王钟强
20世纪二三十年代,是航空史上公认的“黄金时代”。作为推动这个时代的力量之一,德国航空界出了一位了不起的人物:胡戈·容克斯。世界上第一架全金属飞机、第一架从东向西飞越北大西洋的飞机、德国第一次远航中国的飞机都出自他的手。
容克斯是一位极具创新精神的设计师,为航空技术的发展贡献了一生。希特勒上台后,他拒绝与纳粹为伍,因而被剥夺了专利和股权,还被软禁在家里。然而,二战开始后公司生产的飞机依然带着他的姓氏,让他一直背着“制造杀人武器”的恶名。
全金属的J系列
1859年2月3日,容克斯生于德国莱茵河畔的瑞特镇,父亲是一家纺织工厂的老板。1878年,容克斯中学毕业后在柏林、卡尔斯鲁厄和阿亨的技术学校学习机械工程。他一边上学,一边在父亲的公司里工作。
在柏林,他师从燃气发动机和无线电技术的先驱阿道夫·斯莱比教授。教授推崇“把科研中取得的信息应用到实践中去”,这一治学方法深深地影响了容克斯的一生。1892年,容克斯建立了自己的第一家工厂,生产汽车发动机和加热设备。
1895年,容克斯受聘担任阿亨高等技术学校教授。为了帮助同事汉斯·莱斯纳解决在飞行试验中遇到的问题,容克斯开始涉足航空这个新领域。他们俩在学校里创建了一个空气动力研究中心,还建造了一个风洞。容克斯利用气流技术进行的试验很快使他明白,将来要开发经济有效的飞机结构,就必须集中精力减少飞机在飞行中所遇到的阻力,进而他认识到,制造飞机的理想材料是金属。
1910年2月,容克斯获得了一项飞翼式飞机的专利。这种飞机采用可以承载所有设备和载荷的厚翼型。虽然这种设计当时没能实现,但今天几乎每一种飞机的机翼都装载某些载荷,有的是燃料,有的是设备。
1912年,为了回到自己在德绍的工厂专心致志地研究航空,容克斯辞去了教学工作,开始了设计、制造飞机的生涯。1914年,容克斯设计出自己的第一架中单翼飞机J-1。由于第一次世界大战爆发,设计工作被迫中断了一段时间,直到1915年12月12日,J-1才首次试飞。
这架飞机外号“锡驴”(Blechesel),是世界上第一架采用全金属结构的可实际飞行的飞机。当时的飞机都以木质桁架与肋板构成机体框架结构,使用支架和线缆加固并在外面覆盖布质蒙皮,而J-1使用钢制肋板与隔舱板构成桁架与蒙皮。
当时,铝仍然是一种相当昂贵的材料,因此J-1使用电加工的薄板钢。采用钢材的结果是飞机很重,导致爬升和机动性较差,但是它干净的单翼布局,使飞机的阻力非常小。J-1是当时速度最快的飞机之一,虽然只装一台120马力的发动机,速度却达到170千米/小时。
在J-1之后,容克斯又研制了几种“J系列”飞机,每一个型号都在强度与重量上达到了当时最好的指标,但是都停留在原型机阶段而没有投入批量生产。J-2在J-1的基础上“尽可能净化”,成为一种带武器的单座战斗机。J-3是一个没有完成的、装一台旋转式发动机的中单翼飞机设计,用波纹(瓦楞)铝合金替代原先的钢板结构。然而,负责飞机鉴定的机构(IdFlieg)不欣赏单翼机结构设计,而倾向于购买J-4那样的双翼机。
容克斯使用瓦楞铝合金来制造J-4飞机的全部飞行控制面(机翼、水平尾翼),以达到减重的目的。J-4成为容克斯的第一个投入批量生产的机型,订单达到283架,其中向作战部队交付了184架。这些飞机和其他飛机制造商生产的“信天翁”、AEG等一起,在德国空军部队中用于协同步兵作战。
此后,容克斯坚持单翼机设计的发展方向,陆续推出了几种单翼飞机,其中最成功的是J-7和加长的双座型J-8。J-8是世界上第一种采用悬桁结构的单翼飞机,与线缆支撑结构的双翼机相比,其外形显得极为新潮。但J-7和J-8的产量都很有限,其中一小部分在一战结束前曾投入到东线战场服役。
首架全金属客机
一战结束后,容克斯很快在J-8的基础上推出了F-13。该机于1919年6月25日首飞,7月完成适航认证。这种4座单翼飞机是容克斯飞机设计中的一大突破,也是容克斯公司的第一种商用飞机,同时还是世界上第一架全金属结构的客机。
当时,飞机设计的主流还是双翼机,F-13这样的气动力十分干净(没有支架和张线)的全金属悬臂下单翼飞机是十分新潮的。这型飞机在一台发动机后面是一个半封闭的、有顶棚但没有侧面玻璃窗的驾驶舱,机身里有供4名乘客使用的封闭的加热座舱,乘客座位上还装有安全带,这在当时是很少见的。
F-13一经问世,很快受到航空公司的欢迎。要知道,一战结束后,大量的战机涌入商用飞机市场,比如英国生产的DH.9轰炸机被改装成民航机,而且很便宜,这使得商用飞机市场的竞争十分激烈。但是,容克斯公司的F-13在1919年就拿到了来自奥地利、波兰和美国的订单,并在随后的几年里还得到了南美洲哥伦比亚航空公司的合同。1922年,飞机还被卖到英国、法国、意大利和日本。
为了扩大市场,容克斯在1921年设立了自己的航空公司——Junkers Lutfverkehr AG,以鼓励德国的航空公司购买F-13。到1923年,德国各航空公司有60架F-13在飞。此外,容克斯公司还使用了其他营销策略,如廉价租赁、提供贷款等。
通过各种促销手段,F-13逐步打开了市场,在欧洲就有16家用户。当容克斯的航空公司在1926年并入汉莎航空公司时,F-13已经飞行了1520万千米。1928年,汉莎购买了55架F-13,在43条国内航线上使用这些飞机。到了1937年,汉莎的F-13每周在4条航线上执飞50个航班。
F-13能在国际上流行,还有一个重要原因:其起落架可以很方便地换为浮筒。在商业航空发展的早期阶段,机场和跑道都很少,反倒是能供水上飞机起降的河流、湖泊很常见,因此水上飞机更受欢迎。而把F-13改装成水上飞机,除了增加浮筒之外,不需要做太多的改动。
F-13在美国也得到了很高的评价。美国人使用F-13创造了1900千米的远程飞行世界记录。《纽约时报》曾经评论说:“所有美国飞机制造商和专家一致认为,德国人在设计上的成就将给航空领域带来一场真正的革命。”
从1919年到1932年,F-13共生产了322架,最后一架商用F-13于1951年在巴西退役。
商业航空的先锋
一战结束后,德国在飞机生产上受到严格限制。1922年,容克斯把公司部分搬迁到莫斯科以西的菲利地区,以避开协约国的限制,重新启动飞机制造业务。
1925年,容克斯公司生产的全金属下单翼客机G-24下线。G-24也是一代“神机”,在1926~1928年间,创造了不下10项世界纪录。
1926年5月1日,新组建的德国汉莎航空公司在柏林-科尼斯堡航线上开始使用G-24飞夜航。这是全球航空界第一次载客的夜间飞行。此前,航空公司在天黑后只能运送邮件和货物,因為飞机在黑暗中着陆太危险了。G-24之所以可以载客夜航,是因为其装有先进的飞行仪器和无线电导航设备。有趣的是,无线电操作员就坐在客舱里,因为在敞开的驾驶舱里没有他的位置。
1926年9月,两架G-24(机号D901和D902)分10段完成了柏林-北京的远程飞行。最初,机组想一路直飞上海,但由于当地军阀在混战而没有实现。1926年9月26日,两架飞机返回柏林。当年晚些时候,一条连接欧亚两大洲的航线就建立起来了。
G-24客机的结构布局当年曾经被模仿,出现了荷兰的“福克三发”和美国的“福特三发”等,这些机型和G-24三发之间有太多的相似之处,曾经引起很多争议。当美国福特公司试图把飞机出口到欧洲时,容克斯公司提起诉讼,并最终打赢了官司。1930年,福特公司在布拉格发起反诉,结果失败,法院认定福特公司侵犯了容克斯的专利。
G-24之后,容克斯公司又推出了G-31,这款机型于1926年首飞。与G-24相比,G-31更大、更舒适,操纵和维护也更加简便。汉莎航空公司为G-31配备了一名乘务员,并提供机上食物和饮料(不是免费的),这让它赢得了“飞行餐车”的美誉。因为机身较大, G-31也被称为“飞行房车”。
G-31驾驶舱后面有一个隔间,里面有无线电操作员的座位和辅助动力装置(APU),再往后的客舱里安置有常规的乘客座椅,夜间飞行时,座椅可以换成10张卧铺。在座舱下面,还有行李舱和货舱。
G-31机翼后缘安装的襟翼,使飞机的着陆速度降低了10%。容克斯最初还要求在G-31上安装能收放的起落架,但是经过风洞试验后,主设计师恩斯特·金德尔说服了容克斯,因为通过降低空气阻力达到的增加速度的好处抵不过采用可收放起落架带来的重量、成本和复杂性增加的坏处,总而言之,弊大于利。
G-31没有取得像G-24那样的商业成功,只卖出13架,而G-24光是民用的就卖出54架,另外还卖出了一些军用改型。与G-24和当时更常见的双翼客机相比,G-31更舒适,速度也更快,但价格和运营成本也比较高。
最大的陆上飞机
随着1926年《凡尔赛条约》限制的废除,容克斯推出了W-33/34系列。该系列在1926~1930年间创造了航空史上的多项“第一”,包括续航时间、续航里程、飞行高度、火箭助推起飞与空中加油等,其客运型、货运型以及稍后的军用型都获得了不少订单,取得了巨大的商业成功。
W-33的驾驶舱是封闭的,有两个座位,起落架是固定的,并与尾轮分开。容克斯公司采用W字母开头的飞机都是水上飞机,但实际上W-33可以水陆两用。1926年6月17日,W-33原型机(注册号D-921)在利奥波达茨港完成了首飞。
W-33的生产始于1927年,持续到1934年,总共生产了198架。大部分飞机是在容克斯公司德绍工厂生产的,也有一些是在容克斯公司位于瑞典和苏联的子公司生产的。20世纪20年代初,为规避战后对德国飞机制造业的限制,容克斯公司在瑞典设立了一家工厂。容克斯公司在莫斯科附近的工厂,最初被用来为苏联红军生产H-21和H-22战斗机,后来也装配过W-33。
W-33创造了许多纪录,其中一个是第一次从东向西飞越大西洋。第一次由重于空气的飞行器不着陆飞越大西洋是由英国人阿尔科克和布朗在1919年驾驶维克斯公司的“维米”飞机完成的,他们乘着西风从西向东飞,用不到16个小时,就从加拿大纽芬兰的圣约翰飞到爱尔兰的克利夫登。
从东向西飞行,由于逆风的原因,更具挑战性,但随着飞机性能的改善而变得可行。1928年4月12~13日,德国人科尔、费尔德和毛里斯驾驶一架注册号为D-1167的W-33“不莱梅”号飞机,用36.5小时从爱尔兰都柏林附近的巴尔多内尔飞到加拿大的格林尼岛。他们预定的目的地是纽约,但猛烈的西风使飞机向北偏离了航线,不过他们还是安全着陆了。
有了前期的经验,容克斯在商用飞机设计上越走越远。1924年,容克斯提出了一种崭新的设计方案。该方案是一种装4台发动机、能载80位乘客的飞机。该机带有一对前置鸭翼与一对主机翼,都装在吊架上。这种飞机被命名为“J-1000”,其乘客座位被安排在主机翼与机身舱段中。
但是,J-1000最终停留在纸面上,它的基本原理后来被应用于G-38中。G-38于1929年11月6日首飞,其翼展达到44米,总重23吨,装4台发动机,能够搭载34名乘客与7名机组人员。该型飞机虽然只生产了2架,但它“霸占”世界上最大的陆上飞机的称号长达10年之久。
G-38将一些乘客座位设置于机身舱段外的主机翼内,因此其中一段机翼的前方设有窗户。由于G-38采用融合机翼设计,机身机翼上有通道,机械师能够在飞行中检修发动机。在20世纪30年代,日本三菱公司获得专利许可,仿制了6架,称为Ki-20,用作军用轰炸机/运输机。
容克斯公司推出的明星机型還有 Ju-52。Ju-52的研制开始于1928年,最初是作为一种单发民用运输机设计的,后来逐渐改进,先是改为双发,继而改为经典的三发设计,成为现代喷气式客机问世之前世界上最著名的运输机之一。在二战爆发前,已有超过400架Ju-52被提供给世界各地的航空公司使用。由于其坚固耐用,二战后,西班牙与法国还一度恢复了Ju-52的生产。
在问世后的25年间,德国、法国和西班牙总共生产了4845架Ju-52,使其成为德国航空工业历史上产量最大、出口最多的运输机。
被剥夺的晚年
1931年,容克斯公司一度陷入严重的财政困难,公司大部分股东要求容克斯离开公司。然而,容克斯是公司大量专利的持有人,而这些专利应用于当时公司所有的飞机与发动机中。为此,股东们想出了一个解决难题的办法:通过打包买断容克斯的专利,并将其注入另一家新公司——1932年11月成立的容克斯发动机专利中心有限公司。新公司再将这些专利授权给需要使用的公司。
1933年,纳粹成为德国执政党。纳粹上台对容克斯公司的直接影响是所有远程民用飞机型号发展计划一律取消。作为一位技术专家,容克斯的理想是生产经济实惠的飞机,大力发展航空运输业,这不可避免地和纳粹政权发生了冲突,因为他们想要的是军用飞机。
为此,纳粹政府强迫容克斯转让了所有专利。不久之后,他的股份也被征用,容克斯只能眼睁睁地看着自己的财产被剥夺。
1933年秋,容克斯被赶出他在德绍的工厂。他十分难过地隐居在巴伐利亚。后来,他在慕尼黑又建起一个研究中心。在那里,他开始研究一项新技术——开发金属建筑。1935年2月3日,容克斯在76岁生日那天与世长辞,一个“受折磨的天才”离开了他毕生从事的事业。从某种意义上说,这也许是一种解脱——他没有看到他心爱的发明和创新被用作杀人武器在整个欧洲肆虐。