前期回顾,非常建议各位回头看一下,里面的内容都是有关联的
在二战开始后不久, 英国政府没经过深思熟虑就决定将本国的航空工业资源集中在战斗机上 ,之前酝酿中的费尔雷FC1和肖特S.32都被取消了。随后英国不得向美国购买三架波音314为 BOAC(英国海外航空公司) 提供英美之间的航空服务。有人提出,当时英美达成了某种协议,即美国集中力量制造运输机,而英国集中力量制造重型轰炸机。然而,彼得·梅斯菲尔德爵士确信,这样的政策是无中生有的,后面也没有得到实施——英国从来没有订购新型运输机。
1942年12月,英国议会指出“ 在战争的现阶段,飞机设计师的工作必须要致力于满足战争需求” ,英国忙于生产军用飞机,没有建造运输机的能力,而且所需的材料供不应求。同年, 丘吉尔 访问苏联,乘坐的是一架美国的“解放者”轰炸机, 在冰冷的弹舱内穿越更冰冷的俄罗斯 ,使他意识到英国拥有现代客机和运输机的必要性。
丘吉尔与飞机生产大臣 斯塔福德·克里普斯爵士 (就是搞掉惠特尔的 Power Jets 的那位)和他的前任 布拉巴宗勋爵 进行了一系列讨论过后,克里普斯爵士承认由于这种忽视, 英国会在战后缺乏设计、制造、装配运输机的经验,而且没有基础设计和训练有素的人员 。因此,丘吉尔要求布拉巴宗勋爵成立一个委员会来负责这个问题,在布拉巴宗领导下的第一委员会于1942年12月23日举行了第一次会议,在此后的临时报告中向英国内阁提交了建议纲领,建议正在处于或临近生产的四种军用飞机进行民用的改造,并设计专门用于民用的五种新飞机。
其中的北大西洋喷气邮航机采用加压座舱,可以以650公里/小时的巡航速度不间断的运载一吨的有效荷载。德哈维兰航空公司对这一项要求很感兴趣,但挑战这项指标在当时被称为急功近利的, 因为喷气式引擎太耗油、不可靠,不具有实用性 。不过身为委员会成员和公司创始人的 杰弗里·德哈维兰 并没有放弃,并利用其个人影响力和公司的技术储备去支持喷气式飞机的发展,提出了一种纯涡轮喷气式的设计。
同时代的维克斯“子爵”是使用涡轮螺旋桨这种混合动力驱动的,也是对委员会Ⅱ型的回应
委员会接受了该建议,称其为“Ⅳ型”,并于1945年2月授予德哈维兰开发和生产合同,指定为第106型。 飞机的设计非常先进,德哈维兰不得不同时负责机身和发动机的设计和开发 ,这是因为在1945年世界上没有涡喷制造商为特定推力和耗油量的发动机进行设计和规范,这种发动机得满足106型指标的要求:12192米的巡航高度、650公里/小时的速度和跨越北大西洋的航程。
DH106 的初期开发阶段的研发重点是作为一架 中短程邮航机 ,只有6个座位,之后被重新设计为可以容纳24个座位的远程客机。在所有委员会的设计当中,DH106 被认为是风险最大的,无论是在新颖的设计元素方面还是在涉及财务承诺方面。尽管如此,BOAC 认为Ⅳ型的规格很有吸引力,最初提议购买25架飞机,到了1945年年末,订单被修改为10架。
1946年,在德哈维兰身经百战的首席设计师 罗纳德·毕晓普(Ronald Bishop 蚊式也是他设计的) 的领导下,组建了一个团队。他们考虑了很多非传统设计:三引擎双臂(类似吸血鬼)、三引擎鸭翼、后置发动机无尾、后掠翼四短舱,当然这些异想天开的设计都被统统拒绝了。然而,供应部对提议中设计最激进的部分感兴趣,命令两架实验型无尾DH108s作为概念飞机,用于在低速和高速飞行中测试后掠翼结构。
但 DH108 的三个原型机都在试验中出现了致命的事故,并在泰晤士河口的一次飞行中杀死了德哈维兰的儿子,德哈维兰二世。 这次惨绝人寰的事故导致德哈维兰和 BOAC 倾向于传统设计,而且必须采用技术风险较小的设计,随后对 DH108s 进行了改进,以测试 DH106 的飞行助力操纵。
1946年9月,在 DH108s 完成之前,BOAC 要求对 DH106 进行重新设计,从原先的24座变为更大的36座。由于没有时间开发提议中的无尾结构所需要的技术,毕晓普选择了更传统的20°后掠翼设计,没有了麻烦的尾翼,机身增大了,可以容纳36名乘客,中间有一条过道。最初想用四台新型RR(劳斯莱斯) Avon 引擎替代了之前的 “哥布林”引擎,并将新玩具成对安置在机翼根部, 而后来更强大的 Halford H.2 Ghost 型引擎成为了早期飞机动力的解决方案。
重新设计的飞机在1947年12月被命名为 DH106“彗星”, 在30年代德哈维兰也有一架叫做“彗星”的飞机,作为竞赛飞机使用 ;经过修订的 BOAC 和以后将会跟它合并的英国南美航空公司的首批订单共有14架飞机,预计于1952年交付。
由于“彗星”是一种新型客机,严格的测试是开发中的重中之重。从1947到1948年,德哈维兰在开发阶段时进行了广泛的研究和测试,包括在 哈特菲尔德机场 的几个应力测试平台来测试小型组件和大型部件。增压机身的分段在现场的大型减压室进行了高空飞行条件测试,并进行了失效测试。
然而用这种方式去追踪机身故障点十分困难, 德哈维兰最终转向使用水箱进行结构测试 ,这些水箱可以逐渐增加压力从而进行更精细的结构测试。其对整个机身前部进行了金属疲劳测试,反复增压至19KPA(千帕)的超压,并在水箱内进行了16000次循环减压,这相当于4万小时的航空服务。
窗户在正常巡航高度(11000米)的压力下进行了测试,也在比预期高83千帕和32.8千帕的压力下进行了测试。一个窗框承受了690千帕的压力,这 比它在使用中预计会受到的最大压力要高出125%.
机身和机头部分模拟了在21336米高空中-70°C的环境飞行测试,压力为62KPA
万事俱备,第一架“彗星”原型机在1949年完成制造,最初用于地面测试,直到7月27日从哈特菲尔德机场起飞,并持续了31分钟的飞行。但原型机在注册(注册编号G-ALVG)之后就在1949年 范堡罗航展 上进行公开展示,第二架原型机在1950年7月注册为G-ALZK,从1951年4月开始就被 BOAC 的机组使用,用于进行500小时的机组人员训练和航线验证。
终于,在1952年1月23日,第五架量产型的飞机,登记号为“G-ALYS”,其拿到适航证书比计划提前了半年;同年5月2日,作为 BOAC 航线验证计划的一部分,“G-ALYP”启动了世界上第一次正式的喷气机航班,并开通了伦敦到约翰内斯堡的定期航班服务。
就这样,北大西洋的小岛引领着全世界进入了喷气时代。
流线型的外观,后掠式的机翼,涡轮喷气式发动机埋藏在机翼根部,加压式座舱,在活塞发动机充斥的年代拥有着舒适安静的座舱,以及令人羡慕的航速...... “彗星”是一架全金属低悬臂单翼机,由四个涡喷提供动力。低阻力的设计让这架飞机外观看起来很干净,其中包含了许多在当时不同寻常的设计元素,比如后掠翼、整体式机翼油箱和由德哈维兰亲自设计的四轮转向起落架。
它有一个四人驾驶舱,被两名飞行员,一名工程师和一名领航员占据。驾驶舱包括机长和副机长的双控系统,飞行工程师控制包括燃料、空调、电力系统一类的关键系统,领航员占用了一个专用的电台,位置相对着飞行工程师。后期的“彗星”,比如 Ⅳ 型,驾驶舱发生了显著的改变,在之前的基础上引入了一个改进的布局,重点放在了机载导航设备上。EKCO E160 雷达被安装在“彗星”Ⅳ 的机鼻上,提供搜索功能、地面和空中测绘功能,在新型号的驾驶舱中内置了雷达接口和重新设计的仪器。
最初“彗星”的长度大约是后来波音737-100的长度,但是“彗星”内部采光更优秀,而且在明亮宽敞的环境里搭载着更少的旅客,这样有着更惬意的体验。BOAC公司在首批“彗星”上安装了36个1米长的卧式“睡眠座椅”,使其前后腿空间非常大。客舱有着大型观景窗和带餐桌的座位,配套设施还包括一个可提供冷热饮食的厨房,一个酒吧,还有男女分开的厕所, 这在“电影还都是黑白的”时期就显得格外奢华与享受 ,而且还为了紧急情况所做准备,每一个座位下都有着救生衣,在发动机附近的机翼上还有着救生筏。
“彗星”最引人注意的地方是BOAC所吹捧的室内安静和无震动飞行,对于习惯了旧世界的螺旋桨飞机的乘客来说,乘坐这种平稳安静的新世界喷气式飞机飞行还是一种新奇的体验。
除了服务于乘客之外,德哈维兰为了便于飞机驾驶训练和人员调度,其公司设计的“彗星”甲板布局和隔壁 洛克希德“星座” 有着很大的相似之处,因为很多老客机飞行员都是飞“彗星”的,而老“星座”也是BOAC最受其客户欢迎的飞机了。
飞机有着全新的航电系统,就像全新的飞机一样,对于古板的民用航空来说是一个新鲜事物。 其中一个特点是不可逆转(键盘AD键和手柄左摇杆的区别)的动力飞行控制系统,它防止气流改变飞机的定向位置和操作面位置,这增加了飞行员控制飞机的难度,但也增加了安全性。此外,很多控制表面都装备复杂的齿轮传动系统,以防止在较高速度意外的对机身表面或者机体施加过大的应力。
“彗星”共有四个液压系统,两个初级系统,一个次级系统,最后有一个应急系统,其用于收缩起落架等功能,起落架也可以通过自然重力和手动泵的组合来放下。所有的发动机都为液压系统、机舱空调和除冰系统提供了电力; 这些系统的操作都有冗余 ,即使只有一个引擎处于活动状态,它们也可以继续工作。大部分的液压单元集中在一个单一的航空设备舱内。
因为“彗星”的增压客舱和分散在世界各地的目的地,所以在上飞机必须大量使用新型的合金和塑料等航空材料,客机的压缩客舱和高速度在那时的商业航空领域是前所未有的,使其机身的设计成为一个实验过程。 据说,“彗星”的运行时间表是非常紧凑高效的,有着来自沙漠机场的极端高温和同时补充航空煤油时带来的迅速降温,还有着高空巡航带来的严寒 。
由“飞行燃料补给有限公司”(现在叫做“ 科巴姆 ”)开发的一种增压燃料补给系统使得“彗星”的加油速度要比其他飞机快得多。
飞机的外壳采用薄金属,由先进的新型合金组成,采用铆接和化学拼接的方式, 即减轻了重量,也降低了铆钉产生的疲劳纹扩散的风险 。化学拼接使用的是一种新型粘合剂叫做“ Redux ”,其广泛运用于“彗星”机翼和机身的构造。当发现机身合金因为金属疲劳而变弱的时候,会对表面进行彻底的目视检查,还会对蒙皮进行定期取样,为了检测细小的裂纹和瑕疵,地勤还会使用 射线照相 进行检测。
在使用上, 货舱的设计给地勤大爷带来了相当大的困扰 ,特别是在机场的行李处理人员。货舱门位于飞机正下方,每件行李或货物都必须从行李车顶部垂直向上装载(就像给轰炸机装炸弹一样),然后沿着货舱地板滑动,以便堆放在里面,个人行李和货物也必须以同样缓慢的方式取回。
说回动力系统,飞机的两对发动机埋藏在 机翼根部 ,首席设计师毕晓普选择了嵌入式发动机, 是因为它避免了吊舱发动机的阻力,并允许使用更小的飞机腹鳍和方向舵,而且减小了不对称推力带来的问题 。为了减少噪音排放,引擎安装了挡板,并实施了大规模的隔音处理,以改善乘客体验。
还有,将发动机放置在机翼内的好处就是可以降低外来物体损坏的风险,较低位置的发动机和良好的维修面板布局使得飞机更易于维修。 但是,“彗星”的低引擎布局增加了它的结构重量和复杂性 ,此外必须将装甲放置在发动机舱周围,以帮助机体低于发动机故障时产生的危险,最后,这种发动机布局需要更复杂的机翼结构。
发动机采用了推力为2.3吨的德哈维兰“幽灵”50 MK1涡轮喷气式发动机。在高海拔和炎热条件下,最初计划使用两枚以氧化氢为动力的 德哈维兰“Sprite” (雪碧 噗)火箭在喀土穆和内罗华等机场助推起飞。这些火箭发动机进行了30次飞行测试,但人们认为“幽灵”引擎已经足够强大了,航空公司也认为助推不够实际,但在生产型号的飞机上还有着“Sprite”发动机的预留位置。
随后,“彗星”Ⅰs型号接受了更强大的 Ghost DGT3 系列发动机(推力2.5吨)。从Ⅱ号开始,之前的“幽灵”引擎又被更强大的 RR Avon AJ.65 发动机所代替,为了达到最佳的效率,进气口被扩大,以增加空气流量。升级后的 Avon 引擎被“彗星”Ⅲ采用,而在 Ⅳ 型上面发扬光大,它使飞机在墨西哥城等高海拔地区有着优秀的性能。
丹增·诺盖和埃德蒙·希拉里登上了珠峰,罗杰·班尼斯特在四分钟内跑完了一英里,英国本土的航空工业蒸蒸日上,百家争鸣,伊丽莎白的新时代让每一位经历过“最黑暗时期”的英国人觉得这是黎明前的曙光,没有了战时的分配制度,经济也在飞速恢复,米字旗也在永恒的阳光之下飘荡着。
1953年6月30日,“彗星”这架先进的喷气式飞机迎来了皇室成员的问候,女王伊丽莎白、公主玛格丽特还有皇太后乘坐由杰弗里·德哈维兰爵士和其妻子主持的“彗星”特别飞行活动
“彗星”789公里/小时的速度比仅仅只有506公里/小时的道格拉斯 DC-6 等先进活塞机要快了50%, 而且更快的爬升速度进一步缩短了飞行时间 。1953年8月,BOAC从伦敦飞往东京的航班飞行时间为36小时,而它们的加拿大航空“北极星”则需要86小时35分钟,而从伦敦飞往约翰内斯堡的“彗星”则需要仅仅21小时20分钟。
在“彗星”诞生的第一年,就搭载了3万名乘客,只要飞机的载客率不低于43%,就可以获得盈利。 “幽灵”引擎允许飞机凌驾于气象之上 ,其他飞机不得不穿越一片乌云或者绕行航线。飞机运行平稳,而且维护成本低,但只能在9100米以上才有低耗的燃油效率。1953年夏日,每星期都有八架“彗星”离开伦敦:3架去约翰内斯堡、2架去东京、2架去新加坡、1架去科伦坡。
同年,德哈维兰“彗星”似乎取得了不小的成就, 《大众机械》 写道:英国的喷气机数量领先世界其他国家三到五年。德哈维兰公司除了向BOAC出售飞机之外,还向法国联合航空和法国航空公司各出售三架“彗星”ⅠAs,这种型号有着更大的燃油容量,用于升级飞往西非和中东的航班。
印度航空公司、英联邦太平洋航空公司、日本航空公司、威尼斯航空公司和巴西泛亚航空公司都订购了体型稍长,发动机更为强大的“彗星”Ⅰ型,澳航也对这款飞机很感兴趣,但认为从伦敦飞往堪培拉需要一种航程更远的飞机; 而大洋彼岸的山之上灯塔,被英国人认为是暴发户的美利坚大表弟也来购买了 ,美国首都航空、国家航空和泛美航空都预定了计划中适合跨越大西洋飞行的“彗星”Ⅲ型。
看来这次英国制造再次得到了世界市场的青睐,BOAC 在原帝国航线上提供着彗星的服务,延续着全红线(All Red Line)的辉煌事迹,就像天空中的铁轨,连接着帝国余晖下的每一寸土地,这个辉煌的成就骗过了自己,骗过了那个衰落的年代。
好景不长,在1952年发生了几起小事故,但不算严重:1952年10月26日,一架从罗马机场起飞的 BOAC 航班在起飞失败后,在跑道尽头撞上了地面,这是“彗星”第一次机身受损,两名乘客轻伤;1953年3月3日,加拿大太平洋航空的新“彗星”ⅠA型试图在巴基斯坦卡拉奇夜间起飞,飞往澳大利亚,但未能升空,飞机坠入一条干涸的排水沟,与河堤相撞,机上的五名机组成员和六名乘客全部遇难。
这是历史上第一次致命的喷气式客机事故,也是“彗星”第一次造出人员死亡的事故,这导致加拿大太平洋航空公司取消了剩下的“彗星”订单,并且再也没有使用过。
这两起早期的事故被归咎为飞行员的失误 ,因为过度操作而导致飞机机翼前缘升力损失,后来确认,“彗星”的机翼剖面在 高攻角 下会经历升力损失,同样因为高攻角,导致了发动机进气缺乏压力恢复。后来德哈维兰重新设计的机翼前缘,相对于之前,机翼明显向下延申了许多,并增加了翼栅来控制翼展方向的空气流动。
第二起致命事故在1953年5月2日 ,从加尔各答起飞的 BOAC 783号航班在六分钟后的雷阵雨中坠毁,机上43人全部遇难。事故之后,印度中央政府召集了一个调查小组,由纳特桑·斯里尼瓦桑(Natesan Srinivasan)教授作为主要技术专家进行调查,人们发现飞机解体始于左升降舵故障,飞机在起飞时遭遇了极端的负 G 力,随后的恶劣天气造成的严重湍流导致机翼脱离,飞机坠毁;对驾驶舱的检查表明,飞行员在驾驶飞机试图脱落俯冲状态,对全动飞行系统的过度操作可能在无意中给飞机造成了过大的应力。
这次事件产生了两个飞机设计的变化:配备了气象雷达、更好的改进了飞机控制系统。 然而这个灾难只是开始而已 ,短短一年之后,BOAC 781号航班在罗马机场起飞二十分钟之后,在厄尔巴岛附近坠入地中海,机上35人无人生还,由于没有证据证明灾难的原因(当时没有黑匣子),只有部分无线电传输的不完整数据
阿贝尔(Abell)委员会关注六个潜在的气动和机械原因:控制颤振、机翼结构的高负荷、金属疲劳造成结构问题、动力飞行控制系统的故障、窗户失效导致急速减压或者火灾和发动机故障之类的问题。令人诧异的是,委员会认为起火是最有可能的原因,为了防止再次发生,飞机加装保护发动机和机翼的装置。
飞机没有发现什么明显的故障,政府决定不对事故进行进一步的公开调查。负有盛名的天之骄子“彗星”对英国航空工业影响很大,再加上停飞对BOAC财政的波及,这些都迫使没有进一步调查的情况下就结束了,1954年3月23日“彗星”航班恢复。
同一年,南非航空公司从罗马飞到开罗的航班坠毁在那不勒斯附近的地中海,21名乘客和机组成员全部遇难。“彗星”再次停飞,并在皇家飞机管理局(RAE)的指示下成立了一个大型调查委员会,英国首相丘吉尔派遣皇家海军帮助寻找飞机残骸,飞机的适航证被吊销,哈特菲尔德工厂的彗星Ⅰ型全部暂停生产,BOAC的机队被永久停飞,封存。
经过尸检,这两次事故中引起死亡的伤情都很相似,皮肤都有擦伤,头部、胸部也有碰撞痕迹,这说明乘客不是被内部的爆炸物炸死的,而是有一种力量使死者在死前有过剧烈向上和向前的运动,这说明飞机座舱顶部结构损坏,造成机舱突然减压,人员被破损缺口吸出去,造成了头部、胸部的碰伤。
尸体解剖还发现,死者的肺部有因气体膨胀而引发的破裂伤痕,这就是高空气肿病,在正常气压下,人体肺部的气压与外部大气压平衡,但是当外部大气压突然减小时,肺部的气体会突然膨胀,引起肺部破裂,这说明他们遇到了机舱内突然出现的减压现象
1954年10月19日,科恩委员会成立,由科恩勋爵(Lord Cohen)担任主席,委托范堡罗RAE院长阿诺德•霍尔爵士(Sir Arnold Hall)领导开发小组进行更详细的调查。霍尔的团队认为金属疲劳是两起事故的最可能原因,并开始进一步测量飞机蒙皮可承受的压力。由于这次找到了飞机的大部分部件,所以 BOAC 捐赠了一架完全一样的飞机进行水箱测试,最终发现了决定性的结果。
这一次,整个机身在一个专门的水箱中进行测试,这个水箱是专门在范堡罗建造的,以适应全尺寸机身;研究发现,窗角周围的应力远远高于预期,蒙皮上的应力也高于此前的测试,方形窗户产生的应力是其余机身的两到三倍,而靠近窗户角落的一排铆钉的边缘处的最大应力是其他地方的5倍。
1954年6月24日,工程师在测试中对飞机反复增压,模拟了3057次飞行后,机身终于爆裂了,霍尔、德哈维兰、毕晓普被立即喊往现场,机身在一个螺栓孔处裂开,在左逃生口的前面,裂痕沿着机身纵梁延续到机身最宽处。机身框架结构没有足够强度防止裂纹扩展。虽然机身在经历三倍于事发时飞机的寿命才发生故障,但这仍然比预期要早很多。综上所述,“彗星”Ⅰ的结构故障可能发生在1000-9000个周期之间(没说明单位,估计是小时)。
RAE在范堡罗重建了三分之二的事故飞机,在自动测向仪周围的低阻力玻璃前孔的一个铆钉中发现了疲劳裂纹的增长,这导致了飞机在高空中飞行时灾难性的解体。“彗星”在设计中采用的冲孔铆钉技术加剧了其结构疲劳问题,飞机的窗户应该使用粘合剂和铆钉拼而成,但在实际上只用了冲孔(冲压加工)铆钉拼接。与钻孔铆接不同的是,冲孔铆接所产生的不完美工艺会导致疲劳裂纹开始在铆钉周围形成。
将功补过,德哈维兰投入了巨大的心血去改进原有的“彗星”,从而制造出了一个更大更强的版本。1953年,“彗星”Ⅰ型的方形窗户变为了圆形,是为了减少窗框拐角处的应力集中问题而产生疲劳裂纹的可能性,机身外壳也增加了厚度,这就诞生了“彗星”Ⅱ型,剩下的Ⅰ型要么报废,但还有的改造了椭圆形窗户和止裂器。
Ⅱ 型有着更大的机翼,装载更多的燃料和换装为更强大的 RR Avon 引擎,提升了不少航程和性能,除了之前说的采用圆形窗户和更厚的蒙皮之外,发动机还采用了更大的进气口和向外弯曲的排气管。BOAC 订购了12架ⅡS用于南大西洋航线, 虽然飞机在测试中表现良好,但其航程仍然不适用于北大西洋 。除了这些商用交付的之外,其余都分配给了皇家空军,用于军官或者贵宾的交通,对住宿和内饰进行了更改,还有的改装成了电子战和情报侦察型号的。
以 Avon 为动力的“彗星”有着更大的进气口和弯曲的排气口,这还减少了机身后部的热效应
Ⅲ 型更像是一个过渡型号 ,但其发展与测试加速了最后一种“彗星”型号的出现,也是继承 Ⅲ 型的最成功变体——“彗星”Ⅳ 型,所有购买了 Ⅲ 型的航空公司都取消订单,转而购买最新的型号,这款飞机基于 Ⅲ 型,燃油容量有所提高,更适用于远程航班。
“彗星”Ⅳ 型在1958年4月27日首飞,并于9月24日获得适航证,10月4日,BOAC 在伦敦和纽约之间开通了首个定期喷气机客机服务的大西洋航线,尽管需要在纽芬兰的机场停下来加油,但全程只需要六个小时。 BOAC 作为世界上第一架提供跨越大西洋服务的航空公司而举世瞩目 ,其竞争对手泛美航空公司的波音707也在同一个航线上面飞行,1960年道格拉斯 DC-8 也加入了这场竞争,美国的新型喷气机比“彗星”更大更快,航程更长,性价比更高。
在经历过多次事故后,BOAC 需要商业上的盈利,于是在有英国政府补贴购买国产机的情况下,还是毅然决然的选择了新世界的波音707,故世人美其名曰:“Boeing Only Aircraft Corporation”。
“彗星”在几次重大事故中给世人带来了挥之不去的阴霾,世界上第一架喷气式客机失去了宝贵无比的时间:1958年5月30日,道格拉斯 DC-8 首飞,10月26日泛美航空开始用100多个座位的波音707-100进行跨越大西洋的航班飞行。长江后浪推前浪,前浪死在沙滩上;波音和道格拉斯在后来承认,如果不是“彗星”的事故的话,自己也有会发生那些先行者之事,披荆斩棘,为后人拓宽道路。
在理想的道德观念中,“彗星”是伟大的布道者,也是殉道者,可在商业利益的无情现实之下,“彗星”也只是时代的牺牲品 ,把自己献祭给航空工业的未来;“彗星”Ⅳ 型恢复飞行时,只比707通航早三个星期,尽管所有毛病已经解决了,但很多航空公司都放弃了它,转而订购波音707,“彗星”错过了自己的最佳黄金时期。
后来只有少数航空公司订购了“彗星”,阿根廷航空订购了六架Ⅳ型s,首都航空订购的 ⅣA 被改装成 ⅣB, 是最后一种“彗星”Ⅳ 型的变种 ,ⅣC于1960年进入墨西哥航空服役,ⅣC 有着更长的航程和更大的机翼,也成为了中东的航空公司最喜爱的“彗星”型号。
同时,老“彗星”还承受着自家维克斯 VC-10 和三叉戟的压力, 后人已经有着不少替代“彗星”的选择了 ,BOAC 于1965年11月退役了自己的“彗星”Ⅳ 型,其余的航空公司持续使用飞机直到1981年,皇家空军也对这架飞机进行了海上巡逻侦察和电子信息收集的改装,改装的飞机被称为尼姆罗德,也就是“猎迷”巡逻机,最后在2011年退役, 也是“彗星”家族之中服役最久的老将了。
除了技术上的原因和历史的局限性之外,“彗星”失败最重要一点在于英国人对于国内航线市场的偏重,或者说是对帝国市场的期望,从而导致失去了世界市场,全部115架“彗星”当中,绝大部分都是为 BOAC 和 BEA(英国欧洲航空)而服务的, 不列颠还做着帝国航线的白日梦,但世界的脚步是不会停下来等待它的。
比起大英帝国,如今统治世界的帝国有过人之处,也有不足之处。它有强大的经济、更多的人口、更大的武器库,但是,这个帝国缺乏向落后地区输出资金、人口和文化的动力,尽管这些地区迫切的需要这些,而且,一旦它们的需求被忽视,它们将成为危及该帝国安全的最大威胁。总之,这是一个不敢称自己为帝国的国家。这是一个抗拒的帝国。
美国国务卿迪安·艾奇逊说过一句著名的话: 大不列颠失去了大英帝国,在也找不到自己的角色了 。也许,现实的情况是,美国人承担起了我们以前的角色,但却又不愿面对成为帝国所必须面对的事实。统治海外的技术可能已经改变——无畏战舰可能已经让位于F-15飞机。但是,不管我们喜欢与否,也不管我们是否否认这一点,总之,如今帝国的存在是既有事实,就如同在英国统治并塑造着现代世界的三百年间一样
——尼尔·弗格森《帝国》
彗星袭月,彗星的光芒扫过月面,古人认为这是凶兆,和天狗食月一样,这是不可抗拒的大自然规律,我们不能改变什么,出于敬畏,只能双膝跪地屈服于这种永恒的力量。
新世界解放了旧大陆,从天国来的光芒照耀着整个旧世界,旧世界在反思自己的所作所为,前途迷茫,也只能向过去默哀,默哀那一去不复返的欧罗巴黄金年代。
在日落的黄昏前,旧时代用最后的余晖告诉世人——我曾来过。
我还记得一个故事:三叉戟控制着大海,难道不能征服天空吗?它是海神波塞冬的武器,为希腊创造了水源,当海神愤怒时还会用三叉戟激起海啸与风暴。它好像拥有无尽的力量。
之所以称之为“三叉戟”,是因为飞机的全金属副翼由 三 重动力系统操控,每一套操作系统又由 三 套独立的液压系统提供动力;动力系统由 三 台RR(劳斯莱斯)斯贝涡扇发动机提供动力,上面一台,下面一对,摆成 三 角形的样式。
飞机出了一次事故,机上全部118人都遇难了,其中包括12名前往布鲁塞尔参加爱尔兰加入欧盟会议的爱尔兰高级商人、16名伦敦皇家综合医院的医生和高级工作人员。
飞机在英格兰斯坦利镇附近坠毁,被称为斯坦利空难,这是至今为止英国死亡人数最多的空难。
英国航空大臣迈克·赫塞尔廷(Michael Heseltine)于1973年4月14日在下议院发表的事故报告,事故的主要原因是:机长未能保持建议的空速、起落架过早收回、机组人员未能监测到空速和飞机系统、机组成员未能识别失速警报、机组成员错误的关闭了失速恢复系统;
事故的根本原因:飞机机长患有心脏病、柯林斯机长可能存在分心、机组成员缺乏训练、副机长基思利飞行水平很差、机组人员不了解失速保护系统等。
虽然飞机技术先进,但“三叉戟”和其他T尾翼的飞机一样,有着潜在的危险失速特性。如果飞机的高升力装置,也就是在后缘上安装随动开缝襟翼的全动式水平尾翼,这个装置如果没有在起飞爬升和低速入场时进行展开,飞机可能会进入深度失速状态,这种情况下尾翼的控制面会彻底失效,不可能恢复。
飞机的失速问题在1962年中的一次试飞中被德哈维兰试飞员彼得·布吉(Peter Bugge)和罗恩·克利特(Ron Clear)发现的,他们正在测试“三叉戟”的失速特性,试图把机头逐渐抬高,从而降低飞机的空速。
当“三叉戟”达到一个特定的攻角之后,会进入深度失速,飞机进入了水平螺旋状态,一边的机翼不受控制的朝下,用方向舵纠正之后,另外一边的机翼也发生了同样的情况,飞机继续左右摇摆,直到机头下降,飞机才恢复了正常飞行。
这次事故导致“三叉戟”安装了一套自动失速警报系统。
英国航空公司飞行员协会(BALPA)与 BEA 就薪酬问题发生了纠纷,由22名“三叉戟”副驾驶组成的员工开始罢工抗议,他们被称为第一副驾驶监督(supervisory first officers SFO),他们工作量大但地位低。
为了培训合格的萌新副驾驶,SFO 只能坐在驾驶舱的第三个座位(P3位置)上操作飞机系统,并帮助机长和副驾驶。在其他航空公司上,SFO 都由飞行工程师担任,但BEA就偏偏不,由于三号位的工作会导致工资损失,所以 SFO 对此很不满意。
这也导致了一个尴尬的情况:经验丰富的 SFO 只能在经验不足的副驾驶开飞机时提供帮助。
除此之外,就在这次事故的航班起飞前,机长斯坦利·基(Stanley Key)于另外一名叫弗拉维尔(Flavell)的副机长大吵一架,这位副机长支持罢工,斯坦利则反对,航班的另外两名机组成员目睹了这次撕逼,旁观者声称:“这是他们见过最激烈的争吵了。”
病理学家称,斯坦利机长有一个显著的心脏问题,动脉粥样硬化,并受到了一个潜在的事件引起血压升高,飞机在起飞后90秒机长将受到心脏病的影响,也就是起飞的核心时间。
1972年6月18日,BEA548 号航班从伦敦希思罗机场飞往比利时布鲁塞尔,机长为15000小时飞行经验的斯坦利·基,副驾驶为29小时飞行经验的杰里米·基格利,坐在P3位置的 SFO 为飞行1400了西蒙•泰斯。
1980年代初,国际民航组织(ICAO)开始制定控制噪音政策,要求第一代和第二代喷气式客机安装消音套件,此条例于1986年1月1号开始实施,而英国主要运行“三叉戟”的航空公司认为改装是不可行的,于是选择在1985年开始逐步淘汰“三叉戟”,而我们中国的三叉戟在1995年退役,从此世界上再也没有现役的“三叉戟”了。
“三叉戟”只生产了117架, 波音727生产了1832架 ,许多至今都在服役。
当年中国和苏联反目成仇,所以我们与西方的关系大大缓和,空军与民航在上世纪七十年代向英国进口了39架“三叉戟”。七十年代“三叉戟”诞生了最后的改进型号——3型,机身加长5米,最多可以容纳180名乘客,霍克·西德利将飞机的毛重提高到了65吨,并增加了 机翼弦长 。鉴于之前“三叉戟”2E遇到的问题,BAE拒绝了设计,因为RR老斯贝发动机在高温高海拔的状态下很难发挥性能。
霍克的工程师决定将一个引擎添加到飞机的尾部,而不是彻底替换老的斯贝引擎,这样在起飞时,额外的小发动机增加了15%的推力,而重量只增加了5%, 这项“助推”功能只在起飞时启动 。BEA很快就接受了这一设计作为“三叉戟”3B,在1969年12月11日首飞,1971年4月1日进入服役。
“三叉戟”长期以来都是由BEA充当主力,但 BEA 想要一种更大的飞机。1965年霍克·西德利提出了两种新设计:更大的158座双引擎HS132、另外一种是悬挂式引擎的185座HS134,其设计与波音757非常相似。这两款新设计的动力都打算采用正在研发的新型大 涵道比 发动机——RR RB178。
但BEA想用波音727和737代替BAC 1-11客机和“三叉戟”客机,这个想法被英国政府否决了,是因为 保护本土航空工业和制造业。
在3B之前,BEA 认为早期“三叉戟”的航程太短,想要一款长航程的升级版。随后,霍克·西德利设计出了1F型,它将配备斯贝引擎,机身延长2.8米,重量为60吨。在最初的五人并排设计中,飞机最多可以容纳128个座位。
随着1F型的大量改造,它被重新命名为2E,由更新的斯贝512s提供动力,具有5.4吨的推力, 同时用可动的前缘缝翼替代了之前固定的下垂前缘。 飞机的毛重变为64吨,航程为3200公里。
2E与1968年4月进入服役,BEA购买了15架,而中国民用航空局购买了33架,成为我国数量最多的一型“三叉戟”。
1960年霍克·西德利收购了德哈维兰,也就是为什么在德哈维兰的文章中反复出现的霍克的原因。 霍克需要更大的“三叉戟”市场,因此在收购的同一年与美国航空公司展开了谈判。美国人想要增加飞机的航程,霍克给出了机翼更大、燃油更多的增强版,发动机升级为RR斯贝510,总重量增加到54吨,航程也提升到2900公里。然而,财大气粗的美国人还是选择了自己更大更快的美利坚制造——波音727。
虽然被美国人拒绝了,但霍克没有放弃苦心设计的原型,加以改进之后把飞机重新命名为“三叉戟”1C。与原版不同之处在于,机翼中部有一个巨大的油箱,重量没什么变化,航程减少了600公里。
第一架“三叉戟”于1962年1月9日在哈特菲尔德机场首飞,这是德哈维兰早期最大的制造与设计基地, 可以说是德哈维兰的心脏 ,但自从被霍克收购之后,主要的生产都搬到威尔士去了。
1964年4月1日进入服役,七年之后的3B也在同一天服役。65年BEA拥有着15架崭新的“三叉戟”,一年后增加到21架。不久之后,霍克提出了改进1C的计划,在相同的机身上增加机翼面积,这样诞生了1E型。在六人一排的布局中,飞机最多可以由140个座位,1C更接近原型机DH121的设计理念,但总体降低了3吨的推力。
新设计的飞机很不受待见,科威特和伊拉克各购买的3架,巴基斯坦买了4架,海峡航空(Channel Airways)和东北航空(Northeast Airlines)都买了2架,但海峡航空的飞机配备了7人一排的“贴身”座椅布局,但只部署在了前面一排,改装的飞机总共可以容纳149名乘客,总体来说,销量惨淡。
在商业上的失败并不代表飞机设计上的失败,就像那个时代在经济上失败的英国一样,其技术底蕴还是很充沛的。
“三叉戟”是一架全金属结构的喷气式客机,机翼由T型尾翼和悬臂式下单翼构成,采用了最佳巡航速度的尖峰翼型,机翼在四分之一弦线处后掠35°,机翼翼盒构成为整体油箱。与前缘与后缘襟翼一样,机身蒙皮和长桁之间使用 Redux 胶(看彗星的注释)连接。全部襟翼采用螺旋作动筒和液压马达操纵。2E有一块全金属扰流板,3B上则有两块。在外襟翼前可作为减速/减升板,内襟翼前的作为减升板。
动力系统由三个台 RR 斯贝发动机提供动力,两台在机身侧面的吊舱上面,第三台在尾椎部分,通过一个 S型管道进气 。良好的气动使“三叉戟”成为速度最快的亚音速商用客机之一,巡航速度为980公里/小时。在飞机投入使用时,它的 临界马赫数 可能时同时代飞机中最高的,为0.88。 但飞机的较低功重比(霍克篇讲过)和高速机翼设计导致其需要延长起飞时间。
飞机在日常航班中可以以23米/秒的速度下降,在紧急情况下高达50米/秒的下降速度,在过程中允许开启反推。在280节的 IAS(指示空速) 下,可以放下起落架当作空气制动器使用。根据飞行员的判断,允许在着陆前使用最大的反推推力,这有助于减少在湿滑的跑道上进行短着陆,同时有助于保持车轮制动处于低温状态。
“三叉戟”有着精密的航电设备,在六十年代有着 仪表着陆系统 ,也就是 盲降系统 ,此系统由霍克·西德利和 史密斯集团 开发,而且还是全自动盲降系统。它能够在起降时自动引导飞机。霍克计划在1970年前提供自动着陆系统,但是实际上提前了很多,1965年6月10日就实现了 世界上首次盲降 。
潮湿多雨的英伦三岛有着很多雾气,这套 双重式甚高频全向标/仪表着陆系统 使得“三叉戟”可以穿越浓雾或者其他低能见度天气状况,并且安全降落,其他的飞机只能被迫改道甚至是换场。
除了盲降系统之前,三叉戟还有 实时记录动态位置 的地图显示器在中央仪表盘上。该装置还是用电机驱动的纸质地图上绘制飞机飞行轨迹。位置信息是 由多普勒导航系统 提供的,系统读取地面速度和飞机偏航数据,从而绘制地图与位置。
罗马不是一天建成的,伟大的机器也不是突发奇想后,就能信手拈来的。
“三叉戟”的概念诞生于懵懂的喷气时代初期。1953年,BEA将世界上第一架涡轮螺旋桨民用客机维克斯“子爵”加入客运服务时,就开始考虑其继任者的指标了。人们对于新鲜事物的出现从来不是振奋与自豪,而是恐惧与偏见;自从1952年喷气式客机投入使用之后,许多航空公司都对这个新鲜事物表示怀疑,他们仍然主张使用涡轮螺旋桨飞机来代替之前的活塞机。
1953年,世界上很多厂商都在研发和投资纯喷气式动力的飞机,而与众不同的BEA,在其优越的经济条件下,选择了更保险的涡轮螺旋桨飞机,并制定了一个新指标,飞机能搭载100民乘客,最高航速达到685公里/小时。这项指标产生了维克斯“子爵”的扩大版——“先锋”,BEA于1956年订购时,发现隔壁法国人南方航空的喷气式客机 “卡拉维拉Caravelle” 已经在一年前就首飞了, 这时 BEA 才认识到未来是属于喷气时代的。
1956春,BEA首席执行官安东尼•米尔沃德(Anthony Milward)表示: 我们 BEA,才不要喷气机呢。 然而,在同年12月,BEA主席道格拉斯勋爵(Lord Douglas)表示:在不远的将来,可能有必要引进一些短途喷气式客机,但也同时保留相当数量的涡轮螺旋桨飞机作为备份。
同年夏,BEA 宣布了未来计划采购的第二代喷气式客机,以及其高度配合的涡轮螺旋桨机群。新的喷气机将携带70名乘客飞往1600公里外的目的地,重量为45吨的飞机得适用1.8公里长的跑道,并且配备两个或以上的引擎以980-1000公里的巡航速度飞行。
有四家公司凯窥着BEA的大生意。 布里斯托尔 提出了布里斯托尔200型、 阿芙罗 搁置了之前的阿芙罗740计划,转而与布里斯托尔和 霍克·西德利 合作、 维克斯 提出了VC10的四引擎型号,VC11。 德哈维兰 提出了三个方案:其中两个是“彗星”的改进型号。DH119和DH120,而后者也打算提供给BOAC。
1957年7月,德哈维兰提交了一份DH121的意见书,该方案配备了三台 RR Avon 引擎,这与最终量产型号的设计似曾相识。一个月后,方案被修订,引擎改用正在研发的 RR RB.141 Medway 引擎,座位也被扩容到了98座。
与设计一脉相承的话,DH121 将成为世界上第一架三引擎喷气式客机。德哈维兰的设计师认为这种结构提供了 巡航燃油经济性与飞行安全 ,以防有一台发动机故障(海雌狐也是这个理由),除此之外,也满足了 BEA 提出的“多于两台发动机”的要求。这三台发动机都有着各自的液压系统,在其他系统出现故障时有着三倍的冗余。
最初设计的 十字型尾翼 类似于对标的卡拉维拉,发动机集中在机尾后部,中央发动机位于机身的最后方,早期为中央发动机设计的进气管还是类似于波音727的 直线圆形进气道 ,但最终设计为一个S型进气道和T型尾翼。
从一开始,DH121 就打算采用最先进的航电系统,官方希望在飞机进入服役的几年内有盲降系统。为了提高稳定性,航电系统将会配备 三通自动着陆导航用的定向器 。当时因为航电设备的尺寸过大,所以被安置在 DH121 驾驶舱下的大隔间里,所以飞机的起落架才是偏左的。(海雌狐的驾驶舱也不对称的)
BEA 很快就看上了与众不同的 DH121,并且与德哈维兰开始讨价还价,然而因为公司内部的优柔寡断,这场生意被拖延。 但就在DH121将要面世时,英国政府认为机身设计与航空发动机制造厂商过于分散,因此一项利用合并为大集团的政策就这样出现了。 (可以参考霍克那一期的1957年国防白皮书)
德哈维兰希望保持在DH121项目上的 领导地位和独立性 ,所以开始与政府友好交流,德哈维兰建议成立一个财团, 由德哈维兰制造机身,布里斯托尔制造机翼,而狩猎飞机和费尔雷将负责其余部分。
公司的积极态度让 DH121 被 BEA 选中,并成为3000万英镑(今天6.88英镑)合同的一部分。1958年2月4日,德哈维兰连同狩猎和费尔雷宣布,他们已经成为合作伙伴关系,一同制造和销售DH121。该财团采用了成为往事的 Airco (看上一期)的名字,德哈维兰的前世。
尽管如此,Airco 和它的对手布里斯托尔-霍克·西德利同时开始与海外的航空公司接触,都想获得商业上的优势地位。1958年,泛美航空对这两家都很感兴趣,并邀请他们一同观看自己的航线计划。
布里斯托尔和肖特兄弟(霍克那一期讲过)的董事长马修·斯莱特(Matthew Slattery)呼吁BEA推迟做出决定,为了公平起见(主要BEA更加倾向于DH121的原因),等直到其中一家获得了出口订单为止。
除了英伦三岛内斗之外, 美国也加入了竞争 ,同样时三发结构的波音727出现了。没想到波音闷声发大财,从1956年就开始研究中短途市场了,并在59年退出了自己的三发客机计划。Airco 的高管想与波音合作,让波音放弃727计划,转而在美国联合生产 DH121。因此Airco 的邀请了一支波音工程师和高管组成的队伍前往哈特菲尔德,波音也回敬德哈维兰,允许他们的代表回访西雅图。
然而,波音只透露了很少727的细节,但热情的英国人基本把所有 DH121 的信息都与波音共享(这种心态,难怪会把航发买给苏联人呢),这种热忱的态度让美国人感到惊讶,但更多的是窃喜。啧,天真的英国人。
1958年初,英国政府授权 BEA 可以开始合同的谈判,2月,BEA 宣布 DH121 已经符合要求,一共订购了36架 DH121。 但政府过了半年才批准 BEA 的订单 ,出于政策原因,英国政府更青睐布里斯托尔200型。BEA本来是想购买法国人的卡拉维拉,但也是因为政治原因,这属于不可接受的; BEA 也很支持德哈维兰,是因为德哈维兰有着开发“彗星”的经验。
德哈维兰的市场研究部门预测,到1965年,DH121 的销售量应该达到550架。 该部门注意到各个航空公司对于经济舱座位有着更高的要求, 所有德哈维兰对设计进行了修改,增大机身以容纳一排6座,总座位被增加到111个。
“用最好的技术,做出最好的产品,定一个合适的价格,这就与对手竞争就不会处于被动——加拿大白嫖王致英特尔”
20世纪50年代末,BEA 拥有着庞大的机队, 产能过剩成了一个大问题 ,即将进入服役的维克斯“先锋”与 DH121 的航程类似,而且有着更多的座位, 这样 DH121 就没有那么大的竞争力了。
BEA 为了不重复定位,决定让德哈维兰缩小飞机的尺寸 ,动力装置从 RR Medway 引擎变为推力较小的 RR 斯贝引擎,毛重量减少了三分之一,航程降至1500公里,座位减少到80个,机翼面积减少了30%,总长度减少了4米。
1959年8月24日,BEA 终于订购了这种改进型号,并且在1960年公布这架飞机,同年在范堡罗航展上, 被命名为“三叉戟”。
德哈维兰被霍克·西德利收购之后,Airco 被解散,里面的狩猎飞机被编入新成立英国飞机公司(BAC),费尔雷被并入韦斯特兰。物是人非,收购之后的 DH121 变成了 HS121(霍克·西德利), 由于 BEA 的要求变化,导致了“三叉戟”失去了与727竞争的实力,航空工业的重组也导致事情变得繁冗。
RR 在“三叉戟”重新设计之后搁置了 Medway 引擎的计划,从而开发一种介于斯贝与康威引擎之间的折中型号,如果这款发动机被生产出来的话,会比原有的斯贝引擎要更强大,加长机身也将会被采用,着陆时的种种限制可以被消除, 这样的话,就算是被削弱后的“三叉戟”会更接近于之前应该与之相衬的敌人——波音727。
如果没有这些阴差阳错的话,世人本来是可看见一架更大更快的“三叉戟”,
在当年,这架飞机被我们认为是“西方有史以来最好的飞机”。 时不待我,机不可失,“三叉戟”是德哈维兰自主研发并投入现役的最后一架飞机。
被霍克·西德利合并之后,于1978年加入 BAC(英国航天航空公司),现在属于 BAE 系统的一部分。
加拿大德哈维兰曾为加拿大皇冠公司工作,后来波音收购变成子公司,之后又回到了皇冠公司,最终并入庞巴迪继续生产飞机。澳大利亚德哈维兰被澳大利亚波音收购,被改名为澳大利亚波音飞机结构公司。
杰弗里·德·哈维兰于1955年从公司退休,但任然担任总裁,它继续驾驶到70岁。他于1965年5月21日在赫特福德郡的医院因脑溢血与世长辞,享年82岁。1972年他被选入国际航空航天名人堂。
德哈维兰公司向赫特福德郡捐赠了一块用于教育用途的土地,后来被开发为哈特菲尔德技术学院,现在是学校的主校区,加入BAE之后,此地变为BAE的用地,1993年BAE的用地关闭之后,赫特福德郡(哈特菲尔德技术学院之后的名字)大学买回了部分土地,作为德哈维兰校区。
在赫特福德郡,德哈维兰校区的入口,立了一座杰弗里·德·哈维兰的雕像。
时至今日,哈特菲尔德的航天成就被命名到当地的街道上,有一条街叫做“彗星”。
1815年到1914年,这一段时期称之为英国的“帝国时代”,不列颠治世的年代(Pax Britannica),皇家海军控制着全球最重要的海上贸易路线,两强标准让不列颠统治着海洋,通过强大的舰队维持的经济地位,通过欧陆政策来实施实力的平衡,垄断着小国的贸易,不列颠岛发生的工业革命极大的提高了生产力和促进科技的进步,她绝对是世界上的头号强权,无人可以撼动的。
海洋和天空有很多相似之处,深邃的蓝色和未知的领域,充满着危险与机遇。
曾经统治海洋的不列颠,在战后朝着天空前行,于是统治了二十多年的天际。
阻止她前进步伐的,除了经济问题之外,还有自身贵族式的傲慢。
东方的茶叶、北美的皮毛、南非的矿石、中东的石油......
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