波音那些事，737的誕生
2022.11.25
波音是民航客機(jī)界的老字號(hào)，但波音的霸主地位不是一開始就坐上的。
威廉·波音建立以自己名字命名的公司后，一路發(fā)展，打造了不折不扣的波音帝國，旗下包括波音飛機(jī)公司、波音航空運(yùn)輸公司（主要經(jīng)營航空郵運(yùn)）和收購進(jìn)來的普拉特·惠特尼（發(fā)動(dòng)機(jī)）、哈密爾頓（螺旋槳）、西科斯基（水上飛機(jī)和直升機(jī)）、諾斯羅普（飛機(jī)）等。
但在1934年的反托拉斯法的強(qiáng)力介入下，波音帝國被肢解，只剩波音飛機(jī)公司，其他部分都獨(dú)立出去了，其中包括從波音航空運(yùn)輸公司演變過來的聯(lián)合航空公司（United Airline）。
威廉·波音是從木材生意起家的，建立波音公司后，一路發(fā)展，打造了不折不扣的飛行帝國，但被反托拉斯法肢解后，賣掉所有股份，去做房地產(chǎn)和養(yǎng)馬了
老威廉心碎之下，索性把以他名字命名的公司統(tǒng)統(tǒng)賣出去，脫離航空工業(yè)，自己去做房地產(chǎn)和養(yǎng)馬去了。如今西雅圖以北的Richmond Beach，Richmond Heights，Innis Arden，Blue Ridge和Shoreview等地都是他的地皮。他在1956年去世，差3天滿75歲。
在沒有波音的波音管理團(tuán)隊(duì)經(jīng)營下，民航飛機(jī)方面，波音在30年代的波音247的短暫輝煌后，落后于道格拉斯，道格拉斯的DC-3太成功，這是第一種單靠客運(yùn)業(yè)務(wù)而不是歪門邪道的飛行表演或包機(jī)就可以營利的客機(jī)，而不是一個(gè)貼錢的新鮮玩意。
DC-3 的軍用型C-47是第二次世界大戰(zhàn)中美軍最重要的軍用運(yùn)輸機(jī)，從中印駝峰空運(yùn)到諾曼底登陸到，立下赫赫功勛。
波音247在DC-3之前有過短暫的輝煌
但B-17和B-29在戰(zhàn)時(shí)取得巨大的成功
波音的轟炸機(jī)非常成功，差不多壟斷了二戰(zhàn)中美國的重轟炸機(jī)。波音通過B-17和B-29建立了巨大的產(chǎn)能，戰(zhàn)后想重回民航市場(chǎng)，用B-29的機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)，配以全新的機(jī)身，設(shè)計(jì)了C-97運(yùn)輸機(jī)，波音代號(hào)為367型。
C-97成為戰(zhàn)后初期美國載重量最大的運(yùn)輸機(jī)，在柏林空運(yùn)中發(fā)揮了重要的作用，KC-97也成為第一代加油機(jī)。
為了重溫波音247的好時(shí)光，波音將波音367進(jìn)一步開發(fā)成雙層機(jī)艙的波音377客機(jī)，以重新打進(jìn)由波音247開創(chuàng)但在DC-3那里失去的大型豪華客機(jī)市場(chǎng)。波音377是波音的最后一架螺旋槳客機(jī)，在當(dāng)時(shí)屬于空前的豪華，上層可以設(shè)臥鋪，緩解長(zhǎng)途空中旅行的疲勞；下層是酒吧，供旅客在空中休閑，上下有旋轉(zhuǎn)樓梯連接。但是波音377的銷路不怎么樣，只售出55架。
戰(zhàn)后波音用B-29的技術(shù)最終發(fā)展出雙層機(jī)艙的波音377
這在40年代末是不可思議的豪華，但銷路并不好
波音的財(cái)路還是在于空軍，B-47成為第一架噴氣式轟炸機(jī)，B-52轟炸機(jī)至今依然是美國空軍的重磅打手。但波音的心在民航上。噴氣時(shí)代已經(jīng)來臨，面對(duì)天文數(shù)字的研制經(jīng)費(fèi)，波音清楚地知道航空公司不會(huì)愿意墊付新型噴氣客機(jī)的研制費(fèi)用，所以波音以噴氣式加油機(jī)為名，試圖將美國空軍拉下水。
但美國空軍不理波音的茬，波音只得單干。在B-52試飛成功一周后，波音決定傾入戰(zhàn)后所有利潤的2/3，以1600萬美元的巨資，向噴氣式客機(jī)沖擊。波音用B-47的機(jī)翼和翼下吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)的布局，配以波音377的機(jī)身，開始了新機(jī)的設(shè)計(jì)，命名為367-80，最終在千回百轉(zhuǎn)后成為劃時(shí)代的波音707。以后對(duì)波音發(fā)展具有巨大印象的飛機(jī)設(shè)計(jì)師喬·薩特就是在這時(shí)加入波音的。
B-47是第一種噴氣式轟炸機(jī)，這個(gè)油老虎起飛時(shí)也是驚天地動(dòng)鬼神
B-52則是里程碑式的優(yōu)秀設(shè)計(jì)，六十多年后依然是美國空軍戰(zhàn)略轟炸的主力
劃時(shí)代的波音707從給轟炸機(jī)空中加油的KC-135開始，曲線救國，最初還用波音367-80的名號(hào)打掩護(hù)
這是速度的時(shí)代，康維爾（后通用動(dòng)力，現(xiàn)并入洛克希德）的CV-990速度最快，成為業(yè)界標(biāo)桿，波音707相形見拙了。薩特重新設(shè)計(jì)了翼根，降低了跨音速阻力，在一定程度上補(bǔ)上了速度差距，而避免了全盤重新設(shè)計(jì)機(jī)翼。
薩特也參加了波音727的研制，主持了先進(jìn)的襟翼設(shè)計(jì)。波音成功地推出四發(fā)遠(yuǎn)程的波音707后，再接再厲，推出三發(fā)中程的波音727，縮短機(jī)體，三發(fā)尾置。尾吊三發(fā)在60-70年代是很時(shí)髦的布局，波音727 、三叉戟、圖-154都采用這一布局。
尾吊三發(fā)的位置比翼下吊掛要高，對(duì)跑道上的異物不敏感，還有自然壓尾抬頭以利用機(jī)體升力的作用。為了便于只有中等長(zhǎng)度跑道的二線機(jī)場(chǎng)使用，波音727比波音707更強(qiáng)調(diào)短距起落性能，因此薩特的襟翼十分重要。
喬·薩特在波音707時(shí)代加入波音，最終成長(zhǎng)為波音747的總設(shè)計(jì)師
但他也是波音737之父
薩特更大的貢獻(xiàn)在于波音737。這架飛機(jī)如此重要，以至于60年后依然是波音的主力機(jī)型之一，這也是歷史上產(chǎn)量最大的民航客機(jī)，至今累計(jì)產(chǎn)量已經(jīng)約9200架，算入確認(rèn)訂單數(shù)則已經(jīng)超過13500架，甚至超過戰(zhàn)時(shí)B-17轟炸機(jī)的產(chǎn)量！
作為波音三劍客，波音737用于的是短程客運(yùn)，杰克·斯坦納擔(dān)任總設(shè)計(jì)師。斯坦納也是波音727的總設(shè)計(jì)師。但法國南方“快帆”、道格拉斯DC-9、英國BAe.111已經(jīng)投入使用，波音737必須有明顯的優(yōu)點(diǎn)才有競(jìng)爭(zhēng)力。“快帆”、BAe.111、DC-9都是每排4-5座、尾吊雙發(fā)布局，波音737的最初設(shè)計(jì)也是差不多的格局。但斯坦納決定用波音707的機(jī)體截面，也就是說，每排6座。機(jī)體越寬大，每排座位數(shù)越多，一般說來也越舒適。從航空公司角度來說，調(diào)整座位間距以平衡經(jīng)濟(jì)艙座位和商務(wù)艙作為也有更多的操作空間，未來要加長(zhǎng)機(jī)體增加容量也方便。加大直徑的機(jī)體也有較大的地板下空間，除了旅客行李，可以順帶運(yùn)一點(diǎn)貨。對(duì)于波音來說，還有利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)和制造設(shè)施的便利。
60年代的典型短程客機(jī)的氣動(dòng)布局是尾吊雙發(fā)，如DC-9，波音737的最初設(shè)計(jì)也是這樣的
尾吊雙發(fā)和下單翼還有利于縮短起落架長(zhǎng)度，可以自帶舷梯，便于短途運(yùn)作
但機(jī)體直徑加大后，機(jī)體氣流附面層加厚，尾吊發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)體的間距需要增大，才能減少不利氣動(dòng)影響。這樣一來，尾吊的優(yōu)點(diǎn)蕩然無存了。
薩特在波音727的研制中體現(xiàn)了才華，這時(shí)被斯坦納要來，作為主要副手。薩特提議，何不把發(fā)動(dòng)機(jī)搬到翼下？不過這不能是波音707的雙發(fā)版，不可能簡(jiǎn)單照搬。波音707是遠(yuǎn)程客機(jī)，起落架較長(zhǎng)問題不大，反正以大機(jī)場(chǎng)為主，有完善的舷梯伺候。波音737是短程客機(jī)，以中小機(jī)場(chǎng)為主，原設(shè)計(jì)甚至要求不需要舷梯，可以直接用飛機(jī)自帶的機(jī)艙門翻轉(zhuǎn)成梯子，供旅客上下。飛機(jī)還要求能在較簡(jiǎn)陋的跑道上起飛、著陸，所以起落架不能很長(zhǎng)。但這樣一來，翼下發(fā)動(dòng)機(jī)的離地凈空就不夠用了。
薩特在反復(fù)斟酌之后，創(chuàng)造性提出，取消吊架短艙，發(fā)動(dòng)機(jī)直接裝在機(jī)翼之下，最大限度地利用翼下凈空。問題是吊架加短艙不僅避開了發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)翼的互相干擾，萬一發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸或者渦輪碎裂，短艙本身還有圍堵碎片的功能。直接安裝在翼下不僅沒有了短艙的保護(hù)功能，碎片還可能直接擊中翼內(nèi)油箱。薩特提出，把發(fā)動(dòng)機(jī)往后懸吊，最危險(xiǎn)的渦輪部分伸出到機(jī)翼后緣之后，就避開了這個(gè)問題。當(dāng)然，要是碎片剛好橫著飛，擊中機(jī)艙，那個(gè)倒霉蛋就要希望買票的時(shí)候換一個(gè)座位了。
薩特創(chuàng)造性地取消吊架和短艙，把發(fā)動(dòng)機(jī)直接裝在機(jī)翼下，爭(zhēng)取到了必要的離地空間
3+3的座位對(duì)航司盈利更是大大的有利
斯坦納很贊賞這個(gè)設(shè)計(jì)，但出于嚴(yán)謹(jǐn)，斯坦納也一個(gè)副手組成紅隊(duì)，用尾吊雙發(fā)方案；薩特和一個(gè)助手組成藍(lán)隊(duì)，用翼下雙發(fā)方案。兩隊(duì)各自提出計(jì)算各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，給定時(shí)間是兩個(gè)月。但才兩個(gè)星期，薩特的方案就決定性地勝出了。不為別的，薩特把發(fā)動(dòng)機(jī)移到翼下，機(jī)尾空出至少兩排座位，這就是純盈利。本來這里只能布置廚房、衛(wèi)生間，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)太近，萬一渦輪盤碎裂 ，造成旅客殺傷的概率太大。斯坦納和薩特為波音737獲得專利，兩人的專利費(fèi)是一人50美刀，在60年代應(yīng)該夠請(qǐng)家人吃喝一頓了，但也僅此而已。
波音737從“經(jīng)典型”發(fā)展到“新一代”，現(xiàn)在又深度發(fā)展到MAX。早年短粗的機(jī)體已經(jīng)被一再拉長(zhǎng)，航程上則早就超過了波音727，甚至達(dá)到早期波音707的水平，已經(jīng)開始用于北美東海岸到歐洲西海岸的大西洋越洋飛行。
一代又一代波音737相繼取得成功
但隨著更加省油的新型渦扇的采用，薩特的創(chuàng)舉也成為無盡的頭痛，連這樣的異端都出來了
發(fā)動(dòng)機(jī)也不再位于翼下，而是基本上懸挑在機(jī)翼前方了
斯坦納的3+3機(jī)艙是神來之筆。寬大的機(jī)艙不僅更舒適，尤其是靠窗座位機(jī)艙側(cè)壁的弧度較小，侵入頭部空間較少，靠窗旅客不必不由自主地偏著頭乘坐。機(jī)艙寬大時(shí)，頭頂行李空間也更高大更寬深。
這對(duì)現(xiàn)在的航空公司規(guī)則尤其重要。在各大航空公司為了增加盈利而限制免費(fèi)托運(yùn)行李的今天，越來越多的人選擇多帶隨身行李。即使在完全符合航空公司規(guī)定尺寸的情況下，2+2的頭頂行李箱也很難容納所有旅客的隨身行李，尤其是硬的行李箱，造成被迫在登機(jī)橋托運(yùn)隨身行李。不僅給航空公司增加麻煩，也給旅客增加煩惱，很多時(shí)候登機(jī)橋托運(yùn)的行李最后隨大件一起從轉(zhuǎn)盤上出來，要是不小心把護(hù)照放入本來隨身攜帶但在登機(jī)橋托運(yùn)的行李中，過海關(guān)都成問題。3+3的機(jī)艙就較少這樣的問題。
在不斷發(fā)展中，薩特的翼下發(fā)動(dòng)機(jī)布局最終也帶來一些困擾。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比越高，油耗和噪聲越低，但直徑也越大。波音737的翼下空間本來就有限，大幅度增加發(fā)動(dòng)機(jī)直徑有困難。從第二代的波音737-300開始，發(fā)動(dòng)機(jī)附件重新安排，短艙的底部變得扁平，以滿足翼下凈空要求。
到-800，上圓下扁的鐘形正面已經(jīng)成為新一代波音737的招牌形象。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝也從薩特時(shí)代的緊貼機(jī)翼下前移到機(jī)翼前方，實(shí)際上整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)都在機(jī)翼前，噴口都與機(jī)翼前緣齊平了。這樣一方面把機(jī)翼厚度也利用起來，只要外涵道噴氣與機(jī)翼下表面有足夠間距，最新的波音737MAX的發(fā)動(dòng)機(jī)短艙上表面甚至可以高于機(jī)翼上表面，最大限度地增加發(fā)動(dòng)機(jī)直徑，另一方面依然滿足渦輪盤碎裂時(shí)不至于擊穿機(jī)翼油箱的要求。
不過翼下空間的限制最終還是一個(gè)限制，最新一代波音737MAX只能用直徑較小的通用電氣-斯奈克瑪LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)，而不能用直徑更大、涵道比更高的普拉特·惠特尼PW1000G齒輪減速渦扇。
在波音737之后，薩特?fù)?dān)任波音747的總設(shè)計(jì)師，這又是一段驚心動(dòng)魄的故事，但最終把波音推上民航客機(jī)世界的王座。
由于設(shè)計(jì)局限，波音737的行李裝卸只有這么一個(gè)小艙門
只能由人工在低矮的行李艙里裝卸，耗時(shí)長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，行李易受損壞，但這個(gè)問題只有重新投胎才能解決了
如今，每排5-6座、翼下發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為中短程客機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)布局，除了ARJ21，當(dāng)年為之糾結(jié)的尾吊發(fā)動(dòng)機(jī)在新設(shè)計(jì)的中短程客機(jī)上已經(jīng)罕見。當(dāng)年選定的機(jī)體直徑在今天看來有點(diǎn)窄，使得座位和走廊寬度有點(diǎn)捉急。當(dāng)年人工裝卸就成的行李艙如今依然難以與業(yè)界通行的航空集裝箱相容，還是要靠人工裝卸。
當(dāng)年已經(jīng)拮據(jù)的翼下離地空間更是成為如今換用更大直徑渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的障礙，以至于波音737MAX10的主起落架需要用復(fù)雜的分段展開設(shè)計(jì)以避免機(jī)尾擦地。當(dāng)年主流的機(jī)電飛控更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代。但不爭(zhēng)的事實(shí)是，波音737的基本設(shè)計(jì)依然適用，換用最新的省油的發(fā)動(dòng)機(jī)更是使得MAX系列開出誘人的老樹新花，與幾十年沿用下來的訓(xùn)練、維修和備件體系相容則是航空公司爭(zhēng)先恐后地訂購MAX系列的巨大動(dòng)力，以至于MAX系列成為歷史上最暢銷的737，這可是在已經(jīng)世界之最的累計(jì)產(chǎn)量基礎(chǔ)上達(dá)到的。
波音有意研發(fā)波音737的替換機(jī)型好多年了，就是下不了手，波音737的基本設(shè)計(jì)太成功的設(shè)計(jì)就是主要原因之一，壇壇罐罐太多，太難推倒重來了。
從一開始，波音737就不是波音的光環(huán)產(chǎn)品。先有波音707作為頂端、波音727作為中層，后有波音747作為頂端，波音757/767作為中層，現(xiàn)在更是有波音777和787壓著，使波音737成為家族內(nèi)永遠(yuǎn)的老三。這也是波音家族最能賺錢的機(jī)型，總是在老大、老二不著調(diào)的時(shí)候頂上去，為家分憂。但關(guān)云長(zhǎng)還有敗走麥城的時(shí)候，獅航610和埃航302空難不僅使波音面臨空前的危機(jī)，也對(duì)波音737的未來投下濃重的陰影，有可能迫使波音重新考慮認(rèn)真啟動(dòng)全新替換機(jī)型的設(shè)計(jì)。但波音737從三心二意的開始到最能為家賺錢的老三，已經(jīng)成為傳奇了，只是傳奇的最后一章太黑暗。