航空工業的「黃金時代」 波紋金屬蒙皮竟成為主流？

二三十年代，在人類航空史上，正處於民航事業起步、創記錄飛行此起彼伏和飛機結構開始趨向單翼布局以及全金屬化的「黃金時代」。於是出現了一種巧合：波紋金屬蒙皮似乎與當時那些時髦的運輸機結下了不解之緣。

讓我們先從美國的汽車大王亨利.福特說起吧。當時，他的產業因發明推廣了所謂的「大眾化轎車」而與日中天。但他並不滿足於地上跑的，他還想著天上飛的。因為福特早已預感到剛剛興起的民航業必將導致運輸機的大發展，而且他更看好航空運輸終究會大量替代地面運輸的光輝前景。於是毅然收購了威廉.B.斯托特先生在經營上正陷入困境的「金屬飛行公司」，並以此為基礎，在底特律創辦了完全屬於自己的福特飛機公司。

福特飛機公司的處女作是福特4-AT 型三發動機客機。該機由美國最早的全金屬客機、斯托特的2-AT 單發小客機改裝而來，4-AT 飛機在左右機翼下的懸空吊艙中各增加一台 200 馬力的星形空冷活塞式發動機，並將前部的駕駛艙從半敞開式改為封閉式，使之成為一架很不錯的運輸機。

Ford 4-AT-F，圖片不是太清晰，無法分辨出波紋蒙皮

福特4-AT 試飛於 1926 年的 6 月 11 日，而「AT」意指「航空運輸」。它不僅作為福特汽車公司用來連接分布於五大湖之間各個分廠的空中貨運工具，而且很快成為當時另一種著名客機、福克F.Ⅶ.b-3m 的有力競爭對手(後者曾是多項世界飛行記錄的創造者)。不久，福特公司又衍生出另一種改裝三台 450 馬力黃蜂Jr. J-6 型發動機、商載有所提高的 14 座(指載客，下同)旅客機福特5-AT，別名「錫鵝」，試飛於 1929 年 9 月 4 日。由於它具有結構堅固、操縱容易和適宜於在小型機場起降等優點，所以被國內主要航空公司紛紛採用，一時間成為美國最大的客機和「美國民航機」的代名詞。後來，福特公司又發展了 7-AT 和 9-AT 等改型，它們的統一稱呼是「三發」(Tri-motor)。到 1933 年停產時，「三發」式運輸機的總產量達到 199 架(其中 5-AT 占 117 架)。作為一架設計成功的民航運輸機，除了美國以外，還遠銷加拿大、墨西哥、南美和歐州各國、甚至中國，成為民航開拓時期享有盛名的機種。

「三發」的成功，在很大程度上得益於它合理的氣動布局和構造，其中重要的一點是採用了當時在運輸機上較為流行的「波紋蒙皮」。

波紋蒙皮的始作俑者，應該是德國人胡戈. 容克斯。作為一名飛機設計師，他第一個提倡飛機的一體化設計，第一個造出了全金屬飛機，也第一個提出了波紋蒙皮的概念。

當時，飛機的蒙皮剛剛嘗試用薄鋁板來替代傳統的布料，容克斯博士設想用一種呈波紋狀截面的薄鋁板來代替普通的鋁合金平板，旨在進一步增加它的強度。1918 年，第一次世界大戰剛剛結束，在他研製的世界上第一種下單翼布局的全金屬敞蓬式雙座戰鬥機上已經率先採用了這種獨特的蒙皮。1919 年，另一種稱作 J. 9 的試製型單座單翼戰鬥機也作出了同樣的選擇，可惜由於當時發動機功率偏低，作為一架結構相對較重的作戰飛機，還不足以滿足其必要的推力要求，因此未能投產。

經試驗表明，當波紋蒙皮上無數的細微凹槽順飛行方向鋪設時，在大幅提高機體表面強度之同時，相對飛行阻力最小。而當凹槽走向與飛行方向相互垂直時，雖然機翼蒙皮可以有效抑制因升力引起的沿翼展方向的機翼上蹺變形，但由此產生的飛行阻力可能令人難以接受。所以，波紋蒙皮無論用在機身上還是用在機翼上，幾乎都採用順氣流鋪設的做法。波紋蒙皮其實有點象我們鋪房頂用的那種瓦楞板，在某些方向抗變形能力很強，有較好的比強度，所以在當時的好些飛機型號上得到了成功應用。

就容克飛機公司而言，1923 年問世的 12 座三發動機客機 G.24、1926 年問世的 16 座三發動機客機 G.31 和 1929 年問世的 34 座四發動機客機 G.38，都無一例外地採用了鋁合金波紋蒙皮。其中的 G.24，曾是歐洲最早的定期航線客機。而 G.38 則是徹頭徹尾採用「一體化設計」的大型民用旅客機。它擁有一副翼根弦長極長，相對厚度極大的機翼，部分旅客可以坐在機翼內一邊飲咖啡一邊觀風景，空中機械師也可以從容地通過機翼內部走道去接近和維護髮動機。正是堅固的波紋蒙皮，保證了 G.38 的安全飛行。

從上至下：容克斯的 G24、G31、G38

然而，波紋蒙皮第一次大顯身手，則見於容克博士的又一傑作 J.13(又名 D-1，後改稱 F.13)，F.13 是最早出現的低單翼布局全金屬單發活塞式小型民用飛機，但它更是航空史上第一種專門設計製造的旅客機，因此在飛機發展史上佔有重要一席。同時，它也是完完全全採用波紋蒙皮的早期飛機之一。到 1932 年為止，一共生產了 322 架。1931 年，中國的民航公司還引進數架，用於短途空運。當時人們對它的評價是：「特別耐風雪的侵蝕，而且耐摔打，即使是迫降，一般也能保證乘員的安全。」很顯然，這又得益於它獨特的波紋蒙皮構造。

在二三十年代航空「黃金時代」里，先進國家紛紛仿效研製用於跨洋遠航的水上型旅客機。德國的道尼爾飛機公司試製了總重 55,000 千克、翼展 47.85 米的巨型水上客機 Do-X，它除了擁有 12 台發動機以外，另一個重要特徵是全面採用鋁合金波紋蒙皮。曇花一現的 Do-X 一度成為世界上最大的民航機，並於 1929 年創記錄地同時運送 169 名旅客從水面起飛翱翔於藍天，後來又完成了一次環球飛行。

小池繁夫所繪的 Do-X

無獨有偶，作為軍用運輸機先驅的三發動機運輸機 Ju.52/3m，在全機表面同樣採用高強度的波紋蒙皮構造。使它成為產量最大、使用時間最長的又一種「穿燈心絨外衣」的飛機。

它和美國的福特「三發」式運輸機以及荷蘭的福克F.Ⅶ.b-3m 式三發運輸機一樣，都是直接從單發客機改裝而來的。安裝三台 525 馬力 BMW132A 型星形空冷活塞式發動機的 Ju.52/3m 試飛於 1932 年，在其投產後立即受到漢莎航空公司的青睞，並先後有 231 架在該公司服役，每次飛行可載客 15 名。但 Ju.52/3m 最大用途是戰場運輸。在二戰期間，成為德軍空運、空降、滑翔機牽引、戰地救護、磁性探雷甚至敵後轟炸的良好飛行平台，先後派生出 30 余種改型，共生產了 4,835 架(內軍用型 2,804 架)。並因其堅固耐用、用途靈活多樣而獲得「容克大嬸」的綽號。

1935 年，我國當時的歐亞航空公司曾引進 7 架 Ju.52/3m 用於航線運輸，單價 12 萬德國馬克。

至今，仍然有少數該型飛機翱翔於世界各地，主要用於包租飛行和廣告飛行。椐機務人員反映，儘管已過去近 70 年，但飛機表面依然鋥亮如新，毫無腐蝕或變形，這多半也得益於如今早已過時的波紋蒙皮。

Ju 52 的波紋蒙皮

為了鞏固海外市場，老牌殖民主義國家英國不失時機地推出多種遠程運輸機，用於開拓歐、非、亞等國際航線。其中，由漢德利.佩季飛機公司研製生產的 8 架 HP.42 型客機，乃當時的佼佼者，它試飛於 1930 年 11 月。

這是一種頗具特色的 38 座飛機，採用高置式雙層機翼和多重垂尾氣動布局。四台 550 馬力的空冷發動機呈「器」字形集中安置在近機身附近的上下翼之間。它特別修長的機身用波紋蒙皮牢牢包裹著。

HP.42 擁有當時一般客機雙倍的載客量和較遠的航程，屬於三十年代少見的「大型機」。由於翼載低，可以在 180 米以內的平地上完成起飛滑跑，所以特別適宜於遠航途中迫降後的再次復飛。為適應長時間飛行的需要，HP.42 還特地在客艙的中段設置了廁所和廚房設備，為客艙現代化服務開了先河。

值得一提的是，在 HP.42 1,126.5 萬千米累計航程的飛行生涯中，安全運送 30 萬人次旅客而無一傷亡，這良好的安全記錄，是否也應歸功於其堅固的構造?俗話講得好：「虎死也留皮」。1941 年，當最後一架 HP.42 從皇家海軍退役時，它的機身作為飛行員值班室而被永久留在了基地的跑道邊。

小池繁夫所繪的 HP.42 旅客機

除了這些名機以外，我們不得不提及曾在 30 年代初期，因三連冠奪得世界速度冠軍頭銜而永久擁有斯奈特獎盃的英國競速型水上飛機「超馬林S.6B」。這架神奇的飛機，幾乎集「黃金時代」最先進的航空技術於一身，儘管已考慮到要盡量減少飛行摩擦阻力和飛機重量，但在它的機身上，還是採用了一部分波紋蒙皮，籍以提高其承載強度。

此外，在二三十年代的日本和蘇聯，也有一些飛機在設計上嘗試使用過這種蒙皮構造，如 1926 年 11 月試飛的蘇聯最大型轟炸機特勃-1(安特-4)以及 1930 年 11 月試飛的四發動機巨型重轟炸機特勃-3(安特-6)。後者當時是世界上最大的飛機，翼展 40 余米，曾飛來我國援華抗日。其他有關飛機，在這裡就不一一介紹了。

TB-3

隨著航空材料學和飛機構造學的進步，到三十年代後期，波紋蒙皮完成了它的歷史使命，已不再出現於飛機上。