一百年前,当西雅图的木材商人威廉·波音决意向蓝天进军时,满脑子只想着要造出比别人更好的飞机,恐怕还没预见到自己的姓氏会成为航空界的一面金字招牌,而创办的公司更是成就了几乎一统民用客机天下的霸业。然而波音的百年航程并非一路高歌猛进,失误和挫折也是如影随形,靠着一次次从困境中积极创新,寻求突破,逐步占据行业制高点,才最终奠定了霸主的地位。
波音第一架民用飞机——B-1水上飞机
起步三级跳
波音飞机公司创建之初,正赶上美国卷入第一次世界大战,靠着美国海军的订单掘得了第一桶金。可惜好景不长,战后军方需求锐减,市面上又充斥着大量退役飞机,让许多新兴的航空企业难以为继。波音公司一度要转产家具来维生,同时也在另觅良机。1919年试制的B-1水上飞机可搭载两名乘客,尽管只卖出了一架,但这正是试探民用市场的一小步。
进入1920年代,军方订单的恢复让波音渡过了难关。不过他们并未满足,1927年开始用40A型双翼机从事空中邮政业务,并成立了波音空中运输公司,后来通过合并与收购扩张成联合飞机与运输公司。40A型在运送邮件之余还能搭上两名乘客,而客运业务显然更赚钱。波音很快就在1928年研制出载客12人的80型三发机,这是波音第一种专门设计的民用客机,一年后可载18人的80A型也投入运营。值得一提的是,民航史上第一位空中小姐就是出现在波音80A飞机上。此举大受乘客欢迎,让同行竞相效仿,从此蓝天上就多出了一道道靓丽的身影。
40A邮政业务飞机
80型三发客运机
80/80A飞机只生产了16架,还算不上是个成功的开端,双翼机逐渐显得过时了。1933年2月8日,当波音247型首次飞离地面,也拉开了一个新的时代。这是第一种完全意义上的民用客机,这一天堪称现代运输机的诞生日。双发布局的247型所具备的流线形机身、悬臂下单翼、全金属半硬壳结构和可收放起落架等特点在当时都是颇为前卫的创新,还特别重视飞行的安全性和乘坐的舒适性。如其中一台发动机失效仍能确保正常飞行、机翼和尾翼都装有除冰器、客舱内安装隔音和恒温设施等。之后的247D改进型又采用了新型发动机整流罩和可变距螺旋桨,进一步提高了飞行性能,把横跨北美大陆的时间缩短到20小时以内。
美中不足的是,247型原本要安装大功率的新型发动机,可载客14人,但首要客户——联合飞机与运输公司的飞行员们态度保守,认为这会让飞机超重而变得不安全。设计师只好改用功率较小的发动机,载客量也降到10人。此外,由于联合公司的订单优先,波音无法满足其他航空公司对247型的订购要求,致使他们转而求助道格拉斯公司。后者随后研制的DC-1/2/3客机更具竞争力,在市场上后来居上,而247型只生产了75架。即使如此,一扫沉疴的247型仍被奉为二战前民用客机的设计范本,在航空史上具有里程碑的意义。
从单发双翼的40型、三发双翼的80型到双发单翼的247型,不到10年波音的民用机型就完成了大跨越。这得益于当时航空业迅猛发展的大环境,各种新技术不断涌现。如硬铝表面阳极化技术增强了航空金属材料的耐腐蚀性,使得轻便又坚固的全金属单翼机成为主流;发动机功率和可靠性的提高推升了飞机的性能和安全性;空气动力学的研究成果让曾经流行的三发机让位给更简洁高效的双发机……而波音公司快速地把握和转化这些新技术,在机型设计上得以实现创新。同时,从军工项目中获得的资金支持和经验积累也是一个有利因素。
然而,波音虽然跟上了技术发展的步伐,却未能在客机领域打开局面。247型的设计尚有不足,除了动力不强,机翼的安装方式还占用了客舱的空间。而道格拉斯的DC-2有针对性地解决了这些问题,速度更快、载客更多、内部空间更宽敞。加上波音的生产能力有限,结果就把市场拱手让出。可见,技术创新要与市场需求紧密结合才有意义,否则只能是为他人作嫁衣裳。此外,创新的成效也与经营机制有关。1934年,由于出台了新的航空邮政法案和反垄断法案,波音被迫将飞机制造和航空运输部门拆分成互不关联的独立企业。不过“塞翁失马焉知非福”,波音与联合公司绑在一起“自产自销”的模式看似稳当,实际却彼此束缚了手脚,247型设计中的妥协就是一记败笔。双方脱钩后,专注研发的波音反倒能更贴近市场,在激烈的竞争中找准方向。
现代客机的鼻祖——波音247
引领喷气时代
分家后的波音飞机公司继续追求着“大”目标,不仅有B-17大型轰炸机,在1930年代末还打造出跨越大洋的314型“飞剪”水上客机和最早设有增压座舱的民用飞机——307型“同温层客机”。虽然受战争影响这两种客机的产量不高,但波音在军民用技术相结合方面倒是越来越得心应手了。像是307型的发动机、机翼和机尾等就直接来自B-17,而307型的一些改进也同样回馈到B-17上。
二战期间,波音厂房里排满了B-17和B-29这样的“大杀器”。随着战争渐入尾声,波音又将面对上一次大战后的同样境地——当军火订单削减后该何去何从?战争刺激了航空技术的发展,世界各地建起大量机场,许多人第一次坐上了飞机,这些都预示着战后民用航空市场的广阔前景。当时,道格拉斯和洛克希德公司都已投产军民两用的四发远程运输机。波音则借大型轰炸机之利急起直追,在以B-29为基础研制C-97军用运输机的同时,也开发了民用版377型“同温层巡航者”。1947年首飞的377型采用了军用机的许多成熟技术,但还是没能获得商业上的成功。波音必须要从更高的层次上找到突破口,那就是跃上喷气化之路。
307型“同温层客机”
314型“飞剪”水上客机
377型“同温层巡航者”
欧洲人在航空喷气技术方面已经走在前头,波音就从缴获的德国资料中获益匪浅,在研制B-47喷气轰炸机时利用了后掠翼和翼下吊装发动机等关键技术。1947年B-47顺利升空,两年后英国德·哈维兰公司推出第一架喷气式客机“彗星”,都让波音看到了成功的希望。当竞争对手还执迷于螺旋桨动力,航空公司对喷气式客机尚存疑虑时,波音就投入巨额资金开发100座以上级别的367-80四发喷气原型机。他们的看家法宝——自主兴建的大型风洞发挥了重要作用,可以细致地测试和修正设计方案的气动特性。除了确定机翼的后掠角,还要解决各种前所未遇的难题。比如在客机上不能靠减速伞来降低着陆速度,要设计反推力装置和加装襟翼;吸取“彗星”因金属疲劳断裂而失事的教训,强化材料和结构的可靠性;根据喷气轰炸机的使用经验加装偏航阻尼器以提高稳定性等。
1954年367-80原型机开始试飞,在进行技术验证的同时也在向外界做宣传展示。波音从367-80型发展出KC-135加油机和B707客机,后者于1958年交付使用。动作迟缓的道格拉斯这时也拿出了同级别的DC-8,试图重温以性能上的后发优势挤掉对手的美梦。确实,初期的B707在航空公司眼里还存在动力不强、航程偏短和机内空间较小等不足,让DC-8有了可乘之机。不过波音已今非昔比,根据用户意见很快对B707进行了一系列重大改进,包括换装新型发动机和扩大机身等,以多种改型满足不同的需求,在国内外争取到越来越多的订单。其中最显赫的用户当属美国总统,第一架喷气式的“空军一号”选择了特别改装的B707,可谓波音的最佳形象广告。最终,B707的总产量是DC-8的两倍。
367-80原型机
如果外界知道波音将公司利润的75%都投入到技术研发中,就不会惊讶于他们能打一场漂亮的翻身仗了。除了扎实的研发能力和强大的制造能力,波音也学会了从用户角度出发,对市场需求做出及时反应,从而超越竞争对手。像247型那样,B707将多项新技术创新性地融于一身,定义了新一代民用客机的标准。不同的是,波音不仅再次成为技术领先者,更重要的是在民用市场上站稳了脚跟。
在B707的引领下,喷气式客机迅速取代螺旋桨客机成为跨国航班的中坚。而对于航程较短的国内航线,B707就有点大材小用了。早在B707还在试飞时,波音就细致分析了市场前景,着手研制B727中短程客机。尽管采用在尾部安装3台发动机的全新布局,但B727很多零部件都保持与B707的共通性,以减少生产和维护成本,而更有效的襟翼和刹车系统使之能在较短的跑道上起降,还首次配备了辅助动力装置(APU)。1963年B727进入试飞后,不断到各地向航空公司和机场管理方展示其良好的适应性,赢得了市场的认可。
如果说从367-80型到B707还有军方需求作推动,那么B727就是对民用市场的一次直接出击了。波音的信心不仅来自对市场趋势的准确把握,也来自雄厚的研发实力。虽说许多关键技术并非波音首创,但积极主动的创新精神让他们能够融会贯通,取得整体上的突破。到1964年,波音拿下的客机订单首度超过军机订单,标志着这家传统军火巨头成功转型。B707和B727的“高低搭配”也让波音开辟出客机系列化的发展道路,开始确立起全面的竞争优势。
美联航的最后一架727
原文刊登于《航空知识》2016年7期,文字有改动,图片来自波音官网。
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