魯坦旅行者
關於其他旅行者號或航海家號，請見「航海家號」。Rutan Model 76 旅行者號（Rutan Model 76 Voyager）是世界上第一架實現載人不着陸不加油而環球飛行的飛機。[1]它在1986年由飛行員迪克·魯坦（Dick Rutan）和珍妮·耶格爾（Jeana Yeager）駕駛進行一次環球飛行，並以40212km的總航程（FAI認證紀錄[1]）打破1962年由一架美國B-52轟炸機創下的20168km的飛行距離世界紀錄。設計者是伯特·魯坦。
| Rutan Model 76 旅行者 | |
|---|---|
 魯坦旅行者號歸航 | |
| 概況 | |
| 類型 | 創紀錄飛行器 |
| 製造商 | 旅行者飛機公司 |
| 製造數量 | 1 |
| 歷史 | |
| 起役日期 | 1984年 |
| 首飛 | 1984年6月22日 |
| 退役日期 | 1987 |
歷史
編輯旅行者號的想法始於1981年。魯坦兄弟在加州莫哈維機場的餐廳就餐時聊到了可不可以設計一架打破當時航程世界紀錄（20168公里，由一架B-52創造）的飛機。[2]。但之後，主意就變成了如何設計一架不着陸不加油就進行環球飛行的飛機。在那次就餐里，伯特·魯坦在餐巾紙上繪出了旅行者號最早的雛形。[3][4]
在一群熱心人的幫助下，魯坦兄弟在1982年於莫哈維機場開始建造旅行者號的工程。值得注意的是，這個飛機的製造經費幾乎都來自私人捐贈。而製造飛機的人員大多是志願者。[2][1]1984年6月2日旅行者號出廠。6月22日，旅行者號進行了他的第一次飛行。在這之前魯坦的團隊已經為了這架飛機工作了18個月，22000個小時。[2]
設計
編輯總體
編輯以當時的角度來看，旅行者號是一個非常古怪的設計。他採取了三機身鴨式布局的設計。中央的機身是乘員座艙和發動機艙，一前一後裝有兩台發動機。兩側的機身則連接了主機翼，鴨翼以及雙垂尾。
旅行者號的首要設計訴求就是高燃油效率。達到這個目標，減重是不可避免的選擇。鴨式布局相比常規布局的飛行器，具有安定性差和滑翔性能差的缺點。但鴨式布局的主翼和鴨翼都產生正升力（相比下常規布局裡用於配平的水平尾翼需要產生負升力）。因此旅行者號選擇鴨式布局以達成提高氣動效率的目的（也因此降低了重量）。旅行者號的鴨翼還有一個很小的前掠角，以進一步降低誘導阻力。旅行者號的機翼展弦比非常大，對於長距離飛行來說可以有效的降低阻力。如現在的大型客機一樣，旅行者號在機翼的翼尖也安裝了翼梢小翼。如此設計使旅行者號的升阻比達到了驚人的27。[5]當然，這導致飛機的安定性和操縱性較差。參與試飛的迪克·魯坦對旅行者號的操縱性評價就很差。[4]因此旅行者號裝有陀螺儀和電傳飛控系統，以輔助飛行員駕駛飛機。
旅行者號幾乎就是一個飛行的油箱。[4]相比只有425kg（939lb）的結構重量，飛機內17個油箱裡攜帶的燃油多達4056kg。[3]由於燃料太多，飛行員在飛行的全程還要人手控制各個油箱裡的燃油分配。
中央的乘員艙是前後雙艙的結構。前面的駕駛艙僅供單人駕駛飛機。艙室的正面被儀表覆蓋，僅有側窗。駕駛時需要坐起來，將頭伸到駕駛艙上方突出的觀察窗里。與現代的戰鬥機一樣，旅行者號採用側位駕駛杆。駕駛員的座位在艙室偏右。[4]駕駛艙後面是休息艙，可供一人休息。[6]飛行時由兩個人輪流駕駛。儘管如此，這個飛機的乘員艙實在算不得舒適，因為他實在太小了。旅行者號的乘員艙最窄處只有0.6m。[3]整個艙的體積大約和電話亭差不多。乘員連正常姿勢睡覺都難以做到。[2]此外為了減輕重量，旅行者號上很多理應由機器代勞的操作都是使用人工，甚至收放起落架都是使用人力。因此很大的增加了駕駛員的負擔。而雷達也曾經被當做可以被去掉的選擇。所幸，飛機上依然保留了自動駕駛儀，多少可以分擔一些工作（雖然這個自動駕駛儀不怎麼可靠）。[4]
結構
編輯
和當時還常用金屬材料的飛機不同，旅行者號的主要結構部件都是由複合材料製成的。大部分的機體使用了1/4英寸厚的紙蜂窩材料和上下碳纖維及凱芙拉組成的三明治結構製成。
使用複合材料的優勢是很明顯的。碳纖維的機體重量遠遠低於使用金屬的設計，其殼體每平方的重量僅為1.22kg。[3]由於整架飛機98%的結構都是由複合材料製作，才能使這架飛機的結構重量僅有425kg。實際上旅行者號也是當時製造的最大的複合材料飛機。[7]
動力
編輯
旅行者號的動力採用前拉後推的布局。如此設計的雙發飛機可以降低飛機的迎風截面，從而降低阻力。儘管飛機將近80%的起飛重量都是燃油，為了節約這些寶貴的燃料，兩台發動機在巡航時也只有一台工作，另一台只在起飛、爬升和遇到惡劣天氣的時候才會使用。飛機後部的巡航發動機是一台特里達因·大陸IOL-200液冷引擎，前部的輔助發動機則是特里達因·大陸0-240。兩台發動機都安裝了變矩螺旋槳。
環球飛行
編輯在漫長的準備之後，1986年12月14日，旅行者號在愛德華茲空軍基地踏上了環球飛行的旅程。
早上8：01分（UTC-8），旅行者號在愛德華茲空軍基地長達4300米的跑道上開始了緩慢的加速。[2]由於要節省燃料，旅行者號的發動機動力和他的起飛重量很不成比例。因此需要非常長的加速時間才能達到起飛速度（這也就是為什麼要在愛德華茲空軍基地起飛。當時只有這裡有足夠長的跑道可以讓旅行者號起飛，並且向民間開放。[2]）。旅行者號用盡了幾乎整條跑道的長度才成功離地。[4]由於機翼里裝了太多的燃料使機翼下垂嚴重，飛機在起飛的過程中擦壞了左側機翼上的翼尖小翼。完成起飛後，伴飛的輕型飛機對這個損壞進行了觀察。在認為損壞不至於對飛行有太大影響後，迪克於空中做了一系列機動將這一側的翼尖小翼甩掉，以避免小翼意外脫落造成事故。[4]
旅行者號的飛行是相當辛苦的。如前所述，旅行者號的駕駛艙極度狹小，甚至無法舒適的休息。為此迪克和珍妮制定了很詳細的飛行計劃，並且規定兩個人2、3小時就輪換駕駛一次，以儘量的降低身體疲憊程度。但情況不是總能按計劃進行。旅行者號在飛行途中出現了各種小毛病，包括油壓下降、冷卻液泄露以及自動駕駛儀故障等。[7]處理這些問題消耗了兩個人的大量精力。珍妮在整個飛行過程中一直受困於頭疼的折磨（這可能是因為24小時不停的發動機噪音），並且在飛行途中患上了胃病。[4]
除了飛機本身，兩個人最大的敵人就是多變的天氣。旅行者號不能承受劇烈的氣流，因此需要在天氣支持團隊指導下及時避開複雜天氣區域，[4]因此繞了很多路。有一次他們甚至需要繞過一個直徑966km的颱風。大量的繞道也增加了飛行員的心理壓力。因為繞路意味着超出計劃的燃料消耗。這可能讓他們的環球飛行計劃失敗。[4][2]一些政治原因也影響了他們的航線。比如利比亞就禁止旅行者號入境，因為當時卡扎菲正和美國交惡。
無論如何，旅行者號最終還是飛回了美國。此時兩名飛行員已經承受了當時最長的飛行時間。
降落前7小時發生了一個意外，用於巡航的後發動機熄火，失去動力的飛機急速下跌。所幸前發動機隨後被啟動，4分鐘後巡航發動機也重新啟動，使飛機能夠堅持飛到愛德華茲空軍基地。[7]
1986年12月23日8：05分（UTC-8），旅行者號終於降落在愛德華茲空軍基地。整個飛行最終使用了9天3分鐘44秒，總航程40212km。[1]當飛機降落以後，油箱裡只剩下了最後48升燃料。
之後
編輯完成創紀錄飛行後4天，迪克·魯坦和珍妮·耶格爾獲得了里根總統頒發的總統公民獎章。[1]此外他們還獲得了一系列其他航空獎項。[2]
指標
編輯數據來自[9]
一般參數
編輯- 乘員：2
- 長度：7.74m
- 翼展： 33.77 m
- 高度：3.14 m
- 機翼面積：33.72平方米
- 空重：1217kg
- 起飛重量：4397.3kg
- 動力： 1 × 特里達因·大陸 O-240, 131.7 hp (96.9 kW)
1 × 特里達因·大陸 IOL-200, 111.5 hp (82 kW)
性能參數
編輯- 平均平飛速度：196 km/h
- 估計無風航程：43928 km
- 續航時間：216 小時
參見
編輯參考
編輯- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Voyager - Dick Rutan （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 迪克·魯坦的個人網站
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Rutan Voyager （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - Air Racinh History[永久失效連結]
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 飛向天空的技術牛仔 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 三聯生活周刊
- ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 Voyager: A Crazy Dream? 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2012-06-27. - Airport Journals[永久失效連結]
- ^ Rutan Voyager （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - Aviation Earth
- ^ Scaled Composites Voyager （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ^ 7.0 7.1 7.2 EAA - The Voyager 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2013-06-21.
- ^ Rutan Voyager - Smithsonian National Air and Space Museum. [2013-06-18]. （原始內容存檔於2016-05-07）.
- ^ 《簡明世界飛機手冊》航空工業出版社 -1991年 ISBN 780046377X