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航空史话 | 民航客机速度的百年“进化史”

  航空技术经过100多年的发展,民航客运飞机在速度方面也从原来的每小时不超过一百千米,逐渐增长到现在可以超越音速。一路走来,经历过辉煌,也经历过商业的失败。但民航客机的发展有目共睹。

  

  01

  0-300KM/H

  第一阶段

  

  贝诺伊斯特水上飞机

  英、法、德三国在1910-1911年间分别做过航空邮递实验。首次邮政飞行发生在1911年2月22日,英国海军中尉温德姆要请法国飞行员驾驶飞机在印度进行此次飞行,每封信件附加航空邮费2.5便士。首次载客飞行发生在1914年1月1日的美国,美国飞行员托尼·贾纳斯驾驶贝诺伊斯特水上飞机搭载1名乘客从圣彼德斯堡飞行到坦帕,飞行速度仅有91km/h,票价5美元。

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  F13客机

  德国在1919年2月5日,开辟了从柏林到魏玛的每日定期客运航线,使用的是AEG和LVG单发双翼飞机,飞行速度83km/h,飞行2个多小时。英国于1919年2月8日,开辟伦敦至巴黎的客运航线,每次可运载4名乘客,使用DH.9A军用机改装的DH-16机型,一台罗·罗“鹰”12螺旋桨发动机,最大飞行速度197km/h。中国民航起步于1920年,1920年5月8日,正式开通京沪航线的北京至天津段的飞行,使用的飞机是德利·佩奇HPO/400轰炸机改装的W.8客机“京汉”号,此飞机可搭载16人。

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  Ju52运输机

  在上世纪20年代铝合金的出现引发了飞机结构材料的革命,德国飞机设计师容克斯认为:制造飞机最合适的材料不是木材而是金属。他采用杜拉铝制成当时世界上第一架全金属的飞机F13客机,该机于1919年6月25日首飞成功,搭载4名乘客和2名驾驶员,巡航速度140km/h。1932年,他又推出了三发大型客机Ju52,该机采用3台545kW宝马132T-2的9缸星型发动机,该机可搭载18名乘客,最高速度286km/h。

  02

  300-700KM/H

  第二阶段

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  波音247

  容克斯向世人宣告了飞机从木质结构跨进全金属时代。1933年2月8日,美国波音公司研制的全金属双发单翼客机波音247首飞成功,巡航速度248km/h。1935年,波音强劲的竞争对手道格拉斯公司研制出了着名的DC-3客机,该机最多可搭载32名乘客,巡航速度达到了331km/h,在性能上大大超过了波音247,在运营经济性上则更为突出,使得航空公司的运营成本大大降低,该机被誉为民航史上第一架能赚钱的客机。

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  DC-7

  在上个世纪50年代,道格拉斯陆续推出的有4台发动机的44座DC-4、107座的DC-6以及60-105座的DC-7,巡航速度分别达到了394km/h、509km/h和653km/h;洛克希德研制了44-81座的“星座”、66-102座的“超星座”和99座的“班机明星”,速度分别达到了483km/h、467km/h和530km/h。苏联于1976年试飞的安-32巡航速度达到了460km/h。1945年8月18日首飞的伊尔-12,最大飞行速度407km/h,以及后来的伊尔-14,飞行速度418km/h。

  03

  700-1200KM/H

  第三阶段

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  “彗星”号喷气客机

  1952年5月2日,德·哈维兰公司研制的DH.106“彗星”号喷气客机,世界上第一种民用喷气客机,正式投入航线首航。“彗星”在翼根部安装4台“幽灵”式喷气发动机,巡航速度达到788km/h。然而,1954年1月和4月先后有两架“彗星”客机在空中突然解体,导致两次飞机爆炸解体的背后“杀手”是当时还不为人知的金属疲劳。前苏联的图-104于1956年9月投入航线,是前苏联第一种、世界上第二种投入运营的喷气式客机。该机装有两台涡轮喷气发动机,最大飞行速度900km/h。

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  波音707

  就在德·哈维兰研制“彗星”之际,大洋彼岸的波音公司一刻也没有停下,从“彗星”的事故中汲取教训,在设计上做出了防止产生金属疲劳的技术措施。1954年5月15日,波音公司举行美国第一架喷气式客机波音707的原型机367-80的下线仪式。该机于1957年12月首飞,1958年投入民航运营,最大巡航速度972km/h,最大载重航程可以达到6300km,波音707客机成了民航喷气时代的佼佼者。1959年5月12日,一架波音707-320型飞机被选定为美国总统专机“空军1号”。

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  上为波音747 下为空客A380

  宽体客机是客机设计史上的一次重要革命,1965年8月,萨特率领100位飞机设计师进行波音747的设计。1969年2月9日,波音747-100原型机“埃弗雷特城”号首飞成功,波音747将世界最大型客机纪录保持了37年之久,直到波音强大的竞争对手空客推出了A380,才将这个纪录打破。A380的最高巡航速度可以达到大约945km/h。迄今为止,美、苏(俄)、欧共研制了11种宽体客机,总产量多达2000架。

  04

  1200KM/H以上

  第四阶段

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  协和号

  1962年底英法签署了联合研制“协和式”客机的协议。该机从1976年开始服役,将商业航空运输的速度提高了一倍多。该机安装4台具有加力燃烧室的涡轮喷气发动机,并把飞机的速度限制在2.2倍声速以下,即飞机只过“声障”而不过“热障”,所以,除了承受高温的部位采用耐热的钛合金和不锈钢外,主要材料仍为铝合金。苏联也开始研制超声速客机。1968年12月31日,由安德烈·图波列夫设计的图-144超声速客机首飞成功,巡航速度达到2.35倍声速。

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  图-144

  波音公司根据NASA所提出的N+2目标需求,提出了一种100座的超声速飞机概念方案。该机采用“鸭翼+箭形主翼”的鸭式布局,机翼下方装有两台发动机,机长约73.46m,起飞重量约kg,巡航速度1.8马赫(约2205km/h),航程约7400km。洛·马公司以早先与超声速航宇国际公司合作开发的QSST超声速喷气公务机的放大改进型为基础,提出了一种100座级、巡航速度1.6马赫(约1960km/h)、航程约8982km的N+3代超声速客机概念方案,并将其称作“超声速绿色飞机”。

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  X-43A

  对于民用客机而言,高超声速客机也不仅仅是梦想,但是高超声速飞机需要更强劲的动力,超燃冲压发动机和变循环发动机便成为其中的选择。美国NASA于2004年11月16日试飞了代号为X-43A的新型无人机,它创造了9.7马赫(约km/h)的飞行速度。2016年3月16日,洛·马公司宣布计划投资不超过10亿美元用于高超声速验证机方面的研究。

  人们对飞行速度的追求不会停止

  飞得更快、更远、更舒适的美丽“白天鹅”

  将翱翔在万里晴空之中

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  编辑 | 梁栋钦

  图片 | 网络

  责编 | 许雅雯 申雪宁

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