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沈海军
一、水上飞机
如果留意的话,你会发现,波音最早是以水上飞机起家的。
1916年7月,波音创始人威廉·波音及其好友韦斯特维尔特注册了太平洋航空产品公司,专门制造水上飞机。现如今,波音总部西雅图飞行博物馆中陈列着一架被称为“B&W-1”的水上飞机(即波音1型飞机),它就是波音生产的第一种飞机。
1917年,毕业于麻省理工学院的中国工程硕士王助加入。在王的手里,“B&W-1”飞机被改进为“B&W-C”型(即波音C型飞机)。在第一次世界大战中,水上飞机主要被海军用来执行侦察和炮校任务。一般由战舰携载,在海面上起降,被称为舰队的“眼睛”。这架双翼、双浮筒的木质水上飞机性能卓越,得到了美国海军的青睐。军方一下子预定了50架,用于水上教练机。这为波音公司的发展获得了第一桶金。不久,公司正式更名为波音飞机公司。
1919 年3月,波音和同事哈巴德亲自驾驶波音 C 型水上飞机开辟加拿大维多利亚至美国西雅图之间的航空邮件航线,这是第一条国际航空邮件航路。此后,波音开始涉足航空邮件业务,越做越大。
在波音公司早期的水上飞机中,波音6型也堪称经典。波音6型机首飞于1919年, 首次采用了船身式设计,即利用船形的机身在水面起降。船身式的外观布局减小波音6飞机的阻力,增大了载重量。在此后的几年里,该飞机承担了从西雅图往返加拿大维多利亚的国际邮件航班。
美国幅员辽阔,两面临洋,适于水上飞机的发展。鉴于波音公司此前在水上飞机方面的不俗表现,1936年泛美航空公司与波音公司签定了六架远程水上旅客机的合同,旨在开辟横越大西洋与太平洋的国际航线。1938年6月,37.5吨的波音314快速水上飞机首飞成功,成为当时最巨型、最豪华的远程飞机;飞机上有卧铺,有特设的餐厅,可搭载74名旅客,巡航时速300公里。
波音314的绰号为"飞剪船",采用典型的双翼水上机设计,下机翼兼作浮筒,双翼间的肋条完全取消。为满足横越大西洋与太平洋的航程需要,波音314的体型设计得十分庞大,机长约32米, 翼展约46米,安装了四台大功率怀特GR-2600双转缸发动机。此外,波音314航班还为旅客配备了可供舒适的床铺,单独的用餐区、VIP休息室以及更衣室,它的诞生为国际航空业的腾飞做出了巨大贡献。
二、高超声速飞行器与空天飞机
“鬼怪工厂”又名“鬼怪工程部”,是波音的先进武器及防务技术研发部门,主要负责研发尖端武器产品,其中涉及许多高度机密项目。“鬼怪工厂”从来就不缺大手笔,近些年来出尽风头的X-51A“驭波者”高超音速飞行器与X-37B空天飞机都是它的杰作。
X-51A“驭波者”高超音速试验飞行器最大飞行速度超过5.1马赫,最大航程超过740千米。2013年5月1日,X-51A首次试飞成功,成功达到了5.1马赫高超音速速度,并持续飞行了210秒。
和一般巡航导弹相比,X-51A还有着三大优势:一、反应速度快,亚音速巡航导弹打击1000公里外目标需要一个小时,而X-51A只需要10几分钟;二、突防能力强,现有的巡航导弹主要依靠超低空飞行和隐身技术来突破敌方防御,由于速度慢,暴露后易被拦截,而对于在高空飞行的X-51A来说,现有的防空武器对它基本无计可施;三、破坏力大,X-51A有着惊人的动能,面对钢筋混凝土的打击目标,它也能钻进去10余米,特别适合打击深埋于地下的指挥中心等坚固目标。
现在,X-51A已被美军列入了“一小时打遍全球”的武器库当中;波音 X-51A“驭波者”研发团队也被美国航空航天协会授予国家奖章,获奖声明称:X-51A的试飞成功对美国的航空界有划时代的意义。
目前世界上第一种投入服役的军用空天飞机—X-37B也出自波音“鬼怪工厂”。2010年4月22日,花费10年研制的全新“空天战机”X-37B首次试飞。这种外形和功能都酷似小型航天飞机的战机通过火箭送入轨道环绕地球飞行,然后以滑翔方式返回地面。到目前为止,X-37B已经先后试飞了4次,曾创下了现役空天飞机的最长在轨运行记录:675天。
X-37B作为一种可自主返回的航天器,在结构上拥有类似机翼的结构,具有一定的大气层内飞行性能,这与传统的航天器有着本质的区别。X-37B与航天飞机外观有些近似,但整体规模要小得多;它的翼展为4.5米,高度2.9米,长8.9米,几乎把运载火箭的整流罩挤得满满的。
X-37B 的活动范围极大,可从200公里的近地轨道至接近1000公里的轨道上,这也正是X-37B任务的精华所在。它能在任何时间进入任意一条轨道,执行包括在轨侦察、反卫星、轨道轰炸、捕获敌方卫星等任务。
三、“掠食鸟”隐身技术验证机
美国有许多黑项目,而“掠食鸟”飞机便是其中之一。“掠食鸟”飞机仅仅建造了1架,是波音公司和麦道研制的一种飞机,这种飞机主要是用来验证隐身技术的。
“掠食鸟”飞机于1996年9月首飞,离现在整整20年。研制费用6700万美元,这同其他项目相比,成本已经是算是较低的。目前这架飞机收藏于美国空军国家博物馆内。
“掠食鸟”飞机配备有1名试飞员,全长14.22米,翼展6.91米,高2.82米,最大起飞重量3.3吨,最大航速为482千米/小时。
从外观上看,“掠食鸟”飞机的科幻值很高,会不由得让人想起影片《绝密飞行》里面的艾迪无人机。它的外翼有一部分是向下折的,机头看起来像一把巨大的宝剑。这架飞机先后总共进行了39次飞行,当作为一架验证机的使命结束之后,于1999年4月退役。
“掠食鸟”隐身技术验证机属于美国国防部“黑色计划”绝密项目,该机甚至都没被授予X系列代号。这架飞机即便是退役之后,也很久才被公开,外界知道它的存在是2003年。在该机上验证的隐身技术后来大量被应用于波音的X-45系列无人战机。
四、X-45与“鬼怪鳐”无人作战验证机
X-45 是美国军方提出的一项先期概念演示计划,其主要任务是用来验证无人作战飞机的技术可行性,以更快、更高效地应付 21 世纪的全球突发性事件。波音公司承担了本次X-45 无人作战飞机项目。
2002 年 5 月,波音的第一架 X-45A无人机在美国爱德华兹空军基地完成了首次试飞。飞行总共持续了14分钟,X-45A 的飞行速度达到了每小时 360 公里,飞行高度2280米。X-45A的此次飞行不仅标志着美国 UCAV 计划取得了初步的成功,也让波音公司上下兴奋不已。
X-45A 采用无尾翼设计,以一台霍尼维尔涡扇喷气发动机作为动力,具备自动驾驶能力。X-45A 机身内部有两个武器弹舱,其中一个携带试验设备,另一个可挂载一枚 450 公斤重的炸弹。
2003年4月,美国国防部要求波音公司改进正在研制的X-45B验证机,以便同时满足美国空军和美国海军的作战需求。于是,接到指令的波音公司将新方案命名为X-45C验证机,终止了尚处于设计阶段的X-45B方案。
按照联合无人空战系统计划,波音公司从2004年6月开始组装首架X-45C验证机。然而,美国空军和海军在无人战斗机作战需求方面产生了巨大差异,无人空战系统计划被终止。波音公司的X-45C无人机方案也随之搁浅。
然而,波音并未放弃。为了在今后的战术飞机市场中占据一席之地,波音从2007年夏天开始酝酿一项“鬼怪鳐”项目,决定重启处于冻结状态的X-45C验证机。直到2009年5月,波音才向外界初步透露了这一情况。
2011年4月,波音公司研制的“鬼怪鳐”验证机终于在爱德华兹空军基地秘密完成了首次飞行。“鬼怪鳐”以X-45C验证机为原型,总体设计上非常简洁,外表极其光滑,从前方看就如同深海中的鳐鱼,并因此而得名。
“鬼怪鳐”采用飞翼式布局,不仅可以显著降低气动阻力,在所装燃油量一定的条件下可大大增加航程,而且省去了相关的结构材料和操纵机构,使结构重量明显减轻。“鬼怪鳐”机长约为11米,翼展15.2米,总重量16.5吨。在性能方面,“鬼怪鳐”的巡航速度为马赫数0.8,设计使用高度12100米。
“鬼怪鳐”承袭了X-45C验证机的武器舱设计,尺寸上与F-35战斗机的武器舱完全相同,可以携带8枚“小直径炸弹”。在不进行空中加油的情况下,它的往返航程超过1800千米。
“鬼怪鳐”验证机可以被看做是美国海军舰载无人驾驶监视与打击系统计划的“起点”。同时,波音公司也希望“鬼怪鳐”可以作为一个试验平台,用于研制未来的无人战机系统技术。
五、“鬼眼”高空长航时无人机
长期以来,美国空军一直希望能设计出一款高空长航时的无人侦察机,能够飞到1.96万米的高空,航时长达一周,并可携带一吨重的感应器和计算机。波音公司勇敢地接受了这一挑战,重新审视一些过去的设计理念,并结合最新的技术制造出了自己的“鬼眼”高空长航时无人机。
2012年6月,“鬼眼”样机被造好并在爱德华空军基地完成首飞。这种侦察机三分之二缩比样机的建造和测试工作得到了国防部的资助。此后“鬼眼”还进行了5次试飞。按照波音公司的设计,新型“鬼眼”无人机可在空中停留数天,这对美国空军产生了极大的吸引力。
目前,“鬼眼”是一种双引擎飞机,翼展46米,有效载荷205千克。两个发动机使用的燃料是液氢。该推进系统效率很高,并具备很好的燃油经济性,其唯一的副产品是水,所以它还是一架‘绿色’飞机。
全尺寸“鬼眼”有望一次在1.9万米的高空飞行10天;这一高度上,飞机不会受到天气影响,且能够全天候监视数千平方公里的土地。如果全尺寸“鬼眼”能够满足计划要求,它将能以更加低廉的成本提供“卫星式”覆盖。“鬼眼”既能商用也能军用,将在大范围自然灾害(地震、洪水、台风、龙卷风)发生时为地面救援提供持久可靠的帮助。
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