民航客机速度的百年“进化史” 2016-06-16 10:23:00 飞行世界微信公号 今年初，美国航空航天局（NASA）向洛克希德马丁公司资助2000万美金研发商用超音速客机，这一投资也是NASAX-planes系列计划之一。上一次有超音速客机进行商业飞行也已经要追溯到2003年

民航客机速度的百年“进化史”

2016-06-16 10:23:00 飞行世界微信公号

今年初，美国航空航天局（NASA）向洛克希德·马丁公司资助2000万美金研发商用超音速客机，这一投资也是NASA“X-planes”系列计划之一。上一次有超音速客机进行商业飞行也已经要追溯到2003年，英法合造的“协和号”超音速客机在经历了27年的商业运营后最终宣布停飞。对飞行速度的追求让不少人钟情于超音速客机的研究。然而，航空技术经过100多年的发展，民航客运飞机在速度方面经历过的辉煌和商业的失败使得航空公司在速度方面的选择非常谨慎。

英、法、德三国在1910-1911年间分别做过航空邮递实验。首次邮政飞行发生在1911年2月22日，英国海军中尉温德姆要请法国飞行员驾驶飞机在印度进行此次飞行，每封信件附加航空邮费2.5便士。首次载客飞行发生在1914年1月1日的美国，美国飞行员托尼·贾纳斯驾驶贝诺伊斯特水上飞机搭载1名乘客从圣彼德斯堡飞行到坦帕，飞行速度仅有91km/h，票价5美元。

德国在1919年2月5日，开辟了从柏林到魏玛的每日定期客运航线，使用的是AEG和LVG单发双翼飞机，飞行速度83km/h，飞行2个多小时。英国于1919年2月8日，开辟伦敦至巴黎的客运航线，每次可运载4名乘客，使用DH.9A军用机改装的DH-16机型，一台罗·罗“鹰”12螺旋桨发动机，最大飞行速度197km/h。中国民航起步于1920年，1920年5月8日，正式开通京沪航线的北京至天津段的飞行，使用的飞机是德利·佩奇HPO/400轰炸机改装的W.8客机“京汉”号，此飞机可搭载16人。

在上世纪20年代之前，飞机的机体包括骨架、支柱、翼肋和螺旋桨，都采用木质结构，蒙皮则使用亚麻布。木质结构虽然质量轻，加工简易，成本低廉，但是强度小、刚度低、易燃、易腐蚀、吸湿性强。铝合金的出现引发了飞机结构材料的革命，德国飞机设计师容克斯认为：制造飞机最合适的材料不是木材而是金属。他采用杜拉铝制成当时世界上第一架全金属的飞机F13客机，该机于1919年6月25日首飞成功，搭载4名乘客和2名驾驶员，巡航速度140km/h。1932年，他又推出了三发大型客机Ju52，该机采用3台545kW宝马132T-2的9缸星型发动机，该机可搭载18名乘客，最高速度286km/h。

▲ 波音247飞机

容克斯向世人宣告了飞机从木质结构跨进全金属时代。1933年2月8日，美国波音公司研制的全金属双发单翼客机波音247首飞成功，巡航速度248km/h，航程776km，可搭载10名乘客。该机首次安排了一位空中小姐提供服务，标志着现代民航班机的诞生。1935年，波音强劲的竞争对手道格拉斯公司研制出了著名的DC-3客机，该机最多可搭载32名乘客，巡航速度达到了331km/h，航程3400km，在性能上大大超过了波音247，在运营经济性上则更为突出，使得航空公司的运营成本大大降低，该机被誉为民航史上第一架能赚钱的客机。DC-3的军用型C-47不仅飞过二战时中国战场战略运输的驼峰航线，为中国大后方战略物资提供了保障，而且毛主席去重庆谈判乘坐的飞机、蒋介石的专机“美龄号”都是该型飞机。美国另一家老牌飞机制造公司洛克希德于1934年2月研制出了“伊莱克特拉”全金属客机，采用2台420马力的普拉特·惠特尼发动机做动力，时速可以达到326km/h。

在上个世纪50年代，道格拉斯陆续推出的有4台发动机的44座DC-4、107座的DC-6以及60-105座的DC-7，巡航速度分别达到了394km/h、509km/h和653km/h；洛克希德研制了44-81座的“星座”、66-102座的“超星座”和99座的“班机明星”，速度分别达到了483km/h、467km/h和530km/h；而此时的波音只推出了波音377“同温层巡航机”，巡航速度547km/h。苏联于1976年试飞的安-32巡航速度达到了460km/h。1945年8月18日首飞的伊尔-12，最大飞行速度407km/h，以及后来的伊尔-14，飞行速度418km/h。中国的民用飞机发展始于上世纪50年代中期，运-5是新中国制造的第一架民用飞机。该机装有一台活塞式发动机和一具4叶金属螺旋桨，具有较好的飞行性能和运营经济性，最大速度256km/h。1970年运-7首飞成功，同款的客机新舟60，巡航速度达到430km/h。

随着航空技术的不断进步，后来研制的活塞螺旋桨客运飞机的飞行速度有所提高，但是在没有划时代的动力系统出现之前，很难将飞机的速度再向前推进一步。

喷气发动机的发明为将飞机推向更高的飞行速度提供了坚实的基础。喷气时代军用飞机率先出台后，新一代喷气客机呼之欲出，突破喷气发动机技术的英国再次赢得了先机。在航空技术发展中，从活塞式飞机向喷气式飞机的发展是个巨大的技术跨越，而这个跨越的践行者就是英国著名的企业家、飞行员和飞机设计师德·哈维兰。

▲ 德·哈维兰DH106“彗星”是世界上第一架喷气式客机

1952年5月2日，德·哈维兰公司研制的DH.106“彗星”号喷气客机，世界上第一种民用喷气客机，正式投入航线首航。“彗星”在翼根部安装4台“幽灵”式喷气发动机，巡航速度达到788km/h。然而，1954年1月和4月先后有两架“彗星”客机在空中突然解体，导致两次飞机爆炸解体的背后“杀手”是当时还不为人知的金属疲劳。前苏联的图-104于1956年9月投入航线，是前苏联第一种、世界上第二种投入运营的喷气式客机。该机装有两台涡轮喷气发动机，最大飞行速度900km/h。1957年，毛主席应邀去苏联访问，苏联派来接毛主席的客机就是图-104A。

就在德·哈维兰研制“彗星”之际，大洋彼岸的波音公司一刻也没有停下，从“彗星”的事故中汲取教训，在设计上做出了防止产生金属疲劳的技术措施。1954年5月15日，波音公司举行美国第一架喷气式客机波音707的原型机367-80的下线仪式。该机于1957年12月首飞，1958年投入民航运营，最大巡航速度972km/h，最大载重航程可以达到6300km，波音707客机成了民航喷气时代的佼佼者。1959年5月12日，一架波音707-320型飞机被选定为美国总统专机“空军1号”。而波音的竞争对手道格拉斯于1959年才投入运营DC-8喷气客机。在民用航空领域里，后来的事实证明输掉了时间就可能输掉了市场。

宽体客机是客机设计史上的一次重要革命，1965年8月，萨特率领100位飞机设计师进行波音747的设计。1969年2月9日，波音747-100原型机“埃弗雷特城”号首飞成功，波音747将世界最大型客机纪录保持了37年之久，直到波音强大的竞争对手空客推出了A380，才将这个纪录打破。A380的最高巡航速度可以达到大约945km/h。迄今为止，美、苏（俄）、欧共研制了11种宽体客机，总产量多达2000架。

自上个世纪50年代初超声速战斗机问世之后，超声速客机也粉墨登场，航空强国美国、苏联、英国和法国都开始了超声速客机的相关研究。

速度达到1.2马赫（约1470km/h）以后，对推力要求会急剧升高。1957年底，波音707完成了处女航，同时超音速客机进入人们的讨论范围。1962年底，英法签署了联合研制“协和式”客机的协议。该机从1976年开始服役，将商业航空运输的速度提高了一倍多。该机安装4台具有加力燃烧室的涡轮喷气发动机，并把飞机的速度限制在2.2倍声速以下，即飞机只过“声障”而不过“热障”，所以，除了承受高温的部位采用耐热的钛合金和不锈钢外，主要材料仍为铝合金。与此同时，苏联也开始研制超声速客机。1968年12月31日，由安德烈·图波列夫设计的图-144超声速客机首飞成功，巡航速度达到2.35倍声速。1963年美国总统肯尼迪决定由政府拨款研制一架比“协和”和图-144更先进的超声速客机波音2707，由于美国国会的阻挠该机胎死腹中。

▲ 虽只有短短30年“生命”，但“协和”和“图-144”的震撼与美感将依旧留在人们的记忆里

虽然1969年开启的超声速客运时代仅仅经历了30多年由于几起空难戛然而止。但是“协和”和图-144带来的震撼和美感依然留在人们的记忆里。超声速时代并没有终结，随着航空科学技术的进步，第二代超声速客机已呼之欲出。湾流公司研制的QSJ“安静超声速喷气机”被外界视为N+1代超声速喷气公务机的典型。QSJ起飞重量约45400kg、载客15人左右、巡航速度1.8马赫（约2205km/h）、航程约8890km，其突出特点是采用了民用飞机上非常少见的可变后掠翼布局。波音公司则根据NASA所提出的N+2目标需求，提出了一种100座的超声速飞机概念方案。该机采用“鸭翼+箭形主翼”的鸭式布局，机翼下方装有两台发动机，机长约73.46m，起飞重量约136200kg，巡航速度1.8马赫（约2205km/h），航程约7400km。洛·马公司以早先与超声速航宇国际公司合作开发的QSST超声速喷气公务机的放大改进型为基础，提出了一种100座级、巡航速度1.6马赫（约1960km/h）、航程约8982km的N+3代超声速客机概念方案，并将其称作“超声速绿色飞机”。

对于民用客机而言，高超声速客机也不仅仅是梦想，但是高超声速飞机需要更强劲的动力，超燃冲压发动机和变循环发动机便成为其中的选择。美国NASA于2004年11月16日试飞了代号为X-43A的新型无人机，它创造了9.7马赫（约11883km/h）的飞行速度。欧洲航天局开展的高空高速民用飞行器（也即亚轨道航天客机），能够在2个小时内搭载50名乘客从欧洲飞到澳大利亚。2016年3月16日，洛·马公司宣布计划投资不超过10亿美元用于高超声速验证机方面的研究。

今年初，美国航空航天局（NASA）向洛克希德·马丁公司资助2000万美金研发商用超音速客机，这一投资也是NASA“X-planes”系列计划之一。上一次有超音速客机进行商业飞行也已经要追溯到2003年，英法合造的“协和号”超音速客机在经历了27年的商业运营后最终宣布停飞。对飞行速度的追求让不少人钟情于超音速客机的研究。然而，航空技术经过100多年的发展，民航客运飞机在速度方面经历过的辉煌和商业的失败使得航空公司在速度方面的选择非常谨慎。

英、法、德三国在1910-1911年间分别做过航空邮递实验。首次邮政飞行发生在1911年2月22日，英国海军中尉温德姆要请法国飞行员驾驶飞机在印度进行此次飞行，每封信件附加航空邮费2.5便士。首次载客飞行发生在1914年1月1日的美国，美国飞行员托尼·贾纳斯驾驶贝诺伊斯特水上飞机搭载1名乘客从圣彼德斯堡飞行到坦帕，飞行速度仅有91km/h，票价5美元。

德国在1919年2月5日，开辟了从柏林到魏玛的每日定期客运航线，使用的是AEG和LVG单发双翼飞机，飞行速度83km/h，飞行2个多小时。英国于1919年2月8日，开辟伦敦至巴黎的客运航线，每次可运载4名乘客，使用DH.9A军用机改装的DH-16机型，一台罗·罗“鹰”12螺旋桨发动机，最大飞行速度197km/h。中国民航起步于1920年，1920年5月8日，正式开通京沪航线的北京至天津段的飞行，使用的飞机是德利·佩奇HPO/400轰炸机改装的W.8客机“京汉”号，此飞机可搭载16人。

在上世纪20年代之前，飞机的机体包括骨架、支柱、翼肋和螺旋桨，都采用木质结构，蒙皮则使用亚麻布。木质结构虽然质量轻，加工简易，成本低廉，但是强度小、刚度低、易燃、易腐蚀、吸湿性强。铝合金的出现引发了飞机结构材料的革命，德国飞机设计师容克斯认为：制造飞机最合适的材料不是木材而是金属。他采用杜拉铝制成当时世界上第一架全金属的飞机F13客机，该机于1919年6月25日首飞成功，搭载4名乘客和2名驾驶员，巡航速度140km/h。1932年，他又推出了三发大型客机Ju52，该机采用3台545kW宝马132T-2的9缸星型发动机，该机可搭载18名乘客，最高速度286km/h。

▲ 波音247飞机

容克斯向世人宣告了飞机从木质结构跨进全金属时代。1933年2月8日，美国波音公司研制的全金属双发单翼客机波音247首飞成功，巡航速度248km/h，航程776km，可搭载10名乘客。该机首次安排了一位空中小姐提供服务，标志着现代民航班机的诞生。1935年，波音强劲的竞争对手道格拉斯公司研制出了著名的DC-3客机，该机最多可搭载32名乘客，巡航速度达到了331km/h，航程3400km，在性能上大大超过了波音247，在运营经济性上则更为突出，使得航空公司的运营成本大大降低，该机被誉为民航史上第一架能赚钱的客机。DC-3的军用型C-47不仅飞过二战时中国战场战略运输的驼峰航线，为中国大后方战略物资提供了保障，而且毛主席去重庆谈判乘坐的飞机、蒋介石的专机“美龄号”都是该型飞机。美国另一家老牌飞机制造公司洛克希德于1934年2月研制出了“伊莱克特拉”全金属客机，采用2台420马力的普拉特·惠特尼发动机做动力，时速可以达到326km/h。

在上个世纪50年代，道格拉斯陆续推出的有4台发动机的44座DC-4、107座的DC-6以及60-105座的DC-7，巡航速度分别达到了394km/h、509km/h和653km/h；洛克希德研制了44-81座的“星座”、66-102座的“超星座”和99座的“班机明星”，速度分别达到了483km/h、467km/h和530km/h；而此时的波音只推出了波音377“同温层巡航机”，巡航速度547km/h。苏联于1976年试飞的安-32巡航速度达到了460km/h。1945年8月18日首飞的伊尔-12，最大飞行速度407km/h，以及后来的伊尔-14，飞行速度418km/h。中国的民用飞机发展始于上世纪50年代中期，运-5是新中国制造的第一架民用飞机。该机装有一台活塞式发动机和一具4叶金属螺旋桨，具有较好的飞行性能和运营经济性，最大速度256km/h。1970年运-7首飞成功，同款的客机新舟60，巡航速度达到430km/h。

随着航空技术的不断进步，后来研制的活塞螺旋桨客运飞机的飞行速度有所提高，但是在没有划时代的动力系统出现之前，很难将飞机的速度再向前推进一步。

喷气发动机的发明为将飞机推向更高的飞行速度提供了坚实的基础。喷气时代军用飞机率先出台后，新一代喷气客机呼之欲出，突破喷气发动机技术的英国再次赢得了先机。在航空技术发展中，从活塞式飞机向喷气式飞机的发展是个巨大的技术跨越，而这个跨越的践行者就是英国著名的企业家、飞行员和飞机设计师德·哈维兰。

▲ 德·哈维兰DH106“彗星”是世界上第一架喷气式客机

1952年5月2日，德·哈维兰公司研制的DH.106“彗星”号喷气客机，世界上第一种民用喷气客机，正式投入航线首航。“彗星”在翼根部安装4台“幽灵”式喷气发动机，巡航速度达到788km/h。然而，1954年1月和4月先后有两架“彗星”客机在空中突然解体，导致两次飞机爆炸解体的背后“杀手”是当时还不为人知的金属疲劳。前苏联的图-104于1956年9月投入航线，是前苏联第一种、世界上第二种投入运营的喷气式客机。该机装有两台涡轮喷气发动机，最大飞行速度900km/h。1957年，毛主席应邀去苏联访问，苏联派来接毛主席的客机就是图-104A。

就在德·哈维兰研制“彗星”之际，大洋彼岸的波音公司一刻也没有停下，从“彗星”的事故中汲取教训，在设计上做出了防止产生金属疲劳的技术措施。1954年5月15日，波音公司举行美国第一架喷气式客机波音707的原型机367-80的下线仪式。该机于1957年12月首飞，1958年投入民航运营，最大巡航速度972km/h，最大载重航程可以达到6300km，波音707客机成了民航喷气时代的佼佼者。1959年5月12日，一架波音707-320型飞机被选定为美国总统专机“空军1号”。而波音的竞争对手道格拉斯于1959年才投入运营DC-8喷气客机。在民用航空领域里，后来的事实证明输掉了时间就可能输掉了市场。

宽体客机是客机设计史上的一次重要革命，1965年8月，萨特率领100位飞机设计师进行波音747的设计。1969年2月9日，波音747-100原型机“埃弗雷特城”号首飞成功，波音747将世界最大型客机纪录保持了37年之久，直到波音强大的竞争对手空客推出了A380，才将这个纪录打破。A380的最高巡航速度可以达到大约945km/h。迄今为止，美、苏（俄）、欧共研制了11种宽体客机，总产量多达2000架。

自上个世纪50年代初超声速战斗机问世之后，超声速客机也粉墨登场，航空强国美国、苏联、英国和法国都开始了超声速客机的相关研究。

速度达到1.2马赫（约1470km/h）以后，对推力要求会急剧升高。1957年底，波音707完成了处女航，同时超音速客机进入人们的讨论范围。1962年底，英法签署了联合研制“协和式”客机的协议。该机从1976年开始服役，将商业航空运输的速度提高了一倍多。该机安装4台具有加力燃烧室的涡轮喷气发动机，并把飞机的速度限制在2.2倍声速以下，即飞机只过“声障”而不过“热障”，所以，除了承受高温的部位采用耐热的钛合金和不锈钢外，主要材料仍为铝合金。与此同时，苏联也开始研制超声速客机。1968年12月31日，由安德烈·图波列夫设计的图-144超声速客机首飞成功，巡航速度达到2.35倍声速。1963年美国总统肯尼迪决定由政府拨款研制一架比“协和”和图-144更先进的超声速客机波音2707，由于美国国会的阻挠该机胎死腹中。

▲ 虽只有短短30年“生命”，但“协和”和“图-144”的震撼与美感将依旧留在人们的记忆里

虽然1969年开启的超声速客运时代仅仅经历了30多年由于几起空难戛然而止。但是“协和”和图-144带来的震撼和美感依然留在人们的记忆里。超声速时代并没有终结，随着航空科学技术的进步，第二代超声速客机已呼之欲出。湾流公司研制的QSJ“安静超声速喷气机”被外界视为N+1代超声速喷气公务机的典型。QSJ起飞重量约45400kg、载客15人左右、巡航速度1.8马赫（约2205km/h）、航程约8890km，其突出特点是采用了民用飞机上非常少见的可变后掠翼布局。波音公司则根据NASA所提出的N+2目标需求，提出了一种100座的超声速飞机概念方案。该机采用“鸭翼+箭形主翼”的鸭式布局，机翼下方装有两台发动机，机长约73.46m，起飞重量约136200kg，巡航速度1.8马赫（约2205km/h），航程约7400km。洛·马公司以早先与超声速航宇国际公司合作开发的QSST超声速喷气公务机的放大改进型为基础，提出了一种100座级、巡航速度1.6马赫（约1960km/h）、航程约8982km的N+3代超声速客机概念方案，并将其称作“超声速绿色飞机”。

对于民用客机而言，高超声速客机也不仅仅是梦想，但是高超声速飞机需要更强劲的动力，超燃冲压发动机和变循环发动机便成为其中的选择。美国NASA于2004年11月16日试飞了代号为X-43A的新型无人机，它创造了9.7马赫（约11883km/h）的飞行速度。欧洲航天局开展的高空高速民用飞行器（也即亚轨道航天客机），能够在2个小时内搭载50名乘客从欧洲飞到澳大利亚。2016年3月16日，洛·马公司宣布计划投资不超过10亿美元用于高超声速验证机方面的研究。

3号排行榜：民航客机速度的百年“进化史”