运输部署案例集/2015/美国客机
在过去的一个世纪里，飞机的发展在我们的社会中发挥着越来越重要的作用。飞机的出现使得几乎所有旅行和通信方面都得到了极大的加速。此前，铁路和远洋客轮分别成为跨大陆和跨洋的主要运输方式。在第一次飞行以来的短短112年里，飞机已成为几乎任何长途旅行的主要交通工具，可以前往世界任何地方，并在更短的时间内覆盖更远的距离。
正如许多新技术一样，飞机的诞生在取得第一次成功之前进展缓慢。多年来，人们尝试了许多失败或替代的设计。许多早期设计包括模仿鸟类的拍打翅膀。齐柏林飞艇和热气球也很常见，但它们很大程度上受制于风向。直到1901年，塞缪尔·皮尔庞特·朗利才发射了他的模型的汽油动力版本，他称之为“航空器”。尽管在此之前，1896年，他创造了能够飞行半英里的蒸汽动力模型。1903年，莱特兄弟超过了朗利，他们宣称是第一架有人驾驶的、可控的飞机的动力飞行。他们在北卡罗来纳州基蒂霍克以南4英里的地方测试了他们的飞机，结果在59秒内飞行距离最远为852英尺。在接下来的几年里，他们对设计进行了改进，并最终发布了“飞行者”，这是世界上第一架实用的飞机。
在接下来的几年里，航空交通和设计领域取得了一些小的进步。一些里程碑包括1910年尤金·埃利驾驶柯蒂斯双翼飞机从船上起飞，以及三个月后通过使用连接到起落架上的钩子在船上着陆。1914年至1916年，劳伦斯·斯佩里首次开发了一种基本的自动驾驶仪，使用一套陀螺仪来稳定飞机并调整航向。
1914年1月1日，在佛罗里达州坦帕，第一条定期航空服务正式开通。格伦·柯蒂斯设计了一种水上飞机，由于没有笨重的起落架，因此可以比以前的飞机建造得更大。一位名叫托马斯·贝努瓦的汽车零部件制造商建造了一架这种水上飞机，创办了圣彼得堡-坦帕水上飞机航线。这条航线通过跨越海湾连接这两个城镇——它在23分钟内覆盖了18英里的距离——比2个小时的乘船旅行有了巨大的改进。据报道，飞机很少超过海平面5英尺的高度。该航线每次只能运送一名乘客，单程收费5美元。它只运营了4个月，但其取代船舶成为跨洋旅行主要方式的潜力是显而易见的。
尽管取得了成功，但公众仍然害怕乘坐这种新奇的飞行机器，并且它们大多被视为新奇事物。再加上，技术的改进缓慢，大多数飞机仍然只能在极低的高度飞行短距离。但与许多技术一样，战争的爆发改变了这一点。当1914年第一次世界大战爆发时，飞机的战略优势很快变得显而易见，大量的资源被投入到其发展中。最值得注意的是制造了更大的发动机，这使得飞机不仅更大，而且能够达到每小时130英里的速度——是战前飞机的两倍多。由于战时氛围，当时的飞机与间谍活动和轰炸袭击有关。但是，也开通了一些运输路线，例如法国和英国使用飞机穿越英吉利海峡。
1917年，美国国会决定航空运输已经发展到足以投资于飞机投递系统——这是第一次尝试。他们投资了10万美元用于这项尝试，该尝试始于1918年5月从纽约到华盛顿特区的短途路线，途经费城。一年后，一条横贯大陆的路线开始建设，从克利夫兰到芝加哥，一年后跨越落基山脉。20世纪20年代初，在全国各地增加了旋转灯光信标，以实现夜间飞行——在此之前，夜间飞行需要乘坐火车。纯空中投递邮件的新能力使美国邮政服务能够在短短29小时内将信封和包裹从海岸运送到海岸。随着已建成的飞机航线数量的增加，火车和轮船的邮政投递变得越来越不受欢迎。
到20世纪20年代中期，美国政府已经失去了继续提供邮件服务的愿望。在许多方面，1925年的《合同航空邮件法案》（又称《凯利法案》）可以被视为美国各地私人航空公司的开端。该法案将私营邮件投递权出售给最高出价者。最初的五家中标者将在未来几年内合并、拆分、更名和被收购，直到今天，它们现在是现今主要航空公司的组成部分。例如，国家航空运输公司和瓦尼航空公司最终成为联合航空公司的一部分。
大约一年后，1926年《航空商务法案》通过。该法案为政府对航空业的监管奠定了基础，1926年该法案将航空业纳入监管范围。它建议为军事领域之外的飞机制定一套标准。商务部长被授予对蓬勃发展的行业的监管权，能够发放飞行员和飞机执照、确定官方航线、调查事故并创建导航技术。然而，此时，飞机几乎完全用于邮件或军事用途。
亨利·福特于1927年决定进军航空业，发明了福特三引擎飞机，又名“锡鹅”。“锡鹅”在许多方面都是一个里程碑，其中首要的是它是第一架设计用于载客而非运送邮件的飞机。“锡鹅”拥有12个乘客座位，配备了乘务员（护士协助处理晕机并提供食物），以及足够高的车顶，乘客可以在里面站立，此外，它还采用了轻质铝合金的全金属结构和三个发动机，使其能够以更快的速度穿越更远的距离。1927年的另一事件进一步推动了这些新型客机的普及。查尔斯·林德伯格完成了跨大西洋的单人无着陆飞行，证明了飞机的能力。与铁路和远洋客轮相比，飞机的速度优势表明，空中旅行将是未来的发展方向，以前的交通方式在旅行和邮件投递方面很快就会失去吸引力。
1934年的《航空邮件法案》是创建客机的最后一步。很明显，凯利法案允许的邮件路线竞标性质存在不公平的特点。《航空邮件法案》解决了这些不公平的政策，使邮件合同的投标过程更具竞争力，为小型公司提供了机会，而在此之前，它们难以从大型航空公司获得合同。这些政策变化最终迫使许多航空公司重新专注于飞机服务的客运方面，并远离该技术的航空邮件部门。回顾历史，我们可以看到，现代客机行业起源于凯利法案、1926年的《商务法案》和1934年的《航空邮件法案》。这三项法案为航空业的合同采购设定了标准，规定了政府对航空公司的监管，并促进了最终从邮件投递到客运的转变。
然而，客运量的增加直到二战后才变得显著。到20世纪30年代初，与经过考验的火车和轮船旅行方式相比，空中旅行在公众眼中仍然是一种新事物。尽管查尔斯·林德伯格已经证明可以进行跨大西洋的无着陆飞行，但这仍然是一项极其艰巨的任务，重量是一个令人担忧的问题，以至于他成为飞机上唯一的乘客。需要取得重大进步才能制造出足够大和快的飞机，以盈利的方式运送大量乘客。此时，大多数飞机旅行距离都相对较短。同时，安全问题也令人担忧。为了吸引大量乘客，航空公司需要建造更大、更快、更安全的飞机。
由于对增长的需求以及林德伯格飞行等事件带来的信心，飞机技术在20世纪30年代取得了重大进步。其中许多进步包括改善了机载导航能力。更好的高度表、罗盘、速度计和其他仪器使飞行员能够更准确地确定飞机的位置和状况。无线电实现了与地面的持续通信，并很快导致了第一个飞行管制塔的建设，该塔后来成为纽瓦克机场。在全国范围内建立了一个信标网络，并在机场设置了标记信标，以保持持续的联系，在能见度低的情况下提供视觉辅助。风冷发动机取代了以前使用的水冷发动机，从而可以建造更大功率的发动机来为更大的飞机提供动力。此外，1928年创建了第一个飞行模拟器，使飞行员能够在一定程度上进行练习，而无需冒着飞机发生事故的风险。
最重要的是，1933年，世界上出现了第一批可以被描述为现代客机的飞机。随着波音247和道格拉斯DC-1及DC-2（分别载客10人、12人和14人）的推出，为广泛的航空旅行铺平了道路。然后是DC-3。这是第一架证明客机可以盈利的飞机，并在美国航空公司首次亮相后很快成为美国的标准。它最多可容纳21名乘客，仅需16个小时即可横跨美国，但运营成本却仅比DC-2高出10%。除了速度和容量方面的进步外，DC-3还是首批使用泡沫隔音材料和橡胶座椅填充物的飞机之一。
航空业的低效率和经常存疑的财务状况再次证明需要进行改进。因此，1938年的《民用航空法》成立了民用航空局，后来更名为民用航空委员会。民航局可以作为监管机构，制定价格并监督商业行为。这被证明对于稳定许多航空公司面临的岌岌可危的局面至关重要。监管企业的实体的存在和监管有助于确保航空业的未来。
与第一次世界大战一样，第二次世界大战也成为了进一步技术进步的动力。战争时期出现的两项最值得注意的技术是雷达和喷气发动机。雷达的使用方法包括能够从英国海岸探测到远至大陆海岸的飞机。此外，示波器能够创建飞机周围区域地面的映射图像，极大地改善了导航。喷气发动机在整个战争期间由德国和英国开发，尽管在战争结束时仍未完成。P-59，美国第一架喷气发动机飞机，在战争结束时推出。
得益于喷气发动机，现在可以获得惊人的速度和距离。然而，安全仍然是一个问题。冷战持续的压抑气氛提供了不断提高所用飞机性能的动力。军方参与的军备竞赛直接促进了民用客机增长的加速。由于这种增长速度，在六年时间里，飞机从彗星（一架可飞行500英里/小时的36座英国飞机，最终由于机身金属疲劳而中途解体）发展到波音707。707于1958年推出，是KC-135的改进版本，KC-135是一款用于在空中为轰炸机加油的飞机。707可以容纳136名乘客，时速可达550英里，在容量、安全性和速度方面有效地压制了竞争对手。客机时代正式开始。
随着现在开始的航空旅行需求的增长，需要进行安全监管。1956年的一次空中相撞使这种需求变得非常明显。为了满足这种需求，联邦政府通过1958年的《联邦航空法》创建了联邦航空管理局（创建时称为联邦航空局）。FAA作为全国航空安全的负责人，从机场到控制塔再到飞行中飞机的监测，都负责航空安全。主要关注点是确保防止1956年那次相撞事件再次发生。它的控制权并不止于此；FAA还控制着新飞机设计和改装的批准，以及飞行员培训和任何可能影响行业安全的服务的培训。
除了大型喷气客机外，还有一组飞机专注于速度而非容量。60年代后期推出的超音速协和式飞机是一个非常利基的市场。虽然它们提供了无与伦比的速度，但也非常昂贵。该行业已经达到了一个平衡点，不再需要追求更快速度的旅行——普通的客机已经可以在24小时内将人带到世界任何地方。为了节省几个小时的旅行时间而支付大量费用的权衡，只对富人有吸引力。也指出了其他问题，例如持续的音爆会使飞机比以前更响。美国航空公司从未采用协和式飞机，最终这些超音速飞机于2003年停产。
在第一批大型喷气客机出现之前，客机在许多方面与现代飞机有很大不同。50年代的机票价格远高于今天，对某些人来说，即使是短途飞行也可能需要花费几周的工资。在乘客舒适度方面，当时的飞机努力吸引更多客户使用航空公司。相比之下，经济舱提供的腿部空间与今天的商务舱相似，飞机上配备带完整沙发的休息室也并不少见。与此同时，当时明显缺乏机上娱乐设施意味着大多数人要么睡觉，要么吸烟，要么喝酒来消磨时间。飞机的安全也有些问题。湍流更加明显，飞机事故导致的死亡人数是今天的五倍。
随着707和747等大型喷气客机的出现，客机已在旅游界确立了自己的地位。火车和远洋客轮，在仅仅50年前就主导着包括航运、邮件和人员在内的各种运输市场，现在完全被超越了。从50年代到今天，机场以及客机机队都在不断扩大。航空公司已经整合为少数几家大型公司，主导着市场。在此期间，年度旅客人数持续增长，仅在美国，每年就有近8亿次旅行。除此之外，它们还是最安全的交通工具之一，每10万飞行小时仅有1.3人死亡。
对美国国内航班的年度数量进行了数据收集。数据来自两个来源：1954年至1980年的数据来自rita.dot.gov，而1981年至2014年的数据来自data.worldbank.org。这两个网站的数据并排放置，并在图上拟合了回归曲线。该曲线的R平方值为0.9874，预测的年度旅客最大数量约为8.25亿。
通过分析回归曲线，可以确定一些事情。首先，可以看出美国航空业进入其周期增长阶段的时间几乎与747的开发完全一致。这表明客机和喷气发动机是推动行业增长的最终动力，是加速行业增长的“魔法子弹”。其次，可以看出航空业已经进入成熟阶段，增长速度开始放缓。这表明，除非行业发生另一次极端变化，否则增长可能会很快停止。
1 <航空运输，载客量。（2015）。于 2015 年 11 月 12 日检索自http://data.worldbank.org/indicator/IS.AIR.PSGR/countries/1W?display=default/>
2 <飞机时间轴 - 20 世纪最伟大的工程成就。（2015）。于 2015 年 11 月 12 日检索自http://www.greatachievements.org/?id=3728 />
3 <历史航空交通统计数据，1954-1980 年年度 | 交通统计局。（无日期）。于 2015 年 11 月 12 日检索自https://www.rita.dot.gov/bts/sites/rita.dot.gov.bts/files/subject_areas/airline_information/air_carrier_traffic_statistics/airtraffic/annual/1954_1980.html />
4 <航空史 - 首次飞行。（无日期）。于 2015 年 11 月 12 日检索自http://www.avjobs.com/history//>
5 <旅行黄金时代飞行体验。（2013 年 12 月 5 日）。于 2015 年 11 月 12 日检索自http://www.fastcodesign.com/3022215/terminal-velocity/what-it-was-really-like-to-fly-during-the-golden-age-of-travel/>