Συναρμολογούμενη Κατασκευή: Αεροπλάνο Boeing 747

Το Boeing 747 είναι ένα αεροσκάφος ευρείας ατράκτου για επιβατικές αερογραμμές και μεταφορά εμπορευμάτων, το οποίο αναφέρεται πολλές φορές ως Τζάμπο τζετ.^[4][5] Είναι ανάμεσα στα πιο αναγνωρίσιμα αεροσκάφη του κόσμου και ήταν το πρώτο αεροσκάφος ευρείας ατράκτου που κατασκευάστηκε. Η πρώτη πτήση του έγινε το 1970 και κατείχε για σχεδόν 37 χρόνια το ρεκόρ για τη μεγαλύτερη χωρητικότητα επιβατών από αεροσκάφος.^[6] Το τετρακινητήριο 747 χρησιμοποιεί ένα διπλό κατάστρωμα που διαμορφώνει μέρος του μήκους του. Είναι διαθέσιμο σε εκδόσεις για μεταφορά επιβατών και για μεταφορά φορτίων. Η Boeing σχεδίασε το επάνω κατάστρωμα για στεγάσει την πρώτη θέση ή (όπως συμβαίνει τώρα συνήθως) ως επιπλέον καθίσματα και για να επιτρέπει τη γρήγορη μετατροπή του αεροσκάφους σε αεροσκάφος εμπορευμάτων με την αφαίρεση των καθισμάτων και την προσθήκη πρόσθιας θύρας. Η Boeing έπραξε έτσι διότι πίστευε ότι τα υπερηχητικά αεροσκάφη θα καθιστούσαν τα υποχητικά αεροσκάφη ξεπερασμένα, ενώ η ζήτηση για υποηχητικά αεροσκάφη εμπορευμάτων θα ήταν σημαντική στο μέλλον.^[7] Πιστευόταν μάλιστα ότι το 747 θα θεωρούταν ξεπερασμένο μετά τις πωλήσεις 400 μονάδων^[8] αλλά ξεπέρασε τις προσδοκίες των επικριτών με την παραγωγή να περνάει το όριο των 1.000 μονάδων το 1993.^[9] Με βάση τα στοιχεία του Ιουνίου 2009, 1.416 αεροσκάφη είχαν κατασκευαστεί, με 107 παραλλαγές να βρίσκονται υπό παραγγελία.^[3] Το Boeing 747-400, η πιο πρόσφατη έκδοση σε χρήση, είναι ανάμεσα στα ταχύτερα υποηχητικά αεροσκάφη σε χρήση με ταχύτητα πτήσης περίπου 0,85 Μαχ (915 χιλιόμετρα ανά ώρα) και έχει εμβέλεια περίπου 13.450 χιλιομέτρων.^[10] Το 747-400 μπορεί να μεταφέρει ανάλογα με την οργάνωση των θέσεων 416 με 524 επιβάτες. Η επόμενη γενιά του αεροσκάφους, το 747-8, βρίσκεται σε παραγωγή και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 2010.^[11] Το 747 αναμένεται να αντικατασταθεί με το Boeing Y3 στο κοντινό μέλλον.^[12]

Το 1963, η United States Air Force άρχισε μία σειρά μελετών σχετικά με πολύ μεγάλο στρατηγικό μεταφορικό αεροπλάνο. Αν και το C-141 Starlifter άρχισε να χρησιμοποιείται, υπήρχε η αίσθηση ότι ένα μεγαλύτερο αεροσκάφος χρειαζόταν, ειδικά για να μεταφέρει πολύ μεγάλου μεγέθους εμπορεύματα που δε χωρούσαν σε κανένα από τα υπάρχοντα αεροσκάφη. Αυτές οι μελέτες έπρεπε να λάβουν υπόψιν τις αρχικές απαιτήσεις για τη μεταφορά του CX-Heavy Logistics System (CX-HLS) το Μάρτιο του 1964 για ένα αεροσκάφος με ικανότητα μεταφοράς φορτίου περίπου 90.000 κιλών με ταχύτητα 0,75 Μαχ και εμβέλεια χωρίς ανεφοδιασμό 5.000 ναυτικών μιλίων με ωφέλιμο φορτίο περίπου 65.000 κιλών. Η περιοχή που τα ωφέλιμο φορτίο θα τοποθετούταν έπρεπε να έχει πλάτος 5,2 μέτρα, ύψος 4,1 μέτρα και μήκος 30 με πρόσβαση στις εμπρός και πίσω πόρτες.^[13] Διαθέτοντας μόνο δύο μηχανές, η σχεδίαση απαιτούσε νέες μηχανές με αυξημένη δύναμη και καλύτερη οικονομία καυσίμων. Στις 18 Μαΐου 1964, προτάσεις για το αεροσκάφος έγιναν από τις Boeing, Douglas, General Dynamics, Lockheed και Martin Marietta, ενώ καινούργιες μηχανές προτάθηκαν από General Electric, Curtiss-Wright, και Pratt Whitney. Ύστερα από την επιλογή, στις Boeing, Douglas και Lockheed δόθηκαν επιπλέον συμβόλαια για έρευνα σχετικά με το αεροσκάφος, μαζί με τις General Electric και Pratt Whitney για τους κινητήρες.^[13] Όλες οι προτάσεις διέθεταν κάποια κοινά χαρακτηριστικά. Καθώς το CX-HLS έπρεπε να είναι ικανό να φορτώνεται στο αεροσκάφος από εμπρός, μία πόρτα έπρεπε να προστεθεί εκεί που συνήθως βρισκόταν το πιλοτήριο. Όλες οι εταιρείες έλυσαν αυτό το πρόβλημα μετακινώντας το πιλοτήριο πάνω από την περιοχή που βρίσκονταν τα εμπορεύματα. Η Douglas είχε μία μικρή «καμπούρα» λίγο μπροστά και πάνω από τα φτερά, η Lockheed χρησιμοποίησε μία μακρυά «σπονδυλική στήλη» που διέτρεχε όλο το μήκος του αεροσκάφους και τα φτερά περνούσαν μέσα από αυτή, ενώ η Boeing συνδύασε και τα δύο, με μακρύτερη «καμπούρα» που ήταν από το πιλοτήριο μέχρι λίγο μετά τα φτερά.^[14] Το 1965 το σχέδιο της Lockheed και οι κινήτηρες της General Electric χρησιμοποιήθηκαν στο καινούργιο C-5 Galaxy, το οποίο ήταν το μεγαλύτερο στρατιωτικό αεροπλάνο εκείνη τη περίοδο.^[13] Η εμπρόσθια πόρτα και το ανυψωμένο πιλοτήριο διατηρήθηκαν στη σχεδίαση του 747.^[15]

Πρόταση για επιβατική χρήση

Το 747 οραματίστηκε ενώ οι εναέριες μεταφορές αυξάνονταν κατά τη δεκαετία του 1960.^[16] Η περίοδος της εμπορικής μεταφοράς με τζετ, που καθοδηγήθηκε από τη δημοτικότητα των Boeing 707 και Douglas DC-8, είχε φέρει την επανάσταση στο ταξίδι μεγάλων αποστάσεων.^[16][17] Πριν ακόμη χάσει το σύμβολο για το CX-HLS, η Boeing πιεζόταν από τον Juan Trippe, πρόεδρο της Παν Αμ, ενός από τους πιο σημαντικό πελάτες ανάμεσα στις αεροπορικές εταιρείες, να κατασκευάσει ένα αεροσκάφος με διπλάσιο μέγεθος από το 707. Εκείνη τη περίοδο, η εναέρια συμφόρηση, που γινόταν χειρότερη από τον αυξημένο αριθμός επιβατών που μεταφερόταν από μικρά αεροσκάφη έγινε ένα πρόβλημα το οποίο ο Τριππέ πίστευε ότι μπορούσε να αντιμετωπίσει με ένα νέο μεγάλο αεροσκάφος.^[18] Το 1965, ο Joe Sutter μεταφέρθηκε από την ομάδα ανάπτυξης του 737 για να διευθύνει τη μελέτη ενός νέου αεροσκάφους, του μοντέλου με τον αριθμό 747.^[19] Ο Sutter άρχισε τη μελέτη σχεδίασης με την Παν Αμ και άλλες εταιρείες, για να καταλάβει τις απαιτήσεις τους. Εκείνη την περίοδο, το 747 θεωρούταν ότι τελικά θα θεωρούταν ξεπερασμένο σε λίγο χρόνο από τα υπερηχητικά αεροσκάφη.^[20] Η Boeing αντέδρασε σχεδιάζοντας το 747 έτσι ώστε να μπορεί γρήγορα να μετατραπεί σε εμπορικό και να παραμείνει σε παραγωγή αν οι πωλήσεις της επιβατικής εκδοχής φθίνουν. Στο ρόλο του εμπορικού, η ξεκάθαρη ανάγκη ήταν να υποβαστάξει τη μεταφορά εμπορευματοκιβωτίων με πλοία τα οποία εμφανίζονταν εκείνο τον καιρό. Τα κιβώτια έχουν διαστάσεις ύψος και πλάτος 2,4 μέτρα και μήκος 6,1 και 12 μέτρα και αυτό σημαίνει ότι χωράει ένα σωρό από 2 επί 2 κιβωτίων με μήκος 2 ή 3 σειρές σε μία άτρακτο με τον αρχικό σχεδιασμό.

Ένα από τα πρώτα πιλοτήρια του 747, τοποθετημένο στο επάνω κατάστρωμα

Τον Απρίλιο του 1966, η Παν Αμ παρήγγειλε 25 αεροσκάφη 747-100 για 525 αμερικανικά δολάρια. Κατά τη διάρκεια του επετειακού συμποσίου σύναψης των συμβάσεων για το 747 στο Σιάτλ για τα 50 χρόνια της Μπόινκ, ο Χουάν Τριππέ προέβλεψε ότι το 747 θα γινόταν «ένα σπουδαίο όπλο για ειρήνη, ανταγωνιζόμενο τους διηπειρωτικούς πυραύλους για το πεπρωμένο της ανθρωπότητας», σύμφωνα με τον Μάλκομ Τ. Στάμπερ, ενός από τους διαχειριστές του προγράμματος του 747 εκείνη τη περίοδο.^[21] Ως πρώτος πελάτης,^[1][22] και εξαιτίας της πρώιμης ανάπτυξης πριν την επίσημη παραγγελία, η Παν Αμ ήταν ικανή να επηρεάσει τη σχεδίαση και την ανάπτυξη του 747 σε ένα σημείο πρωτόγνωρο για αεροπορική εταιρεία.^[23]

Προσπάθεια σχεδιασμού

Τελικά, το σχέδιο της Boeing για το CX-HLS δε χρησιμοποιήθηκε στο 747, αν και κάποιες τεχνολογίες που αναπτύχθηκαν για αυτό το σχέδιο είχαν μία επίδραση.^[24] Το πρωτότυπο μοντέλο περιελάμβανε μία σε όλο το μήκος με διπλό κατάστρωμα άτρακτο με σειρές οκτώ κατά πλάτος καθισμάτων και δύο διαδρόμους στο κάτω κατάστρωμα και εφτά κατά πλάτος καθίσματα και δύο διαδρόμους στο επάνω κατάστρωμα.^[25] Όμως, ανησυχίες σχετικά τις διαδρομές εκκένωσης και τη περιορισμένη δυνατότητα μεταφοράς εμπορευμάτων έκαναν την ιδέα να αλλάξει στις αρχές του 1966 για χάρη ενός σχεδίου με πλατύτερο μονό κατάστρωμα.^[1] Το πιλοτήριο, γι' αυτό το λόγο, τοποθετήθηκε σε ένα κοντύτερο επάνω κατάστρωμα έτσι ώστε μία πόρτα φόρτωσης εμπορευμάτων να μπορεί να τοποθετηθεί στη μύτη του αεροσκάφους. Αυτό το σχέδιο παρήγαγε το χαρακτηριστικό «εξόγκωμα» του 747.^[26] Στα πρώτα μοντέλα δεν ήταν ξεκάθαρο τι θα γινόταν με το χώρο πίσω από το πιλοτήριο, και έτσι χαρακτηρίστηκε ως «σαλόνι» χωρίς μόνιμα καθίσματα.

Ο κινητήρας τούρμπο-φαν Pratt Whitney JT9D αναπτύχθηκε για το 747.

Μία από τις κύριες τεχνολογίες που βοήθησαν ένα αεροσκάφος τόσο μεγάλο όσο το 747 να λειτουργήσει ήταν οι μηχανές τουρμποφάν υψηλής διαφυγής.^[27] Η τεχνολογία των κινητήρων θεωρούταν ότι μπορεί να παράγει διπλάσια ώθηση από τους πρώτους κινητήρες αεριώθησης (jet), ενώ κατανάλωνε λιγότερα καύσιμα. Η General Electric είχε πρωτοπορήσει σε αυτό το σχέδιο αλλά είχε δεσμευτεί στην παραγωγή του κινητήρα του C-5 Galaxy και δεν μπήκε στην εμπορική αγορά μέχρι να τελειώσει. later.^[28][29] Η Pratt Whitney επίσης δούλευε στην ίδια αρχή και, στο τέλος του 1966, οι Boeing, Pan-Am και Pratt Whitney συμφώνησαν στην παραγωγή ενός νέου κινητήρα, με την ονομασία JT9D, για να τροφοδοτεί το 747.^[29] Η μηχανή είχε σχεδιαστεί με βάση μία καινούργια μεθοδολογία, γνωστή και ως ανάλυση του υπαιτίου δέντρου, η οποία επέτρεπε να μελετηθούν οι επιδράσεις της βλάβης ενός μόνο μέρους για να καθοριστεί η επίδρασή του στα άλλα συστήματα.^[1] Για να αντιμετωπιστούν προβλήματα σχετικά με την ασφάλεια και την πτήση, το σχέδιο του 747 περιλαμβάνει δομική redundancy, redundant υδραυλικά συστήματα, τετραπλούς κύριους τροχούς προσγείωσης και διπλές επιφάνειες ελέγχου.^[30]Επιπλέον, κάποιους από τους πιο εξελιγμένους μηχανισμούς υψηλής άνωσης, για να χωράει και να λειτουργεί στους υπάρχοντες αερολιμένες. Αυτοί περιλαμβάνουν κύρια ακραία φλαπς σχεδόν σε όλο το μήκος των φτερών, όπως και σύνθετα τριών μερών φλαπς στους τροχούς.^[31] Τα σύνθετα τριπλά φλαπς των φτερών αύξαναν την επιφάνεια των φτερών κατά 21% και την άνωση κατά 90% όταν αναπτύσσονταν πλήρως σε σύγκριση με την αναδιπλώμενη εκδοχή.^[32] Η Boeing συμφώνησε να παραδώσει το πρώτο 747 στην Παν Αμ μέχρι το τέλος του 1969. Η ημερομηνία παράδοσης άφησε μόνο 28 μήνες για το σχεδιασμό του αεροσκάφους, δηλαδή τα δύο τρίτα του κανονικού χρόνου^[33] Το πρόγραμμα είχε τόσο γρήγορο ρυθμό ώστε οι άνθρωποι που δούλευαν σε αυτό είχαν το παρατσούκλι «οι Απίθανοι».^[34] Η ανάπτυξη του αεροσκάφους ήταν τόσο μεγάλη τεχνική και οικονομική πρόκληση που η διεύθυνση λεγόταν ότι είχε «στοιχηματίσει την εταιρεία» όταν άρχισε η μελέτη^[1].

Εργοστάσιο παραγωγής

Η τελική συναρμολόγηση του 747 στο εργοστάσιο της Boeing Έβερετ

Η Boeing δε διέθετε ένα εργοστάσιο αρκετά μεγάλο για να συναρμολογήσει το τεράστιο αεροσκάφος. Γι αυτό η εταιρεία σκέφτηκε τοποθεσίες σε 50 πόλεις,^[35] και τελικά αποφάσισε να κατασκευάσει το νέο εργοστάσιο 50 χιλιόμετρα βόρεια του Σιάτλ, σε μία περιοχή κοντά στο Έβερετ.^[36] Αγόρασε τα 316 εκτάρια του χώρου τον Ιούνιο του 1966.^[37] Η ανάπτυξη του 747 ήταν μία μεγάλη πρόκληση, και η κατασκευή της μονάδας συναρμολόγησης ήταν επίσης δέσμευση. Η πρόεδρος της Boeing Γούιλιαμ Άλλεν είπε στο Μάλκολμ Στάμπερ, τότε επικεφαλής της του τμήματος κινητήρων της εταιρείας, να επιτηρεί την κατασκευή του εργοστασίου Έβερεττ και να αρχίσει την παραγωγή του 747.^[38] Για να έχει η περιοχή ίσο υψόμετρο μετακινήθηκαν περισσότερα από 3,1 εκατομμύρια κυβικά μέτρα χώματος.^[39] Ο χρόνος ήταν τόσο λίγος που το πλήρους μεγέθους μοκ-απ του 747 κατασκευάστηκε πριν αποπερατωθεί η οροφή του εργοστασίου.^[40] Το εργοστάσιο είναι το μεγαλύτερο κτήριο σε όγκο που έχει ποτέ κατασκευαστεί και επεκταθεί πολλές φορές για να επιτρέπει την κατασκευή και άλλων μοντέλων της Boeing ευρείας ατράκτου.^[36]

Σχεδίαση

Το Boeing 747 είναι ένα μεγάλο ευρείας ατράκτου (με δύο διαδρόμους) αεροσκάφος με τέσσερις κινητήρες στερεωμένους στις πτέρυγες. Οι πτέρυγες έχουν υψηλή κλίση 37,5 μοίρες προς τα πίσω για γρήγορη και αποδοτική πτήση με περίπου 0,85 μαχ.^[26] Επίσης αυτή η κλίση επιτρέπει στο 747 να χωρά στα υπάρχοντα υπόστεγα.^[41] Η χωρητικότητα καθισμάτων υπερβαίνει τα 366 τοποθετημένα σε μία διάταξη 3-4-3 (σε μία τομή υπάρχουν 3 καθίσματα, διάδρομος, 4 καθίσματα, διάδρομος, 3 καθίσματα) στην οικονομική θέση και μία διάταξη 2-3-2 για την πρώτη θέση στο κύριο κατάστρωμα. Το πάνω κατάστρωμα διαθέτει μία διάταξη καθισμάτων 3-3 στην οικονομική και 2-2 στην πρώτη τάξη.^[42]

Ένα Cargolux 747-400F με την εμπρόσθια πόρτα φόρτωσης στη μύτη ανοικτή

Το πιλοτήριο βρίσκεται πάνω από το κύριο κατάστρωμα και σχηματίζει μία καμπούρα. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει τη φόρτωση διαφόρων εμπορευμάτων από εμπρός.^[26] Το επάνω κατάστρωμα πίσω από το πιλοτήριο παρέχει χώρο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σαλόνι ή για να τοποθετηθούν επιπλέον καθίσματα. Το επιμηκυσμένο επάνω κατάστρωμα εμφανίστηκε ως επιλογή στο 747-100Β και αργότερα έγινε μόνιμο στο 747-300. Το μέγιστο βάρος απογείωσης είναι 333.400 κιλά για το 747-100 μέχρι 440.000 για το 747-8. Η εμβέλειά του αυξήθηκε από τα 9.800 χιλιόμετρα (6.100 μίλια) για το 747-100 στα 14.800 χιλιόμετρα (9.200 μίλια) για το 747-8I.^[43][44] Το 747 διαθέτει τέσσερις μηχανισμούς με 16 τροχούς στο καθένα, που προσφέρουν καλή κατανομή βάρους και καλύτερη στο έδαφος και μεγαλύτερη ασφάλεια σε περίπτωση που κάποιο λάστιχο σπάσει.