原標題:未來客機應是不鏽鋼的飛翼?1938年美國工程師的腦洞高深莫測

美國雜誌設想的未來客機

飛機誕生於1903年,在隨後的短短几十年內,航空技術進步神速,在速度、高度、發動機、材料、電子設備等領域不斷刷新着人們的認知。

那麼,處於早期航空時代的人們,面對不斷的技術進步,對未來飛機有什麼大膽猜想和預測呢?

飛翼型未來客機

1938年的飛翼型“未來客機”

1938年2月的美國《大衆力學》(Popular Mechanics)雜誌上,刊登了洛克希德公司工程師霍爾·希伯德對未來客機的設想方案。他作爲一名航空製造業內人士,可以代表當時的專業看法。

1938年還是第二次世界大戰前夕,當時正處於螺旋槳飛機的蓬勃發展期,噴氣飛機還處於理論探討階段。在這種背景下,霍爾·希伯德的“未來客機”設想頗有技術前瞻性,但也明顯暴露出時代侷限性,有些古怪想法很讓我們感到不可思議。

霍爾·希伯德的“未來客機”是一款我們熟悉的巨型飛翼,在他的介紹中特意指出飛翼機型的特點——“沒有機身和機艙”。按照霍爾·希伯德的設想,這種超前的機型很可能在10年後就會誕生,並且投入商業運輸。

《大衆力學》雜誌封面

在他設計的方案中,這種飛翼型運輸機翼展可達300英尺(約91米),可以裝載150名乘客和數噸重的行李,這個水平相當於波音737的載客能力了。另外,這種飛翼客機仍採用螺旋槳發動機,但數量多達六臺,而且單臺功率可達2500馬力。這種發動機功率是二戰後期的水平,作爲1938年的設想可謂超前。

值得注意的是,這種未來客機採用了自行車式或前三點式起落架,類似設計在二戰以後纔出現在大型飛機上。

1930年代的客機機艙

將各種“不可能”變爲“可能”

作爲飛翼機型,這種“未來客機”的內部設計也是獨特的。所有乘客座位都佈置在機翼內,並且設計有多個獨立艙室,艙內安裝有娛樂設施和長廊。另外,機翼前緣、天花板和部分地板還安裝有舷窗,乘客的視野比傳統客機高出好多。設計者也許認爲,這種飛翼機型將給乘客帶來更好的舒適性。

儘管仍採用螺旋槳發動機,但設計者霍爾·希伯德卻給“未來客機”設定了一個相當高的速度指標——巡航時速250英里(402公里/小時),最大時速500英里(804公里/小時)。這個指標對傳統螺旋槳飛機而言是過高的,多年後才由早期噴氣機突破這個速度紀錄。事實上,設計者也認爲達到這個速度儘管是有可能的,但是“要花錢”。

1930年問世的全金屬飛機

霍爾·希伯德作爲未來航空技術的想象者,他的首要想法是設立一個崇高目標,然後將“不可能”再逐漸轉變爲“可能”。

這款未來客機,在當時看來充滿了各種“不可能實現”的想法,包括很重的機身(68噸以上)、很遠的航程(5000-6500公里)、很高的飛行高度(9000米以上)、太多的乘客(150名)、太高的速度(800公里/小時)以及難以忍受的高成本。爲此,霍爾·希伯德提出了很多製造方面的設想,爲後來者提供了一些解決思路。但是,霍爾·希伯德關於飛機材料的想法,卻讓現代人可能非常喫驚,因爲他認爲未來飛機的製造應該大量使用不鏽鋼來製造!

早期的不鏽鋼還是一種高價材料

“未來飛機”的製造材料是不鏽鋼?

不鏽鋼造飛機,在現代人來看,是一個不明智的想法。飛機的設計製造,首先就是要控制重量,但是不鏽鋼太重了。蘇聯的米格-25機身就採用了不鏽鋼,結果成爲了西方嘲諷的對象,但米格-25是爲了解決高速飛行中的高溫問題,所以才搞出了這個另類設計。但是,1938年的一些飛機工程師,思路卻和現代人有所不同。

早期的飛機材料以木材和鋼管爲主,但在1930年代已經開始大量使用鋁材了,並且誕生了最早的全金屬飛機。鋁金屬重量輕,本來是製造飛機的首選。但在1930年代,由於鋁合金製造加工還存在一些技術難關,耐腐蝕和結構強度方面還有不令人滿意的地方。

YB-35轟炸機驗證機

霍爾·希伯德就認爲,1916年纔剛剛發明的不鏽鋼,必然在1938年後的未來十年成爲重要的飛機制造材料。在當時,全不鏽鋼飛機也已經出現。不鏽鋼除了耐腐蝕外,拉伸性能和結構強度也好,對於飛機制造而言都是有益的。

但是,不鏽鋼的缺點也是明顯的,除了重量太大,當時還有材料成本高的缺點。在1938年的時候,不鏽鋼的價格幾乎是普通鋼材的10倍以上,與我們現代人的“廉價”印象完全不同。另外,不鏽鋼的另一個缺點就是難以加工,傳統的焊接加熱過程會破壞不鏽鋼的耐腐蝕性。

YB-49轟炸機驗證機

因此,霍爾·希伯德推薦了當時還屬於新技術的“噴丸電焊”,能夠大大縮短焊接時間,從而減少高溫對不鏽鋼耐腐蝕性的破壞。

由此看來,霍爾·希伯德等人對不鏽鋼造飛機的設想是很着迷的,希望業界對此進行全面的研究。但我們都知道後來的結果,最重要的航空材料一直都是鋁材,而不是不鏽鋼。

不過,“未來客機”所採用的飛翼設計卻很快成爲現實。二戰期間,美國和德國都在飛翼方面進行了大量研究,並推出了多款飛翼機。其中,美國諾斯羅普公司於1941年開始研製YB-35飛翼型轟炸機,採用螺旋槳發動機,最大速度632公里/小時,樣機在1946年首飛。隨後,採用噴氣發動機的YB-49飛翼型轟炸機在1947年首飛,速度增加到了793公里/小時,性能已經很接近霍爾·希伯德的“未來客機”。

當代新型飛翼型客機

儘管YB-35和YB-49都沒有最終裝備部隊,但諾斯羅普公司藉此積累了大量飛翼機的設計經驗,最終在B-2隱身轟炸機上收穫了豐碩成果。

從這個角度看,1938年霍爾·希伯德設想的“飛翼型客機預計在10年左右問世”,在技術層面上得到了大部分實現,只是與民用無關而已。這也印證了一個事實,航空技術進步的速度確實太快了。

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