波音那些事，737的誕生
2022.11.25
波音是民航客機界的老字號，但波音的霸主地位不是一開始就坐上的。
威廉·波音建立以自己名字命名的公司后，一路發(fā)展，打造了不折不扣的波音帝國，旗下包括波音飛機公司、波音航空運輸公司（主要經營航空郵運）和收購進來的普拉特·惠特尼（發(fā)動機）、哈密爾頓（螺旋槳）、西科斯基（水上飛機和直升機）、諾斯羅普（飛機）等。
但在1934年的反托拉斯法的強力介入下，波音帝國被肢解，只剩波音飛機公司，其他部分都獨立出去了，其中包括從波音航空運輸公司演變過來的聯(lián)合航空公司（United Airline）。
威廉·波音是從木材生意起家的，建立波音公司后，一路發(fā)展，打造了不折不扣的飛行帝國，但被反托拉斯法肢解后，賣掉所有股份，去做房地產和養(yǎng)馬了
老威廉心碎之下，索性把以他名字命名的公司統(tǒng)統(tǒng)賣出去，脫離航空工業(yè)，自己去做房地產和養(yǎng)馬去了。如今西雅圖以北的Richmond Beach，Richmond Heights，Innis Arden，Blue Ridge和Shoreview等地都是他的地皮。他在1956年去世，差3天滿75歲。
在沒有波音的波音管理團隊經營下，民航飛機方面，波音在30年代的波音247的短暫輝煌后，落后于道格拉斯，道格拉斯的DC-3太成功，這是第一種單靠客運業(yè)務而不是歪門邪道的飛行表演或包機就可以營利的客機，而不是一個貼錢的新鮮玩意。
DC-3 的軍用型C-47是第二次世界大戰(zhàn)中美軍最重要的軍用運輸機，從中印駝峰空運到諾曼底登陸到，立下赫赫功勛。
波音247在DC-3之前有過短暫的輝煌
但B-17和B-29在戰(zhàn)時取得巨大的成功
波音的轟炸機非常成功，差不多壟斷了二戰(zhàn)中美國的重轟炸機。波音通過B-17和B-29建立了巨大的產能，戰(zhàn)后想重回民航市場，用B-29的機翼和發(fā)動機，配以全新的機身，設計了C-97運輸機，波音代號為367型。
C-97成為戰(zhàn)后初期美國載重量最大的運輸機，在柏林空運中發(fā)揮了重要的作用，KC-97也成為第一代加油機。
為了重溫波音247的好時光，波音將波音367進一步開發(fā)成雙層機艙的波音377客機，以重新打進由波音247開創(chuàng)但在DC-3那里失去的大型豪華客機市場。波音377是波音的最后一架螺旋槳客機，在當時屬于空前的豪華，上層可以設臥鋪，緩解長途空中旅行的疲勞；下層是酒吧，供旅客在空中休閑，上下有旋轉樓梯連接。但是波音377的銷路不怎么樣，只售出55架。
戰(zhàn)后波音用B-29的技術最終發(fā)展出雙層機艙的波音377
這在40年代末是不可思議的豪華，但銷路并不好
波音的財路還是在于空軍，B-47成為第一架噴氣式轟炸機，B-52轟炸機至今依然是美國空軍的重磅打手。但波音的心在民航上。噴氣時代已經來臨，面對天文數字的研制經費，波音清楚地知道航空公司不會愿意墊付新型噴氣客機的研制費用，所以波音以噴氣式加油機為名，試圖將美國空軍拉下水。
但美國空軍不理波音的茬，波音只得單干。在B-52試飛成功一周后，波音決定傾入戰(zhàn)后所有利潤的2/3，以1600萬美元的巨資，向噴氣式客機沖擊。波音用B-47的機翼和翼下吊掛發(fā)動機的布局，配以波音377的機身，開始了新機的設計，命名為367-80，最終在千回百轉后成為劃時代的波音707。以后對波音發(fā)展具有巨大印象的飛機設計師喬·薩特就是在這時加入波音的。
B-47是第一種噴氣式轟炸機，這個油老虎起飛時也是驚天地動鬼神
B-52則是里程碑式的優(yōu)秀設計，六十多年后依然是美國空軍戰(zhàn)略轟炸的主力
劃時代的波音707從給轟炸機空中加油的KC-135開始，曲線救國，最初還用波音367-80的名號打掩護
這是速度的時代，康維爾（后通用動力，現并入洛克希德）的CV-990速度最快，成為業(yè)界標桿，波音707相形見拙了。薩特重新設計了翼根，降低了跨音速阻力，在一定程度上補上了速度差距，而避免了全盤重新設計機翼。
薩特也參加了波音727的研制，主持了先進的襟翼設計。波音成功地推出四發(fā)遠程的波音707后，再接再厲，推出三發(fā)中程的波音727，縮短機體，三發(fā)尾置。尾吊三發(fā)在60-70年代是很時髦的布局，波音727 、三叉戟、圖-154都采用這一布局。
尾吊三發(fā)的位置比翼下吊掛要高，對跑道上的異物不敏感，還有自然壓尾抬頭以利用機體升力的作用。為了便于只有中等長度跑道的二線機場使用，波音727比波音707更強調短距起落性能，因此薩特的襟翼十分重要。
喬·薩特在波音707時代加入波音，最終成長為波音747的總設計師
但他也是波音737之父
薩特更大的貢獻在于波音737。這架飛機如此重要，以至于60年后依然是波音的主力機型之一，這也是歷史上產量最大的民航客機，至今累計產量已經約9200架，算入確認訂單數則已經超過13500架，甚至超過戰(zhàn)時B-17轟炸機的產量！
作為波音三劍客，波音737用于的是短程客運，杰克·斯坦納擔任總設計師。斯坦納也是波音727的總設計師。但法國南方“快帆”、道格拉斯DC-9、英國BAe.111已經投入使用，波音737必須有明顯的優(yōu)點才有競爭力?！翱旆薄Ae.111、DC-9都是每排4-5座、尾吊雙發(fā)布局，波音737的最初設計也是差不多的格局。但斯坦納決定用波音707的機體截面，也就是說，每排6座。機體越寬大，每排座位數越多，一般說來也越舒適。從航空公司角度來說，調整座位間距以平衡經濟艙座位和商務艙作為也有更多的操作空間，未來要加長機體增加容量也方便。加大直徑的機體也有較大的地板下空間，除了旅客行李，可以順帶運一點貨。對于波音來說，還有利用現有設計和制造設施的便利。
60年代的典型短程客機的氣動布局是尾吊雙發(fā)，如DC-9，波音737的最初設計也是這樣的
尾吊雙發(fā)和下單翼還有利于縮短起落架長度，可以自帶舷梯，便于短途運作
但機體直徑加大后，機體氣流附面層加厚，尾吊發(fā)動機與機體的間距需要增大，才能減少不利氣動影響。這樣一來，尾吊的優(yōu)點蕩然無存了。
薩特在波音727的研制中體現了才華，這時被斯坦納要來，作為主要副手。薩特提議，何不把發(fā)動機搬到翼下？不過這不能是波音707的雙發(fā)版，不可能簡單照搬。波音707是遠程客機，起落架較長問題不大，反正以大機場為主，有完善的舷梯伺候。波音737是短程客機，以中小機場為主，原設計甚至要求不需要舷梯，可以直接用飛機自帶的機艙門翻轉成梯子，供旅客上下。飛機還要求能在較簡陋的跑道上起飛、著陸，所以起落架不能很長。但這樣一來，翼下發(fā)動機的離地凈空就不夠用了。
薩特在反復斟酌之后，創(chuàng)造性提出，取消吊架短艙，發(fā)動機直接裝在機翼之下，最大限度地利用翼下凈空。問題是吊架加短艙不僅避開了發(fā)動機與機翼的互相干擾，萬一發(fā)生發(fā)動機爆炸或者渦輪碎裂，短艙本身還有圍堵碎片的功能。直接安裝在翼下不僅沒有了短艙的保護功能，碎片還可能直接擊中翼內油箱。薩特提出，把發(fā)動機往后懸吊，最危險的渦輪部分伸出到機翼后緣之后，就避開了這個問題。當然，要是碎片剛好橫著飛，擊中機艙，那個倒霉蛋就要希望買票的時候換一個座位了。
薩特創(chuàng)造性地取消吊架和短艙，把發(fā)動機直接裝在機翼下，爭取到了必要的離地空間
3+3的座位對航司盈利更是大大的有利
斯坦納很贊賞這個設計，但出于嚴謹，斯坦納也一個副手組成紅隊，用尾吊雙發(fā)方案；薩特和一個助手組成藍隊，用翼下雙發(fā)方案。兩隊各自提出計算各項技術、經濟指標，給定時間是兩個月。但才兩個星期，薩特的方案就決定性地勝出了。不為別的，薩特把發(fā)動機移到翼下，機尾空出至少兩排座位，這就是純盈利。本來這里只能布置廚房、衛(wèi)生間，因為發(fā)動機太近，萬一渦輪盤碎裂 ，造成旅客殺傷的概率太大。斯坦納和薩特為波音737獲得專利，兩人的專利費是一人50美刀，在60年代應該夠請家人吃喝一頓了，但也僅此而已。
波音737從“經典型”發(fā)展到“新一代”，現在又深度發(fā)展到MAX。早年短粗的機體已經被一再拉長，航程上則早就超過了波音727，甚至達到早期波音707的水平，已經開始用于北美東海岸到歐洲西海岸的大西洋越洋飛行。
一代又一代波音737相繼取得成功
但隨著更加省油的新型渦扇的采用，薩特的創(chuàng)舉也成為無盡的頭痛，連這樣的異端都出來了
發(fā)動機也不再位于翼下，而是基本上懸挑在機翼前方了
斯坦納的3+3機艙是神來之筆。寬大的機艙不僅更舒適，尤其是靠窗座位機艙側壁的弧度較小，侵入頭部空間較少，靠窗旅客不必不由自主地偏著頭乘坐。機艙寬大時，頭頂行李空間也更高大更寬深。
這對現在的航空公司規(guī)則尤其重要。在各大航空公司為了增加盈利而限制免費托運行李的今天，越來越多的人選擇多帶隨身行李。即使在完全符合航空公司規(guī)定尺寸的情況下，2+2的頭頂行李箱也很難容納所有旅客的隨身行李，尤其是硬的行李箱，造成被迫在登機橋托運隨身行李。不僅給航空公司增加麻煩，也給旅客增加煩惱，很多時候登機橋托運的行李最后隨大件一起從轉盤上出來，要是不小心把護照放入本來隨身攜帶但在登機橋托運的行李中，過海關都成問題。3+3的機艙就較少這樣的問題。
在不斷發(fā)展中，薩特的翼下發(fā)動機布局最終也帶來一些困擾。渦扇發(fā)動機的涵道比越高，油耗和噪聲越低，但直徑也越大。波音737的翼下空間本來就有限，大幅度增加發(fā)動機直徑有困難。從第二代的波音737-300開始，發(fā)動機附件重新安排，短艙的底部變得扁平，以滿足翼下凈空要求。
到-800，上圓下扁的鐘形正面已經成為新一代波音737的招牌形象。另外，發(fā)動機的安裝也從薩特時代的緊貼機翼下前移到機翼前方，實際上整個發(fā)動機都在機翼前，噴口都與機翼前緣齊平了。這樣一方面把機翼厚度也利用起來，只要外涵道噴氣與機翼下表面有足夠間距，最新的波音737MAX的發(fā)動機短艙上表面甚至可以高于機翼上表面，最大限度地增加發(fā)動機直徑，另一方面依然滿足渦輪盤碎裂時不至于擊穿機翼油箱的要求。
不過翼下空間的限制最終還是一個限制，最新一代波音737MAX只能用直徑較小的通用電氣-斯奈克瑪LEAP發(fā)動機，而不能用直徑更大、涵道比更高的普拉特·惠特尼PW1000G齒輪減速渦扇。
在波音737之后，薩特擔任波音747的總設計師，這又是一段驚心動魄的故事，但最終把波音推上民航客機世界的王座。
由于設計局限，波音737的行李裝卸只有這么一個小艙門
只能由人工在低矮的行李艙里裝卸，耗時長，勞動強度大，行李易受損壞，但這個問題只有重新投胎才能解決了
如今，每排5-6座、翼下發(fā)動機已經成為中短程客機的標準布局，除了ARJ21，當年為之糾結的尾吊發(fā)動機在新設計的中短程客機上已經罕見。當年選定的機體直徑在今天看來有點窄，使得座位和走廊寬度有點捉急。當年人工裝卸就成的行李艙如今依然難以與業(yè)界通行的航空集裝箱相容，還是要靠人工裝卸。
當年已經拮據的翼下離地空間更是成為如今換用更大直徑渦扇發(fā)動機的障礙，以至于波音737MAX10的主起落架需要用復雜的分段展開設計以避免機尾擦地。當年主流的機電飛控更是遠遠落后于時代。但不爭的事實是，波音737的基本設計依然適用，換用最新的省油的發(fā)動機更是使得MAX系列開出誘人的老樹新花，與幾十年沿用下來的訓練、維修和備件體系相容則是航空公司爭先恐后地訂購MAX系列的巨大動力，以至于MAX系列成為歷史上最暢銷的737，這可是在已經世界之最的累計產量基礎上達到的。
波音有意研發(fā)波音737的替換機型好多年了，就是下不了手，波音737的基本設計太成功的設計就是主要原因之一，壇壇罐罐太多，太難推倒重來了。
從一開始，波音737就不是波音的光環(huán)產品。先有波音707作為頂端、波音727作為中層，后有波音747作為頂端，波音757/767作為中層，現在更是有波音777和787壓著，使波音737成為家族內永遠的老三。這也是波音家族最能賺錢的機型，總是在老大、老二不著調的時候頂上去，為家分憂。但關云長還有敗走麥城的時候，獅航610和埃航302空難不僅使波音面臨空前的危機，也對波音737的未來投下濃重的陰影，有可能迫使波音重新考慮認真啟動全新替換機型的設計。但波音737從三心二意的開始到最能為家賺錢的老三，已經成為傳奇了，只是傳奇的最后一章太黑暗。
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