1台喷气发动机和18000磅燃料

“80 小时环球飞行”。史蒂夫·福塞特试图创造不间断环球单人飞行纪录，而这句令人愉悦的营销口号听起来像是一种怀旧的玩笑：这让人想起了儒勒·凡尔纳的小说，那是环球冒险的黄金时代。事实上，如果一切顺利，今年晚些时候福塞特将完成环球飞行，飞越美国太平洋海岸，驾驶宽大、细长的飞机——维珍大西洋环球飞行者号——飞越落基山脉，停在 21,000 英里、80 小时前离开的中西部跑道上。整个飞行过程中，福塞特基本都处于清醒状态，他将饱受颠簸的折磨，还要面对无休止的发动机监控、燃油管理、天气分析和导航等心理压力——更不用说实际飞行了。

这还只是在一切顺利的情况下。如果情况不顺利，福塞特的飞行将会在充满燃油、压力极大的飞机极其危险的起飞过程中，以一团可怕的火球收场。或者，他那架科幻感十足的飞机——三体船式结构，一个喷气发动机悬停在驾驶舱微型气泡座舱盖上方几英寸处——将会在乱流或高 G 紧急操纵中解体。或者，尽管福塞特经验丰富、训练有素，但他也会睡着。“如果他失去行动能力——如果他睡着了，没有醒来——就会发生事故，”全球飞行者号的创造者、著名航空设计师伯特·鲁坦说。“飞机没有自动着陆功能，也没有办法从驾驶舱外控制飞机。”

换句话说，这是一项危险而又令人愉快的任务。飞机就像一个飞行的油箱，在高空的强风中必须保持可控性，同时还要消耗自身重量的 82%。但福塞特信心十足。首先，这位 59 岁的商人，以投资银行家的身份发家，以冒险家的身份闻名，以前就做过这样的事情。他的航海和航空记录包括首次单人驾驶热气球不间断环球飞行，这是他在 2002 年第六次尝试时实现的。（他目前还在努力打破 62,000 英尺的滑翔机飞行高度记录，并于 11 月 14 日在阿根廷创造了 1,244 英里的滑翔机飞行距离记录。）他的冒险伙伴，项目赞助商维珍航空的创始人、首席执行官兼董事长理查德·布兰森爵士，是一位老热气球爱好者，拥有自己的世界记录——他将担任福塞特的后备飞行员。福塞特对他的飞机和它的设计师寄予厚望：毕竟，伯特·鲁坦建造了具有历史意义的螺旋桨驱动的“旅行者”飞机，他的兄弟迪克·鲁坦和吉娜·耶格尔在 1986 年驾驶这架飞机进行了为期九天的不加油环球飞行。

技术。环球飞行者号面临的技术挑战甚至比旅行者号更大。旅行者号现在悬挂在史密森尼国家航空航天博物馆，使用两台活塞发动机飞行，携带 7,000 磅燃料，有两名飞行员。环球飞行者号将在旅行者号漫步的地方疾驰，其设计将减重和结构完整性技术推向了绝对极限。（双舷外吊杆中的油箱被非正式地称为西瓜——这不是最令人放心的比喻。）机上装有 18,000 磅军用喷气燃料，起飞将是一件令人紧张的事情；在飞行结束时，由于大部分燃料都已耗尽，飞机将变得轻如羽毛，特别容易受到湍流的影响。

GlobalFlyer目前正处于制造的后期阶段，制造厂位于加利福尼亚州莫哈维沙漠的鲁坦著名的飞机工厂 Scaled Composites。在 Scaled 及其邻居（一群民用飞行测试公司）的跑道对面，停着数十架停飞的客机，窗户上贴着反光箔，等待航空业从低迷中复苏。

但 Scaled 公司的情况却很紧张。在一个机库里，员工们正在测试可能成为世界上第一个成功的私人载人航天计划的设备——该项目名为 Tier One，由微软亿万富翁保罗·艾伦的投资公司 Vulcan 资助。（该项目使用母机发射一架较小的火箭推进式有翼飞行器，旨在证明商业亚轨道航天飞行的可行性（见“伯特打造你的太空之旅”，2003 年 7 月）。）其他机库里有秘密项目，客户是鲁坦不愿透露的——通常是美国军方的承包商。GlobalFlyer 从三年前成立之初就一直是个秘密，直到 10 月 23日在伦敦举行新闻发布会——而《大众科学》是第一个看到正在制造的极其复杂的飞机的媒体。

为了容纳GlobalFlyer 114 英尺的翼展，机库必须进行扩建（建造者必须拆除附近办公室的一堵墙，以便让一只机翼穿过机库），团队成员在机库内努力完成飞机的制造，以便开始飞行测试计划（首次试飞可能在 2004 年初进行）。他们围在机臂（每个机臂都有自己的尾翼组件）和中央机身周围，安装飞行控制装置和航空电子设备，修理 Williams FJ44-3 涡扇发动机，并将浸有环氧树脂的碳纤维织物条覆盖在机身结构的接头上。

GlobalFlyer有机翼和机身肋条，但比传统飞机少得多。复合材料蒙皮在很大程度上是飞机的结构。“肋条用于稳定蒙皮，而蒙皮是主要的承重构件，”项目首席工程师乔恩·卡考 (Jon Karkow) 温和地解释说。“形状像工字梁的碳纤维翼梁可以抵抗巨大的机翼弯曲载荷。”卡考展示了两种复合材料样品，一种约四分之一英寸厚的用于机翼，另一种3/8英寸厚的用于机身。这种复合材料由碳纤维、蜂窝结构和另一种碳表面组成，比大多数飞机金属更​​坚固、更轻，也更昂贵、更难制造。卡考走到机翼的副翼旁，指出副翼上几乎没有使用金属，甚至控制面也通过复合材料铰链与飞机连接。唯一的金属结构部件（不包括发动机和航空电子设备）是铝制起落架支柱和发动机支架。

经过两年的设计过程，飞机的制造于 2002 年 9 月开始，在此期间，鲁坦和他的首席工程师确定了飞机的配置；这项工作是与福塞特合作完成的，福塞特在与鲁坦兄弟讨论了飞行问题后委托 Scaled 公司制造这架飞机。“当史蒂夫来找我们时，他没有要求使用涡扇发动机——他想制造一架单座的旅行者号飞机，”伯特·鲁坦回忆道，并补充说，最初选择旅行者号配置的部分原因是，当时他们认为喷气发动机无法达到这样的航程，因为喷气发动机比活塞发动机消耗更多的燃料。“但我告诉他，我不会制造活塞发动机——我已经做过了。”

根本挑战是高燃料分数：燃料占飞机总重量的百分比。鲁坦花了一个周末的时间，发现根据全球鹰无人机制造竞赛的经验，他或许能够制造出喷气式飞机，因为全球鹰无人机对燃料分数的要求极高。这需要比旅行者号更进一步地提高空气动力学性能，以减少阻力和提高效率，并大幅减轻结构重量。由于涡扇发动机的耗油量，全球飞行者号必须携带比旅行者号多三倍的燃料。即使有这么多燃料，它的航程也会比旅行者号短，这迫使鲁坦提议让新飞机沿着急流环游世界，以利用 50 到 100 节的加速。沿着南回归线而不是赤道飞行的路线将减少飞行里程，同时仍符合记录要求，记录的参数由国际航空联合会严格定义。 （这架飞机最初名为 Capricorn。当理查德·布兰森于 2003 年中期作为赞助商加入该团队时，他赢得了重新命名的权利。）

“所以我去找史蒂夫，告诉他我可以制造一个比 Jeana (Yeager) 更轻的自动驾驶仪，而且用一台发动机代替两台发动机可以减轻一些重量，”Rutan 说道。“我知道我们可以将燃料效率提高到 82%。” （旅行者号的燃料效率为 72%）

福塞特很喜欢这个计划，真正的设计工作开始了，空气动力学家约翰·龙克兹设计机翼（机翼形状——龙克兹也设计了旅行者号），乔·鲁迪负责结构设计，查克·科尔曼负责系统设计，鲍勃·摩根负责起落架。卡考说，在此过程中，团队试验了几种配置。他们尝试过完全拆除机身，将飞行员放在其中一个吊杆内，但这引起了空气动力学问题，减少了航程并在其他方面影响了性能。他们考虑了一种更传统的形状，但最终决定急流路线更有利于三体船配置的空气动力学——这种设计最适合在高空和快速顺风的情况下进行远程飞行。然后，三体船的设计进行了调整。“这是一个反复的过程，”卡考解释说。“我们逐渐缩小到你在这里看到的形状。例如，随着燃料估算的变化，吊杆就会交替变长和变短。我们移动了物体以提高可见度并微调重心。”

GlobalFlyer的空气动力学设计得益于现代计算能力，工程师们可以利用计算流体力学研究设计——将数字飞机放入数字风洞中。“当我设计 Voyager 时，”Rutan 说，“我用的是一台 48K 内存的 Apple II，我还编写了自己的 Basic 程序。现在我们拥有与大公司相同的先进 CFD。我们现在非常擅长设计低阻力飞机。”

更平稳的空气动力学设计将为福塞特带来更多飞行距离，但不足以让他返回出发机场。（返回机场的地点尚待确定，但很可能位于美国中西部的某个地方，因此如果燃料耗尽，也不会在水上飞行。）重量是根本问题，正因为如此， GlobalFlyer完全采用复合材料制造，尽可能简单。所有不重要的部件都被删除。例如，只有几个检查面板可以接触内部部件；如果您需要从其他地方进入，请拿出锯子，然后用碳纤维修补孔洞。驾驶舱门上没有把手。“我们没有花哨的门把手，”卡考说。“这是一扇插入式门，因此压力会将其压在密封件上。如果我们需要在紧急情况下进入内部，我们只需将其踢开即可——地面上不会有任何压力。”

这让人想起查尔斯·林德伯格 1927 年独自飞越大西洋的壮举。林德伯格选择不携带救生筏，
降落伞或无线电，因为他认为他不需要它们。他预计会成功，而救生筏之类的东西只会增加危险的重量。福塞特会带这些东西，但只是因为它们比 1927 年轻得多。但他不会带火灾探测和灭火系统、除冰设备或备用起落架伸展系统——这些都太重了。

飞行。空载状态下， GlobalFlyer 的重量为 3,577 磅。满油状态下，重量将达到 22,066 磅。加上这么重的重量，再加上一台商务喷气式发动机，福塞特需要 14 个小时才能达到 45,000 英尺的巡航高度。

到那时，鲁坦和他的团队已经完成了他们的任务。剩下的就交给福塞特了。随着时间的推移，他的心理优势将越来越难以保持。福塞特将拥有自动驾驶仪，但仍需驾驶飞机并监控任务。与林德伯格一样，这很可能有助于他保持警觉。“我会好好补充水分并注意基本的身体状况，”福塞特说，他每天都跑步，还曾游过英吉利海峡，“我将全心投入导航和飞行控制。我将通过卫星电子邮件和电话与任务控制中心保持密切联系。我们可能还会进行一项科学实验。以前，在帆船和气球飞行时，我曾长时间待在控制中心。”

尽管如此，没有人能够预测福塞特在飞行的最后阶段会处于何种精神状态；不过，历史给我们提供了许多值得思考的东西。在长达 33 小时的跨大西洋飞行中，林德​​伯格——前一晚没有睡觉——在飞行的第 17 个小时就已精疲力竭，出现了逼真的幻觉，并经历了无法控制的 30 秒“微睡眠”；他已经无法控制自己的眼睑，开始体验到一种可以最好地描述为精神与身体和环境完全脱离的状态。正是他作为一名飞行员的卓越技能让他的圣路易斯精神号保持了航线。

当代飞行员的生活也并不轻松：B-2 轰炸机飞行员通常只能勉强完成任务，有时任务时间长达 40 多个小时，尽管他们两人一组飞行，并在驾驶舱内放了一把草坪椅供他们舒展身体。迪克·鲁坦和吉娜·耶格尔发现，他们环球飞行记录中最艰难的部分就是在沙发大小的驾驶舱内忍受九天的身体折磨。

伯特·鲁坦有自己的担忧：“我担心飞机难以驾驶，难以降落并停在跑道尽头，”他说。“我们有减速伞来减慢速度，但这些都很危险。”他们可能还需要火箭来协助起飞滑跑，鲁坦说，关于飞机是否有足够的航程，仍然存在一些非常大的问题。起飞时的乱流将是一个大问题，调整自动驾驶仪以使其在GlobalFlyer最重到最轻的重量下都能正常工作也将是一个大问题。

但这些正是团队渴望的挑战——让机器和战略结合在一起，完成一个介于大胆和荒谬之间的任务。“这是一个很棒的挑战，”布兰森以典型的热情说道，“特别是在我们永远失去协和式飞机的一年里——这是一件好事，将成为航空业第二个世纪的第一项重大成就。”卡考表示同意：“这是我在这里做过的最有趣的项目之一。这是一场与大自然的较量。我们正努力实现一个具体的目标。其他项目的目标比较模糊——一般的研究、未来的生产——但这个项目是直截了当的。”

把这次大胆的尝试与林德伯格的探索相提并论并非不妥。福塞特说：“这将是航空史上的一个里程碑。它不仅将测试飞机技术的发展水平——全复合材料结构、高效喷气发动机——而且还将是对飞行员能力的一次纯粹考验。”但尽管存在种种危险，全球飞行者号的冒险远不及林德伯格号的飞行。1927 年，全世界都痴迷于飞机，跨大西洋飞行被认为是经济上至关重要的下一步。尽管全球飞行者号计划表面上将展示远程飞行技术，但鲁坦并不太想用进口产品来抹黑该项目。去年 8 月，在威斯康星州奥什科什举行的实验飞机协会年会上，当面对挤满人的观众讨论他的太空船一号计划时，他兴高采烈地驳斥了任何有关他的计划将对任何知识体系做出贡献的论点。“这个项目有什么科学价值？”他问道。他通过麦克风大声回答道：“我们不在乎！我们这么做只有一个目的：好玩。”