波音B747：女王肚子里能撐船

2020年一場曠日持久的瘟疫 不僅讓我們過了一個足夠長的年 也讓我們重新認識到了航空運輸的威力 今晚發出的呼吸機明早可能就開始拯救生命 747作爲一款民用客機 貨運版的運載量一直吊打世界上絕大多數運輸機 再加上巨大的保有量 自然成了疫情期間作爲忙碌的機種 如果你經營這家航空公司 不曾擁有747還能用歷史不夠悠久來推辭 那一家貨運公司沒有747只能說確實沒啥夢想 至少速度不是你的夢想 二戰結束後 第三次工業革命的爆發 讓左手核彈右手計算機的人類 在改造自然的道路上圍場以敗 想象力的氣球在物理規律的框架內急劇膨脹 試圖用天馬行空的理論再次撐開新世界的大門 不甘寂寞的美國軍方 看着B-52的噴氣聲浪和遠方仍然升起的蘑菇雲 想想和平年代大型轟炸機確實沒啥前途 那不如先過來家運輸機 容量翻倍的那種 擺在家裏也敞亮 面對空軍這棵搖錢樹 以中哈爾蒙報表的飛機制造商 爭相提交了自己的設計方案 小比最終贏家洛克希德中規中矩的大同浦 波音更優秀的呆頭鵝設計 不僅看上去不夠敞亮 預計的研發費用還稍貴 並敗超級運輸機項目的波音 除了罵罵咧咧的指責國會收錢以外 也沒有太多辦法 不過本應就此流產的運輸機項目 引起了火安特離譜的注意 他所擁有的泛美航空 憑藉707幾乎壟斷洲際市場 深感運力不足的泛美 急需一款大容量跨洋飛機 用來填補超音速客機投產前的空窗 波音這架運輸機的尺寸 似乎剛好滿足容量翻倍的需求 爲貨運而生的底子 保證了未來即便進入超音速時代 依然可以改裝回貨機發揮預熱 1965年夏 一通電話打給了正在休假的喬薩特 董事會已經決定了 你來當總設計師 這位土生土長的西雅圖人 孩童時代最大的愛好 就是站在自家的山頭上 看山腳下的波音工廠造飛機 自己親自負責設計一架飛機 是他從小夢寐以求的事情 激動執行抑鬱言表的薩特 匆匆結束了自己的休假 返回西雅圖接受任命 不過這種喜悅的情緒沒持續太久 年僅44歲 就出任747工程總監的薩特 上任第一天 想明白的第一件事 就是爲何董事會偏偏選中了自己 此時公司的骨幹力量 大部分投到了設計時速 接近3馬赫的2707客機上 小部分跑去和NASA研究 怎麼把土星5號 這個3000噸的竄天猴打上去 剩餘爲數不多的資源 分別已經收到漢沙合同的737 作爲超音速客機過渡項目的747 怎麼看都像是一架誕生 極落後的機型 沒人願意爲這樣 無意義的事情埋頭苦幹 過往表現優異 但年輕沒資歷的薩特 就成了這項苦差事的最優人選 超級運輸機的圖紙已經給你了 給他加上一排座椅能有多難 抱着這樣想法的波音 最初只劃給了薩特 一個不到100人的團隊 其中不少還是即將退休 平均年齡大自己10歲的年邁工程師 後期隨着更多人員的加入 波音甚至沒能在總部的大樓裏 給他們騰出一塊完整的辦公空間 薩特不得不一個人開着車 不厭其煩地奔波於散落在西雅圖 各個角落裏的項目小組 就像兒時不厭其煩地 從山上跑到山下 趴在機場的鐵欄杆外 看一架架嶄新的飛機騰空而起 不過 曾在欄杆外的少年 已經站在了欄杆內 年少時在新莊種下的種子 已然生根發芽 長成了參天大樹 在薩特的帶領下 一架設計上完全不同於 超級運輸機的科技 躍然直上 原來的上單翼 支柱式起樓架 雙層客艙結構 被完全拋棄 取而代之的是下單翼 小車式起樓架 和單層雙通道設計 其實到這裏兩者除了尺寸相似 依然沒有任何聯繫了 1966年4月 連頓市的一座模型工廠內 一個6米寬 並排可以放下 10個座位的飛機客艙模型 打動了在場的每一個人 寬敞的座艙空間 已給往日飛機狹窄擁擠的印象 猶豫再三的範美 最終決定以5.5億美元的總價 購買25架 還剩下一打圖紙的747 不過依然擔心 超音速科技即將問世的範美 附加了一個十分苛刻的條件 要求兩年內看到首飛 三年內投入市場運營 但是薩特面臨的 不只是時間上的問題 此時負責提供配套發動機的普惠 剛剛開始研發工作 神出鬼沒的747項目總監 在爲去哪找塊地 能蓋一個生產這麼大飛機的工廠而發愁 而簽了合同的CEO 已經年滿65歲 隨時準備退休跑路 對薩特來說 唯一有利的壞消息是 2707科技因研發和資金的多重困難 解散了大部分項目組 這些原本被認爲是 波音作爲精英的人才 加入到了747的研製中 團隊人員也從不足百人 逐漸增加到了近5000人 最初就加入項目的老牌工程師 帶着年輕的新銳們 將自己摔了一輩子飛機積累的經驗 悉數用在了747的內部設計上 4套獨立的液壓系統 即便丟失3套 依然能保持飛機不失控 先進的吊架設計 保證發動機損毀時 不影響大翼結構 特有的起落架減前銷 會在緊急時刻折斷起落架 來自超音速的系統團隊 在將747的巡航速度逼近升速的同時 又通過獨特的前沿和後沿緊翼 讓其着陸速度慢得不像 這一架噴氣式飛機 給一架運輸機加一排座椅到底有多難 薩特給波音交出的答卷是 加座椅不要錢 造飛機一天燒500萬 連續燒兩年還不能飛 因爲發動機普惠仍沒造出來 再超音速客機註定失敗 其三期初代產品吸引力不足 現今流之慾枯竭的波音終於意識到了 這個原本排在最末尾的項目 纔是真正的未來 爲了能讓這每天的500萬美金接着燒下去 波音不得不召開一場發佈會 發佈一款尚未完工的產品 1968年9月30日 掛着四個假髮動機的747 在衆多媒體的注視下 從F特類工廠緩緩推出 陽光認認地打在飛機的每一顆錨釘上 駝峯曲線聚焦的光芒有些刺眼 所有人都爭相與這架飛機合影 如今 這些照片中的華美服飾 可這架飛機的優雅卻從未過時 一經亮相併經驗四座的空中女王 不僅解決了波音緊張的財務問題 也在未來幾十年裏 深刻地改變了人們的塑形方式 漂流在地球的大陸板塊 終將被它緊緊地連在一起 如果說737交貨的一衆廠商 怎樣設計雙發科技 747則直接斷了這些廠商造飛機的念頭 其標準之高 讓人抬頭看一眼 都會覺得扭到脖子 有那麼多錢乾點啥不好 畢竟賣房子也挺掙錢的 可能也就既買不到747 也沒辦法賣房子的安東諾夫 才真的有動力去造一款 與之匹敵的飛機 直至今日 在所有參數上能穩壓747一頭的 也僅有N625這一架飛機 XXXL號的機身尺寸 逼得波音不得不把各個操控舵面 一分爲二 雙分的方向舵 雙分的升降舵 以及內外分離的副翼 在減輕機械卡組帶來風險的同時 增加了操控的靈活性 不過相比這些坐中舵面 負責控制它們的鋼索 在設計時面臨的問題更嚴峻一些 對於一架有70米機身長的飛機來說 哪怕只算直線距離 一根鋼索從機頭出發延伸到機尾 至少也需要65米 在這個尺度上 我們很難將鋼索 作爲絕對鋼體來看待 需要考慮它自由彈性 對船體控制信號的影響 於是鋼索被分成一段段的 連接在扇形盤上 再通過一個鬆緊螺套 給每段鋼索施加一個預謹的張力 分段的好處是便於 安裝和更換受損鋼索 預設張力則降低了 鋼索彈性帶來的操控延遲 其實哪怕不考慮鋼索的彈性 以機械波在不鏽鋼中 3500米每秒的傳遞速度計算 你在駕駛艙的動作 傳遞到機尾 也自帶2毫秒的延遲 但設計師需要考慮的還不止這些 和鋼索採取的不鏽鋼不同 機身大部分是鋁合金材質 這兩種不同材料的熱膨脹係數 相差了一倍有餘 跑到零上30度 到平流層零下40度的溫度差 理論上會讓747的鋁合金機身 長度變化8釐米左右 爲了消除這8釐米帶來的不利影響 鋼索在不同溫度下的 預設張力值也是不同的 另外 本質上就是一根繩子的鋼索 只能傳遞拉力 我們至少需要一來一回 兩根鋼索來控制一個部件 這兩根鋼索相互拉扯 決定了部件的中立位置 偏偏各個飛空舵面 對位置要求極高 任何細微的偏差 在高速氣流的作用下 都會對機身姿態產生顯著的影響 以負責滾轉和協調轉彎的負翼爲例 在校準鋼索 調節張力時 首次要求負翼與中立位置偏離 不超過0.05英寸 我有時候真的害怕校準的時候 手中精度本來就不足以測量 0.05英寸的有標卡時 會蹭掉負翼一塊漆 一不小心就把這來之不易的005蹭沒了 因爲鋼索傳動對結構設計和製造精度的要求都很高 除波音以外的飛機制造商 在製造託弄級別的飛機時 寧願選擇給電傳系統教學費 也不願意在鋼索飛空上死磕 當然了 鋼索傳動帶來的好處也很明顯 這種純機械結構使用壽命極長 且對工作環境不敏感 大部分問題通過目視檢查就能發現 沒有複雜的排固過程 對於每天要完成數次起家的民航科技而言 簡單可靠就是利潤的保障 從後來757 767的發展也能看出來 結構設計能力拉滿的波音 對鋼索的熱愛不可謂不深沉 這套鋼索傳動的飛空系統 也一直保持着超高的可靠性 以至於在747尾數部座的飛行事故中 恐怖襲擊導致的空難竟佔了絕大多數 跨越了千山萬水的747 最終沒能跨過的還是人心 人生的三大難題是 我是誰 我從哪裏來 要到哪去 如果把一架747-100的衆多系統 按照層級排列 最重要的也是導航和通訊系統 它解決了女王我是誰 我從哪來 我要去哪的問題 其次是飛行控制 起落架和發動機 它們解決了怎麼來和怎麼去的問題 最後是支撐這些系統工作的底層 液壓 電源 空調和燃油 這八個系統構成了一架飛機的安全駕駛的核心 它們的重要程度也能從其在 駕駛艙的分佈中體現出來 各類無線電儀表組成的導航面板 佔據了視線最中心的位置 飛機平分秋色的是密密麻麻的發動機參數 和起落架收放手柄 面積不大的飛行控制面板 橫溫在儀表與風擋玻璃之間 在束手可及的中控臺上 油門杆和一票通訊設備在這裏依次排開 這樣的分佈看起來舒適又合理 但其實任何一個系統的崩潰 都會對飛行員造成極大的操控壓力 一臺發動機失效 不僅要盯着這頭皮發麻的參數儀表 還得對油門杆的位置額外關注 導航系統失常後 就得從目視追趕飛行 變成了一個人抱着圖紙算 另一個人聽口令飛 即便是兩人分工協作 也很難再有多餘的精力去關注 其他系統的工作狀況 於是最基礎的那四個系統的控制工作 就交給了第三個人 飛行工程師 以電源系統爲例 一臺發動機需要監控的參數就有 會流條連接情況 發電機連接情況 發電機功率 飛行工程師的壓力 別忘了我們可是有四臺發動機的 每臺發動機都配有一套發電系統 一起乘以四的還有液壓泵和燃油泵 最後配上四路引氣和三路空調組件 這樣足量的多重設計帶來了極高的安全榮譽 也產生了十分豐富的信息量 所幸的是 這塊碩大面板顯示的內容雖多 但指示的信息大多不需要立刻做出反應 變相減輕了對飛行工程師的監控壓力 到了747-400的身上 發動機的數字化推力管理 GPS系統的發展 可以有更多的精力去關注其他系統 但你直接把這麼一坨參數扔給飛行員 可能是不現實的 客機的唯一任務是安全地把旅客送到目的地 在能保證完成這個任務的大前提下 一部分零件的失效 真的有必要讓飛機上的人知道嗎 參數列的再多 最後傳遞的信息也無非就是 我快不行了 你快找個地兒被降去吧 於是指示系統的發展 徹底把飛行工程師踢出了駕駛艙 飛機上所有正在發生的事 都會彙總到核心的數據管理計算機 它會通過算法 自動商榷不正常事件並判斷危險等級 需要立刻採取行動或者儘快備降的警告 用紅色燈光配上持續的單寫音 能堅持到目的地 但可能會影響剩餘行程的故障 用琥珀色燈光提醒 對現階段飛行無任何影響的信息 則會等落地後再產生警告 或等維修員員進行測試時才顯示出來 最終這些繁榮複雜的指示 被動縮成了一個故障燈或者一聲單寫音 被分別安置在了 原本留有大量空白的頭頂板上 一架全長76.25米 能乘坐467人 起飛全程447噸的747 真的容不下一個身高1米79 體重80千個胖胖的我嗎 可技術發展帶來的消滅你與你無關的案例 卻總是令人無可奈何 吊打完客機再吊打運輸機 拼完了超音速拼亞音速 打滿全場不曾暫停的女王 彷彿依舊在放聲吶喊 還不夠 在這期視頻即將定稿時 747停產的消息再次甚囂塵上 已經完成歷史使命的空中女王 可能確實需要一箇中場休息 曾經專門爲其打造的艾弗雷特工廠 後來接連誕生了767 777等一系列經典機型 如今 以夢想爲名的787 接過了寬地機領跑的傑裏邦 落紅不是無情物 化作春泥耕戶花 只是不知道西雅圖的山頭上 還有沒有一個少年像喬薩特那樣 日復一日地看着這裏 接瓶言話 以上就是本期視頻的全部內容了 視頻結尾給大家留個暑假作業 需要砍斷機身改裝的747LCF 究竟有沒有斬斷鋼鎖呢 在彈幕或者評論區留下你的答案 我們會有好禮相送 歡迎點贊投幣關注轉發 你的支持是我們更新最大的動力 我是張馳 這裏是接瓶言話 我們下期節目見