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中了邪的民机,道格拉斯DC-10和麦道MD-11

发布时间:2013-04-12  原作者:Rstopq   点击数:

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  2009 年 3 月 23 日,联邦快递一架由广州飞往东京的 MD-11-F 货机,于成田国际机场降落时,因强风导致降落左翼触进而全机翻转,坠毁起火,事件中两名飞行员死亡。

  MD-11-F 型货机源于著名的 DC-10 飞机。至少在 20 年前,航空界曾经有过一个说法:说世界上发生空难次数最多,最臭名昭著的客机,当数麦道公司的 DC-10 型。严格来说,这说法太过于绝对,不少苏系喷气客机的飞安记录都要远差于 DC-10 型。但若说 DC-10 是喷气客机史上最具争议的机型,倒一点也不为过。它曾经极大的推动过远程宽机客机的发展,也曾经以糟糕的安全记录而饱受世人指责。

  笔者已近 20 年未再和民机打过交道了,这次 MD-11 的重大空难再次发生,使笔者突然又想法,决定翻出一些资料,简单整理一下有关这个被称作“事故率最高,最不安全”的飞机,和读者分享交流一下DC-10的故事。

背景:波音 747 带来的机遇

  1963 年,美国空军为开发新一代大型战略运输机(空运大型战略导弹)而制订了“CX-X”(Cargo,Experimental,no number,货运、实验性的、无编号)计划,计划要求最大载重量达 180,000 磅(81,648 千克),速度达 0.75 马赫(805 公里/小时),载重 115,000 磅(52,164 千克)的航程可达 5,000 海里(9,260 公里);要求货舱空间可达到,长 100 英尺(30.5 米)、宽 17 英尺(5.18 米)、高 13.5 英尺(4.11 米)。该计划之后演变为“CX-HLS”计划,HLS 即(Heavy Logistics System,重后勤系统的缩写)。1964 年波音、道格拉斯和洛克希德三家公司正式参与 CX-HLS 计划竞标。1965 年,洛克希德公司的设计配上通用电气的发动机的方案成功地入落,之后发展为著名的 C-5“银河”战略运输机。

  而落选的波音,则利用从 CX-HLS 计划中获得的先进技术,提出了波音 747 远程货机的设计方案。由于当时航空界相当乐观的认为民航客机即将跨入超音速的时代,所以最初的波音 747 计划还仅是一个配合未来超音速远程客机的货机项目。而后波音 747 计划在泛美航空公司总裁胡安·特里普(Juan Terry Trippe)的有力推动下,成功演变为了波音 747 巨型宽机客机方案。

  波音 747 是世界上首架下线的宽体型客机,成功的开创了远程客机宽体化发展的道路。波音 747 还创造了在原型机尚未设计、甚至原型机制造厂房都没有的情况下,就接获大量正式订单和意向订单的销售传奇。整个工程用波音公司工程师的话说,就是整个一个“不可思议”(The Incredibles)的项目。

747 的原型机,机号 N7470,绰号“艾佛瑞特城号”(City of Everett),现存于波音公司的飞行博物馆

1968 年 9 月 30 日出厂,1969 年 2 月 9 日首飞,注意驾驶舱写有试飞机组的姓名,Jack Waddell(杰克·韦德尔)和Brien Wygle(布里恩·威格)是试飞员,Jess Wallick(杰斯·沃利克)是随机工程师

  但波音 747 的传奇随即也带来一个崭新的问题,当时世界上大部分的机场跑道条件,滑行道宽度以及相关起降配套设施还不能满足波音 747 的起降要求(其实 30 年后的空中客车 A380 也遇到这个机场适应性的问题)。

30 年后的 A380 也遇到了当年波音 747 的问题

  因此上世纪 60 年代末,紧随着波音 747 的脚步,航空公司又开始提出了一个新的需求:研制一种载客量可较波音 747 少、却有和波音 747 相似的航程、更重要的是可以直接使用当时世界上大部分的现有机场的远程喷气客机。

  DC-10 的机遇随之而来了。

启动:一个传奇就这样开始

  为了满足航空公司提出的新要求,洛克希德和道格拉斯公司分别推出了 L-1011 型和 DC-10 型设计,用以填补波音 747 和早期 DC-8、波音 707 之间的市场空缺。

  DC-10 的启动客户为美国航空公司(American Airliners)。DC-10 实际的开发工作是在道格拉斯公司和麦道公司合并后才展开的。

  在这里还不得不先提一下美国联邦航空(FAA)于 1953 年推出的“60 分钟规定”。这个“60 分钟规定”是:所有双引擎航班在制定飞行路线时,航线上任意一点至可用备降机场不能超过 60 分钟的飞行距离。

  这一规定使得当时的许多双引擎客机在执行长距离的航班时,往往要绕道而行。同时航空公司也不能安排双引擎客机去执行一些沿途备降机场不足的线路。——这一“60 分钟规定”即是现在的 ETOPS(双发延程飞行操作标准)的前身。

  正是由于“60 分钟规定”的存在,美国航空(American Airliners)出于经济利益的考虑,要求道格拉斯公司更改设计:“再增加一台发动机”。这样就可以合理的规避了这个 FAA 的“60分钟规定”。而且起降性能也“应该”更好。所以 DC-10 的方案就变成了现在看到的这个三发的样子,麦道的设计师们简单的在 DC-10 的垂尾根部又加上了一台引擎。

  这样的设计更改,最大的好处莫过于整个后机身无需再做太大的设计修改,而且相较于机尾引擎“埋入”后机身的传统三发飞机设计,外露的垂尾引擎对发动机的维护也多少有点方便。

  ——不过也正是这个“再加一台发动机”设计更改,在日后常被指为是导致 DC-10 系列飞机操控稳定性差,重心不稳定的问题根源和“重大设计隐患”。

  第一架 DC-10 原型机在 1970 年 8 月首飞,于 1971 年开始交付客户。一个传奇就此开始!

DC-10 与 1970 年 8 月首飞,注意机身上标明的已是“McDonnell Douglas(麦克唐纳·道格拉斯)DC-10 ”了

  由于 DC-10 在垂尾部又加上了一台引擎,故在设计时,垂尾引擎安排了一个有趣的安装倾角,喷口略微向下倾斜。这样可以补偿由于增加一台发动机而带来的重心后移。

DC-10 线图,注意垂尾引擎的安装倾角

  同时,DC-10 由于简单的在垂尾上加装了一台引擎,还造成了方向舵的效率受到了影响。为此麦道特意为 DC-10 设计了一个“双铰链方向舵”。整个方向舵分为前后两段,即在普通的方向舵的后缘再加上一个可偏转的后缘铰接段,当方向舵偏转时,舵面后缘铰接段还可相对于舵面再进行一个角度的偏转,增大舵面的弯度,以此增强方向舵的效率。

DC-10 的双段式方向舵,图为 DC-10-30 派生而来的 KC-10A 加油机

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