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

2020-09-16 博物館的狐狸


美國雜誌設想的未來客機

飛機誕生於1903年，在隨後的短短幾十年內，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著人們的認知。

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《大眾力學》（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。他作為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局限性，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。


《大眾力學》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，這個水平相當于波音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，作為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才出現在大型飛機上。


1930年代的客機機艙

將各種「不可能」變為「可能」

作為飛翼機型，這種「未來客機」的內部設計也是獨特的。所有乘客座位都布置在機翼內，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。設計者也許認為，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英裡（402公裡/小時），最大時速500英裡（804公裡/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，設計者也認為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·希伯德作為未來航空技術的想像者，他的首要想法是設立一個崇高目標，然後將「不可能」再逐漸轉變為「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公裡）、很高的飛行高度（9000米以上）、太多的乘客（150名）、太高的速度（800公裡/小時）以及難以忍受的高成本。為此，霍爾·希伯德提出了很多製造方面的設想，為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吃驚，因為他認為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，結果成為了西方嘲諷的對象，但米格-25是為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為主，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·希伯德就認為，1916年才剛剛發明的不鏽鋼，必然在1938年後的未來十年成為重要的飛機製造材料。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，對於飛機製造而言都是有益的。

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著迷的，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為現實。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公裡/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公裡/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。（作者：陶慕劍）

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