民用客機(jī)發(fā)展演變

前言

1914～1918年間，飛機(jī)由一種有效的制勝武器發(fā)展成為可以長距離實(shí)施作戰(zhàn)的裝備。在某些從中受到啟發(fā)的熱心人士看來，既然飛機(jī)能夠攜帶炸彈，那飛機(jī)就有承運(yùn)旅客的可能。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束的時(shí)候，幾個(gè)幻想家開始關(guān)注商用航空的可能性。他們的努力顯得猶豫不決，多半是由于他們需要從現(xiàn)有的武器裝備范圍內(nèi)想象未來的商用飛機(jī)。一直到20世紀(jì)20年代中期，隨著世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，才有了明確的客機(jī)設(shè)計(jì)概念。雖然如此，民機(jī)市場(chǎng)還是依賴于政府對(duì)航空郵政運(yùn)輸機(jī)的需求。正如本書中敘述的那樣，在20世紀(jì)20年代后期至30年代早期，當(dāng)設(shè)計(jì)師終于抓住時(shí)機(jī)在技術(shù)上取得了綜合性突破時(shí)，客機(jī)營運(yùn)才迎來了重大轉(zhuǎn)機(jī)。木制的雙翼飛機(jī)被改造成流線型的單翼機(jī)，從而能夠與通宵奔馳的火車運(yùn)輸進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。客機(jī)在商業(yè)上的成功是美國人在1930年前后取得的，而不是歐洲人，雖然那時(shí)候歐洲的飛機(jī)制造業(yè)是最發(fā)達(dá)的。不過，盡管有萊特兄弟的開拓性工作，美國當(dāng)時(shí)的航空工業(yè)能力還是不如歐洲，也正因?yàn)榇舜碳ち嗣绹说膭?chuàng)新精神。此外，美國的民用航空業(yè)當(dāng)時(shí)已經(jīng)取得了相當(dāng)程度的發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的大陸性市場(chǎng)。在1927～1937年間，美國的民用飛機(jī)銷售額幾乎占到世界的一半。還有一個(gè)重要的因素也許是1918年以后參加工作的許多飛機(jī)設(shè)計(jì)師沒有軍用飛機(jī)或者雙翼飛機(jī)的研制經(jīng)歷。不管什么原因，美國在20世紀(jì)30年代初期所制造的客機(jī)已經(jīng)綜合了現(xiàn)代客機(jī)的所有特征：鋁合金下單翼、收放式起落架、襟翼、帶有整流罩的變距螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。一少部分人為客機(jī)的關(guān)鍵性發(fā)展提供了思想或者靈感，盡管他們的熱忱未必有直接的價(jià)值，但確實(shí)促進(jìn)了客機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。

內(nèi)容概要

第一次世界大戰(zhàn)后不久，第一架客機(jī)飛上云霄，商業(yè)航空迅速發(fā)展。本書用獨(dú)一無二的觀點(diǎn)，深入剖析了民用客機(jī)的發(fā)展歷史、每個(gè)技術(shù)的突破和改進(jìn)、未來的發(fā)展趨勢(shì)等。本書適合所有對(duì)民用客機(jī)機(jī)型、設(shè)計(jì)以及飛行和航空工業(yè)歷史感興趣的讀者。

作者簡介

作者：（英國）雷·惠特福德（Ray Whitford） 譯者：唐長紅 等雷·惠特福德，畢業(yè)于金斯敦大學(xué)，獲航空工程學(xué)學(xué)士學(xué)位，曾在英國宇航公司實(shí)習(xí)過，參與了VC10、BAC111和TSR2的研制。1972～1986年間，他在金斯敦大學(xué)任高級(jí)講師；20世紀(jì)90年代中期，他在位于科羅拉多州斯普林斯市的美國空軍科學(xué)院做了兩年訪問教授，并執(zhí)教于愛德華空軍基地試飛員學(xué)校。在英國皇家航空協(xié)會(huì)舉辦的1997年度“航空記者年度獎(jiǎng)”大會(huì)上，他獲得羅爾斯·羅伊斯最佳推進(jìn)裝置提名獎(jiǎng)，2005年又獲得最佳技術(shù)提名獎(jiǎng)。他發(fā)表了60多篇關(guān)于飛機(jī)設(shè)計(jì)的論文，出版了三本圖書：《空戰(zhàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)》（Jane’s1987，1989），“航空學(xué)介紹：設(shè)計(jì)思想"（合著）（AIAA，1997，2004-）和《戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（Airlife／crowood，2000，2004）。

書籍目錄

第1章  航空公司的成長和經(jīng)濟(jì)情況  1.1  最早的商業(yè)運(yùn)營  1.2  英國帝國航空公司  1.3  美國的商業(yè)運(yùn)營  1.4  航空郵政的重要地位  1.5  早期的飛機(jī)  1.6  20世紀(jì)30年代的航空運(yùn)輸業(yè)  1.7  國際競(jìng)爭(zhēng)  1.8  現(xiàn)代客機(jī)的起步  1.9  為何美國處于領(lǐng)先地位  1.10  歐洲民用航空的發(fā)展  1.11  美國與歐洲設(shè)計(jì)思想的比較  1.12  20世紀(jì)30年代后期的航空運(yùn)輸業(yè)  1.13  戰(zhàn)后的英國  1.14  布拉巴宗委員會(huì)  1.15  第二次世界大戰(zhàn)后的美國  1.16  20世紀(jì)50年代初期的客機(jī)發(fā)展?fàn)顩r  1.17  燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用  1.18  美國關(guān)于噴氣式運(yùn)輸機(jī)的思考  1.19  美國人勉強(qiáng)接受噴氣式飛機(jī)  1.20  道格拉斯飛機(jī)公司的反應(yīng)  1.21  大型噴氣式飛機(jī)投入使用  1.22  維克斯公司的V.1000和VC10  1.23  大型噴氣式客機(jī)  1.24  寬體噴氣式客機(jī)  1.25  雙發(fā)寬體客機(jī)與空客公司的成立第2章  經(jīng)濟(jì)性分析第3章  空氣動(dòng)力學(xué)第4章  穩(wěn)定性與操縱性第5章  發(fā)動(dòng)機(jī)第6章  結(jié)構(gòu)與材料第7章  水上飛機(jī)第8章  客艙第9章  超聲速運(yùn)輸機(jī)第10章  飛翼客機(jī)

章節(jié)摘錄

插圖：應(yīng)用于800座以上的超大容量飛機(jī)的現(xiàn)代飛翼概念可能成為有吸引力的選擇。由于飛機(jī)的尺寸大，有效載荷可以放置在機(jī)翼中央段，形成準(zhǔn)全翼機(jī)。展向分布載荷方案的巨大魅力是，通過把載荷沿展長分布，減輕了氣動(dòng)升力帶來的機(jī)翼彎曲力矩。常規(guī)飛機(jī)在機(jī)翼上安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱就有這樣的作用。這樣可以減輕結(jié)構(gòu)重量，提高有效載荷／空重比。人們常說，飛機(jī)是論磅（或千克）購買的，那么降低重量就意味著降低費(fèi)用。此外，飛翼有更多的機(jī)會(huì)從層流中得到好處（見后文），因?yàn)闄C(jī)翼比機(jī)身更容易“層流化”。展向負(fù)載的飛翼布局方案本來就具有巨大的機(jī)翼面積，這意味著翼型的升力系數(shù)可以低一些。這樣，可以通過降低翼型升力，增加翼型的厚度，在可以接受的低后掠角機(jī)翼上保留足夠高的阻力增長馬赫數(shù)，這是實(shí)現(xiàn)層流所需要的。為了獲得良好的起降性能和必要的燃油容積，需要較大的機(jī)翼面積，因此對(duì)增升裝置的要求降低了。外側(cè)翼段的展弦比較大，不能容納復(fù)雜的后緣襟翼，而且，后緣襟翼會(huì)產(chǎn)生較大的低頭力矩，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方案是采用富勒襟翼或前緣縫翼。這不但可以降低制造和維護(hù)費(fèi)用，還可以降低飛機(jī)的噪聲。過去，機(jī)身承載有效載荷和尾翼，但是幾乎不產(chǎn)生升力，主要產(chǎn)生阻力。翼身融合，正如法國宇航公司的飛翼方案、麥道飛機(jī)公司（現(xiàn)并入波音公司）的BWB-l-l和俄羅斯中央流體力學(xué)研究院的Fw－900方案所證明的，其“機(jī)身”橫截面與機(jī)翼相融，提供升力。假定一個(gè)典型的乘客身高為6ft，目前跨聲速巡航翼型厚度大約為弦長的12％，機(jī)翼弦長超過’70ft時(shí)，厚度就足夠允許旅客站立在產(chǎn)生升力的機(jī)翼內(nèi)部，但是會(huì)產(chǎn)生更大的翼型阻力。翼身融合結(jié)構(gòu)的效率較高，可以減少高空巡航時(shí)的誘導(dǎo)阻力，減輕重量，減小需要的升力。如果在民用飛機(jī)上使用復(fù)合材料做主要結(jié)構(gòu)時(shí)，能增加更多的信心，這一點(diǎn)將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。還有一個(gè)最終的附帶好處，當(dāng)翼剖面超過給定厚度時(shí)，在整個(gè)后翼梁／密封隔框上可以設(shè)置應(yīng)急逃生門，從而解決大型飛機(jī)的乘客疏散難題。

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