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在超音速民航的热浪尚未褪去的60年代，波音是把波音747作为超音速客机全面取代亚音速客机前的过渡来设计的。波音747作为客机的成功和长寿是波音始料未及的，所以波音最初是把波音747按货机设计的，这样日后亚音速客机不再有市场时，可以容易地转为货机，运载刚开始流行的航空集装箱。
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在波音747的年代，波音2707才是主力，747只是副业0 `0 ~) ?! D, f! B- @- O
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i# u$ B D9 H0 i! d6 \2707先后有过很多方案，这是早期的变后掠翼方案
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4 [5 r- B$ ? X4 M" S另一方面，波音707前的波音377是最后的螺旋桨波音客机，泛美是主要用户。波音377不能算太成功，也就不温不火的样子，只生产了56架就停产了。同期同级的洛克希德“星座”则生产了856架。但特里普对波音377的豪华和双层客舱印象深刻，坚持波音747不仅客舱要宽大，还需要双层。这正好和波音要波音747便于日后转型为货机的心思一碰即和。
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CX-HLS的机首球锥本来就是一个可以整体向上掀起的艏门，这是天然的货机胚子。用作客机时，当然就简化成固定的机首球锥了。为了保持货舱的畅通和完整，驾驶舱依然保持在“二层楼”，形成波音747特有的“驼背”形状。; q, E6 W. A) U; \/ D
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5 G8 @6 w3 X; F3 I% m: `40年代末的波音377的下舱可以用作贵宾休息室，那时候也没有经济舱，所以所有旅客都能使用，特里普对这个布置特别赞赏，要求747也有类似的东西
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8 }2 Y4 n, ?: x [1 \, F, Y4 D+ l可以上翻的机头用于货机型，客机把这个功能取消了，固定机头，减轻重量，还增加了几排头等舱座位
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CX-HLS是军用运输机，自然是上单翼，翼吊发动机既便于维修和对机翼卸载，又离地有一点距离，不至于在起飞着陆时吸进砂石。机身的多轮起落架减轻对地面的压力，有利于在野战机场起落。但作为民航客机，波音747要采用轻得多的前三点起落架，必须改成下单翼。下单翼也可以遮蔽一点发动机噪声，改善机舱内的舒适性。下单翼离地面近，还可以利用一点地面效应，增加起飞时的升力。但上单翼改下单翼可不是把机翼搬一个地方那么简单，波音最后基本上全新设计了机翼，只是在设计原理和制造技术层面上可以和CX-HLS共享。机尾也完全重新设计，把军用运输机的“鸭尾巴”形机尾改成客机常见的锥形，降低阻力。但这样一改，CX-HLS也顶多只剩下影子了。( s* w+ v* O% R% i
% m3 K0 M/ }7 n8 x' @3 E, @9 c为了大大增加每排的座位数和减少旅客上下飞机的不便，波音从一开始就打算采用双走廊，双走廊日后成为所谓“宽机身”客机的标志。波音原先打算直接用CX-HLS的机身，全长双层，上层7座双走廊，下层8座双走廊，但这难以满足FAA对紧急疏散的规定，最后只好放弃上层，而加宽下层到9座双走廊，最终进一步加宽到3+4+3的10座双走廊。几十年后，A380的双层设计也遇到紧急疏散的问题，但技术毕竟进步了，最后解决了这个问题。
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双走廊在大大增加每排座位数的同时，保持的旅客进出的方便，最终成为宽体客机的标志; O. d( \0 g# |% u0 v; ^3 l3 r
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在解决旅客紧急疏散问题之前，上层不能常设座位，只能座位贵宾休息室，这也成为747早期最突出的招牌形象，但实际上只有头等舱旅客可以使用，经济舱旅客还是只有老老实实坐在自己的座位上
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/ X# D. S @; {8 ~ h波音保留了上层的驾驶舱，不过在一开始，对驾驶舱后半到底干什么用没有底。由于紧急疏散的要求，这里不能载客，所以开始时，这里只是用于头等舱的酒吧。
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* |7 ~: f8 U; r$ A9 |0 }/ mFAA要求任何客机的所有旅客必须在90秒内全部安全地疏散离机。波音招集了560名志愿者，但第一次试验时，用了两分半钟才疏散完毕，一些参试人员还在混乱中受了伤。后续试验总算达到90秒的要求，但有更多的人受伤。更糟糕的是，上层的旅客是身穿吊带用滑轮放下来的，很不实用。紧急疏散的问题用了很久才解决，增加紧急疏散口，改善疏散路线，上下层之间不用盘旋楼梯，改用加宽的直楼梯，这些措施最终解决了紧急疏散问题，此后上层逐步加长，直到波音747-400的时候，上层接近全长的一半。
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波音在设计中首创了故障树（Fault Tree）方法，确保单一系统或者部件故障不至于导致全面故障。设计中还大量采用了冗余系统，四台发动机分别驱动四余度操纵系统中的一套，所有控制面都分段，保证有足够的备用，这些措施极大地提高了系统可靠性。先进增升装置的大量采用更使得波音747可以在标准长度的跑道上起落，两两成对的主起落架在只有对角的两组还能工作时也能安全着陆。
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但波音747设计中，最大的问题还是来自发动机。如果用波音707或B-52上用的涡喷发动机，波音747至少需要8台发动机，系统的复杂性和油耗都受不了。特里普对C-5上用的通用电气TF39大流量比涡扇发动机的低油耗、大推力非常感兴趣，但通用电气正忙于将TF39和C-5整合，没有多余的精力来顾及波音的需求，以TF39为基础的CF6要到很多年以后才可供波音747使用，罗尔斯·罗伊斯的RB211和后来的Trent系列是更后来的事了。8 Y0 @; E* n8 O4 Q* Z# q0 Y% w
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波音看中通用电气的TF39，但那边的产能都被C-5占了，普拉特-惠特尼趁虚而入，奉上JT9，但故障率太高，差点坏了波音的大事
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在CX-HLS的发动机竟标中落选的普拉特·惠特尼乘虚而入，奉上与TF39同级的JT-9D。问题在于JT-9D是全新的发动机，直到波音747样机制成还没有试飞过。TF39也是全新的发动机，但空军对技术风险的承受能力和认证要求与民航完全不同，这个差别最终给波音747计划带来了极大的风险，波音为此几乎砸锅，不过这是后话。
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