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小火箭出品
本文作者：邢強博士
2017年12月24日上午9點39分，中國自主研製、全球在研最大水陸兩棲飛機AG600在廣東珠海首飛成功。
AG-600是目前現已知的在研的世界上最大的水陸兩棲飛機，搭載4臺渦槳-6渦輪螺旋槳發動機，最大起飛重量53.5噸，按中航工業的宣傳，最大航程超過5000 千米，翼展達40米，巡航速度為480千米/小時，救助半徑864海裡（1600千米），一次可救助50人，抗浪高度達2.0米。
在這激動人心的時刻，我不禁想起了在88年前，那架最大起飛重量達56噸的水上飛機的首飛。
1929年7月12日，Do X首飛成功！總裝完成後不到3個星期，道尼爾Do X就載著14名試飛員和工程師飛上了天空。
Do X水上飛機，全長40米，翼展48米，高10.25米，空重28.25噸，設計最大起飛重量56噸。12臺發動機分為6組，高高地置於機翼上方。每組2臺發動機以前拉後推的方式工作。
第一次世界大戰結束後，世界處於兩次世界大戰之間的短暫和平階段。在這段時期，航空技術進一步飛速發展，有夢想的飛機設計師和工程師們並未有一刻停下探索的腳步。如今，按照所持立場和傾向人為劃分成不同的陣營，然後再根據所處陣營的態度來對事物進行判斷的做法已經太常見了，很少有人能夠平心靜氣地拋開所謂的立場來客觀看待曾經出現的那些凝結著人類智慧的飛行器了。
回顧過去，那些為了飛上天空而做出巨大犧牲的人們，那些充滿激情和創意的工程師們的智慧依然熠熠生輝。克勞德·道尼爾就是其中一位典型的代表。
這位生活在德國的工程師，是法國葡萄酒進口商和他的德國妻子的兒子，是個從小就迷戀天空的人。這個「外來人口」能夠在德國讀完工程教育課程並終於進入齊柏林飛艇公司實屬不易。
作為一名有結構力學計算天賦的工程師，道尼爾承擔起了時代賦予他的責任：設計一架尺寸最大、最重、載客數量最大，並且能夠在水上起降的飛機。
然而，很多人看到他的設計草圖的時候，都不住地搖頭。
「12臺發動機！道尼爾，你瘋了吧！」
「這東西怎麼可能飛得起來！」
「你是說，你要讓一艘船飛上天？」
「德國賠款都賠不起，哪有錢讓你們這些不靠譜的設計師做這種東西！」
傳奇的誕生
道尼爾不管那些懷疑論者的質疑，依然一心一意地設計機體結構並不斷進行改進。如果你在1929年之前，來道尼爾的飛機工廠參觀的話，熱情好客的設計師和技術工人們會把你帶到他們的廠房，然後你會驚奇地發現：這裡沒有一架飛機，有的，只有這些長得分明就像是高速船舶的船體。如果是個軍事迷的話，或許會開始驚嘆：難道道尼爾開始轉行研製U艇了？
這些結構用的材料在當時甚至是今天看來也是非同一般的。
1903年，德國冶金學家阿爾弗雷德·威爾莫發現，含銅4%的鋁合金在淬火後會在室溫下慢慢硬化。經過很多次試驗之後，一種含有4.4%的銅、1.5%的鎂、0.6%的錳的鋁合金出現了。這種典型屈服強度在450Mpa左右的鋁合金後來成為了航空航天領域中的一種優質材料。（在上世紀30年代之前，這一類鋁合金的配比和熱處理方式一直只被少數幾個公司掌握，其中就有齊柏林公司和道尼爾後來自己成立的道尼爾飛機公司。）
該合金被工程材料界稱為2000系列鋁合金（未受過系統工程訓練的人通常用杜拉鋁這個俗稱來稱呼2000系列鋁合金，建議以後要記憶一些典型的鋁合金標號。）
如果要深入了解飛行器或者從事飛行器設計工作的話，要改掉愛用俗稱的習慣。比如，杜拉鋁這個叫法指代了整個2000系列的鋁合金，而實際上，這個系列的鋁合金仍可細分。比如：
用於飛機上的鉚釘的2024鋁合金，用於飛機發動機汽缸蓋、活塞等鑄、鍛件的2218鋁合金，用於飛機蒙皮、油箱的2219鋁合金，用於飛機發動機旋轉件的2618鋁合金，用於飛機結構板材的2141鋁合金。
汽車上用的所謂的「杜拉鋁」也是2000系列的鋁合金，比如用於汽車外殼的2036鋁合金和用於汽車承力結構件的2014鋁合金。把用於蒙皮的2000系列的鋁合金用到鍛件或者主要承力結構件上的後果是不堪設想的。由此可見，把用於不同工作環境的性能差異較大的鋁合金叫做一種「杜拉鋁」的做法在工程上不嚴謹而且比較危險。
這是一塊從興登堡號齊柏林飛艇上遺留下來的2000系列鋁合金結構件。（燒灼的痕跡表明她經歷過1937年5月6日的那場災難。）
這艘「大船」被拖拉機運走，開始了她的傳奇的一生。
1929年6月，道尼爾 Do X 飛機總裝完成！這是她在她的誕生地總裝下線的場景。觀者寥寥，大部分依然不相信這個大傢伙真的能飛。沒有鮮花和掌聲，Do X就這樣在瑞士阿爾滕萊茵的一座大廠房裡誕生了。
曾經流行一個說法，就是要想在某個領域達到精熟的水平，至少要在那上面投入一萬個小時。道尼爾公司從1925年底設計到1929年總裝完成，總共在Do X身上投入了24萬個工時。
為什麼德國的飛機要在瑞士總裝？
戰敗的德國籤署的《凡爾賽條約》裡面有答案，不過這不是本文討論的重點，略過。
1929年7月12日，Do X首飛成功！總裝完成後不到3個星期，道尼爾Do X就載著14名試飛員和工程師飛上了天空。
Do X水上飛機，全長40米，翼展48米，高10.25米，空重28.25噸，設計最大起飛重量56噸。12臺發動機分為6組，高高地置於機翼上方。每組2臺發動機以前拉後推的方式工作。
這一天，當Do X升空的那一剎那，新的世界紀錄（最大、最重的水上飛機）就此誕生。
然而，一些人在看過Do X的起飛之後，斷言，這飛機無法裝載很多人，帶著14個人起飛的時候，水面滑行看起來太吃力了。
這一回，沉默寡言的道尼爾認為，用行動來回擊所有懷疑者的質疑的時候到了。注意Do X的內部結構，這些2000系列的鋁合金結構件組成了Do X堅固又輕盈的骨架。
1929年10月份，道尼爾在公司召集了所有員工，向大家公布了Do X的試飛結果。大家非常振奮，因為所有的69次試飛進行得都很順利。Do X展示了良好的水上起降穩定性和空中的可操縱性能。
道尼爾認為，原本設計的載客量66到100人的方案完全可行，而且，100人並不是Do X能夠裝載的最多的人。從道尼爾與Do X合影中，能夠看到他的一股倔勁。注意道尼爾背後的Do X機身側面的小短翼。這是水上飛機用來在水面滑行提高穩定性的設計。當然，這個短翼也可以用來當做登機甲板。
道尼爾給員工們發放了150張「登機票」。願意乘坐Do X的，無論是員工本人，還是員工家屬亦或是新聞記者都歡迎登機！
道尼爾知道，加上10名用於駕駛和客艙服務的機組人員，Do X將裝載160個人飛上天空。這無疑將創造一個新的世界紀錄。
1929年10月21日，Do X迎來了她的第70次試驗飛行。150名員工、員工家屬和記者憑票登上了飛機。我們能夠從這張珍貴的歷史照片中看到他們的笑臉。
10名機組人員和隨機工程師開始對12臺發動機進行檢查，導航員開始在海圖上標記位置，填寫航海日誌的起始欄。客艙服務人員開始清點人數。
咦？不是發出去150張票麼，怎麼客艙裡有159人？10名機組人員分3波，依次點數人數，怎麼數都是159人。看來，有9個人沒有拿票，居然混上了飛機。
首席試飛員，當時著名的水上飛機飛行家理察·華格納向總設計師道尼爾請示，是否清查登機票找出無票的9個人。道尼爾說，看來，今天將會是我人生中最偉大的一天了！不必清查，我相信Do X的性能。169人，她能做到！
其中一段客艙內的乘客們的合影。道尼爾員工和家屬們洋溢著興奮和自豪的神情。這架Do X內部還未來得及裝修，員工和家屬們坐著自己連夜趕製的竹條椅子，有的人乾脆就站在客艙內。這架載著169人的飛機，即將起飛。
1929年10月21日上午11點，44.8噸重的Do X，載著169人，從位於瑞士、奧地利和德國三國交界處的博登湖上騰空而起。一舉打破飛機載客量的世界紀錄。
博登湖，這個面積達536平方公裡，最深處有254米的德語區最大的淡水湖，見證了Do X在湖兩畔的工廠中生產加工的種種不易，終於也在這一天盼來了Do X一鳴驚人的時刻。
這一項世界紀錄由道尼爾的Do X保持了20年之久。到了1949年，洛克希德的R6V才終於打破了這項紀錄。
平安降落後，開心的機組人員。
傳奇的巔峰
道尼爾的設計得到了實際飛行的驗證。12臺發動機，12個螺旋槳，漂亮的船型機身給人留下了深刻的印象。而Do X的傳奇之旅，也就正式開始了。
大家與創造了歷史的Do X合影。從這一天起，Flugschiff也就是「能飛的船」這個叫法開始盛行。Do X開始成為人們關注的焦點。
起初，Do X由12臺524馬力的布里斯托木星發動機提供動力。熟悉小火箭文章的人應該多次見過這款發動機了。肖特兄弟對木星發動機算是情有獨鍾。
在經過103次飛行後，時間到了1930年，道尼爾拿到了更好的發動機。這就是寇蒂斯V-1570發動機（波音的XP-9和洛克希德的YP-24以及圖波列夫的TB-3用的都是這個系列的發動機）。這款12缸V型水冷發動機的功率達到了455千瓦（約610馬力）。值得一提的是，Do X創造世界紀錄的那次載169人的飛行，實際上用的還是老款的524馬力的發動機。不知道換發之後的Do X的載客極限數量為多少人，可惜道尼爾的性格使然，Do X沒有再做更多類似的飛行活動。（既然證明了Do X能飛，能載客，又何必去探索那樣的紀錄呢，安心做好飛機的後續工作最重要。）注意上圖的支撐結構，這是個典型的結構力學算例，有興趣的愛好者可以做一下強度校核計算。
上上圖是換發之前的圓頭發動機，1930年之前的款式；上圖是方頭，是1930年之後，換裝V-1570後的樣子。道尼爾Do X的歷史照片不多，而且注釋多有混淆。我們可以通過發動機整流罩等細節來判斷拍攝年代，稍作甄別。
Do X的海圖室
Do X的駕駛艙。儀表數量不多。注意駕駛艙內正副駕駛的舵盤為鏈條式傳動。窗戶外面那個大圓圈是尋向天線。發動機油門操縱杆在哪裡？見下圖：
和傳統船舶類似，Do X水上飛機對方向的操縱和對發動機的操縱是在不同艙室進行的。數一數，正好12組操縱杆。儀表分別顯示發動機轉速、燃油供給速度和發動機溫度。這一點，波音314與之類似，詳見小火箭的微信文章《波音314：只為泛美而生！》
德國式布線工藝
Do X的客艙
Do X的客艙設計。注意上圖機身下部的三個大罐子是油箱。
熟悉卡特琳娜或者揚基飛剪等水上飛機的人或許會認為這是一張從機尾向前拍的照片。其實不是的。這是從Do X的頭部下方仰拍的。
判斷Do X的前後有另外一個竅門，那就是看她的螺旋槳的槳葉數量。在換發之前，Do X前後螺旋槳都是4葉。換發之後，道尼爾對串列前拉後推的發動機螺旋槳的氣動進行了一些分析後，優化了槳葉布局。
改進後的Do X的一組串列式發動機，拉動飛機的那個採用4葉螺旋槳，在後方推動飛機的則用的是2葉的螺旋槳。（這一改進用於1930年11月29日之前，之後又改為了前4葉後4葉。）這一點要尤其注意。因為小火箭的個人流體力學仿真實驗室尚未籌資建成，所以對這個的氣動尚且無法進行進一步計算驗證。還請讀到此處的流體力學工程師們伸出援手。
這兩張照片可以看到改進後的Do X的槳葉情況。
這是Do X在1929年10月份的樣子。
這是Do X在1930年8月份的樣子。
一位工程師站立在Do X機頭位置，判斷飛機水上滑行的性能情況。一個大計劃在1930年這一年開始逐步醞釀成形。注意該機的螺旋槳尚未進行改動。
道尼爾為什麼要這麼大幅度地改進Do X呢？因為他想用這架飛機徵服大西洋。
1930年11月3日，Do X載著12名飛行員和工程師開始她的長途飛行之旅。在這個11月份，Do X造訪了荷蘭阿姆斯特丹、英國卡爾肖特、法國波爾多、西班牙桑坦德爾，於1930年11月29日到達葡萄牙的裡斯本。Do X引發了萬人空巷的圍觀。不過，到裡斯本之後，飛機在飛行過程中出現了故障。原計劃在1930年徵服大西洋的計劃擱淺。
Do X在英國卡爾肖特
等來了配件，修整完畢後的Do X在1931年繼續她的挑戰。注意，此時的Do X的12個螺旋槳已全部改回4葉槳。
Do X在1931年5月底到達維德角之後，一鼓作氣，直接向巴西奔去。
通過一段2324千米的漫長航程（遠超Do X的1700千米的設計航程）後，Do X於1931年6月5日來到了巴西。
然後，Do X馬不停蹄地在領略了南美洲的美麗海岸風光和風土人情後，經古巴，於1931年8月22日來到了邁阿密港口。
終於，Do X這架一戰後德國人製造的飛機來到了美國。
Do X飛行在諾福克軍港上空。
1931年8月27日，Do X經停位於維吉尼亞的世界上最大的軍港諾福克海軍基地後，飛臨紐約曼哈頓島上空。注意飛機下方的自由女神像。另外注意的是，不是Do X故意飛這麼低。這款飛機的最大飛行高度只有3200米。
1931年8月27日正準備降落在紐約港的Do X。注意，上圖飛機下方是曼哈頓島最南端的炮臺公園。Do X張開銀白色的450㎡的大翼展傲視紐約城。
成功降落在紐約港的Do X。注意飛機的槳葉和港口中圍觀Do X的汽艇。美國的技術控時任總統胡佛（他當總統之前是有名的工程師和作家，其《採礦原理》一書迄今仍在出版。）熱情地接待了Do X的機組人員。
傳奇的沉寂
Do X在紐約的降落證明了該機能夠跨越大西洋的能力。在歐洲、非洲、南美和北美多國的演示飛行也為其贏得了世人的讚賞和關注。
Do X的豪華客艙。注意，這兩個人來頭都不小。左邊這位大姐是世界上第一位實現了環球旅行的女性（搭乘的是齊柏林飛艇），右邊這位大哥是世界上第一位採訪了希特勒本人的美國記者。這兩人都是飛行深度愛好者，當時很多人就是通過他們寫的文章了解飛艇和大型水上飛機等飛行器的。當時熱愛飛行器的人大多都很愛讀他們的文章，就像如今人們喜歡讀小火箭的文章一樣（臉紅捂臉）。
後人彩色復現的當年的Do X客艙內的情形。大木頭椅子，瓷器茶壺茶碗，圓圓的舷窗上掛著天鵝絨的窗簾，帶有濃厚巴伐利亞風格的室內裝潢（道尼爾出生在巴伐利亞）。
上世紀30年代初，經濟大蕭條的影響開始越來越大。德國方面傳來了不好的消息，讓剛剛降落在紐約，徵服了大西洋的Do X機組成員一下子高興不起來了：支持DoX項目的德國交通部沒錢了，道尼爾公司陷入了財務困境。
在美國的Do X機組人員向公司總部請示後，試著把飛機租給美國人甚至想過低價賣給美國人。但是，最後大家還是決定把飛機開回家。
自1931年8月27日Do X到達紐約後，雖然媒體不停地來報導，當地人也經常邀請機組人員來做客。但是，機組人員等待資金的心情卻越來越焦灼。
沒有經費，連回家的油錢也湊不齊。轉眼間到了冬天。紐約颳起了凜冽的寒風。德國機組人員感受到了或許是他們有生以來最冷的冬天。一分錢難倒英雄漢，更何況跟隨Do X全程的發動機工程師是美國寇蒂斯公司的高級工程師，人家說工錢可以以後再給，但是這些發動機早已過了300小時大修時限，不進行大修的話，是斷然不能再做長途飛行的。
紐約港的工作人員擔心Do X在冬季受損，將其拖到了幹船塢上。而且保證說，費用好說，以後有的時候補上，沒有就算了。
人們想著法子給Do X湊錢。其實Do X本身也有不少很有意義的掙錢方式。比如Do X的郵件服務。當時，能夠擁有蓋著Do X郵戳的郵票和信封是一件很令人高興的事情。
冬天過去了，春天也將要過去，不過，Do X終於湊齊了回家的路費（發動機大修費用和油費），在德國交通部和財政部的斡旋下，道尼爾公司拿到了一些貸款。
1932年5月19日，開始踏上了回家的旅途。
2120千米、2324千米、1861千米、1315千米、1250千米，Do X經過這5段長途飛行終於在5月24日回到德國。她降落在了柏林東部郊區的米格爾湖內。米格爾湖長4.3千米、寬2.6千米，面積7.4平方千米，海拔高度32.3米，平均水深4.9米，最大水深8米。相較於她誕生和首次升空的那個博登湖（德語區最大的淡水湖，面積536平方千米，最大水深254米。）來說，米格爾湖太小了。
1932年5月24日，停泊在米格爾湖的Do X受到了柏林郊區民眾的歡迎。
Do X 升的豪邁，降的憋屈！
不過，總算是回到了德國。1個月後，德國政府收回了Do X，但是道尼爾提前約定好了條件：讓Do X繞著祖國飛一圈。
在1932年盛夏，Do X這架最大、最重、載客最多的飛機，環繞德國飛行了一圈。但澤（第一次世界大戰結束之後，根據1919年《凡爾賽條約》第100條，但澤於1920年11月15日成為半自主城邦）就在飛機下面；維斯瓦河的河口寬闊平坦；那片條頓騎士團戰鬥過的地方，那塊叫做東普魯士的土地就在飛機下面；蜿蜒的萊茵河航運繁忙，Do X飛得很低，不知當時有多少人從船舶的甲板上抬頭仰望。
降落了，回家了。阿爾滕萊茵工廠永遠歡迎Do X回來。
在1933年，在Do X準備飛往伊斯坦堡進行進一步展示飛行以努力開拓市場的航線，飛行員入水高度判讀出現嚴重失誤。飛機重重地拍在水面上，機尾斷裂。後來雖然道尼爾公司修好了飛機，並在幾次飛行後確保結構沒問題，但是德國方面還是決定，停止了Do X的飛行。
Do X成了陳列品運到柏林供人參觀，失去了飛向天際的自由。
轉眼到了第二次世界大戰爆發的時候，柏林成了被盟軍轟炸的重點目標。Do X尺寸實在太大，在當時的情況下，來不及轉移。1943年，英國轟炸機投下的重磅炸彈命中被當做展覽館的車站大廳。車站頂棚碎裂，很多牆壁也變成了瓦礫。而Do X也沒能躲過爆炸，機身解體。
顛沛流離的生活結束後，那架創造了傳奇的道尼爾Do X飛機的機身早已被戰爭中的柏林民眾撿走並重新利用了。熱愛Do X的人聽聞飛機被炸的消息趕來時，竟然連一塊飛機的殘片都沒見到！
那架創造了多項世界紀錄、締造了一個傳奇的道尼爾Do X就這麼沒了。
總面積達28700平方米的道尼爾飛行博物館，位於腓特烈港機場附近。擁有17個不同主題的博物館展示了近400件航空航天作品。另外，據說還有一片那架Do X當年遺落的尾翼碎片。
弗裡斯博物館館藏的Do X螺旋槳，據信是當年那架Do X的遺物。小火箭能夠搜集到的有關那架Do X留下來的實物的信息，也就只有這些了。
不過，Do X又怎能輕易從這個世界上消失呢。你看，德國航空博物館的青銅浮雕上，不就是那架當年徵服了大西洋的Do X麼！
另外，實際上道尼爾公司生產了3架Do X。其中第1架創造了歷史，另外2架則被義大利訂購了。這是攝於1931年8月28日的照片。這架飛機（第2架Do X）的旁邊就是阿爾卑斯山。
Do X的傳奇故事，小火箭就講到這裡了。最後小火箭要說的是：雖然夢想有時候很沉重，但是該飛還是要飛的，而且要飛得遠，飛得堅決，不管我們身上背負了多沉的負擔！
祝賀國產AG600水陸兩棲飛機首飛成功，期待中國水陸兩棲飛機早日量產！
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