民航运输机发展史前言飞机是人类20世纪所取得的最重大的科技成就之一。
莱特兄弟在1903年发明飞机的最初几年里,各国的军方一直是航空发明的主要资助者,莱特兄弟飞机的第一个买家就是美国陆军通信兵团,还曾因安全因素连续造成十一名军官因失事而殉职,被飞行安全界称作“最初的十一人”(the first eleven)。
直到一次大战結束后,随着軍事需要的剧然減少,才开始将之应用于民间的邮政及交通运输。
早期受机械可靠度及天气等因素限制,搭乘飛機旅行往往被看作一种冒險性的時尚方式,直到60年代后期,隨著噴射機飛行高度高過大部分的天气变化(三萬英呎左右)、同時可提供快捷而又平穩舒適的旅程,搭机旅行才逐漸广为大众接受。
目前全球每年搭乘飛機的旅客約有16亿人次之多,還在逐年不断成長。
與其他交通工具相比,飛機的優點是快捷與机动:快捷在追求高效率的今天,節省了大量的運輸時間。
其次是机动,飛機不受高山、河川、沙漠、海洋的阻隔,且可根据客貨源数量隨時增減班次。
而在众所瞩目的安全性上来說,拜科技進步之賜,世界民航定期航線失事率已大幅降低,目前西方国家設計製造飛機的平均百萬操作小時(飛時)失事率僅約0.37,遠較陸路運輸为低;但因为空難事件的单一死亡率較高,故其安全性仍为輿論關注與质疑焦點。
依照國際民航組織(ICAO)第七號附約規定,航空器依其升力來源之不同可归类为(1)飛機(2)旋翼機(3)滑翔機(4)气球或飛艇等4個類別。
根據「白努利原理」,飛機的升力來自依本身前進時行經翅膀的氣流所產生,旋翼機(或俗稱的直昇機)則利用「旋翼」的圓周運動產生升力,改變旋翼的運動即能改變其飛行狀態。
滑翔機本身不具有動力,需靠外力拖曳運動後再利用長長的翅膀產生升力,然後順著地表的上升氣流「御風而行」;前述三種航空器都比空氣要重,氣球或飛艇則比空氣要輕,完全利用阿基米德的「浮力原理」浮於空中,除了供作交通工具外,在一次大戰時曾被廣泛運用作為對敵方城市轟炸或戰線觀測的載具。
第二節、展翅初飛在飛機大量使用之前,1909年11月16日,德國發明家齊伯林創辦了德國航空有限責任公司(簡稱DELAG,後來轉為國營DZR公司),是世界上第一家商業性質的民航運輸業者。
該公司自1910年開始用飛艇載客收費,到1913年11月第一次世界大戰爆發前夕,該公司在德國各城市間運送了34000旅次,無一傷亡,確立了「航空公司」的基本經營型態。
一次大戰結束後,該公司及其後續者的齊伯林飛艇繼續用於客運並成為新興粹納政權展示國力的標誌;直到1937年5月,填充氫氣的飛艇「興登堡號」在飛越大西洋到達美國時,於紐澤西州降落場地不幸著火失事,事件照片及目擊者驚悚證詞被當時新興的大眾傳播媒體(報紙、無線電廣播)廣泛散佈,終止了各國繼續發展飛艇的意願;而媒體報導與飛航事故間的隱晦而又複雜的關係才方興未艾。
固定翼航空器定期商業客運則開始於1914年1月1日,美國東南部佛羅里達州開闢了一條飛越海灣、連接聖彼得堡(St.Petersburg)和譚巴市(Tampa)的旅遊航線(Air Boat Line),每天兩個班次,飛行時間僅23分鐘,在旅遊旺季共經營了5個月,載客1204人次。
這個航線充份展現了空運快捷的長處:兩地間搭船需要2小時,乘火車繞一大圈需要12小時,汽車更要花上24小時,搭飛機只需23分鐘,航空的優勢顯而易見。
第三節、一次大戰後的發展1914年,第一次世界大戰(歐戰)爆發,各國傾全力將航空力量展現在軍事活動上。
飛機性能經過4年激烈戰爭歷練,無論在飛行性能還是結構強度上都得到了極大的提昇。
戰後,大量剩餘飛機被歐美各國政府以低價拋售求現,數以千計的飛行或技術人員急需謀求軍事以外的出路,造就了第一次「軍轉民」的浪潮,同樣的情況也再度發生於1945年二次大戰結束後蓬勃發展的民用航空市場上。
時至今日,軍方資源仍是許多國家民航事業發展的重要來源之一。
歐戰後的1919年2月,英國和比利時之間開始了航空郵運服務,同年8月25日,在倫敦和巴黎之間開通了採用大戰剩餘物資D.H.4A飛機的客運和貨運航線。
當時的北洋政府為了發展民航,也向英國的Vicker公司訂購了40架由轟炸機改裝的Vimy Commerical,當時被稱作「維梅機」或「維美機」,該機因性能不佳,在歐洲只賣出了3架,幸而有北洋政府的訂單方能維持生產,不過該機北洋政府進口數量雖多,主要用途還在供作軍閥混戰時轟炸和偵察之用,真正在民航運輸上發揮者極少。
同時,德人容克斯由戰時的J-10型轟炸機改良成世界上第一架全金屬單翼的F-13型4人座民航機,此機性能優異,在民航運輸史上佔有極重要地位,被60多家航空公司採用,巴西航空甚至使用到1954年。
民初各方軍閥及北伐軍(俄援裝備)以至國民政府時期均曾使用過F-13型機。
一戰剛結束時的民航機多由軍用轟炸機改裝而來,荷蘭人安東尼•福克從1919年的4人座單發動機的F.2開始,才開發了一系列純民用飛機。
1925年,福克再度以他的木質福克F.7a/3m開創三發動機飛機設計的新潮流。
這種飛機實際上是單發動機F.7的三發衍生型,後來還有F.12和F.20等後續機型。
一時之間,三發動機的設計除了在歐洲造成風潮外,也影響了大西洋彼端的美國:位於底特律的福特汽車公司在1926年推出一種全金屬三個發動機的Ford Tri Motor 14人座客機,因外型酷似被稱作「錫鵝」(Tin Goose)。
1928年,波音公司也生產了非常類似但體型較小的Boeing 80型三發動機雙翼機。
國民政府時期與美方合辦的中國航空公司曾引進福特「錫鵝」機,而另一家與德國合辦的歐亞航空公司為了在市場上與其競爭,緊急進口了大名鼎鼎的德製容克斯Ju-52機多架,被稱作「大容機」。
其中有一架還售予國民政府成為蔣公座機,民國25年西安事變時由蔣夫人乘座該機前往西安營救,從而留下了歷史鏡頭。
德國容克斯公司在1930年推出了單發動機的Ju-52/1M 並在1932年改為裝置三個發動機的Ju-52/3M。
這種飛機採用與該廠F-13型機相同的波浪形金屬蒙皮,結構堅固可靠,複翼式的襟翼及副翼組合,具有良好短場起降能力,曾參與西班牙內戰及二次大戰,成為納粹空軍運輸主力,也是德國傘兵的標準突擊運具,被暱稱為「鋼鐵安妮」。
1929年,容克斯另外還生產了外型巨大的30人座的G-38,部分旅客居然被安置在該型機寬大的機翼裏。
20年代歐洲在民用飛機的發展處於領先地位,除了英、法、德等國各自發展外,小國荷蘭的福克廠一系列優秀的民用飛機迭創長程飛行記錄,也開發了三發動機飛機設計的新潮流。
二次大戰後,該廠還陸續發展FK-27、FK-28、FK-50、FK-70、FK-100等機型,但在90年代航空界不景氣中仍以破產告終,其產品目前由該廠員工組成的「Fokker Service」來維繫,國內華信航空仍是其大宗用戶。
第四節、經典年代進入30年代後,世界航空發展的優勢逐步落到地大物博的美國人手中,我們可以從一些統計數字中略窺一端:在1926年,美國一年只有5,800人次搭過飛機;但在1930年,雖逢經濟大蕭條,卻仍有417,000人次的搭乘量。
這股熱潮要感謝一個稱為林白的美國航空郵件公司飛行員,1927年5月,林白獨力以33小時冒險飛越大西洋,成為首位由美洲到歐洲不停靠的飛行員,他的壯舉給予美國政府、民航業界及飛機製造廠極大的鼓勵,投入大量資源從事相關的發展,這種優勢仍保持到今天。
1931年,波音公司製造了一架外觀現代化的轟炸機B-9,参与當時美國陸軍航空兵的競標案,不幸落敗。
波音遂以B-9為基礎開發出一種新型民用飛機,稱為B-247,它的外形新穎,採用半硬殼機身及可收放式起落架等新技術,可載客10人,性能超過當時所有的民航機,被公認是第一種“現代化”的民航機,連愛好新事物的少帥張學良也曾購買一架作為專機,後來轉為國府空軍所用。
該機於1933年2月首飛,3月起投入聯合航空公司(UA)營運,在該年的夏天便創造了從美國東海岸到西海岸只需19小時45分鐘的速度紀錄。
因為波音公司最初祇肯將B-247賣給當時屬同一個集團旗下的UA,使UA的對手環球航空(TWA)非常不滿,轉而求向另一家飛機製造廠道格拉斯公司,成功開發出了DC系列客机。
道格拉斯公司於1933年推出DC-1,1934年為了與波音公司的B-247抗衡,再推出加長型的14座DC-2(我空軍使用者稱為「大達機」),航空公司反應不錯,遂又開發了加寬機身、21人座可帶臥鋪並有空廚提供熱食的DC-3,從此掀開了波音和道格拉斯(後來的麦道公司)兩家公司長達數十年的競爭,直到1996年底波音將麦道合併為止。
DC-3是一種性能良好、安全又可靠的飛機,堪稱目前最為長壽的一種飛機,直到今天仍有少數還在世界各地飛翔。
其強化機身底部的軍用型C-47除了在二戰時空投盟軍的傘兵,飛越駝峰運送支援中國抗戰物資外,戰後的1948年和C-54(DC-4軍用型)共同執行柏林空運任務,在軍事運輸上佔有歷史性的地位。
DC-3以其更大載運能力搶在波音B-247前面,成為當時世界上最成功的設計。
波音為了重新奪回B-247失去的優勢,便開始生產的革命性的B-307「同溫層客機」,於1938年首飛。
這是一種從由B-17「飛行堡壘」轟炸機發展出來的設計,成為世界上第一種座艙增壓客機(機身截面也由B-17的方型改為圓筒型以均衡內部壓力),它可以飛得更高(一萬呎以上)以避開大部分的天氣變化,卻又使旅客在高空飛行時不受稀薄空氣的影響。
第一批B-307於1940年中左右由環球航空和汎美航空(PAN AM)使用,但是因為艙壓可靠性等問題並沒有大量被市場接受。
從30年代至50年代的20年間裏,由於飛機的續航力有限,曾使水上飛機(或水陸兩用機)一度大行其道。
水上飛機最大的優點是使用時不需要专门的場地。
为了多載载客、飛得遠,飛機的尺寸不怕大,因為在浩瀚的江洋湖面上總會找到供飛機起降的地方,其巨大者如德國多尼爾公司的Do X型等;美國泛美航空也曾使用波音公司制造的B-314飛艇,運作於「中」美間定期航線(舊金山至上海及香港等地),中國航空公司也曾使用過Loening公司的C2H水陸兩用飛機(洛寧機)經營長江航線,直至中航引進DC-2後方才退居第二線,抗戰時期還曾納編為我空軍後備兵力。
隨著客機性能的提昇和二次大戰時因军事需要在各地广建机场,战后水上飛機就逐步退出了空運市場。
30年代的美國,除了波音和道格拉斯公司之外,還有一家洛克希德公司也致力開發新型的民用客機,以代替該公司最早發展,但並不受歡迎的「獵戶座」(不是該公司製造的另一種P-3「獵戶座」反潛機,但顯然洛克希德公司很喜歡這個名字)。
為滿足環球航空公司對增壓座艙、不著陸橫跨美洲和越洋飛行的要求,洛克希德公司自1939年開始了L-049/1049/1649系列「星座式/超級星座式」客機的設計(軍用型稱C-69/C-121),這種客機後來成為該公司最富盛名的流線設計。