拼湊而成卻又備受追捧:「小短腿」727和737的前世今生

2021-01-09 澎湃新聞

以下文章來源於盧西Luft ,作者盧西

盧西Luft

分享前沿科技諮詢,航空航天商業動態,以及歐洲人文歷史。

727

其實波音除了「7幾7」以外還有別的噴氣機,下圖為衍生自707的720,在其開發過程中曾被稱為717,但是後來還是沒有授予「7幾7」的正式名稱。

波音在720上對707進行了很多修改,使其適應較短的跑道,還提高了一丟丟的飛行速度。

在擁有了707和720後,航空公司還要求波音製造一架更小一點的噴氣客機。根據每家航空公司運營情況不同需求就不同,有的航空公司想要雙發,有的想要四發來適應短跑道和高原機場,四發和雙發的平均值就是三發,所以新飛機就確定擁有三個發動機了。

因為財務的緊張,波音並沒有搞一架完全從頭設計的飛機,這架新的三發支線客機擁有和707一樣的機頭和機身,儘可能多用707的設計和零件,節約成本,這就是727了。而727尾置三發的布局,對今天的波音產生了,非常非常大的影響。

雖然今天不怎麼看得到,但是這個成功的型號製造了接近2000架,非常了不起。在當年三發的727和雙發的DC-9為正面競爭關係。

737

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擁有727的波音看到航空市場上有一些雙發飛機很受歡迎,例如上面的DC-9,荷蘭的福克F28,英國BAC 1-11。覺得自己也不能差的波音要開發一架雙發的小噴氣客機,摳門如波音,覺得還是拿個原有的飛機改就行了,最合適的是誰呢,當然是727了。

F28

BAC 1-11

這架新的雙發客機便是737了,它來自於727,其60%部件都與727通用,廚房座椅等都可以互換,大幅降低了開發成本。而727來自於707,客艙直徑都是3.76米,一直到最新的737MAX都還是,這老本吃的啊。

上面講727用了尾置三發布局,所以起落架不用做多高,飛機可以更貼近地面,反正機翼下沒有吊著發動機。但是從727來的737可是翼吊雙發,這腿短就要了親命了。

因為飛機在設計時有一個重要的指標就是,如果前起落架完全失效,飛機下巴著地,發動機不能觸地,因為發動機實在是太貴了,真的修不起更換不起。

但是當年航空發動機都是小涵道比,小水管還不嚴重,對翼下空間需求沒有那麼大,但即使這樣,看737的小短腿也是非常讓人捉急。

737由於每排6個座位,大於對手的5個,加上波音本身產品力強大,大獲成功。

初代737的發動機和DC-9以及727一樣,都是普惠的JT8D。當年的普惠如日中天,在美國航發市場絕對統治地位。波音要求普惠做一款更大涵道比,更高效省油的發動機,再配合其它更新,增加737的產品力出一代更新款再大賣,也就是737第二代Classic。

高傲的普惠拒絕了波音,覺得油價這麼低,JT8D這麼優秀,沒有更新的必要。這時候美國GE和法國賽峰的合資公司CFM走了過來。

GE為美國空軍的超音速戰略轟炸機B-1「槍騎兵」開發了一款發動機F-101。

CFM就是拿這臺F-101的核心機套了一個新的低壓軸,做了一款民用的大涵道比渦扇發動機,起名為CFM56,航發屆無人不知的一代名機,商業上最成功的航空發動機,總產量超過3萬臺,非常驚人。

波音在第二代737捨棄了高傲的普惠,選擇了當時的後生仔CFM,更新後的737各方面都有所提高尤其是油耗,737再次取得了更大的成功。

因為第二代737應用了大涵道比發動機,不再像之前第一代那樣小水管,翼下空間就更緊張了,波音做出了重重努力後,還是成功地裝上了這臺先進的大涵道比渦扇。為了不碰地,737的發動機進氣口呈橢圓形,下面是平的,具有超高辨識度的同時,也非常非常醜。

為了適配737,CFM56的負責提供液壓動力,發電等附帶功能的齒輪箱還從下面挪到了側面。

這個醜點被第三代NG和第四代MAX完美繼承。

除此以外,737還有個基因缺陷,它的起落架收回後不能完全被包在機腹內。只能在輪子上蓋個蓋子,降低一點風阻,輪胎旁邊的空穴在亞音速飛行時會產生不小的風阻。但是這樣簡單的設計,重量更低,可靠性更高,依舊無法掩蓋737強大的產品力。

此後737再次更新第三代,也就是NG,除了CFM56更新,效率再次提高以外,飛機本身還進行了一些諸如航電系統等改進。P-8波塞冬掛彈巡邏機也是由737NG開發而來的。

在波音漸漸統治了美國民用航空工業後,它迎來了一個新的強大競爭對手,來自歐洲的空客。窄體機是波音、空客的搖錢樹。而在737直接競品空客A320更新到第二代A320neo時,波音也將737更新到了第四代,也就是737MAX。這次更新幅度相當大,增加了起飛重量,巨幅更新機翼,換裝標配了分叉式小翼。

並且再次大幅更新發動機,這次換了CFM的新產品Leap,空客A320neo也可以選這款,中國商飛C919也選了它。這是一款極其優秀的發動機,幾乎可以說是集成了現代人類商用航發各領域之最,可靠性優秀的同時,效率極高。

說到了次世代最先進的民用航空發動機,想再讓大家對比一下,噴氣式發動機開始時候的樣子,當時它的結構簡單是個大優勢,如今已經發展成上圖Leap這個複雜程度了。

而Leap比CFM56的尺寸更大了,對737翼下空間再次提出了挑戰,波音工程師使出渾身解數,把發動機向外挪了一點,還往前往上了一點。儘管如此,737裝的Leap涵道比只有9倍,而A320neo的Leap達到了11倍,儘管它們的內核都是一樣的。

除此以外,因為737Max10的機身太長了,波音還給它裝了個伸縮的小短腿,起飛時候蹬一下腿防止抬頭時候屁股蹭到地上,起落架收回的時候再縮回去。

換了Leap的第四代737非常受歡迎,波音接單接到手軟。然後就是大家都知道的,出事了。因為換裝了新的推力更大的發動機,也由於安裝位置的原因,導致737max比它的前輩們更容易抬頭以更大迎角飛行,這在有些情況會產生危險,大迎角飛行容易失速墜毀。所以波音加入了自動監測,如果仰角太大則自動把機頭摁下來的MCAS系統,但是問題是,如果仰角傳感器壞了。飛機本來沒有很大仰角,還是不停地往下摁機頭,就失控墜毀了。

然後如大家所知,737MAX全球禁飛到今天還沒有復飛,這麼多昂貴的飛機停在地面對航空公司產生了巨量的虧損。但是737依舊是一個有著極強產品力的型號,即使是在禁飛時期,737MAX還賣出去不少,成交價甚至高於A320neo。

無法交付的737MAX都停到了波音員工停車場。

儘管,737從祖先707那繼承了那麼多落後的設計,比如機頭氣動原始,還有落後的機身截面設計導致無法容納LD3標準航空貨櫃,小短腿導致涵道比無法做的更大,主起落架無法完全收回導致飛行阻力高。

LD3航空貨櫃

但是737定位精準,可靠性優秀,廣受好評,到今天為止總產量超過一萬架,這是個很誇張的數字,737以此成為人類史上最暢銷,商業最成功的噴氣式客機。這世界上有些航空公司甚至是全737機隊,可見它的強大。

本文轉載自公眾號:盧西Luft

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