说起飞机，你脑海中的画面往往是这样的：

来源 | 搜狐

这样的：

来源 | 新浪

或是这样的：

来源 | 腾讯网

作为一架飞机，即便没有未来感十足的外观，也至少要有流线的外形。

但是你见过下面这种蠢萌的飞机吗？

来源 | watchnebula Mustard

可不要以为这是网友恶搞出来的，这样的飞机在历史上真实存在，它就是思提帕-卡普罗尼原型机（The Stipa-Caproni）。虽然长得“胖乎乎”的，但它真的能飞起来！

谁说胖子飞不起来？

来源 | YouTube：MilanAirports

有的人说它像苍蝇，有人说像蜜蜂，有人称它是飞行酒桶，甚至还有人叫它飞天小猪。但你千万不要小瞧这个胖家伙，它其实是一架极具颠覆性，领先于其所处时代的飞机。

它开创性的空气动力学设计使引擎的效率得到提升，同时具有极佳的稳定性，为大型客机的实现提供了可能性。

甚至有一部分历史学者认为思提帕-卡普罗尼原型机的设计直接启发了未来的设计师，促成了涡轮风扇喷气发动机的问世。

涡轮风扇喷气发动机

来源 | 维基百科

下面我们就来了解下这种神奇的飞机吧~

1

当天才设计师遇见疯狂的意大利

20世纪30年代，意大利正处于航空领域正处于上升期，以卡普罗尼公司为代表的企业在发动机研发与飞行器设计上位于领先地位。

在航空事业突飞猛进的同时人们也遇到了一个瓶颈，如果想让一架飞机飞得更快或运力更强，就需要装备更强劲的引擎以及携带更多的燃油，这无形中增加了飞机的重量，但重量的增加又再次限制了飞机的性能。

除了一味地增加引擎的动力，有没有什么其他的办法呢？在这样的背景下，一个大胆的想法在一个天才的大脑里萌生了出来。

他的名字叫路易斯·斯蒂帕，一名意大利工程师。他将机身设计成了一个中空的桶状，形成一个前后粗，中间细的涵道，将引擎“塞进”了机身内的涵道里。

这种设计有什么独到之处呢？亚音速时，涵道的截面积越小，内部的气流流速就会越快，涵道截面面积的缩小可以使气流被加速，斯蒂帕巧妙地利用空气动力学原理，在不增加引擎功率的情况下，加速了气流。

来源 | watchnebula Mustard

另一方面将螺旋桨放在一个小空间里可以阻碍螺旋桨外侧涡流的产生，一定程度上降低了螺旋桨的诱导阻力。

来源 | watchnebula Mustard

看到这里你有没有想到一个现代的网红小产品——无叶风扇。

无叶风扇也具有一个中空的通道，通道内侧独特的曲面，配合从风扇骨架中吹出的正压气流，起到了放大流量的作用。

不得不承认，这种飞机独特的涵道结构，确实在一定程度起到与现代无叶风扇类似的放大气流的作用，但本质上二者的原理并不完全一样。

无叶风扇与空气放大技术

来源 | 某品牌宣传资料

在那个以活塞引擎螺旋桨作为飞机动力的年代，卡普罗尼的设计给人们一个新思路——流体力学不仅仅可以用在机身和机翼的设计上，也可以应用在航空发动机的设计之中。

那么卡普罗尼“离经叛道”的设想真的能成为现实吗？特殊的时代帮了他。

很幸运，这个设计成功从图纸变成了实物

来源 | it.wikipedia.org

当时的意大利正处于墨索里尼法西斯政府的统治下，渐渐“疯狂”的意大利政府迫切需要各种各样的黑科技，以向世界彰显意大利的军事实力。这样的社会环境下，路易斯·斯蒂帕那看起来“离经叛道”的设计有了成为现实的机会。

1932年意大利航空部任命卡普里尼公司和路易斯·斯蒂帕一起开发原型机，我们开篇看到的那个“飞天小猪”就这样诞生了。

飞呀飞我的骄傲放纵

来源 | YouTube：MilanAirports

斯蒂帕-卡普里尼原型机的飞行高度超过了搭载相同动力引擎以及相同机翼的传统飞机。试飞的飞行员还对它非凡的稳定性与68km/h速度下就能降落的能力赞不绝口。

斯蒂帕和测试飞行员安东尼在原型机前合影

来源 | it.wikipedia.org

2

未来感十足的“空中客车”

你以为斯蒂帕的设计已经是那个时代想象力的巅峰了？Too Naive！

来见识下这个：

卡普里尼公司设想的涵道螺旋桨引擎客机

来源 | watchnebula Mustard

这个形似一只“大蝠鲼”的家伙可不是外星飞船，而是卡普里尼公司在上世纪设计的客机，供旅客跨大洋飞行。

在它的又大又长的机翼中，一共搭载了6台螺旋桨发动机，并且这些引擎都被放在了中空的涵道内，涵道中间窄，两端略宽，能提升螺旋桨的效率。

卡普里尼公司的设计师汲取了斯蒂帕原型机的精妙之处，他们期望涵道带来的动力效率的提升可以让以螺旋桨为动力的飞机实现跨大洋航空客运这个在当时看似不可能实现的目标。

不过，我们现在乘坐的客机似乎并不长这样，历史影片中似乎也从未出现过这样造型别致的飞行器。那么，到底发生什么了呢？

3

梦想的破灭

狂热的法西斯政府一时间成就了斯蒂帕与卡普里尼公司，但很快又让他们的梦想破灭了。

我们先来谈谈胖乎乎的斯蒂帕-卡普里尼原型机。

正如前面的介绍，斯蒂帕-卡普里尼原型机具有极佳的稳定性和很足的升力，但是过于稳定意味着它的机动性能会大打折扣。

相比于这样一架既不快，也不灵活的蠢萌飞机，意大利政府更希望拥有一系列速度快，机动性强，令敌人闻风丧胆的战机。

更严重的问题是它水桶一般的造型使它飞行时的空气阻力很大，甚至抵消了螺旋桨效率提升带来的增益。就这样，意大利航空部撤回了进一步研发的资金。

131km/h的速度确实不敢恭维

来源 | it.wikipedia.org

至于卡普里尼公司后来设计的6发动机客机，它虽然具有更优的气动外形，不会因阻力过大抵消涵道发动机的优势，但是迫切需要战机的意大利并不看好这个民用航空项目，因此这个远超时代的设计永远地停留在了纸面上。

除了意大利，法国也曾对路易斯·斯蒂帕开创的涵道式螺旋桨感兴趣，并设计了一款搭载2台涵道式螺旋桨发动机的轰炸机，但依然没有被投入实际生产。

法国设计的双涵道式引擎轰炸机，造型酷似蝠鲼

来源 | watchnebula Mustard

4

飞机：我的未来没有你

如今我们已经步入“喷气时代”，回看历史，昙花一现的活塞发动机驱动的涵道式螺旋桨飞机没能真正应用到民用航空，真的只是因为它“生不逢时”吗？

在航空界有一句俗话叫“力大砖飞”，意思是除了优化气动外形，寻求一种更强劲的动力来源更是重中之重。

其实，斯蒂帕的涵道发动机最大的硬伤还是动力不足，即便拥有涵道的加持，传统的活塞发动机依旧欠了一口气。

涵道螺旋桨发动机

来源 | watchnebula Mustard

几十年后，路易斯·斯蒂帕的设计彻底被航空领域的其他进步所取代，其中最具代表性的是涡轮风扇喷气发动机。

涡轮风扇喷气发动机

来源 | watchnebula Mustard

涡轮风扇喷气发动机的结构看上去似乎与路易斯·斯蒂帕的设计十分相似，以至于一些航空历史学家认为是路易斯·斯蒂帕启发了后来的设计师，但这已无从考证。

不过，无论涡轮风扇喷气发动机的设计有没有参考活塞发动机驱动的涵道式螺旋桨飞机，我们都不得不承认路易斯·斯蒂帕的创意和理论都远超过他所处的时代。

后来，澳大利亚的一个团队根据历史资料复刻了一架缩小版的斯蒂帕-卡普里尼原型机，甚至连涂装都与当年一模一样。2001年，这架复刻版原型机完成了试飞。

回归天空

来源 | Youtube silvan500

时隔70年，这个蠢萌的“小可爱”再次稳稳地飞翔在天空中。

审核专家：王冠雄

北京航空航天大学机械工程及自动化学院


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