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百余年航空史,哪些飞机可以跨越时代、飞行百年?

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1903年12月17日,莱特兄弟制造的“飞行者一号”飞机开启了人类历史的飞行时代。自此,包括“冯如一号”在内,有更多的飞机飞上蓝天,并且越飞越高、越飞越远。百余年来,飞行已经深度参与到人类生活的各个方面,塑造了现代社会的形态。而且,有很多飞机,正在冲破时代的局限,服务于人类社会的众多领域。那么,怎样的飞机能够跨越时代、成为“百年飞机”?

这一切,还得从“飞行者一号”说起。以今天的眼光来看,这款首飞仅飞行了37米的飞机设计得很简陋:升力效率不足,控制设计不合理……时代局限所导致的缺陷比比皆是。但“飞行者一号”依然显示出人类在飞行器研发方面找到了正确的方向,包括通过风洞试验、滑翔试飞来逼近设计目标,以及为飞机配备功能明确的三轴飞行控制系统等。

在这些正确设计方法的支持下,全球航空器发展迅速进入爆发期。特别是性能要求和技术难度比较低的低空、低速飞机,在1920至1930年间已经发展得颇为完善。至今,全球主流飞机依然采用的操纵杆/盘和踏板系统和单翼常规总体布局等,都源于那个年代。

很多西方国家的航空俱乐部和私人收藏家保有P-51等二战期间甚至更早时期制造的飞机,并一直维持着其飞行状态。其中不少飞机的飞行时间都可以达到百年以上。但这些飞机的主要功能并不是实用化的飞行,而是私人娱乐或是一些小众的商业飞行体验。

如果不考虑现代适航标准带来的较高安全性和经济性要求,以当今的眼光来看,一些20世纪30年代诞生的航空器尽管驾驶起来有些费力且不够舒适,但依然可用、可飞。

注意DC-3具有锐利直角特点的方形舷窗。这种结构设计存在显著的应力集中和疲劳隐患,是早期飞机结构设计理论不完善的特征。随着飞机速度、高度增加与结构轻量化这二者矛盾的发展,直角舷窗设计最终在“彗星”客机上酿成大祸,多次导致飞机空中解体,最终被现代飞机设计摒弃。

这方面最知名的飞机是道格拉斯DC-3。DC-3飞机的总产量超过一万一千架,机体全部制造于1935至1942年。根据“简单飞行”网站2023年11月的报道,目前全球依然有164架DC-3飞机处于营运状态。这些DC-3中,有一些在美英等国家和地区承担着古董机型的体验任务,还有一些则依然承担着人员和货物运输任务,尤其是在部分经济发展不足、缺乏铺装跑道的国家和地区。

目前依然在运营的DC-3中,有接近1/3的机型是20世纪90年代后由巴斯勒涡轮公司(BaslerTurboConversions)改装的BT-67型。在DC-3的基础上,BT-67升级了航电系统和座舱设置,并更换了普惠公司的PT6A-67R涡桨发动机,其最新的出口许可颁发自2024年。

不出意外的话,DC-3将会是人类首款在实用领域飞行超过百年的飞机,一些飞机的机体服役时间即将达到甚至超过100年。DC-3“长寿”与多种因素有关。

在机体结构上,它采用了基于“无限寿命”原则设计的全金属结构,有非常大的冗余。其次,其产量巨大,这意味着充裕的零备件库存和翻新基础。同时,在市场定位上,全球运输市场对最大起飞重量为12吨的、能在泥土跑道上起降的飞机需求不强,这也导致DC-3飞机缺乏后继型号。

按照服役时间排序,DC-3之后出现的、在运输实用领域能够服务百年的飞机型号,则主要是在20世纪50年代研发的一些飞机,包括B-52、C-130、安-12/运8/运9三个系列。

B-52家族首飞于1952年,服役于1955年,截至1962年为止,一共制造了744架。根据美国空军近年来的公开信息,美国B-52轰炸机群中有76架飞机,将在进行换装F-130发动机等一系列改进后,升级为B-52J并继续服役到21世纪50年代。

类似于DC-3,B-52有望成为“百年飞机”的核心原因之一也是“能用且省钱”。

提及B-52的延寿工作,就不得不先说明美空军B-1B机队的战略定位和设计特点。B-1B并不具备真正的隐身能力,面对高水平对手的防空体系缺乏生存能力,只能和B-52一样,作为巡航导弹的空中发射平台在防区外活动和投放弹药。但超声速飞行要求带来的复杂气动和结构,使变后掠翼的B-1B维护成本非常高昂且寿命消耗速度远超B-52。这使得美国在B-21完成大规模装备之前,必须用较为经济的成本维持B-52的机队规模,来保持全球部署能力。从目前的情况来看,B-52机群也很可能出现单架机体寿命超过100年的“超级寿星”。

相较于战略轰炸机,运输机的任务和机载设备更简单一些,全球范围内的需求也更广泛。

C-130首飞于1954年,截至2015年生产数量已超过2500架。其中,C-130J系列至今依然在生产。可以肯定的是一定会有相当数量的C-130J至少会服役到20世纪50年代以后。不过,具体到单架飞机,由于C-130从未停产,而且单价低于战略轰炸机,反而不会得到类似B-52的延寿待遇。因此,早期版本的C-130,特别是生产于20世纪60至70年代的机体,目前在役的数量已经很少,出现单架百年机体的可能性并不太高。

苏联的安-12运输机在年代上与C-130非常接近,首飞于1957年。

安-12运输机于1958年正式投产并交付使用,1973年停产。目前仍在服役的安-12数量少且普遍状态不佳,难以持续使用到21世纪50年代以后。20世纪60年代,我国引进了安-12并将其国产化,发展出了运8和运9系列飞机,至今仍然是我国等多个国家的主力中型运输机。在运8和运9机群中,相当一部分飞机的机龄还相当年轻,仅从机体寿命的角度考虑,继续使用到2050年之后,技术上不存在障碍,因此,安-12/运8/运9家族型号的总服役历史也有可能会超过百年。(作者 候知健)

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