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第12章 道格拉斯 波音和“同温层飞机”(1)

当我还在埃尼威托克岛服役的时候,就已收到了两家飞机公司问我是否愿意在退伍之后加盟他们的邀请信,一封来自波音公司,而另外一封是道格拉斯公司的。

对这两封邀请加盟的信件,我颇费斟酌。记得在给南茜的信里我是这么写的:“你知道,我们都还年轻,也没有太多的旅行经验,所以也许我应该选择道格拉斯公司的工作。我们可以先去领略一下加利福尼亚的风土人情,再回到西北地区。”南茜同意了我的建议,可以说,这个决定是我们共同做出的。

道格拉斯公司提供给我的月薪是210美元,而波音公司的只有200美元。如今看来,两者差别看似不大,但是在那个战争刚刚结束的年代里,每年多出120美元的一笔收入可是大有帮助的。

1946年1月我回到西雅图的时候已年满24岁,那时南茜已经怀上了我们的第一个孩子。她于是建议,在孩子生下来和我们能够适应家庭生活之前,暂缓迁往加州的计划。但是我已经接受了道格拉斯公司的邀请,因此我给他们写了封信,询问是否愿意将我到那边工作的时间推迟几个月。

道格拉斯公司给我回了一封十分通情达理的信,表示他们理解我的处境,并希望我在准备好前往洛杉矶的时候通知他们一声。同时,为了养家糊口,我向波音公司表示愿意到他们那里短期工作。

当我向他们解释我的情况时,波音公司对我将其作为潜在雇主的第二选择感到有点儿不愉快。他们建议我更详细地评估波音公司所能为我提供的良好的平台。这也让我为两家公司当时不同的情形感到十分好奇。

战前已成为世界主要飞机制造商的道格拉斯公司在战争期间继续进行长航程运输机的发展计划。经夏威夷将我从美国送到马歇尔群岛的四发R5D货机就是道格拉斯公司的产品。战争结束时,道格拉斯将这款飞机——美国陆军航空队称其为C-54,改型为DC-4商用客机,这是世界上最好的运输机,而道格拉斯公司已准备着手在此基础上开发带增压舱的DC-6飞机。

不同的是,战争结束的时候,波音公司并没有可供继续开展的商用业务。战时的研发任务终结了其在战前开展的307型“同温层飞机”项目。战争期间,军用机场在全球遍地开花,使得诸如314型“飞剪”号这样的水上飞机的市场空间消失殆尽。而那些遍布世界各地的军用机场则为使用陆基飞机的航空旅行市场在战后恢复繁荣提供了现成的基础设施。

波音公司当时还剩下的一些军用飞机订单纷纷被取消,并因此辞退了数千名工人。我十分好奇,在产量急剧下滑的情况下波音公司是如何撑过来的,这家有可能成为我雇主的公司又将提供给我一个什么样的机会?

这就是波音公司试飞工作负责人对我进行面试时我所思考的一些问题。我之所以申请到负责试飞的部门去工作,主要是因为在那里可以和真实的飞机直接打交道。而试飞的工作也将使我在大学时所学的专业与之后在战争中获得的实践经验有效结合起来。

波音试飞部门给我提供了一个机会,但是他们要求我先跟负责管理所有技术人员同时也是波音首席空气动力学专家的乔治·谢勒谈谈。谢勒是一个非常优秀的工程师,很有主见。在我向他解释自己为什么喜欢试飞工作的时候,他给了我一个不同的建议。“你真的想研究飞机吗?”他问我,“如果是,你最好是从事空气动力学工作,我想这个部门应该有适合你的职位。”

谢勒本身就是一个招牌人物。当我从和他谈话的屋子里走出来的时候,已经确信空气动力学将是所有工作中最有意思的一份,对我来说,在波音工作如果不是“航空”,就什么意义都没有了。于是,基于我和南茜以及我们即将出生的孩子,以及几个月后将要到南加利福尼亚的道格拉斯公司去谋求发展的考虑,我与波音公司的空气动力学部门签订了为期仅有几个月的劳动合同。

第二次世界大战期间,德国已率先在作战任务中使用像梅塞施密特Me262战斗机和阿拉多Ar234轰炸机这样的喷气式飞机。虽然早在战争期间美国已经对使用英国涡轮发动机技术的喷气式飞机原型机进行了试飞,但是由于已经在常规的活塞式飞机领域取得了很好的成绩,战时我们对喷气式飞机的研发并不是很上心。

德国和日本已经元气大伤,苏联——战争期间一个让人不安的联盟,正在快速发展成为欧洲大陆潜在的威胁,开启了冷战时代。当时技术进步很快,美国手中握有数个喷气式战斗机和轰炸机的试飞任务或研发计划。

1946年2月,南茜生下一个十分可爱的女孩,我们给她取名叫加布里埃尔。当月一个下着雨的日子里,我正式受雇于波音公司空气动力学部门,很快,我就被分到波音377型“同温层巡航者”项目组中。“同温层巡航者”飞机是一架大型的螺旋桨客机,预计于1949年初投入商业运营。

“同温层巡航者”有着大而圆乎乎的机头,称得上是史上最宽敞、最复杂和动力最强劲的活塞式客机。“同温层巡航者”以及道格拉斯、洛克希德公司在战后生产的四发螺旋桨客机实现了越洋飞行,并帮助建起了今天为我们所用的全球航空运输业所需的基础设施。

我进入波音公司的时候,波音公司这款新的商用运输飞机的设计工作已完成了近90%,但是我仍然为一些问题所困扰。解决这些问题一下子就成为我和其他年轻且没多少经验、刚加入波音公司的工程人员的责任,对此我感到十分惊奇。

我想这将是一项非常有意思的临时工作。可是当时我却没想到这份工作开启了我在波音公司长达几十年的时间中不断接受挑战、不断学习新东西的时期。就“同温层巡航者”项目本身而言,它给我提供了一个在飞机设计领域最好的“研究生课堂”,而这正是我所期待的。

我所在的空气动力学小组的负责人是杰克·斯泰纳,他是一位极具才华的工程师,20世纪60年代,他负责领导波音727飞机的设计工作,并因此扬名全美。1946年的时候,斯泰纳正在全面负责“同温层巡航者”活塞式飞机的空气动力设计和开发工作。

“同温层巡航者”飞机属于波音公司当年一个非常重要的项目,波音希望借助该项目赢得民用订单,以抵消战争结束导致军用订单锐减所造成的影响。在民用飞机领域,道格拉斯和洛克希德公司已处于领先地位。当时,道格拉斯公司已经开始向全球的航空公司交付DC-4飞机,并准备马上公布其延长型、客舱为全增压舱的DC-6飞机的发展计划,这是一款战后最为成功的螺旋桨客机。

洛克希德公司也希望向市场引进像DC-4飞机一样的系列新型客机,在战时它首先作为军用运输机。“星座”飞机就是其中之一,这款飞机有着细长而优雅的机身,采用了独特的三垂尾布局,经济性可媲美“灰狗”巴士。“星座”飞机与波音公司的“同温层巡航者”一样,有着圆滑的机身,体积庞大,但是速度不如后者。

相比而言,波音公司是最后一个进军民用市场的,此前从未有过在商业运作上十分成功的民用客机项目经验,因此波音公司当时在民机领域的希望看似十分渺茫,但是手中握有两张王牌。

首先是诞生于第二次世界大战期间的B-29“超级空中堡垒”轰炸机,这是当时技术上最先进的飞机。对巡航高度进行的一项对比可明显体现出这一先进性。DC-6飞机以及洛克希德的“星座”飞机的巡航高度约为2.2万英尺(不带增压舱的DC-4的巡航高度则只有它的一半),凭借着在B-17、“同温层飞机”和B-29这些项目上打下的坚实基础,“同温层巡航者”的巡航高度可达3.5万英尺,而此时客舱中乘客的感觉和在8千英尺的高度上飞行没有什么区别。没有任何一架其他的活塞式飞机曾达到这一巡航高度,而这是今天的喷气式飞机典型的巡航高度。

波音公司的另外一个优势是其于1938年首次尝试在307型“同温层飞机”上应用的极具前景的一项概念,那就是将现有的军用飞机所使用的机翼、尾翼、发动机、起落架以及一些系统与一个能满足航空公司需求、更宽敞的机身相融合。“同温层飞机”实质上就是有着适合商业飞行服务的肥大机身的B-17“飞行堡垒”。

对于波音公司来说幸运的是,军用需求负担了波音公司为B-29飞机重新设计了一个宽敞机身的费用。根据战时签订的一份合同,波音公司将开发367型飞机,即后来在美国空军服役的C-97“同温层货机”和KC-97“同温层加油机”,前者用于运输货物和军队,而后者则用于空中加油。

1946年,在冷战刚刚开始的时候,波音公司即着手将B-29改型为临时的战略轰炸机。这款20世纪40年代后期开发出来的“更好的B-29飞机”被称为B-50,使用了动力更大的发动机和更高的尾翼,此外还有一些其他明显的改进。

在以上两个由军方资助的B-29项目的基础上,“同温层巡航者”项目开发出了一款在容量和性能方面都具有不可比拟优越性的螺旋桨飞机。但是,飞机本身的复杂性也导致层出不穷的问题。B-29是当时在战争期间研制出的世界上最复杂的飞机,就更不用说装备了新的发动机和螺旋桨的377型飞机了。

不幸的是,杰克·斯泰纳对于解决“同温层巡航者”的问题并不感兴趣。他的精力几乎全都集中于如何将喷气推进这项军用技术转为民用,满足商用航空的需求。

“同温层巡航者”是一款非常先进的商用运输机。但是,相比波音公司当时为美国空军开发的激进的B-47飞机而言,“同温层巡航者”不免显得有些老式和笨拙。喷气式飞机无疑是未来发展的趋势,斯泰纳和其他成熟的航空工程师纷纷热衷于喷气项目也就不足为奇了。

这就是为什么波音公司将解决螺旋桨客机的问题,使其满足适航要求,确保能安全交付航空公司客户运营等任务交给了像我和莱恩·奥尔森这样的新员工负责的原因了。我和莱恩·奥尔森是华盛顿大学的同学,也是终生的朋友,他和我几乎同期进入波音公司。

我所在的航空项目组中包括斯泰纳等资深员工在内,一致认为我们这些新人的研究工作陷入了死胡同之中。但是,我十分相信“同温层巡航者”这个项目使我和莱恩获益匪浅。它是我们的责任所在。

当我以最快的速度介入377型飞机的研制工作时,我的足迹遍布了整个公司。为了解决“同温层巡航者”飞机系统的问题,我不得不深入研究飞机为什么设计成那个样子,以及为什么它不能正常运转这些问题。这也意味着我必须进行大量的调查研究并开拓我的思路。

1947年7月8日,“同温层巡航者”实现首飞。以前常常看着飞机飞上天空,但是这一次滋味大有不同,孩童时期不过是从功课中挤出一点时间靠在波音机场旁的围栏上来观看那些飞行活动,如今我却是以公司内部人员的身份来观看。我感到非常有趣,而以官方身份参与其中也让我感觉良好。

然而我的骄傲感很快就被迅速增加的工作量掩盖了,因为试飞使我们发现了更多需要解决的问题。试飞员发现,飞机操纵面小角度转动时太轻,大角度转动时又太重;当操纵面处于中立位置且没有使气流发生偏转的时候,在驾驶盘上也感觉不到这一情况。

飞机操纵面是指飞机上用于控制和操纵飞机的可动翼面,其中包括副翼、升降舵和方向舵。副翼安装在机翼后缘,可控制飞机绕滚动轴的运动。当驾驶盘向左转动时,飞机左侧的副翼将上偏,而右侧副翼则向下偏转,其结果就是绕流偏转导致飞机发生倾斜。

与此相似,推拉驾驶盘能使升降舵偏转进而使飞机低头或抬头,踩住方向舵左边或右边的操纵踏板则可使机头方向发生偏转。升降舵安装在水平尾翼后缘,而方向舵则安装在垂直尾翼上。

“同温层巡航者”有由伺服调整片起助力作用的手动操纵面。这是一些安装在操纵面上的调整片,会与操纵面反向偏转,利用气流帮助飞行员使翼面偏转到一个新的位置。从飞行员的角度来看,这种设计将可减小飞机操纵面的操纵力矩。

为了改善“同温层巡航者”不好的飞行控制特性,我们在控制系统中增加了可变弹簧并通过改变调整片的铰链位置以获得更好的结果。我们每做一次改动,飞机就要进行一次试飞以评估改进设计的结果。

这些完全依靠经验进行的过程使我感到非常快乐,因为这意味着这架让人惊叹的飞机要进行很多次试飞活动。有时当我在对这些操纵面进行试验,又缺乏足够的经验理解试验的结果时,我便把这项工作交给工程试飞人员。这些反复的改进和试验活动一直进行着,直到飞机能够顺利飞行,我们才将全部精力转向下一个挑战。

我记得当时我们遇到的另外一个难题出现在“同温层巡航者”的空速指示系统上。我们认为这个问题很容易解决,但是后来发现这仅仅是由飞机大而圆乎乎的机头造成的。通常的情况是,飞机通过比较静压与总压的方法测量自身的飞行速度。静压由与气流方向垂直的开口测量得到,而总压则由正对着气流运动方向的开口测量得到。空速指示器将通过比较这二者的差别得出飞机在大气中飞行的速度。

为了确保总压测量的精确性,通常使用一个被称为“空速管”的管子进行测量。使用空速管可以在远离机身旁受扰动的气体流场对环境大气进行测量。

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