螺旋桨的物理极限
1938年，英国皇家航空研究院（RAE）对一架喷火战斗机进行了俯冲测试。当高度表指针疯狂逆时针旋转，速度读数逼近0.85马赫时，试飞员并没有感到兴奋。他感到的是操纵杆僵死，以及机身结构发出的异响。
空气动力学数据显示，当活塞式飞机的螺旋桨尖端速度接近音速，激波产生。空气不再流过桨叶，堆积在桨叶前方形成高压。阻力系数不是线性增长，而是呈指数级拉升。
当时的航空发动机制造商陷入了一个死循环：为了获得更高的速度，他们增加气缸数量，加大排量。这导致引擎变重，需要更大的机翼来产生升力，而更大的机翼又带来了更大的阻力。
在考文垂(英国英格兰西米德兰郡城市)柏林的工程师图纸上，活塞式飞机的极速被锁定在了750公里/小时。想突破这个数字，需要的功率增量是天文数字。螺旋桨技术走到了尽头。
与此同时，在剑桥大学，由于缺乏资金，弗兰克·惠特尔没钱续费他的喷气引擎专利。
哥廷根的局外人
早在1930年，皇家空军飞行官惠特尔就提交了涡轮喷气发动机的专利申请。空军部的专家组审阅了图纸，认为燃气轮机无法在航空器要求的推重比下工作。他们拒绝拨款。惠特尔依靠私人借贷维持研究，他的公司名为“动力喷气有限公司”，实际上只有一间租来的旧厂房和几台车床。
在德国，情况并没有好多少。哥廷根大学的学生汉斯·冯·奥海恩设计出了同样的原理图。他找汽车修理工朋友在他那个充当车库的实验室里敲打出了第一台验证机。这台机器燃烧汽油和氢气，运转时发出的尖啸声引来了警察。
当时有一位叫恩斯特·亨克尔的德国飞机制造商，他对速度有着病态的执着。他私下雇佣了奥海恩。1939年8月27日，He 178搭载奥海恩设计的HeS 3B引擎升空。这是人类历史上第一架没有任何螺旋桨的飞机。
亨克尔随后邀请帝国航空部（RLM）的乌德特将军和米尔希元帅观看演示。这是一个决定性的早晨。He 178在跑道上滑跑，起飞，绕场飞行。
落地后，亨克尔走向高官们，期待着赞赏或震惊。
乌德特只问了一个问题：这东西能飞多久？
亨克尔回答：十分钟。
高官们对视一眼，转身离开。在他们的认知里，只有能续航两小时飞到伦敦扔下炸弹再飞回来的飞机才有价值。帝国航空部随后签发了新的文件，要求亨克尔工厂集中产能生产活塞式的He 111轰炸机。
喷气机技术被扔进了档案柜。
容克的引擎与十小时寿命
当帝国航空部终于意识到喷气机的速度优势时，战争已经进入了消耗阶段。任务被指派给了容克公司（Junkers）。工程师安塞尔姆·弗朗茨接手了这个烫手山芋。
弗朗茨面临着两个制约：
第一，亨克尔的离心式引擎截面太大，阻力高。弗朗茨选择了结构更复杂、但迎风面积更小的轴流式设计。
第二，也是最致命的，德国被封锁了。制造耐高温涡轮叶片需要镍、铬和钴。这些金属在德国的库存清单上显示为零。
燃烧室喷出的气体温度高达800摄氏度。普通的钢材在600摄氏度时就会发生蠕变，强度如面条般下降。
弗朗茨没有去寻找不存在的稀有金属，他修改了叶片结构。容克公司的工人们用普通的低碳钢折叠成空心的涡轮叶片。冷空气通过压缩机被引入叶片内部，带走热量。为了防止氧化，他们在钢材表面镀了一层铝。
这种被称为Jumo 004的引擎诞生了。它的推力达到900公斤，但寿命极短。技术手册标称的首次大修时间是25小时，实战统计数据则显示，大多数引擎在运转10小时后就会报废。
对于驾驶搭载Jumo 004引擎的Me 262的飞行员来说，这不仅是一架战机，更是一个需要小心伺候的炸药桶。如果推油门过快，喷入的燃油过多，涡轮前温度会瞬间突破极限，导致叶片融化或引擎起火。飞行员在空战中必须分出一只眼睛死死盯着排气温度表。
跑道上空的击落
1943年11月26日，因斯特堡机场。Me 262终于克服了初期技术故障，准备向希特勒展示。
威利·梅塞施密特向元首介绍这架飞机的性能：时速870公里，比盟军最快的战斗机快160公里以上。
希特勒打断了他，指着机身问：这架飞机能挂炸弹吗？
梅塞施密特回答：理论上可以，元首。加装挂架即可。
希特勒点头：这正是我需要的闪电轰炸机。哪怕只有一枚炸弹落在入侵者的海滩上，也能制造恐慌。
这一句话改变了Me 262的命运。原本用于拦截盟军轰炸机的纯制空战斗机，被迫进行结构修改。为了挂载炸弹，机身底盘需要加固，重心需要重新计算，燃油管路需要调整。量产计划因此推迟了数月。
当Me 262终于以战斗机姿态大规模出现在天空中时，已经是1944年下半年。盟军飞行员很快发现，在空中追逐这些没有螺旋桨的怪物是徒劳的。
但美国陆军航空队的战术分析师发现了Me 262的软肋：Jumo 004引擎在低速下加速极慢。从怠速推到最大推力需要十几秒。
盟军制定了“捕鼠”战术。野马战斗机不再尝试在高空拦截，而是盘旋在德国空军基地的跑道上空。
当Me 262燃油快耗尽，放下起落架，襟翼全开，准备着陆时，它是一块在空中缓慢移动的铁。此时飞行员无法复飞，因为猛推油门只会导致引擎熄火。
盟军飞行员在Me 262触地前的几十秒内扣动扳机。这不仅是击落，这是行刑。
回形针下的战利品
1945年，盟军推进至德国布伦瑞克附近的沃尔肯罗德。
在清理档案时，美国工程师乔治·谢勒看到了关于后掠翼的风洞测试数据。
在此之前，美国和英国的所有喷气机设计——如P-80和流星——都采用平直机翼。随着速度增加，平直机翼上的气流会在机翼前缘过早产生激波，导致阻力剧增。
德国人的数据显示：如果将机翼向后倾斜35度，可以有效延迟激波的产生，大幅提高临界马赫数。
谢勒立即向波音西雅图总部发了一封电报。当时，波音正在设计B-47轰炸机，图纸上画的是传统的平直翼。收到电报后，波音工程师当场销毁了原设计，重新画出了后掠35度的机翼，并把引擎吊挂在机翼下方。这确立了现代喷气式飞机的基本形态。
而在铁幕的另一侧，苏联人获得了另一块拼图。英国工党政府在1946年批准向苏联出口最先进的罗尔斯·罗伊斯“尼恩”（Nene）离心式喷气引擎。
克里莫夫设计局迅速对尼恩引擎进行了逆向工程，命名为RD-45。米高扬设计局将其装入了结合了德国后掠翼数据的机身中。
结果就是米格-15。1950年11月，朝鲜半岛上空。美国B-29轰炸机编队遭遇了这种后掠翼战机。护航的F-80流星在速度上完全被碾压。
英国人卖出的引擎，击落了美国人的飞机。
方形窗户的代价
二战结束后，英国试图利用其在喷气引擎上的先发优势抢占民航市场。德·哈维兰公司推出了“彗星”号（The Comet）。
1952年，彗星号投入商业运营。它在30000英尺以上的高空巡航，速度是螺旋桨客机的两倍，且机舱内没有震耳欲聋的活塞噪音。英国海外航空公司（BOAC）的机票被抢购一空。
1954年1月10日，一架彗星号从罗马起飞后不久，在地中海上空从雷达上消失。三个月后，另一架彗星号在前往开罗的途中同样解体。
打捞上来的尸体显示出肺部过度膨胀的特征——这是高空爆炸性失压的典型证据。
温斯顿·丘吉尔下令彻查。皇家航空研究院的阿诺德·霍尔爵士主持了调查。他建造了一个巨大的水槽，将一架退役的彗星号机身完全浸入水中。
实验人员向机身内注水加压，然后排水减压，每三分钟模拟一次起降循环。
在进行了相当于3000次飞行的循环后，机身裂开了。
裂纹的源头不是复杂的引擎，也不是受力的机翼根部，而是机身顶部的一个无线电测向仪窗口的角落。随后的检查发现，客舱窗户的矩形设计是致命缺陷。
应力会集中在直角角落。在反复的增压和减压循环中，金属疲劳悄然产生，裂纹从角落开始蔓延，直到机身结构无法承受内部气压，瞬间撕裂。
因为设计师想要给乘客提供更好的视野而设计的方形窗户，最终成为了乘客的死因。
吊舱的胜利与滚筒机动
彗星号的悲剧让波音公司看到了机会，也看到了底线。
在设计代号为367-80（即波音707的原型机）时，波音吸取了两条血的教训：
第一，窗户必须是圆角或椭圆形的，以分散应力。
第二，引擎不再像彗星号那样埋在机翼根部。波音采用了从B-47继承来的吊舱式设计。
这种设计将引擎挂在机翼下方的前伸支架上。如果引擎起火，火势不会直接烧穿机翼油箱。如果引擎因剧烈震动而脱落，它会掉向地面，而不是撕裂机翼结构。这是一个基于“故障不可避免，但灾难必须隔离”的工程哲学。
1955年8月7日，西雅图华盛顿湖畔。全美航空业的高管和泛美航空的代表聚集在一起观看Dash 80的飞行表演。
试飞员特克斯·约翰斯顿在这个满载行业大佬的看台前，做了一个惊人的动作。他驾驶这架翼展40米的四发运输机，做了一个完整的滚筒机动（Barrel Roll）—— 飞机通过匀速飞行时沿螺旋轨迹移动，结合滚转与筋斗的攻守兼备机动动作。
波音总裁比尔·艾伦在地面上要求助手给他那该死的心脏病药。
当约翰斯顿降落后，艾伦质问他在干什么。约翰斯顿回答：我在卖飞机。
从空气动力学角度看，完美的滚筒机动能保持1G的正过载(1G 的正过载指机身结构承受的负荷与重力相当（即平飞时的正常负荷）)，机身结构感受到的力与平飞无异。这一动作直观地向世界证明了喷气式客机的结构强度。
泛美航空随后签下了首批20架波音707的订单。道格拉斯公司紧随其后推出了DC-8。
缩短的距离
1958年10月26日，泛美航空的波音707开启了纽约至巴黎的定期航线。
在此之前，跨越大西洋需要乘坐“玛丽皇后号”邮轮在大海上颠簸五天，或者乘坐由于低空湍流而剧烈摇晃的螺旋桨客机耗时18小时，且中途需要在甘德或香农加油。
现在，这一时间被压缩到了7小时。
乘客坐在椭圆形的窗户旁，看着机翼下方悬挂的引擎。那里面不再有容易断裂的活塞连杆，只有一排排高速旋转的叶片。燃烧室持续吞噬着煤油，将数吨重的推力转化为速度。
在这个高度，天空是深紫色的，平流层几乎没有气流。曾经困扰德国人的金属材料问题、困扰英国人的疲劳断裂问题，此刻都化作了手册里沉闷的检修标准。
距离“缩短”了。
免责提示：本文基于公开历史资料与技术文献整理，部分细节为叙事化演绎，仅供科普参考。
