BAC1-11和美国的DC-9双发喷气式飞机,“三叉戟”和波音727等三发飞机也同样如此。

采用尾吊发动机的设计方案通常意味着也要采用T形尾翼的布局,以避免飞机的平尾受飞机尾流的影响。平尾上有两个主要的部件,其一是在前面的水平安定面,其二则是通过铰链与水平安定面连接在一起的可动翼面——升降舵。当飞行员推拉驾驶盘时,升降舵可上下偏转,使飞机抬头或低头。

以上我所提到的双发和三发飞机中,除了“快帆”以外都采用了T形尾翼的设计(也就是平尾在垂尾的上面)。法国“快帆”飞机的平尾被装在垂尾中间线上,呈十字形结构。

随着初始研究的不断深入,我们发现自己正在开始设计一架同样采用尾吊发动机和T形尾翼基本布局的飞机。在对波音737进行初始定义时,我和斯泰纳紧密合作。正是那时,我们一致认为要在波音737的设计上选择一种不同但更优的方案。

斯泰纳指出:“那些双发飞机都采用了每排四个或五个座位的形式。既然我们掌握有波音707飞机机身的设计方案,为什么我们不考虑采用每排6个座位的形式?也许它会像一个飞行的橄榄球,或许还会存在一些阻力的问题,但是航空公司将获得真正的经济效益。”

于是,我们着手评估波音707的机身截面是否可用于737飞机,评估结果很好而且我们也选择了这个设计方案。但是,当我再次分析这个设计方案时,对于它所带来的新问题——发动机应该装在哪里,我无论如何也找不到一个好的气动解决方案。

斯泰纳的出发点是像其他小型喷气式飞机一样,将发动机吊挂在机身尾部。但是由于波音737采用了短且宽的机身方案,这样一来,这些尾吊发动机的进气口会非常靠近机翼后缘,并因此受到其扰动气流的影响。同时,发动机还需要被安装在离机身较远的地方,以避免受到肥大的机身所产生的扰动气流的影响。如此一来,我们将不得不采用重量很大的吊挂结构,其他代价还有该设计将产生极大的阻力。

肯定还有一个更好的设计方案。有了这个想法,我带着我们设想的飞机草图回到了办公室。坐在办公桌旁,从抽屉里拿出一把剪刀,将草图上尾吊着的发动机剪下来,并拿着它们往草图中波音737的周身上比画,琢磨着发动机还能装在哪些地方。

为什么我们不重新考虑将发动机装在机翼上?我想到了这个方案。这个想法很吸引人,但是我认为我们不能再采用波音707所采用的方案。由于波音737-100机身较短,若将发动机安装在短舱内并通过吊架吊挂在机翼下前方,会妨碍登机舷梯与飞机舱门对接。若将发动机吊挂在机翼下方,则又需要采用较长的起落架支柱以使飞机与地面有足够的高度差,进而确保发动机短舱有足够的离地净空。

我不由地皱起了眉头,航空公司不可能喜欢这样的方案。从我之前与他们的谈话中,我知道对于短途航线来说,飞机的高度是一个非常重要的因素。小型飞机通常用于航程在几百英里的航线上,它们每天可执行六七个航班任务。它们在两个航班之间停留在地面上的时间越短,它们在空中飞行并为运营商带来收入的时间就会越长。

如果我能保持波音737离地不高的设计方案,飞机将能以更短的时间完成在地上的周转工作,并很快回到空中执行任务。为什么?因为如此一来,将无须在寻找、定位和移动舷梯和维修台架等方面浪费时间。航空公司的机械师可以直接走上前,在地面上对飞机的发动机及其他系统进行所需的航线维修工作。当晚到的乘客在登机门出现的时候,航空公司的员工只需将最后那几件行李带到飞机旁,打开货舱并将它们塞进去即可。

当我在飞机周身上移动那台纸发动机时,还考虑了一些其他因素。无论对于什么样的生意,成功的秘诀就是正确地分析并满足客户的需求。在商用航空领域,这显得尤其重要。因为开发一款喷气式飞机耗资巨大,任何错误都将带来惨重的代价。

无论是通过挂架将发动机吊挂在飞机尾部,还是通过吊架将发动机吊挂在机翼下方的方案都是存在问题的。是否还有第三个能更好地解决问题的布局?

当我将剪下来的发动机慢慢贴紧飞机机翼的时候,突然感到一阵兴奋。为什么不放弃通过吊架将发动机吊挂在离开机翼的地方的方案,而采取紧贴着机翼下方安装发动机?这可行吗?它是否能满足安全要求?

对第一个问题的回答是肯定的。挑剔地来看,我认为如果将发动机安装在机翼下足够靠后的地方以保证涡轮叶片的位置在后梁之后,那么第二个问题也能得到肯定的回答。由于能避免出现涡轮叶片爆炸的碎片射穿油箱的情况,这种设计的安全性也得到了保证。

一架喷气式飞机的机翼上有两条由机身延伸至翼尖处的主翼梁。横向布置在这些结实的结构件上的是被称为翼肋的部件,其作用在于进一步提高结构的强度并构成翼型形状。在前翼梁和后翼梁之间的空间大部分用于装载燃油。适航条例要求这一部分的结构不能暴露在发动机爆炸时碎片所能触及的范围内,而我的这个设计是能够满足这一要求的。

将发动机直接安装在机翼下方不仅解决了飞机的高度问题,同时还能保证发动机吸入的气流不受机身扰动。这看起来是个可行的方案,于是我带着这个设想去找杰克·斯泰纳。他说:“看来这没准儿是个好主意。”

为了验证这个想法的可行性,他同时开展了对两种波音737方案的参数设计评估工作。其中“红队”负责评估采用尾吊布局的初始方案,“蓝队”则负责评估将发动机紧贴着安装在机翼下方的方案。每个队中均有两个人。

由于第一个方案是斯泰纳提出的,于是他派了他手下一名员工加入了红队。至于我的蓝队,斯泰纳则借给我一名来自他的小组的工程师,我和他一起根据我的提案对飞机进行空气动力外形布局设计。尽管我们有几个月的时间来开展各自的工作,但是仅仅两个星期之后,优胜的方案就浮出水面了。

经研究,我们发现如果将发动机安装在机翼下方,飞机上将可多安排6个座位。对于一架100座的飞机来说,这意味着能为航空公司带来6%的额外收入,而且也能100%确保航空公司获得更多利润。尽管那些初始的数据粗略,但是他们仍然认为这是一个可行的方案。

1964年下半年,我们锁定了将发动机安装在机翼下方的波音737飞机布局。这样一来,发动机涡轮叶片的位置将会在后翼梁的后方。它也被称为“热端”,是燃气膨胀并通过一组涡轮叶片驱动发动机的地方。如果发动机失效,问题大都出现在这个地方,因为这是整个发动机中温度和压力最高的部位。

这种安装方式对工程师来说非常简单易懂,而且在运营中也取得了巨大的成功。毋庸置疑,737项目在其他地方还存在一些工程上的挑战。例如,将像飞控这样的系统集成到机身中的工作,在小型飞机上难度相应也更高一些,而我们则以寻找创造性的、一流的解决方案为乐。

至今,我在737项目上学到的最有价值的东西就是,永远不要拿一个初始设计的布局当作必然的方案。人性中的因素会使人自然而然就这么去做,并会一直在现有的框架中走下去。但是,按这样的思路并不能造出伟大的飞机来。

工程师们热衷于一头埋进数据堆里并对它们进行分析。但是,很多时候,他们往往犯了只见树木不见森林的错误,因为他们未在事先做一些简单的分析以确认他们是沿着正确的思路前进。在开始大量的计算工作前,务必要对基本的概念进行合适的定义。

我和杰克·斯泰纳共同享有波音737的专利权,更宽的客舱设计归功于他,发动机安装位置的确定则归功于我。这两个设计特征对于短程双发喷气式飞机来说都是非常新颖的概念,为此,波音公司按当时的标准各奖励了我们50美元。这可是一个让人振奋的时刻,尽管当时在航空业工作的人普遍挣不了大钱,我仍然感到我是在为一个重视原创性和独立性思考的公司工作。

737项目使我学会了退一步回到项目的原点,以细致而简单的视角去分析正在试图解决的那些基本问题。你在前面下的功夫越多,你成功找到能解决你所面对的挑战并能满足客户需求的设计方案的可能性就越高。

到了1965年夏天,我已一头扎入了737项目中。既然波音737预计于1967年首飞并于1968年下半年投入商业运营,我想未来几年中自己将要为这架波音最小的喷气式飞机而忙碌了。但是,波音公司还有另一个计划等着我去实施。