「航空史话」“我要360度全景天窗！”——飞机座舱盖发展史
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「航空史话」“听说这个世界有种鸟是没有脚的”——飞机的起落架
「航空史话」“听说这个世界有种鸟是没有脚的”——飞机的起落架（完）
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前言
淘金客有次和朋友开车穿行在一条山区公路上，朋友的小家伙忽然叫起来：“外面阳光这么好呀！”朋友一拍大腿：“不说都差点忘了天窗能打开！”虽然夹缝的灰尘落了大家一头，不过小家伙看起来非常开心！朋友感慨道：“当初选这个天窗只是为了颜值，今天才真的派上一次用场！”淘金客忽然就想到了飞机的座舱盖——充满了曲线之美的飞机座舱盖也是飞机颜值的重要保障！可能每个飞行员都会喜欢 “360度全景天窗”的吧！
最早的座舱
从“自行车”到“敞篷车”
人类的第一架飞机“飞行者一号”，结构还很简陋，就是些钢管和织物，飞机的座舱也就是一个完全暴露在空气中的座椅！不过也没关系——这时候的飞机速度非常慢，空气阻力的影响不大。简单的座椅视野非常通透，万一起降时有事故很容易就跳出去逃生了！这样的“座舱”最亲近自然，如今还有不少超轻型飞机也是这样飞行，让人最大限度地感受空气和阳光，比如速度很慢的“三蹦子”——自转旋翼机。
低速飞机其实不需要整流外壳，还能减轻重量
自飞机诞生之日起，军事用途就备受关注。于是美国人在飞行员旁边临时加了个座位，增加的这个乘客就能端起枪直接射击——最早的战斗机就这样诞生了！看着虽然原始，可现在不少军用直升机仍然采用这样方式，以舱门机枪来掩护搭载的步兵作战！
最早的“军用”飞机
随着技术的进步，飞机速度越来越快，飞行员再这样赤裸裸暴露在空气中阻力比较大。于是飞机有了细长流线型的机身，飞机结构中也终于有了一个明确清晰的座舱。飞行员也不再象早期飞机中临时的零件一样随便找个空档就塞进去，而是正式地坐进机身里只露出头部，阻力小了许多。到一战时期前方还加上了风挡玻璃。这时的飞机就像一辆长长的有翅膀敞篷跑车，飞行员系上一条长围巾那是相当地拉风！就是出入略微不便：要用两手旁边猛地一撑，双腿顺势抬出座舱，再顺着飞机上那些五花八门的支撑框架爬下来。
非常帅气的“敞篷”飞机，围巾好加分！
封闭式座舱
许多竞赛飞机的速度在二战前就超过了500公里，这远远超过了17级大风（220公里时速），再继续敞篷的话人是肯定受不了，即使有风挡玻璃。而且高速下敞篷座舱的阻力也非常惊人，于是时髦漂亮的全封闭座舱应运而生。一时间，“封闭式座舱”和“全金属结构”、“收放起落架”等等一样，成为先进飞机的标志，就像现在4代机的“4S”（隐身、超巡、超机动性、高信息优势）一样！
休泼马林的S.6竞赛机，还不是全封闭座舱，不过已经差不多了
不过，飞行员们并不买账：首先，座舱前方发动机的热量常常穿过防火隔壁渗漏进来（这个问题在新飞机试飞时尤其常见），而此时飞机装空调的也不多。特别是在热带低空飞行时，关着舱盖驾驶实在太热了，飞行员每次要流汗上公斤的汗水。此外即使是500公里时速的战斗机，真正飞高速的时间也很少！很多飞行员在大多数情况下还是拉开舱盖在飞行。
中途岛时的TBD鱼雷机，3个人都敞着舱盖
还有些原因让飞行员开着舱盖：后三点起落架让飞机在地面上高高昂起，前方视野几乎完全没有，起飞时需要探出头从侧面看前方。象P-47这样魁梧的大个头起飞时甚至还有个地勤趴在机翼上给飞行员指引方向！更加要命的是早期的封闭座舱几乎完全没有后面的视野，而纵观整个二战中的空战，一半以上的空战损失是被人偷袭！所以飞行员们有了更多开着舱盖飞行的理由！
飞行员关着舱盖，就辛苦地勤了！
而对于战争初期大杀四方的日本人来说，开舱驾驶还有个难言之隐：初期日本飞机装备的无线电通讯设备非常不靠谱，常常被发动机的火花塞干扰得一塌糊涂！台南航空队那些牛烘烘的王牌们甚至干脆拆掉“零”战的无线电和天线！加上很多任务还要保持无线电静默，因此“有舱盖不用”这种在其它国家是耍帅的行为，在日本却往往是不得已！没有无线电怎么联络呢？靠手势，靠信号枪，靠小黑板！小黑板成了战争初期日本飞机的标配！偷袭珍珠港机群开始攻击的信号，就是渊田美津雄让后座拉开座舱盖打出信号弹！而中途岛时友永丈市座机的无线电被打坏，就是用小黑板写上“中途岛需要补充轰炸”的信息给僚机看，再由僚机用无线电发给母舰，成为导致南云忠一“二次换弹”的重要因素之一！
台南空的“零”战，注意舱盖后没有天线
怎么开门？
封闭式座舱同时也给飞机设计师们带来一个非常重要但又容易被忽视的问题：舱盖怎么开关？有的设计师可能想：这还不简单？学汽车嘛！P-39“眼镜蛇”战斗机的设计师就是这么想的！这款战斗机座舱侧面象小汽车一样有两扇大大的侧开门，结果被飞行员骂死：实战中飞机中弹要跳伞，就要顶着几十级的超级大风去推开舱门！还是很可能在受伤的情况下！设计师后来也明白了这个问题，但结构一旦定型哪里是想改就能改的！不过这飞机的“槽点”颇多，汽车门反而成最不起眼的毛病！
P-39的“汽车门”进去容易逃生难！
另外一种是向上侧开舱盖的方式，这种方式在高速下跳伞倒是方便了不少，典型的代表就是大名鼎鼎的德军主力Me109战斗机了。可侧开舱盖的毛病在于飞行员只能从固定的一边登机，实战中在地面受袭如果这一边正好起了大火就很不方便！而且需要地勤人员帮助时，比如飞行员受伤降落后自己没力气出来，就只有一边的地勤人员能提供帮助，另一边只能隔着玻璃干瞪眼。
Me-109的侧开方式也不太方便
二战时比较好的开舱盖方式是向后滑动，代表是英国的主力“喷火”式战斗机。地勤人员可以从两边接近座舱，即使飞行员是个大胖子也能拖得动了。实战时开舱逃生也不是大问题，还有厂家在舱盖上设计了弹出式的把手兼阻力块，万一战斗中飞机受伤，弹出的把手可以借助风力“强行推开”舱盖！如此多的好处，各个国家的主力战机如“零战”、“野马”、FW190、拉-5……自然都从善如流，采用了向后滑动的开盖方式！
“喷火”你又调皮了，空中还往后滑开！红圈中是后视镜
但向后滑动的舱盖需要在导轨上运动，实战中万一飞机受伤导轨卡死，飞行员就逃不出来了！这可不是个小问题！而且不少滑动舱盖还有“阳台防盗网”一样的金属加强框，即使砸碎了玻璃也难以钻出“阳台防盗网”！德国人率先开始在舱盖上安装利用爆炸物的可抛弃机构——这也就是工艺精湛的德国人敢用，万一飞行中没出故障但被虚警触发就麻烦了！话说德国人对自己的技术还是蛮自信的：自动灭火、弹射座椅……都用得很早！不过也不是太靠谱，战后法国人测试德国飞机Do335上的弹射座椅时，用根长竹竿一捅，座椅“嗵”地一声巨响飞起来，把混凝土机的库顶撞出个大洞！幸亏椅子上是假人，吓得不轻的法国人赶紧把飞机上的弹射座椅给改掉了才敢继续试飞！
Fw190被击中飞行员可以抛掉舱盖逃生
后方来袭请注意！
早期的封闭式座舱还有个严重的问题——6点钟方向的视野很不好，重要的原因是座舱后面有一道隆起的脊背。脊背能有效避免在座舱后面形成低压区，极大减小阻力的同时，还能提高航向稳定性，还可以安装设备——许多飞机在这里安装无线电甚至是油箱。但6点钟视野在空战又至关重要——二战中一大半的空战损失都是被敌机从6点钟方向偷袭得手！怎么解决这个问题呢？很多飞机把座舱后的脊背两侧“削”掉一块，再罩上玻璃，这样既能增加视野又能保持脊背的优点。比如飞虎队大量装备的P-40“小鹰”式战斗机，还有早期的“野马”A、B、C，甚至部分D型。
P-40战斗机，注意红圈内的脊背和“削掉”的一块
可是这样仍然没有正后方视野，而飞机的结构又不好大改，战争最激烈的时候太大的改动会影响产量！怎么办呢？英国人首先在舱盖上动手，制造出了鱼缸形的“马尔科姆”舱盖，朝两侧突出，飞行员可以把头伸到脊背外朝后看，视野大增！飞机本身几乎完全不用改动，只需要新舱盖能兼容以前的导轨！
圆形鱼缸一样的“马尔科姆”舱盖，上面还有后视镜
这种舱盖立刻在盟军阵营推广开来！海军的F4U、陆航的P-47“雷电”、P-51“野马”……都纷纷换上“马尔科姆”舱盖。换新后的P-51B/C甚至被许多飞行员认为比气泡式座舱的D型还要好，因为重量轻、阻力小、不易偏航！大名鼎鼎的“超音速”第一人耶格尔，击落喷气式的Me262“风暴鸟”时，座机就是这种“马尔科姆”舱盖的P-51B！
Me-109的“加兰德帽子”
轴心国的战斗机也有类似的改进，Me-109K型开始座舱盖变成了所谓“加兰德帽子”，后方视野的改善明显不如“马尔科姆”舱盖，不过也减少了框架，视野的改善比较大，备受战斗机总监加兰德将军推崇！
“气泡”：从“破碎”到完整
即使是“马尔科姆”舱盖，还是难以直视正后方！空战中态势感知越来越重要，因此不少设计师开始尝试具有360度视野的座舱。这其中包括了著名的掘越二郎——他在传奇的“零”战上就采用了“气泡”式座舱，视野良好的气泡式座舱也为“零”战初期骄人的战绩做出了贡献！而它的对手，更传奇的大师凯利·约翰逊的作品P-38“闪电”也采用气泡式座舱。
“零”战很早就采用有框架的“气泡”式舱盖
不过早期的工艺不够好，为了支撑气泡式座舱大面积的弧形透明材料，增加了不少框架，飞行员仿佛坐在一个阳光蔬菜大棚里，视野被框架遮挡！下图是汽车的各个框架对视野的遮挡情况，而飞机上会更严重——远距离的敌机看来非常小，更容易被框架给挡住！二战初期大面积的弧形有机玻璃工艺还跟不少，会出现厚薄不均匀的情况，这时远处的景物会被严重扭曲，以致出现严重的判断失误！后来还是英国人解决了这个问题，首创有机玻璃吹制的无框气泡舱盖，360度无死角，厚薄非常均匀景物变形小，率先使用到“台风”战斗机上！
框架对视野影响很大！
但“台风”战斗机本身不太争气，后期被发配去吃土对地。而真正让无框气泡舱盖大放光彩的，还是盟军的空中战神——P-51“野马”式！1943年1月，一位美国军官马克·布雷德利上校在英国看到了给“台风”的座舱盖后立刻建议为美国战斗机换上这种新玩意儿！共和公司动手快，首先在P-47D型“雷电”战斗机上用上了无框气泡舱盖。心急的布雷德利上校亲自驾驶1架P-47D飞到慢吞吞的北美公司，终于说服了北美和陆航在“野马”上也采用无框气泡舱盖！
有无框架视野差别巨大！
新舱盖在P-51D/K型“野马”成为二战中盟军最受欢迎战斗机中功不可没！如果说换装“梅林”发动机让“野马”的性能脱胎换骨，那么换新舱盖让“野马”立刻从平庸变得帅气逼人！颜值也是战斗力！漂亮的“气泡野马”为美国征兵广告增色不少，视野也的确极大改善！连双座型的“野马”也配上了拉长的气泡！
帅气的无框气泡舱盖成就了“野马”的高颜值！
不过无框气泡舱盖要求“野马”D型必须削平脊背，这首先会让阻力略有增加，速度因此比“野马”B型稍许慢上一点；其次损失了一些等效垂直安定面，航向稳定性下降——就是飞着飞着容易偏离航线，不那么稳定！于是“野马”D型在垂直尾翼前增加了背鳍，如上图红圈里。而轴心国方面，Fw190“屠夫之鸟”战斗机的无框气泡舱盖向后长长延伸，减阻和航向稳定性的问题比起“野马”都要好一些！
“屠夫之鸟”的舱盖阻力小，颜值也很高！
不要A柱！
战后无框气泡式舱盖成为战斗机的主流，F-86、米格-15……等等莫不如斯。但是，50年代开始很多飞机开始追求极速，要尽可能减小阻力，一些飞机又重回带脊背的座舱。比如美国海空军的主力F-4“鬼怪”，几乎完全没有后方视野！当时许多人相信空战将以导弹为主，发现敌人也主要靠雷达，因此后方视野没那么重要！
喷气时代的无框气泡座舱盖
F-4的后方视野很糟糕
等到越战吃了亏，美国空军才在“战斗机黑手党”的推动下重新重视贴身格斗，推出产量惊人至今仍然畅销的一代名机F-16“战隼”！在这架极度重视格斗性能的战斗机上，无框气泡舱盖又重新回来而且更进一步——把传统的“A柱”也干掉了！同样是3代机，F-14“雄猫”还有块平板式风挡，F-15进步一点是弧形风挡，而F-16已经没有风挡，和舱盖完全一体化了！遮挡严重的A柱终于彻底退出！新型一体化无框气泡式舱盖又让F-16成为许多人心目中的“最美战机”！
F-16的一体化无框气泡式座舱盖，别把方向弄反了！
如今一体化无框气泡式舱盖已成为先进战机的标配！我们的歼-20也已经采用，说明我们已经完全攻克了大面积弧形材料成型工艺，而且还上了防雷达波透射的镀膜！如今舱盖的打开方式也从二战流行的向后滑动改为向上开启——抛盖变得更容易，机身上也省去了滑动导轨阻力更小隐身性能更好！
歼-20的座舱盖
结语
座舱盖发展过程中还出现过一些另类，比如以“怪异”“另类”出名的英国飞机中，就有这么一架“海雌狐”战斗机，居然采用了逼死强迫症的不对称的并列座舱！原因是旁边低矮的舱内是雷达操作员，他无需操作飞，主要的任务是看屏幕——早期的雷达屏幕是对比度亮度不足的阴极射线管，在空中容易被强烈的阳光干扰看不清，于是干脆把他的位置降到机身内部！原本不打算给他透明的舱盖，可是考虑到不让他出现“空间幽闭症”，于是给他还是加了一片“明瓦”，让他像阳光客栈的游客一样能仰望天空！
“海雌狐”的座舱——英国人最不缺的就是“脑洞”！
淘金客说：由这块“明瓦”可见，通透良好的视野不仅仅是战斗力的保障，也是人的心理健康需要！未来飞机的座舱会怎么发展呢？淘金客认为有三个方向：首先，无人战机不用说，没有座舱了！其次，未来有人驾驶飞机，安装了类似F-35的ETOS光电系统后，完全可以在座舱里营造出一个VR“虚拟现实”或者AR“增强现实”场景，叠加各种数据和AI专家建议，更加有效地战斗。客机的舱内也可能会出现这样的VR场景，不过目的是让人放松。而最后一类以观察、监视、娱乐观光为主的飞机，可能会配备球形透明的座舱，如本文开始的题图，让乘客最大限度地亲近自然！
未来战机的AR“增强现实”座舱
未来已来，让我们共同期待一下自由的飞翔之梦！
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