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改寫民航客機發展歷程的三次「抄襲」行為

自從飛機這項技術發明伊始,其武器化的需求便從未中斷。甚至毫不誇張的說,人類在軍事上對於飛行器的需求,就是飛機性能不斷提升的根本動力。現如今一個國家軍用航空技術的先進與否幾乎決定著這個國家的軍事實力。而隨航空技術的演化與發展,從軍用領域向民用領域的過渡與轉移也是註定的。就目前而言民用客機的技術發展基本是處於一個「拾人牙慧」的階段,

本文就從二戰之後民用客機發展的三個階段入手,來探究一番民用客機中的那些軍用技術的轉化與應用。

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波音707軍民兩用的大型空中平台

波音707客機

要談戰後民用客機的發展首先繞不開波音公司在上世紀50年代生產的波音707客機,作為人類航空史上第一款成功的商業化噴氣式客機,波音707在最開始便是波音公司為美國空軍研製的KC-135空中加油機,在經美國空軍同意之後轉化為民航的。

B-52轟炸機

至於波音公司本身更是在二戰以及冷戰中製造了多款大型轟炸機如B-24、B-29、B-47、B-52等等。在今天大多數民航都採用的後掠下單翼、後掠垂直尾翼、水平尾翼靠下安裝、下掛引擎,均是由波音公司在B-707的機身上率先採用並延續至今,而這一切的設計來源均是參考了美國空軍的大型軍用飛機得來的。例如波音707的機體設計與波音在二戰時開發的C97「同溫層貨船」運輸機十分接近,而它的氣體布局則明顯參考了波音公司在戰後研發的世界上第一種實用的噴氣式戰略轟炸機B-47「同溫層噴氣」。事實上波音707本身的發展也並不僅僅局限在民航領域,在軍用領域波音707也曾被美國空軍所廣泛採用,其寬敞穩定的機身常常作為預警機、空中加油機、運輸機、特種作戰飛機的平台進行軍事改裝。

E-3預警機

冷戰中美國空軍著名的E-3預警機、E-8預警機皆由波音707客機的機身改裝而來。波音707的最後的軍用型號一直到1991年才完全停產,由此足以證明其作為一款大型飛機平台的成功與價值。

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空客A320民航領域電傳飛控技術的先驅

波音707客機

在波音707在開創了客機領域諸多先河之後,以波音、麥道為首的美國航空業憑藉著自二戰勝利之後得天獨厚經濟實力與科技優勢在20世界下半葉長期的壟斷了國際民用客機的市場與技術。但是作為老牌工業強國的英法等國,自然不甘心在民航市場中「坐以待斃」。於是在上世紀60年代末「歐洲列強」們開聯合起來抵制美國在客機市場上的壟斷地位,1967年9月,由英、法、德三國牽頭開始進行空客A300的研製工作。但是隨著兩年後波音公司一代名機波音747的問世,空客公司在民航領域一直處於被壓制的境地。而為了打破僵局,空客公司只能在飛機技術上尋找突破口。

A320客機

1982年,空客集團推出了二戰後客機發展史上第二款劃時代的機型A320。作為一款中短程150座級的客機,A320是世界第一款採用了靜不穩定布局與電傳飛控操作的亞音速民航商務客機。如果關注過之前文章的朋友的就會知道,靜不穩定布局是第三代戰機(美系標準)的標誌性特點。而電傳飛控正是用電子計算機技術對飛機進行姿態控制從而達到修正飛機在靜不穩定布局下的不穩定性。(該部分具體內容在本公眾號前文「百年發展,看如何正確區分戰機劃代!一文中有詳細介紹。」)而這樣的靜不穩定布局最早是由上世紀60年代末美國空軍的F-16戰機率先開始應用。

A320駕駛艙平面示意圖

而A320在使用電傳飛控後,飛機的飛行完全由7台電腦操縱,飛行員在飛行時的操作從機械傳動轉換為電信號,經過計算機處理後由液壓和電氣裝置來控制飛機的飛行姿態,極大的緩解了飛行員的精神壓力與體力消耗,進一步保障了飛行中的安全性。截至2008年,空中客車A320系列共生產了3000多架,是歷史上銷量第二的噴氣式客機。

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波音787將複合材料技術全面推廣到民航領域

波音787客機

而在空客A320之後,波音集團在2009年推出了戰後民航領域的第三款劃時代機型波音787。他是全球第一款大規模採用複合材料的民航商務客機。不過既然談到了飛機材料,就不得不說幾句題外話,在材料界有一句老話講:一代飛機一代材料,一代材料一代飛機。飛機自問世以來在材料上的應用大體分為五個階段,第一階段是從1903年至1919年,主要是木、布材料作為飛機主要材料;第二階段是從1920年至1950年主要以鋁、鋼為主要材料;第三階段從1950年至1970年主要以鋁、鈦、鋼為主要材料;第四階段從1970年至2000年以鋁、鈦、鋼、複合材料為主要材料(鋁合金為主);第五階段是從21世紀初至今以複合材料、鋁、鈦、鋼結構(複合材料為主)。

F-35隱形戰鬥機

而複合材料作為一項新興的材料技術,也是首先在軍用飛機上得到應用。在上世紀60年代,由於技術水平的限制,複合材料製造的飛機零部件尺寸小、受力水平小。這時候的複合材料多以玻璃纖維增強複合材料為主,僅能應用于飛機的襟副翼上。70年代中期開始,以碳纖維為增強體的複合材料開始應用在F-15、F-16、Mig-29、幻影2000、F/A-18等三代機(美系標準)的尾翼、垂尾之上。而從上世紀70年代末至今,在世界主要航空強國的戰機上均廣泛的使用了複合材料,例如歐洲的陣風、颱風、JAS-39,美國的F-22、F-35等戰機在主機翼的製造過程中均採用了大量的複合材料,但出於成本與安全的考慮商務民航客機卻很少使用複合材料。

波音777客機

例如波音777飛機曾在飛機的垂尾和平尾部分採用了複合材料,但複合材料占飛機整體的比重僅10%左右。而波音787客機在其主機身、主機翼以及機身主樑上,複合材料的使用率達到了50%以上,其比重超過了傳統鋁合金、鈦合金和航空結構鋼材的總和,讓民航真正的邁入了複合材料的時代。

可以說自從二戰結束以來,世界民用航空領域的發展就是緊緊跟隨的軍用戰機的腳步不斷的前進,而航空科技的整體發展有使得我們的生活水平產生了質的飛越。相信在未來航空領域中軍用技術與民用技術之間的轉化方式會呈現出更為多元化的一面,不僅僅是單一的軍轉民還會出現民用技術向軍用技術的發展與演進,從而在航空科技的領域發展之中實現真正意義上的軍民融合。

航空


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