重上蓝天——一架戴克三角翼的新生

前一段时间看了火箭少年胡振宇的故事，内心非常震撼，同时也很复杂。为什么震撼？是他内心强大的不折不挠的驱动力，是他对火箭的高度热忱。同时，期望着他能保持这种驱动力，不断前进，不要被各种阻力阻挡前进的脚步。那为什么又复杂呢？原因是我在想，为什么不是某个航空航天科班出身的高学历的家伙，而是一个高考成绩只有三四百分、以体育特长生的身份进了大学工商管理专业的人做出了这样的成就呢？什么样的人能成就梦想？

戴维·威廉姆斯年轻的时候也怀揣着飞行的梦想，他是怎样做的呢？他和他的戴克无尾三角翼又经历了怎样的曲折呢？一个普通的美国人的飞行梦是怎样圆的呢？这架飞机的设计者又是什么人呢？为什么他能设计出这样的飞机呢？希望本文能给大家带来有益的启示。

想要飞机，自己动手造

戴维·威廉姆斯希望拥有一架高性能的飞机，但问题是囊中羞涩。于是，在1968年，他决定自己动手制造一架。他相中了戴克无尾三角翼飞机，并解释说：“戴克三角翼真正吸引我的是，它的机翼可以折叠起来，整架飞机可以用一辆汽车拖走。这种设计特别方便我把飞机放在一个我认为安全的地方。还有就是，它的起落架可以收放。”要知道，对于轻型飞机而言，可收放式起落架简直是有点奢侈。

当时，戴维了解到，戴克三角翼JD2型只有一架在飞，也就是这型飞机的原型机，设计者是约翰·戴克。

雄心勃勃的他立刻订购了4130钢（相当于国标的30CrMo牌号的合金结构钢①）管材，并开始学习气焊、玻璃钢成形，以及如何往机体上安装玻璃钢外壳等一大堆相应的飞机制造工艺。他说：“飞机起落架的材料是6150弹簧钢（相当于国标的50CrVA牌号的弹簧钢②）棒料，在所有工序当中，除了氦气保护焊和起落架部件的热处理之外，都是我亲自干的。”当时的戴维未曾想到，数十年之后，在重新修复他那架在库房里停放了超过四分之一世纪的三角翼飞机的时候，还会需要这些技术。

花了两年半的时间，加上8800美元（包含一台崭新的180马力/132千瓦莱康明发动机），戴维最终于1972年4月份完成了他的戴克三角翼（注册号N18DW）。从易于驾驶的塞斯纳150飞机改飞高性能坐骑的过程算是顺利，戴克三角翼飞机优异的起飞、爬升和巡航性能让初试身手的戴维兴奋异常，但是，他随后便在着陆技术方面上了很重要的一课。

“那是1972年，我的第一次着陆，我在埃尔·帕索机场的塔台前几乎完美地向跑道落去，我向前稳杆，结果，前轮一接地，并没有如我所愿开始在跑道滑行，相反，我的飞机又腾空而起，像海豚一样跳了起来。我最后一个海豚跳的高度有7～8米那么高，前起落架被巨大的冲击力给搞坏了——这纯属我的操作失误，但是当时的我却并不知晓如何才能避免。”

修复了飞机唯一的损伤——前轮之后，戴维开始了新的飞行履历，在随后的几年当中，年均飞行时数达到了70小时，这使得他对他的三角翼飞机的飞行特性和脾气秉性达到了了如指掌的程度。后来，这架飞机和他的全家一起从德克萨斯搬到了南加州。

1973年，戴维的无尾三角翼在奥什喀什的EAA年度飞行大会上首次亮相。戴维的妻子和孩子们就坐在后排。他们先飞抵新泽西拜访了父母，之后，他们直奔奥什卡什，并在那里获得了该型飞机设计师约翰·戴克颁发的最佳型号奖。戴维回忆说，“那是我们一家四口进行的首次跨区飞行，也是我们一生当中一次真正的历险。”而这段特殊的旅程自然有一个值得记忆的开始。当时奥兰治县的天气情况只适于仪表飞行，他解释说：“我们一直等到大约上午9点钟，天气仍然没有改观，因此我干脆用汽车拖着飞机走，一直到了加州的河滨市，中午时分，我们在那里起飞。”

在埃尔帕索过了一夜之后，耽误行程的就不再是天气，而是人的原因了。戴维回忆说，第二天的早上，有大约10个人待在机场的滑行道上等着要看他的飞机。事实上，因为有人想要看一看他的飞机而耽误行程的这种事情，一路上都没有断过。

1979年，再次飞往奥什喀什的时候，有一位朋友和戴夫相伴而飞。在飞过洛基山脉去向堪萨斯的萨利纳市途中，就在科罗拉多州斯不灵市西南的偏僻地带上空，飞机发动机上的两个连杆脱落了。他说：“当时，飞机震得特厉害，我因此确信，发动机完了，飞机得迫降了。”在侧风中，戴维驾着飞机向一条碎石路落了下去。“感觉就像是把飞机落在了轴承上一样难以控制。”他拼尽全力也无法把高速滑行的飞机保持在路面上，一头扎向了路边的一处鸡舍。“事故造成的生命伤害是两只母鸡。”戴维说着呵呵笑了。但是，他的戴克三角翼飞机完了。两个机翼损坏；仪表板前面的东西也都坏了；飞机上的莱康明O-360发动机“在接地前就完了，只用了500小时——我装它的时候还是一台崭新的发动机。”

戴克三角翼的重生

飞机遭到重大损坏之后，戴维一直没时间去修复飞机，可是又割舍不下，因此将该飞机存放在机库里面。这一等就是二十多年，戴维的孩子们已经长大成人，他也退休了，搬到了弗洛里达的吉拉格市。2006年的1月1日，戴维开始修复飞机。他买了台崭新的210马力（154千瓦）的莱康明IO-390-EXP发动机，并配了一副恒速螺旋桨，以使飞机拥有更强大的动力和更好的爬升性能。

他把机体长度缩短了12厘米，又把发动机罩加长了12厘米，以平衡因为换装更大的发动机和恒速螺旋桨而造成的机头重量的增加。“这样的话，我基本上没有改变飞机的气动布局、重量及飞机的气动平衡。发动机罩延长了12厘米使得我可以让螺旋桨略微靠前一些，这对提高飞机性能有益处。”

戴维制造了一个新的发动机罩，以适应上述这些改动。好在IO-390发动机采用电喷供油，所以无需化油器和体积巨大的空气滤清器，因此发动机罩也不用因为要容纳这些东西而突出鼓包来。他把泡沫块和金属片装到具有精确外形的模具上，然后铺上3到4层的玻璃纤维布和树脂材料，固化之后就得到了新的发动机罩。

N18DW原本能够装180升的燃油，但是为了适应新发动机更大的功率和耗油率，戴维又给飞机增加了34升的燃油容量。他说：“在重新修复的过程当中，还有一些具有挑战性的工作在里面。”其中一个问题就是给电动燃油泵找个合适的位置。发动机防火墙的前后他都试过了，但都不合适。“我找不到一个合适的地方，能让泵在飞机处于任何迎角状态下都比油箱的位置还低。”为此，戴克还几次专程赶往约翰·戴克在弗洛里达的工作室，和飞机的设计师一起探讨了他对飞机的改动方案。戴维解释说：“我希望在燃油系统当中不用抽负压，就能把油箱中的油全部用完。最后，我们决定把油泵后移到油箱下方的主梁部位。这一改动迫使我第三次重新处理了一遍燃油系统。总的结果是，发动机增重、燃油系统改动，导致飞机的载员数由4人变成了3人。”

这一次，戴维能买得起TIG焊机了，因此可以亲手焊接、制造飞机的机械式可收放起落架。在不焊接，不干玻璃钢活的时候，他就给机身、升降副翼（可同时起到副翼和升降舵作用的操纵面，与飞机的驾驶杆机械连接，完成对飞机的俯仰和横滚操纵）、垂尾、机翼以及方向舵铆接玻璃钢蒙皮。铆钉上面刷上高强度聚酯快干胶，然后覆盖锯齿布条，再喷上一层聚酯快干胶，最外面的一层是柠檬黄颜色的胶衣。戴维说：“事实上我对这些东西过敏。在喷这层半透明的黄色装饰层之前，还要先喷上白色的底漆。”

得益于航电技术的进步，戴维换装了以戴农D100电子飞行仪表系统和发动机监控系统为中心的玻璃化座舱。不过，他还在飞机上装着备用的气压式飞行仪表。戴维说，“其实我真正使用的是气压式仪表。我在电子行业工作多年，很了解这些玩艺，我可不准备把我所有的鸡蛋都放在一个篮子里。”

戴维在20世纪60年代学过使用全向甚高频信标（VOR）飞行，因此他的N18DW配备了具备VOR、测距、滑翔比指示和定位这些功能的本迪克斯/金公司的KNS80综合飞行仪表系统。“但我还是非常喜欢GPS。”戴维说道。他的飞机上还配备了正品飞行公司出品的“飞行猎豹”系统——该系统有一个移动地图，有完整的数据库，具备地形显示功能，还有一个实时天气情况接收器。戴维的确很喜欢GPS，以至于他现在飞行的时候，还备份了另外一台劳伦斯出品的飞行GPS接收器。看看这飞机，两个字——“奢侈”。

最精彩的部分——飞行

在戴维修复飞机的过程当中，尽管不时有子女跑来打搅，但他的工作还是很高效的。经过一年的修复工作，这架戴克三角翼达到了待飞状态。2007年4月，滑行测试的收尾阶段，戴夫正在进行起飞—接地测试，也就是让飞机离地再落下来。其中的一跳“跳得太高了，飞机脱离了地效范围，而空速又不够，因此飞机接地过重，起落架再次损坏。”不过他根本没把这当回事，很快再次修复。在随后的8月份，这架重获新生的飞机进行了首飞。

这架飞机看上去似乎不太容易操控。然而，戴维并不这么认为，他说，戴克三角翼飞机的升力体机身和双三角机翼的设计赋予了该机稳定的飞行特性，并且能很好地抵御阵风的影响。在此次的改动之前，这架飞机从不失速，最多是半失速。“现在，空速112千米/时到120千米/时气流会发生分离。尽管和以前相比，失速并不明显，我还是准备在机翼前缘加装失速条或者在左翼上添加涡流发生器。”

总的来说，戴维对飞机的表现还是非常满意的。他说，新装的恒速桨提高了起飞和爬升性能。满油条件下，飞机的起飞离地距离是210米。戴维说：“飞机的起飞离地速度是120千米/时，我会持续加速到160千米/时再增大爬升角，脱离地效范围。”在爬升阶段，他飞行速度一般为160千米/时，或者190千米/时。在1000米的高度，飞机仍然能以超过305米/分的爬升率持续爬升。

开始，戴维以160千米/时的速度进近下滑。“熟练之后，我的进近速度是175千米/时；拉平时的表速基本在145千米/时；接地速度为125千米/时。由于飞机的静态停放迎角是9.5度，因此，拉平的时候需要让飞机的迎角略大于这个角度，才能完成两点着陆。”

在不飞的时候，戴维就把他的宝贝飞机停放在家里。机库的滑动式玻璃门打开之后有3米宽，足以让他把飞机推进带有空调的“豪华机窝”里。

戴维说：“这真是一架非常不错的飞机，令人兴奋，也是我生命当中最棒的经历。” 驾着这架外形独特的飞机出行，在机场与人相遇，真是一件非常惬意的事情。戴维从20世纪60年代起，就常常去参加EAA的各类展会，担任EAA和自制飞机群体的非正式形象大使。对他来说，重要的事情就是把自制飞机的大家庭组织在一起，让刚加入的新人融入进来。无论是制造，还是修复一架飞机，那都将是一件回报丰硕的事情。

设计师约翰·戴克和戴克三角翼

约翰·戴克，戴克无尾三角翼飞机的设计者，20世纪50年代在海军服役的时候，他开始对三角翼布局感兴趣。强烈的好奇心，促使他曾亲自去德国拜会了三角翼之父——艾尔·里匹驰。在莱特-帕特森空军基地任职文职技师的约翰，是一位自学成才的航空工程师。他于20世纪50年代末开始制造三角翼布局的飞机模型。由于付不起风洞吹风试验的费用，约翰自己想办法，设计制作了一个用来测量“空速、升力、阻力等等诸如此类的数据”的架子，然后把这个架子装到他的汽车上。他说：“我就沿着公路一直往前开，我的妻子詹妮会把所有的数据都记录下来。”

在这些接受测试的模型当中，有一款后来就成了具有独特外形和未来流线特征的JD-1高性能四座飞机。该机于1962年的7月17日进行了首次飞行。而令这架编号N555A的飞机显得非同寻常的还不仅仅是它的外表。该机把焊接钢管、布以及玻璃钢这些材料融合进了一架三角翼飞机上；1名飞行员在前、3位乘客并排在后，座舱宽敞，视野良好；起落架可收放，巡航速度达到了273.5千米/时；机翼可以折叠，因此可以用轿车或者卡车拖挂着在高速公路上以主起落架行进。

1963年，JD-1首次参加了在伊利诺斯州的洛克堡举行的EAA展会，并被大家评为最新优秀设计。着了迷的人们，包括EAA的创始人保罗·鲍勃兹尼在内，成群结队地涌向这架新式飞机来一睹尊容。约翰说，从一开始，就决定不围绕这一型号进行商业开发，也不提供部件，只提供制造图纸和计划。“想要制造的人必须要有相应的能力。一旦他们有了制造的能力，就会非常地积极。”他售出了超过600份图纸，不过，迄今为止，大概只有十几架飞上了天空。

1964年，一场火灾烧毁了他的原型机。约翰回忆道：“只有大概三分之二的部分留了下来。”他又给飞机重新做了一个新机翼、新座舱地板、发动机安装架和发动机整流罩。于1966年完成的新飞机，型号变成了JD-2。因为机体主结构还完好，所以飞机的注册号仍为N555A。

看到约翰·戴克非同寻常的设计，你一定觉得他本人肯定也会有些异乎寻常。事实上，他不是。从他谈论有关三角翼飞机的内容来看，他也只是一位痴迷航空的设计师，一个曾经担任过五十多年机体和动力系统的机械师、拥有35年的检查员身份的严肃而又认真的家伙。因此，我们是否可以说，寻常的人设计出了并不寻常的东西。

约翰说：“我曾在海军当过4年的飞行工程师，然后去了莱特-帕特森空军基地，我在那里的身份是飞机机械师。我的好多时间都是在空军博物馆的飞机陈列室里面度过的，我发现我可以在技术图书室看到各种各样的报告和书籍。

“在海军服役时，我就在无意当中发现了亚历山大·里匹驰的三角翼飞机设计，并深深地迷上了这种设计。空军博物馆里有他设计的一架LP6滑翔机，我用了很多时间研究它。之后，我发现空军博物馆里有NACA的有关三角翼飞机设计的报告，不仅仅是里匹驰的设计概念，还有很多其他三角翼飞机的，包括康维尔公司F-102截击机的资料。

“我一直有个疑问，为什么三角翼没有用到通用飞机的设计上。这个问题一直困扰着我。我特别喜欢瑞典萨伯公司研发的“龙”战斗机，因为这款飞机的双三角翼设计能够很好地把机翼和发动机进气道结合在一起。

“最后，我决定亲自制造一架三角翼飞机；这大概是在1959年。我准备使用60度的前缘后掠角和‘龙’式战斗机的双三角翼布局。

“我首先做了几个自由飞模型，利用这些模型的飞行数据来计算出几个基本的布局方案。然后我把模型固定在汽车上，模拟风洞试验。我给模型装上传感器以便测量相应的升力、迎角和空速。因为汽车速度相对较低，模型尺寸也较小，我只能得到低展弦比布局在低雷诺数情况下的参数，但是我还是得到了很多非常有用的数据。

“我抛弃了传统的机身设计，采用整体升力体外形的机身，这对整体设计确实起了非常大的帮助作用。

“当年在我制造飞机的时候，我准备使用泡沫和玻璃钢材料，FAA的人就站在一旁嘲笑我。好多人曾经一次又一次地向我问起，如果我今天再做飞机的话，是否还会使用泡沫材料。我的回答很简单，中空不会带来任何重量的增加。泡沫+玻璃钢结构正好可以带来这样的好处——中空结构里面的大量空间。

“我在所有重要的承载部件上都使用了钢架结构，因为这样容易进行计算分析。机翼上的载荷由翼梁接头承载，机翼上的其余部件只需要保持机翼的气动外形，并把气动载荷传递给翼梁接头就可以了。

“机翼的蒙皮可以用四层7.5盎司（212.6克）的船用纤维布料或者三层10盎司（283.5克）的纤维布料制成。你可以用聚酯树脂来做固化剂（基体），但是和环氧树脂相比，前者会收缩，后者则不会。

“翼肋的间隔是380毫米，我把石墨带粘合在翼肋之间的蒙皮内侧作为加强。

“前轮转向系统在不同的制造者那里处理方法不尽相同，不过都通过踏板来操纵独立的舵柄连杆实现转向，并且都采用传统的操纵习惯。

“如果让我今天再设计一次的话，我还是会使用钢管结构的机身，因为这种结构结实、可靠，并且易于制造。我会给机翼接缝位置装上一个新的整流包边，这样可以把飞机的失速速度足足降低24千米/时，达到差不多97千米/时。我会尝试用复合材料来制造翼板，不过先要证实这种材料做出来要和现在的结构一样轻才行。因为尽可能地降低飞机的翼载荷是飞机设计上的重中之重。多余的重量只会有害。当然，如果有人愿意花时间和金钱用石墨之类的东西来制造机身、发动机罩以及机翼蒙皮的话，飞机当然会比现在轻很多。但是，这架飞机的造价也会因此而非常昂贵。现在，你一定会惊讶，制造飞机的基础材料原来可以这么廉价。”

在20世纪70年代的时候，曾经有一家知名的航空杂志带着派玻飞机公司的首席工程师来到奥什喀什，让他评价一下哪一款飞机适于投入生产。当被问到，从生产的角度来看，他认为哪款飞机最好的时候，他毫不犹豫地说，是戴克三角翼飞机。结构上可能会有一些改动，但是从外形上看，和其他同等性能的飞机相比，这款飞机可以用更快的速度、更低的成本生产出来。

无论是在戴克无尾三角翼飞机诞生的上世纪60年代，还是在半个世纪之后的今天，这款飞机身上的每一处设计都代表了一种独到的飞机制造思路。即使在今天看来，其设计依然是独一无二的。

我们得说，约翰·戴克创造了奇迹。事实上，人类能在蓝天展翅飞翔，本来就是奇迹，你说呢？

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