连载波音喷气客机历史（一）707

但是这么大一个关于波音民机的话题，几句话说不完，我极简地分享一下波音民用喷气机的发展过程。历史冗长，内容繁杂，一次发完不太现实，我争取每天来更新一点。也难免有什么遗留和谬误，希望看官多提意见，也请多包含。

这里面不光是有波音数次改变整个民用航空工业乃至这个世界，还有差点拖死波音的极具野心的超音速客机2707的故事。

由活塞到喷气的动力转变

波音的「7几7」都是喷气式客机的型号，但是在喷气飞机出现之前，我们的天空是由活塞螺旋桨飞机统治的，那是什么促成了航空工业由活塞到喷气的动力转换呢。

二战中，各国为了赢得战争都用尽一切可调用资源研发和制造出最优秀的活塞式航空发动机，飞机的性能也因此而快速提升，但是在二战末期，活塞螺旋桨动力的天花板就越来越明显了。

以耗尽英国飞机100年颜值的「喷火」战斗机为例，它的英国国宝发动机午餐肉「梅林」，12缸，27升排量，最终版输出马力1500多点。这是一款极其优秀的发动机，还援助授权给美国，战后也还在作为活塞螺旋桨客机的动力，总产量接近15万台！

然而尽管是如此优秀的一台发动机，为了输出高功率，它有12个气缸，12套的配气、点火机构加上增压器，这东西结构非常复杂，对空军的后勤压力一点都不小。因为动力本身的特征，在巡航时，螺旋桨的效率大约为70%左右。装备了梅林的喷火极速可以达到595公里每小时，但是如果想达到644公里每小时极速，发动机功率需要提升到4000马力！因为随着速度的提升，螺旋桨推进效率断崖式下跌。

而达到4000马力的发动机，需要36个气缸（下图为一台28气缸的普惠R-4360，这台发动机后面会再提到）。这会给设计、制造和后勤都带来巨量的成本，价钱当然也便宜不了，给战斗机装这么个玩意，提升这么一点极速，可以说没有任何性价比。

而二战后期，喷气式发动机出现了，以最原始的喷气发动机为例，下图为英国罗罗（汽车领域叫劳斯莱斯，那时候还没分家）的初代喷气Derwent，来自弗兰克·惠特的W.2B原型机，虽然看着又脏又破，结构简单，十分的没有卖相，但是这玩意输出好几千磅的推力。

为了简单，我还是拿一个具体型号来比较，Derwent8，也就是「格罗斯特流星战斗机」的动力，可以输出3600磅推力，这是啥概念呢。喷火战斗机在483公里每小时飞行时，午餐肉梅林的1500多马力只制造840磅推力！而且，这东西随着速度的提升，推进效率不会像活塞螺旋桨一样断崖下跌，而且在一些情况下反而速度越快效率越高。（在被现代汽车阿特金森循环发动机打破之前，热机效率最高的内燃机居然是超音速客机「协和」这个油老虎的Olympus593，跑题了就不多讲了，详见我其它回答）

这玩意结构简单，制造容易，后勤压力小（可靠性提高了有10倍！），马上就引起了军方（尤其是美国空军，而不是英国空军）的重视，可谓出道即巅峰。

军用飞机开始大面积应用喷气发动机，战斗机、轰炸机、运输机。同时，客机领域也开始了喷气式动力的转换，下图为首个专职的喷气客机英国德哈维兰「彗星」。但是本题主角波音并没有立刻跟进。

其实在初代喷气客机，人们走了很多弯路，比如彗星的方窗户容易金属疲劳产生事故。但是最大的弯路还是在于发动机摆放位置和方式。

但是喷气式客机可以在高空贴着音速飞（也就是亚音速），平流层的气流稳定几乎没有颠簸也不用躲云雨雷暴天气（因为在天气的上面），喷气发动机没有大型活塞螺旋桨发动机噩梦般的震动和噪音，再加上提高了一倍飞行速度，乘坐体验巨幅提升啊。

我们再看看那时候波音民机忙啥呢。

377

不容易，终于说到波音了。

波音同学也知道二战结束了，军机订单会断崖式下跌，不搞民机，航空这生意不好做了。于是，波音拿扔原子弹的B-29「超级堡垒」轰炸机改了个客机波音377。而它的发动机则是上文提到过的普惠28缸R-4360发动机。

人家彗星1949年都首飞了，你的活塞客机377在1947年才首飞。于是，377不负众望，没咋卖出去，一共产了56台，在1950年就停产了，并于1963年退役，十分的短命。运气也不好的彗星产了114台，1997年才全面退役呢。

你还别看377丑，还有更丑的版本呢。

除了美国人自己拿377改超大空间运输机以外，空客还也买了，也就是「超级彩虹鱼」。

在空客有自己的白鲸之前，大型的飞机部件，还是靠波音的飞机来运输，是不是有点讽刺？

所以有一句话「So ManyAirbus Jets Were Born on Boeing Wings」（记不太清了，反正就这个意思）。

现在有了白鲸和白鲸XL的空客，不再用得上波音「超级彩虹鱼」，把它退役了放在厂子里展览了，见证了一段历史。其中空客汉堡厂区里有一架，在卫星地图可以看到。

但是波音377的故事还没完，它还有一个表亲KC-97加油机，随着美国空军对加油机的需求越来越大，波音收到了超过800架KC-97订单。

如上文所说，空军的战斗机、轰炸机等在那个年代已经有了相当程度的“喷气化”，而喷气飞机也不只是改了个发动机驱动形式，因为速度快，所以机翼机身等都需要配合。所以这些飞机很难在低速轻松、稳定地飞行。而且因为升限的原因，KC-97无法在高空工作，而在低空又比较危险。那时候用活塞机给喷气机加油是个相当危险的工作，受油喷气机需要襟翼全开，以相当大的攻角飞行，而加油活塞机需要发动机全力输出，并以一个缓缓俯冲的姿态，这两架飞机的速度才可以在一个很窄的区间契合。

看加油机和受油机的飞行姿态区别，扎心了

波音这时候有个点子，把剩下的KC-97订单一部分转化成喷气机，可以在高空高速给空军的喷气飞机加油，空军的老爷们肯定有兴趣，而同时，这台加油机改一改内部就是一台客机。拿着国会老爷的国防预算，补贴到自己的喷气式客机项目，妙啊！

空军老爷们一听，喷气式加油机？东西留下，钱拿走！这便是波音的KC-135加油机。

而波音作为航空巨头，在喷气客机上也不是完全白手起家，在B-47和B-52两个喷气式轰炸机上，波音就积累了不少的技术功底。B-47和B-52的后掠翼都是35°，你猜707的后掠角是多少？（嗯，除了35°还有别的回答吗？）

367-80

而最初为了掩饰自己在研发全新飞机，它有一个老367活塞式运输机系列衍生代号367-80，内部简称「Dash 80」，然而实则这是波音在这个领域的首次尝试。而波音367就是上面提到的波音377客机的货机版本。

波音省钱小能手， KC-135竞标赢了空军的单子后，改了改就拿去给航空公司做演示了，注意看下图这架367-80，连窗户都没有，从外面看就是军机改了个涂装。

当初波音在西雅图给航空公司决策者展示367-80内部之前，做了一个飞行展示。当时波音飞行员非常大胆地做了个滚转，给波音CEO和航空公司大佬们都吓尿了。下了飞机就被CEO一顿臭骂，差点解雇，结果这位飞行员回：你就说好不好使吧，卖没卖出去？

结果非常好，航空公司都被它表现出的飞行性能折服，飞行员同志也保住了工作，但被严厉警告以后别这么做了。其实这是一个非常温柔的滚转，全程飞机载荷为1g，只是视觉上有些震撼，今天确实也见不到大型客机做滚转表演。（多么疯狂的年代）

后来应空军要求由拿KC-135加宽机身改了一个运输机型号，也就是下图的C-135。

在人们被波音367-80的速度与舒适性折服后，美国航空业最有影响力的人，泛美航空公司总裁胡安·特里普（大佬在华尔街上班觉得太无聊，才去搞航空公司的）下单购买，但同时要求波音加宽机身，以提高乘坐舒适性和载客量。而胡安·特里普这个人也是促成波音一代名机747（怎么747比707出现的还靠前？）重要的一环。

而作为加油机原型机给空军展示后，又被改装成客机给航空公司展示的那一台367-80，就在美国华盛顿DC杜勒斯机场旁的史密森航空航天博物馆里。（这个是我听博物馆讲解员介绍的，在书里没读到）

707

而按照胡安·特里普加宽了机身的367-80终于被授予新的系列型号名称「7几7」里的707，它开启了一个时代。

如前文所说，波音707并不是第一个喷气式客机，它前面还有「彗星」，以及下图展示的加拿大C-102。

但是，喷气式客机对于整个人类来说都是全新的领域，不知道最优解在哪里，只能大胆地去探索。而在这过程中，必然会走弯路。

举两个例子，上面多次提到的「彗星」，最初它的舷窗是下图这样方形的就像地面建筑那样，但是在不停地加压减压循环中，窗户角金属疲劳导致结构失效而非常悲剧。后来改成了上面贴的那种圆形窗户，这个血的教训一直到今天都非常有用，所以各家飞机厂再天马行空也不会再做个方窗户出来了。

第二个例子就是发动机位置，其实发动机放在飞机的哪里最好，当时的工程师们也没有一个共识。而上面提到的两个比707更早的客机，都把发动机埋到了机翼里面，甚至彗星把发动机放在了翼根处。虽说喷气式发动机比活塞式航空发动机可靠得多，但是这出点啥事，要是炸了，直接给机翼炸断，就太悲剧了。

而波音在之前B-47和B-52喷气式轰炸机上不光积累了35°后掠翼的工程经验，还有就是翼吊式发动机布局。首先，发动机挂在机翼前面，如果炸了不会把机翼炸断，且其飞出的零件不会让机翼内部脆弱且重要的系统（比如电气、液压、襟翼、油箱等）受损。当然，今天航空发动机虽然更复杂了，但是可靠性比那个年代强太多。

而且相较于把发动机贴着机身放，翼吊布局对机翼结构还有一个好处。飞机在飞行时，机翼收到向上的升力，如果把发动机放在机翼上，把机翼往下压，这样平衡了升力，降低了机翼结构的载荷，同样把油箱放在机翼里也是这个道理。

这种机翼布局显然是喷气式客机的最优解，所以也就被各家厂的中大型客机（比如下图的空客A380）沿用至今，除了因为一些其它因素不得不把发动机放到屁股上，而把一台发动机放屁股上的三发布局飞机也有很多自身的劣势。

而所有三发布局（甚至在一定程度上包括四发）的飞机又被777彻底灭杀（当然也要配合航空发动机取得的长足进步才实现的ETOPS）。

工程师为了降低707的发动机噪音，动了不少心思，喷气的噪音声学研究在那时远不如今天发达，下图这种看着就效率低下的发动机喷嘴有着浓厚的年代感。

除此以外，最初707搭配的发动机为普惠的JT3C涡喷发动机，后来换装更高效，推力更大，噪音更低的涡扇发动机：英国罗罗Conway和普惠JT3D。

Conway

普惠JT3D涡扇来自于JT3C，把低压轴的三级压气机叶片换成了两级风扇，从而实现了外涵道喷气。虽说当年油跟不要钱一样，但是更大的推力能推起更重的飞机，也就是更多的油，而油耗低还同时保证了长航程。发动机改进的功劳不能归波音，但是至少波音接受了航空发动机届的改变吧。

JT3D

关于航空发动机的内容，感兴趣的可以阅读我的知乎专栏，以及几乎每一条回答。

回到开头，707不是第一台喷气式客机，但是它可以说是第一款商业上成功的喷气式客机，总产量达到了865架，除此以外还有803架KC-135加油机，68架E-3侦察机，60架C-135运输机。这里面还有当时的美国总统专机——空军一号。这些加起来，对比114架产量的「彗星」，已经是惊人的成功了！

有说法，中国上海的运-10飞机是参考甚至是逆向波音707来的，其原型机用的发动机和航电系统就是国内波音707的备件。是不是逆向707在这不讨论，至少可以侧面说明707的成功，对它的认可。要不为啥不去逆向波音377呢对吧？当时747的总师乔·萨特在上海访问，在地面操作了几下运-10，评价不低。

本文转载自微信公众号：卢西Luft

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原标题：《连载波音喷气客机历史（一）707》