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一位飞机设计师的传奇人生(一)

2015-03-29  本文已影响680人  andy1999

克拉伦斯 伦纳德 “凯利”约翰逊,是这位美国著名的飞机设计师的全名。而后来人们更喜欢称他为“凯利”,虽然这个名字实际上来源于在他上小学时由于勇猛好斗,同学们给他起的一个带有赞许意味的绰号。

这个绰号来自于一首当时流行的歌曲《来自翡翠岛的凯利》。而实际上他的性格并非好斗,不过是因为他总是在校园里被几个个头高的坏家伙欺负,他认为再这么忍让下去只会使自己的处境更加的糟糕,于是他决定反击。最终那个坏家伙被他打折了腿,他被老师拿着尺子打手掌,而同学们却对他肃然起敬,然后给他起了这么一个绰号。

他的个性并不好勇斗狠,但知道自己该干什么,并且总是能够坚持到底。他自己曾说过,当他在12岁的时候他就已经知道自己未来去做什么了—-就是当一个飞机设计师。而他也确实一直在为这个目标不断努力,并最终取得了至今令人觉得不可思议的成就。

凯利为美国著名的飞机设计制造公司洛克希德 马丁服务了40年,由他主导设计的飞机超过四十个型号。其中包括在“二战”中让日本空军闻风丧胆的P-38闪电战斗机,以及这之后的第一架双倍音速的战斗机F104.还有为侦测而设计制造的U2,还有著名的“黑鸟”SR-71.

其中U2飞机的升限达到了惊人的27000米,SR-71竟然达到了30000米,SR-71的最大速度为音速的3.5倍,这不但让当时“冷战”中的对立阵营苏联毫无办法,而且至今这几项记录仍旧无人打破。

1985年他的自传出版,书名叫做《More Than My Share It All》,直译为《超出我的份额》。国内翻译时取的意译,叫做《我怎样设计飞机》。这本书很有意思,从他的童年讲起,讲他的成长,经历,工作,生活。其中最为重要的当然是他在洛克希德 马丁公司工作的经历。包括他创建并领导的设计小组“臭鼬工程队”,这个以“高效,独立,灵活”而出名的飞机设计队。

通过这本书中作者的学习和工作经历,通过他的眼睛我看到了一部分美国飞机设计制造历史,他个人的成功脱离不了那个工业化社会迅速发展的时代进步。于是不由自主的与自己国家航空业的过去以及现在做比较。虽然现在我们已经开始使用全世界上最先进的飞机,同时我们也开始雄心勃勃的制造自己设计的大飞机,但那种差距仍旧是巨大的,并且从时间这个维度上来说,这种差距足以让我们目瞪口呆,并且这几十年的差距恐怕是无法在短时间内追赶的上。

凯利 约翰逊生于1910年2月。他的父亲是瑞典人,1884年跑来了美国,靠着泥瓦匠这个活计干了好几年才稳定了下来,并且把他的妻子从瑞典接了过来。他们住在美国密歇根洲的伊什伯明镇,那个被作者认为是个非常美丽的镇子。有着广袤的森林,除了提供木材外他还可以每个夏天在树上搭个林中小屋,还有一个一个的山丘,从山上他可以眺望山下的铁路,那些铁路也是这个贫穷家庭维持生计的一个途径,他们总是会跟在装满煤块的列车后面捡拾掉下来的煤渣。

从做泥瓦匠的父亲那他继承了使用各种工具的能力,而从做洗衣工的母亲那他继承了吃苦的本事。而他的父母无论再穷,仍是完全支持他在学校完成学业。

在学校的图书馆他找到了很多感兴趣的书。比如一位飞行员,又是一个工程师和机械设计师的叫TOM SWIFT的人写的有关飞机,潜水艇,汽车的书。因为这个,当他十二岁的时候,他就立下了志愿,要成为一名飞机设计师。

他提到了这个图书馆是那个名叫安德鲁 卡内基的人捐赠修建的。那个著名的钢铁大王。因为他靠着这里产出的铁矿石发家,他也就在这块地方用自己的钱做了很多善事。

在那个时候,因为“一战”飞机迅速达到了实用的阶段,人们开始乘坐飞机出行,并且在他们这个镇上,也经常会有表演飞行特技的人来进行表演,并且只需要花三美元你就可以乘坐一圈。

那时我们这里的乡村里,可曾听说过飞机?见识过火车呢?

同样由于一战的影响力,在北洋政府时期,军阀的军队陆续买过很多在当时世界上来说比较先进的飞机。

并且在北京南苑机场,中国人第一次研制可自己的一架飞机。

只是因为当时中国在工业化上面实在落后太多,因此并不具备大规模生产和继续研制的能力。因此使用的飞机大多为购买,并且数量不算太大。

购买的飞机不但型号种类多,并且技术都还很先进。比如这个现在的手表制造商宝玑制造的飞机。

还有这个曾在1932年被红军缴获的飞机。据说聂荣臻曾经乘坐过这种飞机。

回头来看,双方起点貌似相同。但在当时无论在技术上还是数量上来说,我们购买制造的飞机都没能成规模和气候。而当时一战时的欧洲已经将大量飞机用于侦查和作战了。最重要的可能就是工业基础的差距实在太大,无论是理论还是生产上,与业已工业化的欧美国家差距太大。而这种基础上的差距最终导致后续飞机设计制造上差距的持续扩大。简直是绝尘而去。

1927年,著名的飞行家查尔斯 林白完成了人类首次单机横跨大西洋的壮举,这使得全世界为之兴奋,所有人都看到了航空业的潜力。

1927年5月21日,当林白的单翼飞机“圣路易斯精神”号经过长达33个多小时,距离3600英里的运行并在巴黎着陆后,人群吞没了林白和他的飞机。两个中队的法国士兵都无法阻挡他们。

林白生于密歇根洲的底特律,并且他也是一位瑞典裔美国人。

我想凯利 约翰逊一定受到了鼓舞并坚定了信心,在他中学毕业后,他进入了一所市专科学校攻读工程学的一些基础课程,包括物理,数学,微积分。在课余为了赚到学费和生活费,他会去做板条工,这个对于他来说驾轻就熟。假期他会去汽车制造厂打工,在生产流水线上制造汽车。

这很辛苦但他自认为值得去做。

而所做的这一切都是在为着他心中的那个理想—成为一名飞机设计师而做着准备。

在他进入大学前,他想着应该去学一下飞行,这样能够为以后的飞机设计工作打一些基础。于是他揣着300美元去到航空港,并且找到一个飞行员,准备接受十小时的飞行训练。

这大概应该是在1930年前,那个时候在美国不但可以随便坐飞机,甚至你都可以随便拿点钱就去学飞行,而且看起来也不算是特别贵,一个学生打工就可以赚来的钱,可以买来十个小时的飞行训练!

那个飞行员是个好心人,建议他还是留下那些钱,上大学的时候一定能够派上用场。

于是他用钱买了一辆二手的福特T型车。(看到这里我又一次感到了深深的羡慕嫉妒恨。)

这里再提一下,福特和他的汽车公司都是来自于密歇根洲的底特律。

那是底特律汽车城的黄金年代,也是美国制造业黄金年代的开始。这种大规模工业化生产不但使得工业产品进入千家万户,更催化了技术和管理手段的提高。这也是为什么美国够在二战后期才被动参战,但是却能够在很短时间内就可以装备好一只最强大的军队。

下面这个是民国时候的江南造船厂。1927年到1937年,这曾经是民国的一个黄金十年,中国人尝试着追赶欧美国家的步开始了自己的工业化进程。但这个进程被日本人的侵略打断了,自此二三十年内都未能再有这种发展机遇。而这中间的几十年也恰恰是欧美国家工业化进程加速的阶段。当我们终于开始平稳下来时,我们发现彼此间巨大的差距已经无法再去追赶,你甚至已经看不到他们的背影,只有一长串脚步。

这种巨大落差再某种意义上来说促成了我们急于求成的心态,而这一次我们自己选择了一条自欺欺人的方法,最终又错失了另外一段发展机遇。

以至于直到上个世纪末,我们付出了巨大的代价之后,并且我们仍旧需要花费巨大的代价才能够开始我们自己的工业化进程。虽然我们进步很快,但是曲折不断。虽然我们奋起直追,但是当我们取得了一些成就满怀信心时,我们发现人家早已迈过了这一阶段,在信息化的道路上走的很远了。

所以,从这个角度上来说,在心中我实在不能轻易的原谅日本人。

这里是美国密歇根大学的图书馆。

凯利两年的专科学校毕业后,1929年在他19岁时进入了密歇根大学攻读航空工程学位。

在这里他碰上了好几位出色的教授。在他们们的带领下,系统学习了土木工程,电工,机械工程,化工以及航空设计制造等一系列课程。

你可以看到,那时候的飞机大多采用钢材骨架木制结构的机身,还有活塞式螺旋桨发动机。现在看起来是如此的简陋。但我们要知道,1903年莱特兄弟才第一次让人造飞行器飞上了天。

而飞机的设计与制造又依赖于各个技术领域的发展,发动机的马力受限,新型轻质材料还未被生产出来,因此在飞机上广泛使用木制材料是一个更好的选择。那时候比较先进的飞机马力大约在200匹左右,升限6000米,速度在200到250KM/H,航程不超过1000KM。

但通过凯利所学的课程,我们可以看到对于航空工程是一个综合学科的概念已经定型,并且他们知道未来的飞机设计和制造将会用到各个工业领域最为现今的技术和材料,因此大学里他们会学习并去做更多的前沿性的研究。最终这些研究试验也将会被应用到实际中去。

比如教授他的第一位教授,来自于波兰,是一位 飞机设计先驱,他曾经师从那个建造了埃菲尔铁塔的埃菲尔教授,并同他一起建造过风洞。而这位波兰教授又曾经和一位俄国人制造过世界上第一架四个发动机的飞机。

凯利跟随这位教授学习空气动力学,同时凯利在学校的风洞为这位教授打工,而教授会时不时的接一些校外的研究合同,比如为铁路公司设计流线型火车,还有风力发电研究。

很快,凯利和他的同学就租下来一些风洞使用的时间,他们自己为汽车公司做流线型汽车的研究工作。

世界上第一个风洞公认为是英国人在1871年建造的,莱特兄弟于1901年建造了一个风速12米的风洞,因此在这之后世界上第一架飞机得以设计制造出来。这种大型风洞不但可以为研究制造飞机服务,同时还有导弹,汽车,甚至模拟摩天大楼的抗风能力。我们国家直到上世纪60年代,才开始设计建造大型风洞。

另一位教授则是金属材料加工领域的先驱,在那个时候他就已经同汽车企业合作,研究高速钢材和其他金属材料的切割方法。凯利多年后在洛克希德 马丁设计制造飞机时,就曾采用过这位教授研究出来的方法去切割钛和不锈钢。

他还从一位俄国教授那里学会了如何避免飞机机翼和尾翼颤振的方法。在飞机发展的早期,颤振是一个非常可怕的难题。而消除这种因发动机振动,或空气扰动造成的颤振一直是飞机设计中需要注意的问题,可以通过重心前移,提高材料刚度,包括后面的仿生学引入,通过观察蜻蜓的翅膀来制造机翼防止颤振。

当凯利1932年从密歇根大学毕业后,那时的美国还未能从开始于1929年的经济大萧条中恢复过来,罗斯福总统的新政要在他1933年担任总统后才能够施行。因此他没有找到合适的工作,但在找工作的途中他碰到了正在改组中的洛克希德公司。公司的主管建议他明年过来,那时候一定会有好工作等着他的。

于是凯利回到了学校又读了一年研究生。

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