【视频】「科技相对论」大飞机:世界航空启示录-ZEALER订阅号

随着 C919 首飞成功,大飞机再一次走进了我们的视野。C919 究竟是不是我国的第一架大飞机?带着我们翱翔天际的客机,又有着哪些不为人知的往事?波音,空客,道格拉斯,这些航空巨头又有着怎样的哀怨情仇?听王自如给你揭晓答案。

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Hello 大家好,欢迎收看全国首档非大型极客励志脱口秀节目,科技相对论,我是王自如。我小时候那会儿,飞机还是个稀罕事儿,都没听说周围有什么人坐过飞机的,只记得有时候往天上瞅瞅,一道青烟划过,心想啥时候才能坐一次飞机,体验一下翱翔蓝天的感觉,那得有多棒。结果现在真想抽自己一巴掌,瞎立什么 flag ,简直就是出差狗,一年能坐上百次飞机,宝安机场都快成我家了,累得要命。但是,作为一个科技爱好者,对于飞机本身,我还是一直保持着一种非常变态的热情,今天拿来这几个模型,也都是我自己的收藏品。前一阵儿,咱们国产大飞机 C919 首飞成功,有人就留言说,你们相对论能不能讲一期关于飞机的事儿,当然能,咱们今天就来讲讲这个大飞机。
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飞机,属于航空领域的产品。上一季讲 SpaceX 那期,咱们介绍过航空跟航天的区别,回忆一下,往大气层外边飞的,比如火箭、飞船、卫星,叫航天,在大气层里边飞的,比如飞机,就叫航空,如果你还是懒得记,再教你个小窍门,咱坐飞机不都是什么什么航空,南方航空、东方航空嘛,所以飞机就是一种航空器。
同样是交通工具,跟车、船比起来,飞机对人类出行效率的提升,简直就是指数级的。当年麦哲伦首次环球航行,用的是帆船,整整花了 3 年,而首次用飞机的环球航行,只花了不到两天,要放现在,卡好航班节点,普通人估计花一天也能完成环球飞行,你看这效率。
当然,从一百多年前飞机诞生,到今天完全投入商用,真正改变人们的出行方式,中间有一个漫长的过程,咱们今天就通过几个重要的机型,给大家介绍一下。第一个机型,就是波音 247 ,它可以说是现代客机的祖宗。
要说波音 247 ,咱们得先给大家介绍介绍波音这个航空领域的百年巨头。咱们都知道,造飞机是波音的专长,不管军机客机,波音都有着相当的竞争力,而你可能不知道的是,凭借着造飞机的本事,波音还曾一度统治整个航空产业,从上游的航空材料,发动机制造,再到下游的客运货运服务,波音都有很强的统治力,连当年席卷美国的经济大萧条,都对财大气粗的波音没啥影响,可见它有多牛。而正是因为害怕波音太厉害,搞行业垄断,所以美国政府强迫把波音拆成造飞机的波音飞机公司、造发动机和航空产品的联合技术公司和搞运输的联合航空公司。相互独立运营,防止垄断。所以我们现在所说的波音,和过去有所不同,是单指造飞机的波音。那这么牛逼的企业,是怎么来的呢?我们还得先聊聊波音的创始人,叫威廉·爱德华·波音。
虽然莱特兄弟 1903 年就成功试飞了人类历史上的第一架真正意义上的飞机,但是在飞机出现的头几年,是真没什么卵用,用现在的话说,就是个“炫技产品”,给人民大众看一下爽一发就罢了。而我们的波音先生,在 29 岁第一次亲眼见到的飞机飞行的时候,也被深深吸引了,欲罢不能,甚至当时还屁颠屁颠地跑过去问飞行员能不能上飞机兜一圈,结果飞行员说你丫谁呀,土老帽还想上飞机。不过波音也不是什么普通人,毕竟人家当时放着耶鲁大学不读,半道退学跟着老父亲回乡下经营木材生意了,可见还是有自己的想法的。
哎,插一嘴啊,你有没有发现这些牛逼的人物似乎都有退学创业的经历,你看波音,盖茨、乔布斯、扎克伯格。但我在这儿还是得提醒大家一句,像他们这种层次的成功,那是天时地利人和共同作用的结果,是极个别的偶然事件,你可别喝了几碗鸡汤就退学创业啊。
后来,波音总算在 5 年后第一次坐了飞机,但是,现实是残酷的,他坐的那不是普通飞机,是一架柯蒂斯水上飞机,这飞机可厉害了,不仅没有乘客舱,连驾驶舱都没有,所有人都得直接坐在飞机翅膀上,比咱们南方邻居那个火车还吓人,这遛一圈下来,可把波音给吓坏了,所以,从此以后,他就下定决心,要造体验更好的飞机。凭着一腔热血,波音和好友维斯特福特招募了 20 个工人,就在简陋的工棚里造出了波音的第一架飞机—— B&W ,可不是 BMW 啊,而且,最后还试飞成功了,是不是和后来乔布斯在车库里造苹果电脑一个感觉,历史总是惊人地相似。
1916 年,波音成立太平洋航空产品公司,宣布正式跳坑航空业,一边研制新飞机,一边用 B&W 进行各种测试和挑战,还卖到新西兰开始了航空邮政服务,送送信件货物啥的,这也是飞机商业应用的最早期的一批尝试。后来一战爆发,军机需求越来越大,波音基于 B&W 改进了一款 C 型飞机,顺利拿到了美国海军 50 架飞机的大订单, 57.5 万美元,那时候这可是一笔巨款啊,这也是波音的第一桶金。有了钱,还跟军方扯上了关系,它终于站稳了脚跟,这也算是一笔战争财。
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一战结束后,军机需求越来越少,但钱还得赚啊,工资还得发啊,所以波音必须得开始探索,在和平时期,飞机还能有什么用。他最先想到的是邮政服务,就是送信。有时候飞机没那么多信装,所以也会设置少量座位来拉拉人,结果呢,歪打正着,他们发现,诶,这人类好像也都愿意花钱来坐坐飞机呀,运人的利润比送信高多了,不如就专门送人吧。所以,波音公司才开始专门研发性能更好,更安全的客机,没过几年,里程碑式的波音 247 就诞生了。
这个波音 247 可以说是现代客机的祖宗,为什么这么说呢?首先,它奠定了现代客机的设计基础。啥意思呢,波音 247 在客机上率先采用了全金属结构,用的还是又轻又坚固的阳极氧化铝,这种材料你们一定不陌生,跟 iPhone 外壳是一样的。那比之前那些木头架子飞机不知道结实到哪里去了,安全性能够满足客运要求,同时还采用了一些非常具有前瞻性的设计,比如可收放起落架、下单翼双发结构,就是机翼在机身下面,左右各一个发动机这种布局,不信你把 247 和波音最新的 787 放一起比一比,虽然差了七八十年,但布局看上去还是大同小异。
作为第一代真正意义上的客机,波音 247 只能坐 13 个人,最高时速三百公里左右,和现在的高铁差不多,航程也只有一千两百公里,加一次油只够从深圳飞到上海的。而当时用波音 247 执飞的横跨美国的航线,从纽约到洛杉矶,四千多公里,差不多深圳北京飞个来回,波音 247 需要 20 个小时,虽然中间要经停 7 次,但仍比其他飞机快了 7 个半小时,比汽车那更是强多了,快了好几倍,舒适度也提升了不少。
这里还有一件很有意思的事儿,“空姐”这个职业,其实也来自波音公司。话说之前波音的一名董事,和医院的一名女护士在那儿聊,说着说着抱怨起飞机上的乘客特事儿逼,一会儿要这一会儿要那,贼烦人,这护士可能也听烦了,就顺势接茬,说你笨不笨,雇几个女乘务员不就行了嘛。这个董事一听,好主意呀, 10 天之后,首批由护士“改造”的女乘务员就登上了飞机,从此有了空姐这个职业。所以啊,波音 247 不管是硬件基础,还是软件服务,那提升都是非常明显的,对航空公司和旅客来说,商用客机的意义与之前相比大了很多。
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当时,全世界的客运航空刚起步,基本上没啥像样的客运飞机,波音造了个 247 出来,眼看着就是一棵摇钱树,谁不想要。所以,当时有两家大公司,环球航空,和美国航空,就跟波音商量,诶,能不能卖两架给我们,多少钱都行。结果被波音拒绝了,不卖,谁都不卖,我只给我自家航空公司用。这环球航空跟美国航空也不是吃素的,恼羞成怒,你丫不卖我,我们自己搞,还联合搞,搞死你。所以,环球航空和美国航空就扶持了一个小弟,道格拉斯飞机制造公司,搞出来一个跟 247 差不多的飞机,DC-1,跟波音竞争。DC-1 一出来,环球航空和美国航空非常满意,立马追加订单,加钱,这么一来,道格拉斯拿了钱继续研发,很快就搞出了更先进的 DC-2 和 DC-3金华两头乌。
尤其是 DC-3,它可以说是大飞机历史上的一个里程碑,先是航程上,比 247 翻了一倍还多,从 1200 公里直接提到 2600 公里,以前一口气能从深圳能飞到上海,现在能飞到沈阳了。然后,客运量也直接翻倍,从 13 人变成了 30 人,这就等于提高了客运效率,降低了成本。就算是按现在的风气,搞搞用户体验,全搞成卧铺沙发头等舱,还能放 14 个人,还是比你 247 多。而且,在服务上,DC-3 也全面升级,加上了空中厨房,旅客终于能吃上热饭了。你别看现在航空餐难吃得一比,以前可不是,飞机餐比地上的好吃多了,特别到了七八十年代,什么火腿啤酒,要啥有啥,特别腐败。因为当时飞机还是奢侈品嘛。所以,像 DC-3 这种,飞得又远,又快,又舒服,很快就成了当时最受欢迎的民航飞机,创造了一个奇迹。
DC-3 到底受欢迎到啥程度呢参茸鹿胎丸?有统计显示啊,在二战之前,世界民航运输量 90% 是 DC-3 完成的。到二战开战以后,DC-3 摇身一变,变成了 C47 军用运输机,在战场上发光发热。1942 年,抗日战争如火如荼的时候,日本人切断了中国最后一条路上交通线,滇缅公路。为了运送物资,中美两国被迫开辟了一条驼峰航线,直接从印度东北部的阿萨姆邦,飞到云南昆明。它中间要穿越世界屋脊喜马拉雅山脉,受飞行高度和当时飞行技术的限制,飞机必须紧紧贴着山峰飞行,航线的形状高低起伏,像驼峰一样,所以叫“驼峰航线”,这是世界航空史上最艰难的一条航线,非常危险。在抗战三年时间里,从这条航线支援中国的美军飞机,一共有 500 多架坠毁,甚至有老兵回忆说“在天气晴朗的时候,我们完全可以沿着战友坠机碎片的反光飞行”。它对抗战胜利起到了非常重要的作用。那执行驼峰航线飞行任务的飞机里边,就有 DC-3。
把军用民用都算上,DC-3 一共生产了一万三千架,这什么概念?目前销量最高的窄体客机,波音 737 ,卖了四五十年,生产交付了才九千多架,要加上还没生产的三四千架订单,才能和 DC-3 打个平手。
跟大家一起回顾客机最早的这段历史,就是要说明,客机这东西,它从诞生之初,说到底就是一个商品,有着非常强的市场导向,得满足市场的需求,卖得出去的飞机,才是好飞机。记住这点,我们接下来继续体会。
有了 DC-3 和波音 247 打下的基础,民用客机也开始稳步发展,越造越大,到了 50 年代,道格拉斯的 DC-7 和波音 377 ,都已经达到了百人左右的载客量,每小时能飞五六百公里,航程也有六七千公里,可以说飞机的进步,已经让民航业到达了一个比较稳定的状态。但是,这种稳定,其实是风暴前夕的平静。因为每个行业,在到达稳定的状态后,就意味着下一个爆发点已经在酝酿中了,那对于民用航空业来说,下一个爆发点是什么呢?就是喷气式飞机。
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欢迎回到科技相对论,我是王自如。咱们刚讲了两个重要的客机机型:波音的 247,还有道格拉斯的 DC3,它们用的都是螺旋桨发动机。看过战争大片的都知道,那个螺旋桨一转起来,又重又吵,军用还能忍,搞客运不合适。当时,军用飞机已经有了一种更先进的技术,叫喷气发动机,所以,大家就想,能不能把它搬到民用机上来,这才有了今天我们坐的喷气式客机。
喷气发动机的原理很简单,就是快速往后喷气,利用作用力与反作用力的原理,给飞机一个巨大的向前推力,相比于螺旋桨发动机,它结构简单,重量小,速度也更快。民航史上第一台喷气式客机,是英国的,叫“彗星”,飞行速度超过了 700 公里/小时,当时那是妥妥的黑科技。
但是,毕竟是第一个吃螃蟹的人,扎嘴是难免的。由于喷气客机速度快,所以一般巡航高度都在万米高空的同温层,空气稀薄,阻力小,才有最高的燃油经济性。但是万米高空,气压低,只有 0.2-0.3 个大气压,相当于地面的五分之一,再加上零下四五十度的低温,人要是到了这个环境,那立马就得挂。所以飞机上一定要有空调系统保证温度,还要有加压系统,保证 0.7-0.8 个大气压,让人正常呼吸,但比地面气压还是要低一些,所以你在飞行时会感觉更容易放屁,或者觉得四肢肿胀,就是这个原因。
而作为当时第一款喷气式客机,“彗星”考虑到了加压,但客舱设计就不是很合理,在不断加压减压的过程中,产生了金属疲劳断裂,两年内连续发生三场空难,从此就是一蹶不振,很难挽回口碑,就好像现在的马航,一家好好的五星航空公司,就因为失踪的 MH370 和被导弹打下来的 MH17 搞得狼狈不堪,退市重组,政府出面接盘,可见空难对航空业玩家的影响有多大。英国人在“彗星”飞机上的失误,正好给了美国人机会,波音 707 和道格拉斯 DC-8 相继交付使用,都非常成功,而且美国航空市场需求更大,所以很快成为了主流机型,也是第一代喷气式客机的代表型号。
所以对于民航业来说,在任何一次技术进步的时候,虽然效率、成本都很重要,但安全性永远是第一位的,毕竟人命关天呐,要是没了命,说啥都没用了。再举一个例子,大名鼎鼎的 concord 协和客机,超音速,牛逼吧,每小时干出去一千多公里,一度被认为是客机的下一个突破点,伦敦到纽约 4000 公里,不到三小时就飞完了桑妮·黎翁,两个地方时差四小时,所以到了纽约,时间反而在出发之前,运营协和客机的英国航空,想了一句特有煽动性的广告词, Arrive before you leave ,出发前就到达,我看了我也想坐,甚至要是日落后再飞,空中可以看到太阳从西边再升起来,听着好奇妙对吧。
那这么牛逼的协和客机,最后怎么没人用了呢?第一,特别耗油,票价贼贵,根本没啥经济性可言,而且体验不好,座位挤,噪声大,窗户还只有 iPhone 那么大。第二就是出过安全事故,小毛病一大堆,还有 2000 年的法航 4590 航班空中爆炸,全飞机人瞬间没命,那叫简直惨烈,所以说,刚刚我们说的客机两大要素,经济、安全,它一个也不沾边,除了快真是没啥优点,所以也就难逃被放弃的命运了。
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好了,原则讲明白了,咱继续接着之前的说。一种产品,没个两三代的更新迭代,很难达到一个相对成熟的状态,这几乎已经成为了一个通用的规律,而这么大的喷气式客机融安天气预报,也不例外。
第一代喷气式客机,用的都是当时军机常用的“涡轮喷气发动机”,它速度是快了,但油耗特别高,不经济,所以还有很大的提升空间。为了解决这个问题,
有聪明人就想出了一个简单粗暴的办法——在涡轮喷气发动机的最前端,加个大风扇。它的推力不就更大了嘛,燃油效率不就高了嘛,这就是涡轮风扇发动机,简称涡扇发动机。所以你看一些新飞机的发动机,往往都比较巨大,比如波音 777 上的两台通用 GE90 发动机,直径快赶上波音 737 的机身了。咱们现在坐的绝大部分客机,都是这种涡扇发动机。
世界上第一个像样的涡扇发动机,叫 Conway,生产公司咱们得提一嘴,叫罗罗公司,全名罗尔斯·罗伊斯。英文名叫 Rolls-Royce ,还有另一个比较出名的译法:叫劳斯莱斯。很多人不知道,早期劳斯莱斯的主营业务除了每台好几百万的豪华汽车,后面还搞起了航空发动机,而且还搞风生水起,靠一战赚了不少钱,甚至在 1931 年大萧条期间,这比资金还帮助它收购了竞争对手宾利,所以那时罗罗公司其实包含了三块业务,罗尔斯罗伊斯发动机、劳斯莱斯汽车和宾利汽车。后来,劳斯莱斯和宾利几经转手被分别卖给了宝马和大众,后来又进入中国,才成了我们熟知的汽车品牌。
扯远了哈,虽然罗罗公司现在跟劳斯莱斯没啥关系了密码锁忘记密码怎么办,但是它们的发动机和汽车产品,还都保留了标志性的双 R 标志,所以你下次坐飞机,要是离发动机近的话,可以仔细观察下,说不定就是劳斯莱斯带你飞呢,你还能给旁边的人讲讲故事装装那啥。
当然魏伶优,在民用航空发动机领域,也不是英国罗罗一家独,还有美国的通用电气和普惠(普拉特惠特尼),并称三巨头。而在涡扇发动机这一块,三家一直是你追我赶互不相让,在燃油经济性、推力等方面不断进步,绝对是民航业发展的幕后英雄。
不知道大家有没有发现,咱们今天讲飞机这点事儿啊,好像有个规律,一般都是英国开个好头,然后美国赶上,咱们前边也说了,民航这事儿招远皮革城啊,利润超高,市场又这么大,哪能看着你美国人把钱都赚走啊,所以,欧洲人看不下去了,英国牵头,跟法德西联合,四国一起撸起袖子成立了一家新飞机公司: Airbus 空中客车。
虽然空客只有40多年的历史,但到了今天,却已经能跟“百年波音”分庭抗礼。让它取得今天这个地位的机型,就是咱们接下来要说的:A320。在当时那个年代, A320 是一款创新的机型,今天飞机上很多重要的技术,都是它第一个干的。
这里边最出名的,叫做电传操纵系统,英文名是 fly by wire,就是用电线飞的意思。它是飞行控制系统的一种。过去的客机飞行员,一般是靠机械装置操纵飞机,有大量的机械传动装置和液压管路在。而空客的 A320,首次把电脑用到了飞控系统当中,它把飞行员的命令,转化成电信号,然后经过计算机和电子控制系统的处理,再传输给操纵机构。
电传操纵系统有几个好处,第一,给飞机减肥。这一套电信号传输,直接代替了之前的一大堆机械装置,减了不少重量。省出来的重量呢,除了用来运东西,还能多来几套安全备用系统集思吧,也就是“冗余设计”可以做得更保险。
第二呢,跟一堆复杂的机械比起来,电传操纵系统结构简单,它维护成本低,没那么多烦心事儿;
第三,跟愚蠢的人类比起来,电脑理论上更不容易犯错。能够自动规避一些人为错误,保证飞行安全。
但是,讽刺的是,电脑和程序毕竟是人设计的,在 A320 首次公开亮相的航空展上,就发生了空难,飞机直接在跑道前方的树丛中坠毁,造成了 3 名乘客死亡,事故的部分原因,就是电传系统设计缺陷。有兴趣的可以去查查,法国航空 296 航班空难,详细了解一下情况。
虽然出了事儿,但是经过不断的改进和优化,长远来看,依靠电脑的电传系统的优越性,还是不可否认的。我们今天回望一下就会发现,计算机迟早会介入各个领域,这是一种趋势。所以随着后来电传系统也逐被人们接受认可,优势也逐渐盖过了劣势,连后来波音也用,成了新一代科技的标配。对于 A320 的电传系统,时任空客总裁罗杰·贝泰耶说过这么一句话:“也许当初这个决定过于大胆,但我们别无选择。要么成为第一个吃螃蟹的人,要么就此沉沦。”好在空客最后成功了。
除了电传系统,A320 还引入了液晶仪表盘、翼梢小翼等先进设计,并且有各种加长缩短型号,操作相同,但满足了载客量、航程的精细化需求,航空公司要啥我就有啥。再加上凭借着强大的技术优势,空客还成功打开了需求巨大的美国市场,销量那是蹭蹭蹭的往上涨,迅速成为了民航历史上,最畅销的客机之一,和同级别的波音 737 一样,成为全世界民用航空业的中流砥柱,空客也借此机会,完成了对波音的追赶。
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欢迎回到科技相对论,我是王自如。讲了这么多关于飞机的故事,有人就要说了,怎么都是国外的事儿,咱们国产大飞机 C919 不也首飞了么?你说说中国的事儿。
过去我们讲中国核电、中国高铁晟世青风,都是带着一种无比自豪的感觉,但客观来说,我国的航空工业的水平,其实是比较令人遗憾的,发展之路也是充满坎坷。
C919 并不是我们首飞成功的第一架大飞机。其实早在70年代,我国就有了大飞机的研制计划,叫运 10,首飞也成功了,论时间其实和空客差不多,但是由于我们国家当时没钱呐,而且还有更重要的火箭导弹卫星要搞,大飞机的优先级是比较低的,再加上政府在大飞机项目“自产”还是“引进”上,出现了一场争论,最终选择了和麦道合作,把飞机生产线引入上海,本来想轰轰烈烈大搞一番,结果不成想,美国佬坑了我们一把,对航空工业进行重组,波音突然把麦道兼并了,并停止了与中国的合作,结果我们中国自己的没搞成,又被别人放了鸽子,最后导致国产大飞机错过了最佳的成长期,从此与波音、空客两大巨头的差距越拉越远,你说憋屈不憋屈。
但是,咱们换个角度看这个问题,即便是有足够的资金支持,也有足够的技术实力,运10就能成吗?要我说,也未必,前面都说了,民用客机这事儿,不管是企业自己搞还是国家支持,究其本质,都是商品,一要产品好,二要有市场,两者缺一不可。想想六七十年代,我们国家还一穷二白呢,吃饭的问题都还没解决好,买个肉都要票,坐回飞机大半年工资都没了,即便能举国之力造个运 10 出来,也搞不出来一个发达的民航市场苏拉文雅 ,换句话说,就算你造得出飞机,也没人买没人坐。而且在当时那种政治情况下,你也不可能把飞机卖到美国欧洲,所以到最后一样会遇到问题,所以说石柑子,为什么我们在那个年代能搞成导弹氢弹原子弹,但搞不成一架大飞机,不是我们中国人不行,是大飞机这东西,确实需要市场。
那到了今天的 C919 呢,情况就不一样了,技术跟上了,市场也有了,所以对于中国大飞机来说,现在才是一个最好的时机。C919 首飞后,也有人提出质疑,说这飞机哪个哪个零件是进口的,根本不是国产,没啥可骄傲的。但其实,在今天这个全球化经济的时代,对于飞机这么一个商品,在全球范围内择优选择供应商,用市场化的思维去运作,那再正常不过了。在我看来,这才是 C919 的进步之处,它有着商业意义。再加上国家的大力支持和对航空工业资源的整合,未来 C919 想不成都难,而作为一个经常出差的创业者,我也希望 C919 能早日带我装逼带我飞啊。最后呢,还是三句话总结一下今天的内容:
第一,劳斯莱斯和罗尔斯罗伊斯原来是一家公司,一个造汽车一个造飞机发动机,现在除了用同一个 logo 之外就没啥关系了。
第二,空客是后起之秀,靠着 A320 完成了对百年波音的逆袭
第三,飞机说白了就是一商品,第一要赚钱,第二要安全,第三还得有市场,是高投入高风险高收益的最佳例子,尊重市场规律才玩儿得转。
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更新日期: 2015年05月30日
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