深度解读：世上仅有的两种超音速运输机兴衰史

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<article><section data-type="rtext">道格拉斯的SSJ概念设计，鸭式三角翼布局【环球航空报道】20世纪60年代全球出现了研制超音速运输机(SST)的热潮，当时人们视超音速运输机为未来的发展方向，各国争先恐后投入巨大人力物力竞相研制，在消耗了巨大资源后才发现超音速运输机存在太多的不切实际之处，最终只诞生了两种超音速客机：英法合作的“协和”和苏联图波列夫的图-144。本文回顾了这短暂的超音速运输机兴衰史。（鸣谢：空军之翼）波音2707-300在20世纪50年代超音速战斗机全面开花的推动下，飞机制造商开始考虑研制超音速客机，并最终形成了超音速运输机(SST)的概念。1961年，道格拉斯飞机公司公布了一种超音速客机的设计研究，能在21350米高空以3马赫的惊人速度飞行，如果研制顺利的话可以在1970年以前首飞。道格拉斯能卖出几百架这种飞机。在当时，这样的预测看起来很真实。民航业在20世纪50年代完成了从活塞动力飞机到波音707这样的喷气式运输机的革命性转变，一切都在高速发展中，民航业快步跑向超音速客机非常合乎逻辑。事实上，欧洲在这方面比美国更激进。1962年英国和法国签署了一项协议，共同研制“协和”超音速客机。为了不被欧洲超越，美国不得不跟进，联邦航空管理局(FAA)正式立项研制超音速客机，要比“协和”更快、更大、更好。
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 1964年，来自北美、洛克希德、波音的超音速客机方案入围。尽管北美已制造了两架与超音速客机配置和性能类似的XB-70“女武神”3马赫轰炸机，并也将其用作超音速客机概念的测试平台，但公司还是再1966年被淘汰出局。洛克希德的L-2000方案采用双三角形机翼，载客220人。最后的赢家是波音公司2707型，从名字中就能知道波音希望这种2马赫的飞机能再创波音707的辉煌。1967年5月1日，波音获得了制造两架两架原型机的合同。北美以XB-70“女武神”为基础的SSJ设计洛克希德的L-2000方案2707是一架大飞机，长约90米，最多可乘坐350名旅客。该机能搭载313名乘客以2.7马赫的速度巡航6440千米。最初的2707设计具有可变后掠机翼，在高速飞行时后掠，在起降时展开，同时兼顾高低速操控性能。最初的波音2707设计具有可变后掠机翼令人震撼的波音2707全尺寸模型2707安装4台通用电气公司的GE-J5P加力涡喷发动机，这是XB-70 J93发动机的派生型，单台最大加力推力267千牛(27200千克力)，安装在平尾下方的独立发动机舱中。由于进一步的设计研究证明可变翼构型实在太重，所以波音工程师在2707-300改进方案中改用了固定翼设计。波音2707-300改进方案中改用了固定翼设计波音2707-300三面图，采用4台通用电气公司的GE-J5P加力涡喷发动机但美国在20世纪60年代末社会出现动荡，民众开始反思在追求更大更好的观念，并且开始关注环境污染。批评者强烈反对研制超音速客机，担忧其音爆对环境的影响和高空巡航可能对臭氧层造成破坏。1971年3月24日，在项目消耗了大约十亿美元后，美国国会终于决定停止拨款，取消了已经订购了121架飞机。超音速客机的倡导者们非常沮丧，但后来“协和”的经历证明了——即使忽略超音速客机的环境污染问题——该机也根本无法在商业运营中盈利，继续进行2707项目将是一个很大的错误。法国航宇和英国飞机公司的“协和”正如前面所提，英国人和法国人先于美国气动超音速客机计划。1955年，英国航空工业人士和政府官员讨论了超音速运输机的概念，随后在1956年成立了“超音速运输飞机委员会(STAC)”，该机构进行了一系列的设计研究，直接导致布里斯托尔公司198方案的问世。该机是一架机身纤细的三角箭形机翼飞机，安装8台涡喷发动机，能以2马赫飞越大西洋。198方案稍后演变为较保守的223方案，安装四台发动机，载客量110人。在此期间，法国也一直在进行大致类似的研究。法国南方飞机公司继20世纪50年代推出设计新颖的“快帆”客机后，又提出了一个与布里斯托尔223惊人相似的“超级快帆”方案。由于两种设计的相似性和超音速客机高昂的研制费用，1961年9月，英法政府官员和业界人士坐下来开始会谈，迈出了两国联手打造超音速客机的第一步。法国南方飞机公司的“超级快帆”SSJ方案经过广泛的讨论，1962年11月29日英法政府签署了一项合作协议，共同研制一种超音速客机，命名为“协和”。项目的主承包商是英国飞机公司(BAC)，合作伙伴有布里斯托尔、罗尔斯•罗伊斯，以及法国的南方飞机和斯奈克玛发动机公司。英法原计划制造两种型号，一种是用于越洋航线的100座远程飞机，另一种是用于大陆航线的90座中程飞机，大家都知道，后者永远没有问世。英女王视察“协和”模型初始合同包括两架飞行原型机和两架静态测试原型机，以及两架预生产型飞机。英国飞机公司负责研制和制造以下组件：三个前机身段后机身和尾翼发动机舱和发动机的安装电气系统、燃料系统、以及氧气系统隔音和隔热材料火灾报警和灭火系统南方飞机公司负责研制和制造：机身后舱段机翼和控制翼面液压系统飞行控制系统导航航电无线电空调南方飞机公司把自动飞行控制系统的设计转包给英国马可尼公司(现在的GEC-马可尼)和法国航空导航设备公司(SFENA，现已并入泰雷斯航电)。英国“协和”在菲尔顿组装，法国“协和”在图卢兹组装。1963年6月，航空公司开始下达意向订单，预计“协和”在1968年投入服役，但事后证明这个预计有点过于乐观了。1965年2月“协和”原型机开始制造。1967年12月11日第一架001号原型机在图卢兹下线，但直到15个月后才进行首飞，1969年3月2日，该机在机组安德烈•蒂尔卡、雅克•吉尼亚尔、米歇尔•雷蒂夫、亨利•佩里耶的驾驶下升空。第二架002号原型机于1969年4月9日在菲尔顿首飞，试飞表明“协和”的基本设计合理，但这样尖端的飞机存在许多要解决的bug。1969年10月1日001号原型机进行了首次超音速飞行，1970年11月4日进行了首次2马赫飞行。制造中的“协和”第二架002号原型机1969年3月2日，“协和”第一架001号原型机在图卢兹首飞各航空公司的空姐们来为“协和”宣传助阵第一预生产型飞机101号于1971年12月17日在图卢兹首飞，1973年1月10日第二架生预产型飞机102号在菲尔顿首飞。第一架法国生产型飞机201号于1973年12月6日在图卢兹首飞，此时南方飞机公司已经被并入法国航宇。1974年2月13日，第一架英国生产型202号在菲尔顿首飞，这两架飞机在首飞中就超过了音速。这两架生产型被用于试飞，并没有投入商业运营。1974年2月13日，第一架英国生产型G-BBDG 202号在菲尔顿首飞1974年英国菲尔顿的“协和”总装线，图中分别是英航的204、206和208号机英航和法航各装备了7架“协和”。1975年10月13日“协和”获得法国认证可以投入运营， 1975年12月5日其英国也办了下来。英航和法航都在1976年1月开始“协和”的商业飞行，“协和”终于开始服役了。英法共制造了14架生产型，最后一架于1979年4月20日首飞。英航在希斯罗机场展示6架“协和”“协和”是一架修长的看起来像飞镖的飞机，三角箭形下单翼下方安装四台奥林巴斯加力涡喷发动机，两两成对安装在两侧翼下吊舱中。“协和”主要采用铝合金制造，外加一些钢组件，在需要耐高温的地方则采用铬镍铁合金。“协和”被设计为能以2.2马赫的速度巡航，如果速度要求再高的话就要大量采用钛合金和其他耐高温材料了。“协和”线图“协和”主要采用铝合金制造，外加一些钢组件，在需要耐高温的地方则采用铬镍钢合金飞行员和副驾驶员并排坐在驾驶舱前方，飞行工程师坐在他们后方右侧，他左侧还有第四个座位。机组人员通过一套自动飞行控制系统驾驶飞机，导航系统有一套惯导系统和一套作为备份的无线电导航系统，航电设备中还包括一套无线电，以及飞行数据记录器。“协和”的座舱布局在起降时，“协和”的鼻锥会通过液压机构下垂，增加飞行员的前方视野。在超音速巡航时，一个可收放的透明遮阳板会覆盖住挡风玻璃以降低阻力。驾驶舱两侧各有一个短边条，在大迎角飞行时可以改善通过垂尾的气流，增架方向稳定性。“协和”的机头设计非常有特色可收放的透明遮阳板罗尔斯•罗伊斯/斯奈克玛奥林巴斯593 Mk.10单台17%加力时推力为169.3千牛(17255千克力)。发动机进气口有电加热除冰装置，在入口喉部上方有可变坡道，底部有辅助进/出气门。每台发动机都有一个翻斗式反推装置。奥林巴斯的非加力型最初是为阿芙罗“火神”轰炸机研制的，一架“火神”也被用于测试“协和”的发动机。“协和”通常加力起飞爬升到巡航高度并加速到2马赫，然后关掉加力开始以2马赫的速度巡航，是人类历史上第一批能超音速巡航的生产型飞机之一。有趣的是，“协和”的发动机在亚音速时耗油率很高，以低速飞行的话会迅速耗干油箱。斜切二元进气口翻斗式反推装置“协和”通常加力起飞爬升到巡航高度并加速到2马赫，然后关掉加力开始以2马赫的速度巡航“协和”的总载油量为119786升，机身内有4个油箱，机翼内有5个油箱。“协和”有一个自动系统来调整燃油配平，可以把燃油抽到机尾的一个和机翼前缘的一组配平油箱中，在不同飞行阶段保持飞机重心不变。“协和”的油箱布置机翼有着优雅的弧形尖拱前缘，翼根相对厚度3%，每侧后缘有6片液压操纵的升降副翼，两两成对。垂尾方向舵分成上下两部分以提供冗余并提高安全性。“协和”采用有三点式起落架，双轮转向前起落架向前收回，四轮小车式主起落架向内侧收回。起落架都具有碳盘刹车和防抱死系统。“协和”的尾部有一个可收放防擦尾撬，在起降时保护飞机的尾部。每侧机翼后缘有6片液压操纵的升降副翼，两两成对四轮小车式主起落架“协和”按高密度座椅布局理论上最多载客144人，但在实际运营中最多布置128座，而100座的布局更受欢迎。“协和”的增压客舱隔音非常好，可以提供平稳和安静的旅程。客舱前部和中部设有洗手间，前后有厨房。由于“协和”在以超音速飞行时每3小时就会达到其航程极限需要降落加油，所以空姐的任务很重。“协和”按高密度座椅布局理论上最多载客144人，但在实际运营中最多布置128座，而100座的布局更受欢迎客舱内有飞机的高度、速度、马赫数、外部温度读数显示两架原型机的长度略短，并且安装的是低推力的奥林巴斯发动机。英法还规划了“协和”B改进型，增加了前缘襟翼、扩展翼尖、修改控制面、载油量增加4.8%，最重要的改进是换装新型奥林巴斯发动机，增加最大不加力推力，使飞机起飞无需开加力以降低噪音，此外还降低耗油率，使飞机可做不着陆跨太平洋飞行。但“协和”B仍不被允许在陆地上空进行超音速飞行，在燃油经济性方面也比不过现代亚音速喷气式客机，所以始终没有走下图纸。从来没人具体统计过英法政府总共为“协和”砸了多少钱，最近的一个估算是大约11亿英镑(1976年币值)，相当于2003年的110亿镑或181亿美元。英法仅制造了20架“协和”，其中6架还是原型机和测试机，从未搭载过任何旅客。事实上，英航和法航仅按目录价格付费购买了9架生产型飞机，其余5架基本上是政府白送，目的仅仅是为了让飞机能够下线。“协和”一开始飞伦敦到巴林以及巴黎经停达喀尔到里约热内卢的航线，1976年5月24日开始飞华盛顿特区，1977年12月开始飞纽约。之后陆续增加了多条航线，“协和”还飞了大量包机航班，大多是英航承接的。纽约上空的英国“协和”当时英法已经获得了78架“协和”的意向订货，其中的最大客户是泛美，但谁知风云突变，客户失去了购买“协和”的兴趣。音爆不允许“协和”在陆地上空进行超音速飞行，使中程的“协和”可选择的航线十分有限，甚至由于四台奥林巴斯发动机的隆隆噪音，纽约市不允许该机在夜间起降，使“协和”最重要的跨大西洋航线的利用率猛降一半。“协和”失去了泛美这个大客户最糟糕的问题是20世纪70年代燃油价格上涨，显然饥渴的超音速运输机无法经济运营。与安装了现代化、省油的高涵道比涡扇发动机的波音747相比，“协和”的每座油耗是前者的3.5倍。美国人理智地终结了波音2707-300项目就是因为即使该机的环境污染问题被极为夸大，2707-300也根本不会盈利。20世纪70年代燃油价格上涨，显然饥渴的超音速运输机无法经济运营英法对泛美取消“协和”订单和纽约市的夜间飞行限制颇有意见，认为这是嫉妒的美国人阴谋杀害“协和”的计划。其实泛美高层只是简单地通过分析数字就知道了“协和”没有商业意义，泛美分析了使用“协和”飞跨太平洋航班的前景，例如旧金山到东京，很快就意识到由于航程有限，“协和”经停檀香山与威克岛加油，而波音747可以不停留直飞，会比“协和”更快抵达东京，并且一等舱的客户也会更喜欢更舒适的747。与空间狭小的“协和”相比，人们更喜欢宽敞的波音747纽约市的夜间禁飞主要是因为纽约及新泽西港务局担心市民在午夜被吵醒后引发大量投诉，这些张扬的纽约人自1958年以来之前已经让港务局忙于应付关于艾德威尔德/肯尼迪国际机场飞机噪音的各种合理或不合理投诉了，尽管也有老式喷气式客机比“协和“更吵，但在安静而省油的波音747的对比下，“协和”的光环荡然无存。有些欧洲人并不对“协和”存在的问题感到惊讶。1966年，法国布雷盖飞机公司的总裁亨利•齐格勒以典型的法式直率评论道：“‘协和’机是没有和航空公司合作充分论证就匆匆上马的一个典型例子。”齐格勒很快将成为空中客车工业的第一任老板，该公司未来将挑战强大波音在全球客机市场的统治地位。空客公司日后成功的基础就是飞机制造商和航空公司之间的这种协商，“协和”项目给空客上了重要一课，当然获得的都是“千万不要这样做”的教训。在英国和法国同时设置两条“协和”生产线也被视为是大幅增加项目成本的重大错误，为此空客采用了更明智的策略，在不同国家制造不同组件，然后统一运送至图卢兹进行总装和飞行检查的。2000年7月25日，法航的一架“协和”巴黎郊外的戴高乐机场起飞时，一个轮胎碾压到跑道上的一个金属片导致爆胎，一块橡胶碎片击中机身，打破了油箱。飞机燃起熊熊大火并坠毁在附近的戈内斯镇，机上109人全部遇难，并砸死了地面上4人。剩余12架“协和”立即停飞等待调查。法航“协和”空难事后英航7架和法航5架幸存“协和”都进行了安全改装，除机翼外侧油箱以外，在所有油箱底部都安装了软芳纶橡胶衬里以提供有限的自封闭能力。此外电气系统也进行了细微改装，起落架更换米其林研制的新型不爆炸轮胎。英航还趁此机会对7架飞机的内饰进行了计划已久的翻新项目。黑色的就是软芳纶橡胶衬里2001年11月7日“协和”恢复运营，但这只是回光返照而已。“协和”的经济性实在太差，运营仅能达到收支平衡，进入21世纪后，随着经济的衰退，英航和法航的“协和”业务都开始赔钱。2003年春，法航宣布将在2003年5月31日退役“协和”，而英航将在2003年10月底终止“协和”航班的公告引发了前所未有订票狂潮，人们都想在“协和”的最后日子里体验一下超音速飞行。2001年11月7日“协和”恢复运营，但这只是回光返照而已法航飞行时间最长的“协和”是“福克斯阿尔法”号，飞了5,845架次航班，累计了17723飞行小时。一名法国航空技术经理称，英国和法国的“协和”机队累积的超音速飞行时间超过了有史以来所有军用飞机的总超音速飞行时间。这可能有点夸张，这个问题根本无法得到解答，但确实说明了“协和”的独特性能。有趣的是，“协和”的备件供应从来都不是问题，尽管该机机龄长产量少，当初制造时却储存了大量备件。法航飞行时间最长的“福克斯阿尔法”号“协和”退役后成为各大博物馆的抢手货，说明了该机的受欢迎程度。法航首席执行官让-西里尔•斯皮内塔说：“我们收到的飞机捐赠请求比飞机数量多。”一架法航的“协和”陈列在戴高乐机场，另一架被捐赠给美国华盛顿特区杜勒斯国际机场的美国国家航空航天博物馆史蒂芬F•乌德瓦•哈兹中心。一架英航的“协和”被捐给了华盛顿州西雅图波音机场的飞行博物馆。2003年10月24日，“协和”进行了最后一次商业飞行，一架英航的“协和”从纽约飞到伦敦。英国航空爱好者纷纷来到希思罗机场见证这一历史时刻，“协和”离开跑道穿过两辆消防车的水炮喷出的水拱门，接受人们的欢迎。在“协和”的一生中，法航“协和”积累了105000小时的运营时数，而英航“协和”飞了15万小时。2003年10月24日，“协和”进行了最后一次商业飞行2003年11月25日的纽约哈德逊河，一艘驳船搭载着一架于11月10日降落在肯尼迪机场的“协和”驶过自由女神像，永久停在了“勇猛”号航母博物馆旁，纽约人沿海滨欢迎白天鹅的到来。哈德逊河上的白天鹅2003年11月26日“协和”做了最后一次飞行，英航的一架“协和”从希思罗机场起飞，在比斯开湾上空盘旋一周，然后飞到菲尔顿陈列。在飞行中，“协和”飞越克利夫顿悬索桥，与这座著名大桥“合了影”。“协和”降落后，机组们向座舱外挥舞英国国旗，并让机鼻上下摆动向20000名观众致意。奥林巴斯发动机关闭后，机组下机，并在正式仪式上向安德鲁王子移交了飞行日志。2003年11月26日“协和”做了最后一次飞行，与克利夫顿悬索桥合影留念“协和”性能参数翼展25.56米机翼面积385.25平方米长度62.10米高度11.40米空重78700千克最大起飞重量185065千克最大巡航速度2,180千米/时升限18300米航程6580千米图波列夫图-14420世纪60年代，苏联卯足劲和西方竞争，任何西方能做的事，苏联都想要做的一样好，其中就包括超音速运输机。图-144早期模型，与后期生产型有很多不同之处，如S形前缘机翼和布置在发动机舱外侧的主起落架正在进行风洞测试的图-144大尺寸模型苏联图波列夫设计局研制提交了苏联对“协和”的回应，这就是图波列夫“图-144”，北约代号“战马”。图-144原型机于1968年12月31日在爱德华•伊利安德尔驾驶下首飞成功，足足比“协和”早了3个月。苏联人共制造了17架图-144，最后一架在1981年下线。其中包括一架原型机、一架图-144S预生产型、15架生产型，而生产型中又包括9架图-144S早期型和5架改进了发动机的图-144D最终生产型，最后一架图-144D并没有完工。第一架图-144原型机68001，注意该机的主起落架布置在发动机舱外侧试飞中的第二架图-144预生产型77012，该机后来坠毁于巴黎航展图-144原型机三面图和尺寸数据图-144D后期生产型三面图和尺寸数据</section></article>

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