說起飛機，你腦海中的畫麵往往是這樣的：

來源 | 搜狐

這樣的：

來源 | 新浪

或是這樣的：

來源 | 騰訊網

作為(wei) 一架飛機，即便沒有未來感十足的外觀，也至少要有流線的外形。

但是你見過下麵這種蠢萌的飛機嗎？

來源 | watchnebula Mustard

可不要以為(wei) 這是網友惡搞出來的，這樣的飛機在曆史上真實存在，它就是思提帕-卡普羅尼原型機（The Stipa-Caproni）。雖然長得“胖乎乎”的，但它真的能飛起來！

誰說胖子飛不起來？

來源 | YouTube：MilanAirports

有的人說它像蒼蠅，有人說像蜜蜂，有人稱它是飛行酒桶，甚至還有人叫它飛天小豬。但你千萬(wan) 不要小瞧這個(ge) 胖家夥(huo) ，它其實是一架極具顛覆性，領先於(yu) 其所處時代的飛機。

它開創性的空氣動力學設計使引擎的效率得到提升，同時具有極佳的穩定性，為(wei) 大型客機的實現提供了可能性。

甚至有一部分曆史學者認為(wei) 思提帕-卡普羅尼原型機的設計直接啟發了未來的設計師，促成了渦輪風扇噴氣發動機的問世。

渦輪風扇噴氣發動機

來源 | 維基百科

下麵我們(men) 就來了解下這種神奇的飛機吧~

1

當天才設計師遇見瘋狂的意大利

20世紀30年代，意大利正處於(yu) 航空領域正處於(yu) 上升期，以卡普羅尼公司為(wei) 代表的企業(ye) 在發動機研發與(yu) 飛行器設計上位於(yu) 領先地位。

在航空事業(ye) 突飛猛進的同時人們(men) 也遇到了一個(ge) 瓶頸，如果想讓一架飛機飛得更快或運力更強，就需要裝備更強勁的引擎以及攜帶更多的燃油，這無形中增加了飛機的重量，但重量的增加又再次限製了飛機的性能。

除了一味地增加引擎的動力，有沒有什麽(me) 其他的辦法呢？在這樣的背景下，一個(ge) 大膽的想法在一個(ge) 天才的大腦裏萌生了出來。

他的名字叫路易斯·斯蒂帕，一名意大利工程師。他將機身設計成了一個(ge) 中空的桶狀，形成一個(ge) 前後粗，中間細的涵道，將引擎“塞進”了機身內(nei) 的涵道裏。

這種設計有什麽(me) 獨到之處呢？亞(ya) 音速時，涵道的截麵積越小，內(nei) 部的氣流流速就會(hui) 越快，涵道截麵麵積的縮小可以使氣流被加速，斯蒂帕巧妙地利用空氣動力學原理，在不增加引擎功率的情況下，加速了氣流。

來源 | watchnebula Mustard

另一方麵將螺旋槳放在一個(ge) 小空間裏可以阻礙螺旋槳外側(ce) 渦流的產(chan) 生，一定程度上降低了螺旋槳的誘導阻力。

來源 | watchnebula Mustard

看到這裏你有沒有想到一個(ge) 現代的網紅小產(chan) 品——無葉風扇。

無葉風扇也具有一個(ge) 中空的通道，通道內(nei) 側(ce) 獨特的曲麵，配合從(cong) 風扇骨架中吹出的正壓氣流，起到了放大流量的作用。

不得不承認，這種飛機獨特的涵道結構，確實在一定程度起到與(yu) 現代無葉風扇類似的放大氣流的作用，但本質上二者的原理並不完全一樣。

無葉風扇與(yu) 空氣放大技術

來源 | 某品牌宣傳(chuan) 資料

在那個(ge) 以活塞引擎螺旋槳作為(wei) 飛機動力的年代，卡普羅尼的設計給人們(men) 一個(ge) 新思路——流體(ti) 力學不僅(jin) 僅(jin) 可以用在機身和機翼的設計上，也可以應用在航空發動機的設計之中。

那麽(me) 卡普羅尼“離經叛道”的設想真的能成為(wei) 現實嗎？特殊的時代幫了他。

很幸運，這個(ge) 設計成功從(cong) 圖紙變成了實物

來源 | it.wikipedia.org

當時的意大利正處於(yu) 墨索裏尼法西斯政府的統治下，漸漸“瘋狂”的意大利政府迫切需要各種各樣的黑科技，以向世界彰顯意大利的軍(jun) 事實力。這樣的社會(hui) 環境下，路易斯·斯蒂帕那看起來“離經叛道”的設計有了成為(wei) 現實的機會(hui) 。

1932年意大利航空部任命卡普裏尼公司和路易斯·斯蒂帕一起開發原型機，我們(men) 開篇看到的那個(ge) “飛天小豬”就這樣誕生了。

飛呀飛我的驕傲放縱

來源 | YouTube：MilanAirports

斯蒂帕-卡普裏尼原型機的飛行高度超過了搭載相同動力引擎以及相同機翼的傳(chuan) 統飛機。試飛的飛行員還對它非凡的穩定性與(yu) 68km/h速度下就能降落的能力讚不絕口。

斯蒂帕和測試飛行員安東(dong) 尼在原型機前合影

來源 | it.wikipedia.org

2

未來感十足的“空中客車”

你以為(wei) 斯蒂帕的設計已經是那個(ge) 時代想象力的巔峰了？Too Naive！

來見識下這個(ge) ：

卡普裏尼公司設想的涵道螺旋槳引擎客機

來源 | watchnebula Mustard

這個(ge) 形似一隻“大蝠鱝”的家夥(huo) 可不是外星飛船，而是卡普裏尼公司在上世紀設計的客機，供旅客跨大洋飛行。

在它的又大又長的機翼中，一共搭載了6台螺旋槳發動機，並且這些引擎都被放在了中空的涵道內(nei) ，涵道中間窄，兩(liang) 端略寬，能提升螺旋槳的效率。

卡普裏尼公司的設計師汲取了斯蒂帕原型機的精妙之處，他們(men) 期望涵道帶來的動力效率的提升可以讓以螺旋槳為(wei) 動力的飛機實現跨大洋航空客運這個(ge) 在當時看似不可能實現的目標。

不過，我們(men) 現在乘坐的客機似乎並不長這樣，曆史影片中似乎也從(cong) 未出現過這樣造型別致的飛行器。那麽(me) ，到底發生什麽(me) 了呢？

3

夢想的破滅

狂熱的法西斯政府一時間成就了斯蒂帕與(yu) 卡普裏尼公司，但很快又讓他們(men) 的夢想破滅了。

我們(men) 先來談談胖乎乎的斯蒂帕-卡普裏尼原型機。

正如前麵的介紹，斯蒂帕-卡普裏尼原型機具有極佳的穩定性和很足的升力，但是過於(yu) 穩定意味著它的機動性能會(hui) 大打折扣。

相比於(yu) 這樣一架既不快，也不靈活的蠢萌飛機，意大利政府更希望擁有一係列速度快，機動性強，令敵人聞風喪(sang) 膽的戰機。

更嚴(yan) 重的問題是它水桶一般的造型使它飛行時的空氣阻力很大，甚至抵消了螺旋槳效率提升帶來的增益。就這樣，意大利航空部撤回了進一步研發的資金。

131km/h的速度確實不敢恭維

來源 | it.wikipedia.org

至於(yu) 卡普裏尼公司後來設計的6發動機客機，它雖然具有更優(you) 的氣動外形，不會(hui) 因阻力過大抵消涵道發動機的優(you) 勢，但是迫切需要戰機的意大利並不看好這個(ge) 民用航空項目，因此這個(ge) 遠超時代的設計永遠地停留在了紙麵上。

除了意大利，法國也曾對路易斯·斯蒂帕開創的涵道式螺旋槳感興(xing) 趣，並設計了一款搭載2台涵道式螺旋槳發動機的轟炸機，但依然沒有被投入實際生產(chan) 。

法國設計的雙涵道式引擎轟炸機，造型酷似蝠鱝

來源 | watchnebula Mustard

4

飛機：我的未來沒有你

如今我們(men) 已經步入“噴氣時代”，回看曆史，曇花一現的活塞發動機驅動的涵道式螺旋槳飛機沒能真正應用到民用航空，真的隻是因為(wei) 它“生不逢時”嗎？

在航空界有一句俗話叫“力大磚飛”，意思是除了優(you) 化氣動外形，尋求一種更強勁的動力來源更是重中之重。

其實，斯蒂帕的涵道發動機最大的硬傷(shang) 還是動力不足，即便擁有涵道的加持，傳(chuan) 統的活塞發動機依舊欠了一口氣。

涵道螺旋槳發動機

來源 | watchnebula Mustard

幾十年後，路易斯·斯蒂帕的設計徹底被航空領域的其他進步所取代，其中最具代表性的是渦輪風扇噴氣發動機。

渦輪風扇噴氣發動機

來源 | watchnebula Mustard

渦輪風扇噴氣發動機的結構看上去似乎與(yu) 路易斯·斯蒂帕的設計十分相似，以至於(yu) 一些航空曆史學家認為(wei) 是路易斯·斯蒂帕啟發了後來的設計師，但這已無從(cong) 考證。

不過，無論渦輪風扇噴氣發動機的設計有沒有參考活塞發動機驅動的涵道式螺旋槳飛機，我們(men) 都不得不承認路易斯·斯蒂帕的創意和理論都遠超過他所處的時代。

後來，澳大利亞(ya) 的一個(ge) 團隊根據曆史資料複刻了一架縮小版的斯蒂帕-卡普裏尼原型機，甚至連塗裝都與(yu) 當年一模一樣。2001年，這架複刻版原型機完成了試飛。

回歸天空

來源 | Youtube silvan500

時隔70年，這個(ge) 蠢萌的“小可愛”再次穩穩地飛翔在天空中。

審核專(zhuan) 家：王冠雄

北京航空航天大學機械工程及自動化學院


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