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乔·萨特与747(上)
Joe Sutter and the 747

乔·萨特(Joe Sutter)是一位传奇人物。这位85岁高龄的前波音常务副总裁虽已退休,但依然精神矍铄。四十年前,他主持设计了波音747,并因此一直被尊称为“波音747之父”。这位德高望重的航空界元老新近挥笔写下自传——《我的航空生涯——世界上首架巨无霸飞机747及其它轶事》(747: Creating the World’s First Jumbo Jet and Other Adventures From a Life in Aviation),讲述了他的传奇航空生涯。

凭借与众不同的机背隆起,波音747在世界各地抢尽风头。自1970以来,波音已经交付了1,370多架这款重负荷巨无霸飞机。亚洲是全球绝大多数747飞机的家园。在亚洲地区领先世界的经济增长中,波音747功不可没。

波音747是有史以来最成功的产品之一,但当初它却几乎夭折。波音747一波三折的开发经历,是民用航空历史中最富有戏剧性的故事。

二十世纪六十年代早期,泛美世界航空公司(Pan American World Airways)揭开了747故事的序幕。虽然泛美世界航空公司已不复存在了,但她当年却是世界上最重要的、影响力最大的航空公司。泛美航空的创始人胡安·特里普(Juan Trippe)是一位目光远大的航空运输业设计师,也是该公司的掌舵人。二十世纪三十年代后期,特里普利用能在水上起飞和降落的船身式螺旋桨飞机,率先进行跨太平洋和大西洋的定期航班运营。这种越岛式太平洋航空服务实际上只为富人提供,搭乘这种航班从旧金山到香港只要六天,比当时的远洋定期客轮要快得多。

二十五年后,即喷气飞机时代初期,泛美世界航空公司利用时髦的波音707和道格拉斯DC-8型喷气客机,进行国际航线运营。六十年代早期,全球经济迅速发展,胡安·特里普认为,他的公司需要一种比当时的飞机大得多的新飞机,他与自己的密友——波音的董事长比尔·艾伦(Bill Allen)多次谈到自己的这一想法。

特里普提出开发大型新飞机的请求时,波音正忙得不可开交:为美国建造超音速运输机——但该项目可能在首飞前下马;开发新型波音737与波音727的衍生机型。那时,波音还正在为预定在二十世纪六十年代末期将人类送上月球的“土星五号”开发助推火箭。这些现有的承诺已经消耗了波音有限资源的绝大部分。

比尔·艾伦当时或许应当拒绝胡安·特里普提出的开发新型大飞机的请求。但艾伦却对波音和波音的能力充满信心。并且与特里普一样,艾伦已经接近退休年龄。他可能发现了这个最后的重大合作项目的大好前景,所以无法抵制该项目的诱惑。不管出于哪种考虑,比尔·艾伦给出了一个肯定的答复。

“如果你做,我就买!”胡安·特里普坚定地声明。

“如果你买,我就做!”艾伦同样坚定地回答。

在亲手建造的乡间避暑小屋门口,乔·萨特全身贯注地劈着木柴,丝毫没有预感到 他的生活即将发生戏剧性的变化。这是1965年8月,44岁的波音航空工程师乔·萨特正在悠然地享受着休假生活。

另一间避暑小屋的主人走过来,“嗨!萨特。”他有几分不高兴地说:“有人打电话到我家找你。”

萨特的小屋尚未完工,还没装电话。所以,他把邻居的电话留给了波音。但只有在绝对紧急的情况下才能使用。萨特最不愿意看到的是有人真给邻居家打电话找他。萨特放下了斧子,跟着那个人去接电话,边走边道歉。

电话的另一端是波音民用飞机集团的总工程师。他通知萨特,泛美世界航空公司竭力要求波音开发一种比707大得多的全新机型。总工程师问萨特是否愿意离开自己现在的岗位,去领导波音的新机型开发项目。

萨特说没问题。从技术的角度上讲,制造一架超大型喷气客机是否可行,萨特心中一点底也没有。但他毫不犹豫地答应了。这意味着他有了自己的项目—— 不仅仅是一个项目,而是一个非常大的洲际飞机项目!

这正是萨特儿时的梦想。

与波音一起成长

约瑟夫·萨特(Joseph F. Sutter ),1921年出生于西雅图,在家中五个活跃的孩子中排行第四。西雅图是联系美国和亚洲的一座充满活力的海港,也是一个令孩子们激动的乐园。从离家不远的山顶上,萨特就能看到来往于美国和中国之间的商船,以及来往于西雅图和阿拉斯加的小客轮和货船。在被普吉特湾蓝色水域包围的一片工业区,萨特看到了当时还很小的波音飞机公司。

波音成立于1916年。二十世纪二十年代,波音生产开放式驾驶舱双翼飞机。到了三十年代,波音生产大型金属单翼飞机。萨特对波音公司早期的这些产品很着迷。这些早期的飞机陡直上升,然后让空中充满螺旋桨的咆哮声。萨特知道,他希望将航空作为自己的职业,但他不知道怎样实现这个梦想。1933年,当他观看一架波音247飞机从波音机场(Boeing Field)起飞时,一切都发生了变化。

这款整机全部由金属制作的时髦的波音247,素来被称为世界上第一架现代化飞机。它不再采用吊架和电线,取而代之的是在飞行中缩进去的飞机机轮。与它相比,同时代的其它飞机立即显得过时。中国是美国之外第一个要购买波音247的国家。

随着这架双发动机飞机爬高并逐渐消失在远方,12岁的萨特顿时明白了自己一生的理想是什么。他要成为一名飞机设计师。对于他来说,造飞机甚至比开飞机还要刺激。

1938年6月,萨特目睹了波音314“飞剪”(Clipper)的首飞。波音314是二战前泛美世界航空公司用于中国到北美航线的最好也是最大的四发动机水上飞机。观看波音“飞剪”的飞行后,年轻的萨特深受鼓舞。他跑回家,自己设计了一个船身式飞机,并制作了一个模型,挂在房间的天花板上。

萨特凝视着灌注了自己的梦想的模型。这个十几岁的西雅图少年,对军用航空和飞行竞速比赛的兴趣并不大。真正让他着迷的是“水上飞机”的概念。萨特梦想中的未来的飞机,能安全舒适地运输大量的乘客。这种飞机在起飞后不需要中途降落,就能直接飞到遥远的大洋彼岸。当然,在1938年,这简直就像纯粹的科幻小说……

1938年底,萨特观看了另一架四发动机飞机的首飞。这架波音307平流层客机(Stratoliner),是世界上第一架全密封客机。与同时代的DC-3型飞机及其它飞机不同的是,它的巡航高度在对流层之上的平流层,所以不必在天气变化的对流层中穿行。

那时,乔·萨特已经能很好地判断飞机设计的好坏了,并且对飞行物理学有着敏锐而直觉性的理解。当他第一次见到波音机场上停放的平流层客机原型时,他觉得这个原型有问题。他皱了一下眉头,觉得飞机尾翼太小。

后来,就在他18岁生日前,这架平流层客机坠毁了,飞机上所有人员都遇难。这起悲剧震惊了西雅图。对于希望获得商业成功的波音,更是一个可怕的打击。萨特敢断言,飞机尾翼区域太小就是导致事故的罪魁祸首。但几个月过去了,报纸上并没有报道飞机设计缺陷。萨特开始对自己的判断产生了怀疑。

波音生产了更多的平流层客机,但其尾翼都经过了改良,比以前的大得多。在得知自己判断正确之后,萨特的疑惑却更多了。为什么波音的设计者们会犯如此的错误?飞机设计是一门艺术还是一门精确科学?他急不可待地要解答这些难题。

就在萨特成为位于西雅图的华盛顿大学的学生的那个月,二战在欧洲爆发了。1943年,萨特以全班第一的优异成绩从华盛顿大学航空工程学院毕业了,然后直接入伍,成为一名美国海军。服完战时兵役之后,萨特于1946年年初加盟波音。当时他24岁。

在波音,这位年轻的工程师被安排从事波音最后一种螺旋桨客机377同温层巡航机(Stratocruiser)的研究工作。在波音机场的另一边,公司正在为美国空军开发B-47型轰炸机。B-47是当时世界上首架大型轰炸机,配备了喷气发动机和箭形机翼。这种激进的设计让飞机性能获得了飞跃性提高。

1947年12月17日,在笨拙的同温层巡航机飞上蓝天后不到六个月,B-47进行了首飞。观看着B-47神奇的箭形机翼,萨特情不自禁地想,这就是未来的浪潮,而诸如同温层巡航机一样的螺旋桨飞机已经落伍。他发疯一样想从事喷气飞机研究工作。当然,他对军用喷气机兴趣不大,而希望设计民用喷气飞机。

界定喷气客机

二十世纪五十年代初,波音冒险地自己投资设计和建造波音理念中的民用喷气飞机。 Dash 80因此诞生,并在1954飞入蓝天。Dash 80适当地定义了什么是喷气客机,并从某种意义上讲是波音、空客或其它公司生产的所有的现代喷气客机的鼻祖。因此,历史学家认为,波音Dash 80在航空史上的位置仅次于莱特兄弟1903年制成的飞行者(Flyer)。

继Dash 80之后,波音紧接着生产了较大的波音707飞机。707是波音的第一架取得了重大商业成功的飞机,也是世界上首架真正成功的喷气客机。1958年,波音707投入使用,引领了喷气客机旅行的潮流,也导致螺旋桨客机很快退出历史舞台。 继707洲际四发喷气客机之后,1964年,波音三发中程喷气客机727投入运营。

乔·萨特终于如愿以偿。他先后效力于Dash 80、707、727和737项目,从基层开始做起,然后逐渐被委以重任。能在世界领先技术的先锋项目中效力,已经令他兴奋不已。他同样激动的是,终于看到波音取得了彻底的商业成功,而这正是在螺旋桨飞机时代波音一直无法实现的。

1964年,萨特成为737开发项目的二号人物。波音737预定为最小的波音喷气客机。萨特的顶头上司杰克·斯坦纳(Jack Steiner),是开发波音727的先锋干将,也是波音的一名天才工程领导。在斯坦纳和萨特的努力下,波音737的构型大举成功,让737成为有史以来最成功的喷气客机。

当那个决定萨特命运的电话打到避暑小屋时,他仍效力于波音737项目。他那时一直指望将随后的几年奉献给737。但波音对他另有安排。离开他参与开发的最小的喷气客机,萨特现在将领导波音最大的喷气客机的开发。

接受挑战

在组建了一支工程队伍后,萨特开始着手界定波音的下一个民用喷气客机。他的第一项任务是查明航空公司的实际需求是怎样的飞机。他开始了与747的启动客户泛美航空公司之间的事实调查。

萨特从泛美航空处得知,他们需要一架真正的大飞机。不论是飞机尺寸还是期望性能,泛美航空给出的数字都似乎大得惊人。泛美航空公司没搞错吧?这位冷静的波音工程师疑惑着。世界上是否真的需要能一次运送400名乘客的洲际喷气客机呢?

为了查明其它洲际航空运营商是否同意泛美航空的观点,萨特让自己的团队成员草拟了三种不同的推荐机型的基本技术规范。第一种为250座级,第二种为300座级,而第三种为350座级。 萨特与各航空公司分享了这三种设计方案,并等待他们的回复。

令他惊讶的是,每个被询问的航空公司都选择了最大的喷气客机。这就意味着,他们选择的是一架比当时在役的最大的140座级波音707及DC-8型飞机大2.5倍的飞机。而今天的空客A380比波音747-400大三分之一。

萨特进入了一个全新的飞机设计领域。怎样设计如此大的飞机呢?这种大飞机的外形和部件应当是怎样的?萨特是无法找到进行设计研究的现成的基本规则的。于是,萨特和他的团队全凭自己的力量从零开始界定这种飞机。

雪上加霜的是,胡安·特里普想马上要这架大飞机。这样,萨特及其团队的747设计时间之少,又创了历史之最。萨特同时还明白,自己的工程师队伍人员不足,因为在当时波音的727、737、SST和747四个项目中,747在使用公司资源方面的地位是第四,也就是最后。所有的因素似乎一起组成了一个灾难公式。

更糟糕的是,747太大了,当时还没有让它升空的配套喷气发动机。当时最大的发动机是707和DC-8型飞机的发动机,每个发动机能产生大约15,000磅推力。而747的每个发动机要产生大于40,000磅的推力。

幸运的是,当时正在进行的一个军用飞机项目愿意帮忙。这是二十世纪六十年代为美国空军开发的C-5大型军用运输机。C-5项目正在酝酿开发高函道比涡轮风扇发动机。它是一种新型的推进技术,很有希望成为燃油效率大幅提高的非常强大的大型发动机。如果一切顺利的话,这种发动机将正好在波音的新型大飞机需要时派上用场。

环视了一下自己的747团队,萨特没有看到波音年轻的超级工程明星的影子。那些迅速成名的艺高胆大的明星们,早就被SST、727和737项目挖走了。即便如此,萨特仍然觉得自己的团队是最棒的,因为队员们都是拥有丰富的飞机项目经验的“老兵”。这些老练的专业人士知道怎样设计、认证和推出一款安全可靠的民用飞机。

在萨特团队中,许多队员对比萨特本人年长10岁以上。他们充满怀疑的表情在说,他们对这位如此年轻的老板持保留态度。最初,给他们下命令简直就是一场艰苦的战斗。但这位44岁的领导很快获得了团队的信任。他的工程技能和领导能力很快说服了团队——他们能够共同创造一架了不起的飞机。

二十世纪六十年代后期,成为美国工程界的一名工程师是一件令人振奋的事情。当时的工程师的感觉是“只要下功夫,天下无难事”。这种“能成功”的心态,将人类送上了月球,也激发了萨特的747项目组。

发明巨无霸飞机

萨特及他的团队收到的第一个命令是,界定747的一个基本布局构型。怎样设计一架能承载350名乘客的飞机呢?这位年轻的设计师疑惑着。不能把这些乘客放在传统的707式样的机身中,因为飞机会因太长而无法飞行。

一种显而易见的解决方案是将747设计为双层飞机。将同样长的机身设计为上下两层相连的机舱,这样飞机乘客数量即可翻番。

萨特团队中的工程师们都确信双层飞机就是他们的工作方向。波音的销售、营销和合同等部门也持同样的观点。显然,泛美世界航空的胡安·特里普也要双层飞机。 事实上,唯一没有被747双层飞机的理念说服的就是乔·萨特。

喷气客机的开发耗资巨大。如果将一个考虑不周的蹩脚产品推向市场,就会给波音带来持久的可怕后果。萨特很清楚这一点。于是,萨特决定从一开始就需要确保选择了正确的747布局构型。心中有了这一基准之后,他对各种可选的设计,开始了一系列的优势与劣势对比。

后来证明这种对比大有裨益,因为经过了比较,萨特有了更好的构型——非常宽的单层飞机。在对747的宽机体布局进行审查时,他们发现它具有多种优势,如乘客上下飞机、飞行中的机舱环境、飞行中飞机乘务员的服务和地面紧急疏散等。

非常宽的机身的单层构型,也让747成为更好的货机。这一点很重要,因为在二十世纪六十年代,人们普遍期望超音速飞机承担洲际客运任务。一旦SST超音速飞机飞机投入客运,那么,诸如747一样的亚音速洲际喷气飞机只能作为货机使用。

基于此,波音将747严格界定为一种过渡机型,即不具有重要意义的非长远项目。当时,波音的旗舰客机是SST超音速飞机,而不是747。事实上,波音的营销部门预测,波音只能售出大约50架747客机,之后,航空公司只会将747作为货机使用。 实际上,正是货机市场让747项目顺利地通过了波音公司的评审。

当然,这种关于未来的设想后来证明是错误的。SST超音速飞机的高油耗,让它们在经济上和环保上都不可接受。然而,在二十世纪六十年代后期,没有人能预知后来发生的一切。结果,萨特设计的747,从最初就考虑了客运和货运用途。

在放弃了双层飞机并赞同单层主机舱方案之后,萨特和他的团队需要计算747的机身到底需要多宽。机身宽度答案基于将747作为货机。海运、铁路运输和卡车运输业都依赖2.44×2.44米的集装箱。为何不按照这种理念设计747呢—— 让747的机身宽度能容纳两个并排的2.44×2.44米的轻型飞机专用集装箱?这样,航空公司就能沿飞机长度装载两行标准尺寸的集装箱了。

围绕两个并排的集装箱绘制一个机身圆周,截面的直径超过了6米。这几乎是707宽度的两倍,而707已经是当时在役的飞机中最宽敞的了。萨特深吸了一口气。747的构型让它成为真正标新立异的飞机!

出于货物运输的考虑,萨特为747货机设计了一个铰接前缘。这种前缘能升高,不会对从前面装卸货物造成妨碍。当然,这种通过前缘装货的想法,也就意味着驾驶舱不能像通常一样位于客舱的前面。

萨特与他的团队将747的驾驶舱向上移到不妨碍装卸货物的位置。在这个高驾驶舱的后面,他们出于空气动力学的考虑增加了一个凸出的整流罩。这样就形成了747别具一格的特征:机身顶部的圆顶。

当然,747客机就不必采用这种开放式前缘了。即便如此,提升驾驶舱也会对客运公司有利,他们几乎能利用整个机身长度来安排座位。对于航空公司而言,更多的乘客座位将直接转化为每次飞行的更多收益。

在仔细推敲按照这种方式界定的机身图形之后,萨特认为,747客机的宽度足以容纳一行9-10个经济舱座位和两个通道。这对于整个航空界而言是全新的理念:世界上首架双通道飞机。

乔·萨特恰恰发明了宽体飞机。(未完待续)