??????一?研制背景???
???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。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,航空业在20世纪50年代完成了从活塞动力飞机到波音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。年英国和法国签署了一项协议,共同研制“协和”超音速客机。
协和式座椅比较高档
????
????二性?能特点???
????协和客机的数据
代码:CONC
长度:61.10米,
翼展:25.56米
高度:11.4米。
航程:公里
气动布局:大升力无尾三角翼
发动机:4台带有再热功能的罗尔斯·罗伊斯奥林匹斯Mk涡轮喷气发动机
最大速度:km/h
最大商载:13吨
最大油箱:升
最大起飞重量:顿
最大载客量人
最大巡航速度:M2.04,
海平面爬升率:25.4米/秒,
最大载重航程:千米,
起飞距离:米,
着陆距离:米
起飞噪音:.5分贝,
侧向噪音:.2分贝,
进场噪音:.7分贝。
????协和客机是最顶级贵族的专属私人座驾,上面不仅配有最顶级的食品,最优秀的空乘服务人员,而且飞行成本堪称天价。因为它采用的发动机非常特殊。
协和式飞机起降画面
???
???三研制历史
???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。方案稍后演变为较保守的方案,安装四台发动机,载客量人。??????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,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
???英国最初的想法是把美国和西德也拉进来,但是美国的胃口更大,而且热衷于单干,对和欧洲合作没有太大的兴趣。西德刚从战后的废墟中爬出来,战后初期的军控条约也限制西德涉及有军事潜力的航空领域,所以也只好作罢。这样只剩下英法两家成为自然的合作伙伴。有意思的是,这不是两个公司之间的商业协议,而是两国之间的政府协议。为了保证项目的顺利进行,协议还规定了退出条款,单方面退出将受到严厉罚款。
???英法在历史上恩恩怨怨了几百年,英国人对法国人的成见是像刺毛虫,尤其是涉及国家、民族荣誉问题,碰不得的;法国人对英国人的成见是傲慢、散漫。协和客机使两国的工程技术人员发挥了最大的民族自尊和职业荣誉,在合作中展开了积极的竞争,最后结果是双赢,双方都把最好的东西放上了桌面。但是,几百年的隔阂总是给合作带来一些意想不到的问题。
???比如法国人的称呼比较正式,多用姓,而英国人比较随便,称呼人喜欢用名。有一次,在经过紧张的讨论后,双方终于达成协议,大家都松了一口气后,英方主管对法方主管说:“让,我们应该把刚才讨论的东西记录下来,要不要让克劳迪娅进来速记一下?”法方主管有点丈二摸不着头脑:“好啊,鲍伯,可谁是克劳迪娅?”其实克劳迪娅就是他的秘书,但他多少年来就是叫她杜邦小姐的。
???终于,经过广泛的讨论,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(Concord)”。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。
■英国女王伊丽莎白二世视察协和客机模型
???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部分组件。
???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。
???年6月,航空公司开始下达意向订单,预计“协和”在年投入服役,但事后证明这个预计有点过于乐观了。年2月“协和”原型机开始制造。年12月11日第一架号原型机在图卢兹下线,但直到15个月后才进行首飞。
■协和原型机(首架)飞机发动机舱正在菲尔顿生产
■在图卢兹的工厂内,工人完成了第一架原型机的机身组装工作
???第二架号原型机于年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。年10月1日,号原型机进行了首次超音速飞行,年11月4日进行了首次2马赫飞行。
■第二架协和原型机在英国菲尔顿总装
■英国的第一架协和客机(号机)于年9月19日下线
■年2月13日,第一架英国生产型G-BBDG号在菲尔顿首飞
???年9月4日开始,号机开始了促销之旅,号机在年6月2日也同样踏上了促销的旅途,并于年首次飞抵美国,参加了当时世界最大的达拉斯-沃斯堡机场的开幕式。促销活动最终赢得了架意向性订货,泛美、英航、法航是启动用户,大陆、美航、联航、环航、加航、新航、日航、汉莎、巴西、Braniff、伊朗、澳航、希腊的奥林匹克、黎巴嫩的中东航空都下了意向性的订单,甚至中国民航也意向性订购了两架。
???年10月13日协和客机获得法国认证可以投入运营,年12月5日其英国也办了下来。英航和法航都在年1月开始协和客机的商业飞行。
???与此同时,协和式的试飞和生产准备也在紧锣密鼓地进行。协和式共进行了5,小时的试飞,其中有2,小时是超音速。协和式的一些飞机记录至今没有打破。
■年10月1日,在第45次试飞中,在图卢兹总装的号协和客机首次突破音障,以1.05马赫飞行了9分钟
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???四?设计特点
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???协和客机上集中了60年代欧洲航空技术的最高水平。在飞控上,协和式首次在民航飞机上采用了模拟电传飞控,比传统的机械飞控的响应速度大有提高。全工况自动驾驶仪和自动油门可以从起飞拉起后一直控制到降落,全程自动控制飞行。协和式还采用模拟电传发动机控制,这是现代全权数字发动机控制的前身。
■协和客机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,气动加热比较严重。
???协和式飞机是年代的产品,但电子设备还是比较先进的。特别是在自动飞行方面,协和式飞机能够达到Ⅲ级自动降落和起飞,即协和式飞机完全能按照程序和指令,在无飞行员操纵下自动进行起飞与降落。
???协和飞机最初的设计主导思想,是立足于年代的航空技术水平,避免采用过多未成熟的新技术。但后来在研制过程中发现,超音速客机在空气动力学、飞行控制系统、发动机等方面的技术难度都超过了预期,过分依靠既有技术难以达到预定的性能指标,所以协和飞机的发展过程中也研究、应用了许多新技术,代表了年代欧洲航空技术的最高水平,对以后的民航客机发展具有重要影响,但协和飞机的研制时间也因此大大延长。
???高速飞行和飞行性能优化:S型前缘双三角翼;电脑控制的可变发动机进气坡度,超音速巡航能力;电传操纵发动机,是今天全权限数字电子控制(FullAuthorityDigitalElectronicControl)发动机的先驱;可下垂式机鼻,以增加着陆时驾驶舱的能见度;减重和提升性能;2.04马赫的巡航速度能带来最经济的燃油消耗(虽然涡轮喷气发动机于高速时能获得较高的效率,但以2倍马赫速度巡航能面对最低的激波阻力);机体主要材质为铝合金以减轻重量,并以传统的方式建造以避免未知因素带来的风险;全权自动驾驶(autopilot)和自动节流阀(autothrottle),容许飞行员于爬升至着陆期间完全不介入飞行操纵;全电子类比电传操纵飞行控制系统多功能的飞行操纵界面(controlsurfaces);部件更轻但压力高达28Mpa的高压液压系统传输各项空气动力学数据(包括总压力、静压力、迎角、侧滑等)的数据通道,传感器分布于机身多个位置;全电子控制类比电传制动(brake-by-wire)系统,采用俯仰配平(Pitchtrim),燃油可以在各油箱内转移以控制飞机重心和升力中心的相对位置;部分部件以雕刻铣削方式从一整块合金坯料制造成形,以减少零部件数量,同时减轻重量并提高部件强度。
????1?细长三角翼
???协和飞机的S型前缘细长三角翼的出现,有功于年代至年代期间超音速空气动力学、旋涡动力学的蓬勃发展,许多理论上的预言已经得到了风洞试验的证实。第二次世界大战后,后掠翼得到了广泛的应用,超音速飞行也成为可能。年代初,英国皇家飞机研究院(RoyalAircraftEstablishment,RAE)空气动力学部成立了一个研究小组,开始了对超音速客机的初步研究和设计工作。起初研究小组提出过采用后掠翼的方案,但发现这样虽能提高飞行速度,但也产生了一些问题,最主要是降低了飞机的升阻比,起飞着陆距离长。为了改善飞机的低速性能,研究小组甚至讨论过采用可变后掠翼的可行性,但依然存在结构复杂、配平困难等问题。但非常幸运的是,一大批优秀的空气动力学家,例如迪特里希·屈西曼(DietrichKüchemann)、约翰娜·韦伯(JohannaWeber)、史密斯(J.H.B.Smith)、马斯克尔(E.C.Maskell),当时云集超音速运输飞机委员会(STAC),为协和飞机的细长三角翼作出重要贡献。
???这些空气动力学家的研究发现,气流从涡流发生器(例如细长机翼)前缘通过会分离出稳定的漩涡(脱体涡,trappedvortex),高速旋转的气流提高了机翼表面的负压,漩涡强度随迎角增大而增大,产生很大的涡升力(Vortexlift),并在升力线斜率上表现出明显的非线性。这种非线性升力在低速或大迎角状态下更明显,所产生的升力更大。年代起,跨声速风洞、超声速风洞成为试验超音速飞机气动性能的最佳途径。在试验中,三角翼的优势越来越明显。在超音速飞行中,三角翼气动阻力小,而机鼻形成的冲击波到达三角翼的大后掠前缘时,会使三角翼产生非常高的气动效率。另一方面,在大迎角飞行时,三角翼的前沿还能产生大量涡流,附着在上翼面,产生的涡升力能大大提高总体升力。一批三角翼试验机,如亨德里·佩奇公司的HP.、费尔雷公司的Delta1、Delta2,也验证了这项特性。然而,普通无尾三角翼的设计也拥有了后掠翼的部分缺点,由于超声速三角翼飞机展弦比较小,低速飞行时的升阻比低,气动特性不理想,起飞着陆距离长。因此,协和飞机采用了双三角翼的设计。双三角翼的内外侧两个后掠角,靠近机身的翼根位置有较大的后掠角,以降低阻力;而在主要产生升力的机翼外段采用较小的后掠角和较小的机翼弦长,机翼前沿不是直线而是S型的曲线。细长S型前缘三角翼提高了低速时的升阻比,涡流稳定性好,平衡了高速和低速时的要求,对低速起降时的操纵性有所改善。协和飞机的细长三角翼由于有效利用了脱体涡升力,满足了飞机在低速、大迎角的情况下所需要的升力。此外,S型前缘三角翼的空气动力中心位于飞机重心之后,最大限度地减少升力中心随速度的移动;从亚音速过渡到超音速飞行时,机翼压力中心位置变化较小,提高了飞机的稳定性。
????2配平油箱
???当任何飞机在飞越临界马赫数时,压力中心(Centreofpressure)会向后转移。在飞机重心不变的情况下会为飞机带来一股下俯力矩。即使工程师为协和飞机设计了S型前缘的三角翼,压力中心仍然会后移约2米。虽然可以利用气动翼面作配平控制(trimcontrols)来抵销,但在如此高速的情况下会大幅增加飞机的阻力。因此,协和飞机会通过将燃油在机内三个辅助调整油箱(4个位于机身与机翼前缘交会处,一个位于机尾)之间转移,以电脑自动控制重心来达到配平,成为一种有效的辅助配平控制。
????3发动机
???为了令协和飞机在经济上可行,它需要飞行一段颇长的距离,这需要一种高效率的发动机。为了适应超音速飞行的需要,因此迎风面积较小的涡轮喷气发动机是最佳选择,以减少阻力及产生达超音速的排气速度,而油耗较低和噪声较少的高涵道比涡轮风扇发动机则不适合用于超音速客机。每架协和飞机装配了四具由劳斯莱斯和斯纳克玛公司联合研制的奥林匹斯Mk型轴流式双转子(twinspool)涡轮喷气发动机,是当时世界上推力最大涡喷发动机,每具可产生多达18.7吨的推力。奥林匹斯发动机最初是为火神式轰炸机(AvroVulcan)研制,其后再为协和飞机发展出型。四具发动机以两具一组发动机短舱的方式,分别下挂在机翼下侧,而没有发动机支架,减少了气体湍流,使发动机更加稳定,以免发动机在超音速飞行时脱落。协和飞机也可以使用反推力装置,以提高下降率及缩短降落距离。当飞机处于亚音速飞行而高度低于30,英尺(约米)时,靠近机身的两具发动机反推力装置便可开启,飞机的下降率可提高至每分钟10,英尺(约米)。
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????4配平油箱原理
???奥林匹斯型发动机是西方国家唯一一种带有加力燃烧室的民用涡喷发动机。协和飞机除了在起飞和跨音速时(0.95马赫至1.7马赫之间)使用加力燃烧室外,其余时段均会关闭。实际上在无加力燃烧室的协助下亦能勉强到达2马赫,但发现要花更长时间在高阻力跨音速阶段的加速过程,耗油量反而更高。由于涡轮喷气发动机在低速时效率非常低,协和飞机在跑道滑行起飞时就需要消耗超过2吨燃料。由于飞机在经过长时间飞行后飞机重量随燃油消耗而减轻,飞机降落后在地面滑行时只会使用外侧的两具发动机就能提供足够推力。如果协和飞机在降落后滑行中途耗尽燃料的话,飞行员会被解雇。尽管如此,当协和飞机以2马赫速度进行超音速巡航时,奥林匹斯型其实是世界上效率最高的涡轮喷气发动机。
在超音速飞行时,进气道口会产生激波并对空气进行预压缩。为了降低超音速激波阻力,并让发动机维持最佳进气效率,协和飞机的进气道也经过了特殊设计。所有常规喷气发动机都只能吸收速度约0.5马赫的气流,因此巡航速度达2马赫的协和飞机必须将超音速的进气速度减慢至亚音速,否则发动机效率会大大降低,并可能引发发动机喘振等问题,另外协和飞机也必须控制减慢气流速度时所形成的激波位置以避免损坏发动机。为解决上述问题,协和飞机采用了可调节进气道,以一对可移动的大型斜板(Moveableramp)和一道溢流门(Spilldoor/Auxiliaryflap),按不同的飞行速度和情况,调节进气速度和激波位置并对引进气流进行预压缩。
两块斜板位于发动机短舱进气道顶部,由液压系统控制,可以向下移动;而溢流门则位于进气道下方可以向上下开合控制气流流入或流出。在飞机起飞时发动机进气需求高,斜板会平放(处于收起状态),溢流门会向上打开以增加进气量。当飞机速度到达0.7马赫时,溢流门会关闭;而速度达1.3马赫时,斜板会开始移动并将气流引导出进气道并用于机舱加压。当飞机以2.0马赫进行超音速巡航时,斜板会覆盖一半进气口面积,协助压缩空气和增加气流温度以减轻发动机压缩段的工作压力。这套系统对提高发动机效率有很大帮助,协和飞机在超音速飞行时,有63%的推力是由进气道预压缩产生。
?????如果在飞行时发动机失效熄火会为传统亚音速客机带来重大问题,不仅是失去部分推力而且还会产生很大的阻力,导致飞机向失效发动机的一方倾斜和偏航。如果这个情况于超音速飞行时出现,几乎可以肯定会对机体强大产生极大的挑战。发动机失效后涵道实际上已经毫无作用并且成为严重的阻力来源,所以协和飞机会将失效发动机的进气道溢流门向下打开,并将斜板完全展开以形成进气口接近封闭的状态,将气流下压并导向发动机下方通过,将发动机短舱恢复流线型,以减低失效发动机产生的阻力同时提供少许升力。在实际测试中,协和飞机可以在2马赫飞行途中关闭一侧的2具发动机,而不会产生任何操纵问题。而飞行员也需要定期接受培训,学习应付这种突发情况。
????5表面加热
????协和飞机在在五万余呎高空飞行,机外环境温度约为零下50℃,飞机在超音速飞行时,空气压力和摩擦力会使飞机表面加热,而且飞机不同部分的升温情况也有所差异,并且会在机身表面形成温差。超音速飞机最热的部份除了发动机之外就是机头头锥,协和飞机在飞行时头锥最高温度可达℃,机身后段也可超过90℃。协和飞机主体材质为硬铝(AU2GN/ASTM飞行器专用铝材),仅在部分需要长时间承受高温的特殊部位,例如升降副翼、发动机短舱等处使用钛合金和不锈钢。铝材在当时已经在飞机制造工业广泛使用,应用经验较多,而且价格低廉、建构容易。硬铝结构稳定,可持续承受达℃的高温,因此协和飞机的最高速度被限制在2.02马赫,而这个速度是硬铝的高温极限。假如目标速度超过2.02马赫,机体则需要大范围的使用钛合金或不锈钢,大大增加制造成本和飞机重量。
????协和飞机于飞行期间会经历两个加热及冷却的循环。第一次冷却于飞机起飞爬升时,机身温度随高度提升而下降;然后超音速飞行时机体表面加热,最后于飞机下降、速度减慢时再度冷却。这些因素都必须于冶金塑模时一并考虑。为此协和飞机在研制时建立了一个试验平台,对一片全尺寸的机翼进行反复加热和冷却,并定时抽取金属样本进行金属疲劳检验。由于热胀冷缩,协和飞机超音速飞行期间,机身会膨胀延长达毫米,这个现象最明显的地方就是飞行工程师的仪表板与客舱隔板间的距离会在飞行途中增加并形成一条缝隙。所有协和飞机在其退役飞行时,飞行工程师都会将自己的帽子放置于缝隙中,当飞机降落、冷却后,帽子就会永久被夹在其中。
????为了保持机舱凉快,协和飞机所载的燃油会有类似“散热片”的作用,以吸收空气调节和液压系统产生的热力。超音速飞行时,驾驶舱前的窗户也会被加热,此时窗前会加上一块遮阳板以防止热力直接传递到驾驶舱。
????由于协和飞机具有表面加热的特性,因此其涂装亦有所限制。机身表面大部分面积只能涂上具有高反射特性的白色涂料,以避免超音速飞行时产生的高热影响到铝制结构和油箱安全。至年,法国航空为了协助百事可乐宣传,曾将一架协和飞机(登记编号F-BTSD)除机翼以外涂上以蓝色为主的广告涂装。根据法国宇航和法国航空的建议,这架协和飞机维持以2马赫的速度飞行不多于20分钟,而在1.7马赫下则未有限制。只有F-BTSD被选定用于广告宣传,是因为它不需要执行任何需要长时间以2马赫飞行的定期航班。
????6结构强度
???协和飞机高速飞行时,转向会为飞机结构带来巨大压力,导致结构扭曲变形。为了在超音速飞行时依然能够维持有效、精确的控制,解决办法是对机翼内侧和外侧的升降副翼(elevon),依照不同的速度状态,进行按比例的调整。超音速飞行时,相对软弱的机翼外段的副翼控制面将会锁定在水平位置,而只会操作靠近翼根位置、相对强度较高的内侧副翼控制面。
另一方面,细长的机身意味着较低的结构强度。实际上协和飞机飞行时机身会出现少许弯曲,尤其在起飞时这个现象更为明显。这个时候当飞行员在机头回望客舱,就能显著的看到这个情况,但由于机舱中段设置了厕所,阻隔旅客的视线,所以大多数旅客并未能察觉到机身的变化。
???7起落装置
????无尾三角翼飞机的起飞(降落)距离和速度都比较高,这对飞机的制动系统和起落架也是一项挑战。协和飞机起飞速度高达每小时千米(哩),为了让飞机在起飞失败后迅速减速,协和飞机是首批使用防抱死制动系统(ABS)的民航客机,这是一套具有防滑、防锁死等优点的安全制动控制系统。传统制动系统在飞机起飞失败紧急制动时往往只能抱死机轮,加上前冲的惯性,容易造成侧滑、方向不受控制的情况。防抱死制动系统可以防止机轮于制动时锁死令轮胎的静摩擦力变成滑动摩擦力而无法控制方向,提高制动效率和操纵性,避免飞机失去控制,这尤其于湿滑地面更为重要。协和飞机也是全球首种采用碳基(carbon-based)制动装置的民航机。这是邓禄普(Dunlop)公司的产品,能够把重达公吨、时速达千米(哩)的协和飞机于1,米内煞停。完全停止后,制动装置的温度会达℃至℃,需要数小时才能冷却。
????除此之外,由于协和飞机是无尾三角翼设计,在起飞时需要一个较大的迎角(约18度)才能获得足够的升力,因此起落架也需要特别加强,并延长主起落架支架。但这又对起落架的收纳产生麻烦,为了减少占用空间,起落架收起时需要伸缩一段距离,否则两个起落架将会碰撞。另一方面基于大迎角起飞、降落的需要,为避免机尾触地,协和飞机也在机尾设置了一个小型双轮辅助起落架,成为协和飞机的一个特色。
????8辐射量
????协和飞机的巡航高度(18,米)远高于普通亚音速民航机(12,米),乘客会因此而承受比普通长途飞行多2倍通量的宇宙射线电离辐射。所以早在协和飞机投入营运之时,就有学者怀疑长时间超音速飞行会增加患上皮肤癌的风险。但实际情况是由于飞行时间相对减少,在同等飞行距离下所吸收的当量剂量(equivalentdose)会较普通客机为少。此外,即使是一些不寻常的太阳活动亦会导致入射辐射大量增加,为保护机内人员,因此驾驶舱内装有一个宇宙射线测量仪和量度辐射减低率的仪器。一旦入射辐射量过高,协和飞机会下降至14,米(47,英尺)以下。量度辐射减低率的仪器读数会决定是否需要下降到更低高度,减少飞机暴露于危险辐射水平的时间。
????9机舱加压
???民航客机机舱通常会在飞机爬升到1,—2,米(6,—8,尺)之间时加压,而协和飞机只会在6,尺进行一次加压。协和飞机的加压系统也有完善的安全性考量。在15米以上高空机舱突然失压所带来的后果是灾难性的,所有乘客和机组人员都会在10至15秒的有效意识时间(从机舱失压到失去知觉的时间)过后随即昏迷,而高速飞行所带来的文丘里效应也会迅速抽走舱内空气,令舱内气压低于舱外大气压。由于协和飞机巡航高度非常高,该处的空气氧气含量、气压极低,即使机舱有一小处缺口也会导致严重的失压和迅速缺氧,所以乘客也难以有足够时间戴上用于普通民航机的紧急氧气面罩。协和飞机因此使用面积较小的窗户以降低失压的速度,并且还有一套后备的机舱空气供应系统以尽量在一小段时间内维持舱内气压,而飞行员需要使用持续正压呼吸机(ContinuousPositiveAirwayPressure,CPAP)以保障飞行员的氧气供应及其安全,务求令飞机能够有足够时间下降到安全高度。美国联邦航空局要求飞机需要有其最低紧急下降率,并认为协和飞机假如遇到失压的情况,最佳做法就是将飞机急降。
????10可下垂式头锥
????可下垂的机鼻头锥是协和飞机的外观特征之一,既能在飞行时保持飞机的流线外型减低阻力,又可以于滑行、起飞和着陆时改善飞行员的视界。为了减少飞行阻力,协和飞机的机头较其他民航机更长,并呈针状。三角翼飞机起飞和着陆时的迎角较大,又长又尖的机鼻会影响飞行员对跑道、滑行道的视野,因此协和飞机的机头设计成可以改变角度以迎合各种操作需要。另外机头头锥也带有一个整流罩,这个可移动的整流罩具有维持机头流线型、保护驾驶舱玻璃、阻隔超音速飞行热力等功能。整流罩会在头锥下垂前收纳到头锥内,而当头锥恢复水平时,整流罩会升回驾驶舱挡风玻璃前方,令机头回复流线外型。
????首两架协和飞机原型机的整流罩只有两扇小窗。但美国联邦航空局反对这种严重影响飞行员视界的设计,并要求改善设计,否则协和飞机将不予容许在美国营运。因此以后制造的预生产型、量产型飞机整流罩均修改成六扇大窗。
????在地面滑行和起飞时,驾驶舱内的控制器能控制整流罩收纳到头锥内并把头锥角度下调5°。起飞后,整流罩和头锥都会恢复原位。至飞机降落前,整流罩会再次收纳到头锥内,然后头锥会下调12.5°以取得最佳前下方视界。而降落时头锥会迅速回复到5°的位置以避免头锥触地。在非常罕有的情况下,协和飞机会将头锥下调至12.5°起飞。此外,协和飞机也可以仅仅收起整流罩,而头锥维持水平,但这只有在清洁挡风玻璃和短时间亚音速飞行时使用。
????11飞行特性
????普通亚音速民航客机由纽约飞往巴黎需要花上8小时,但协和飞机完成同样旅程仅仅需要少于3.5小时,平均巡航速度达2.02马赫(2,千米/小时),最高巡航高度为18,米,比普通飞机快超过两倍??在定期航班服务中,协和飞机采用一种较有效率的“巡航爬升”(cruise-climb)方式。随着燃油消耗,飞机变得越来越轻因而能够爬升至更高的高度。这样的方式通常有较高效率,因此普通民航客机亦会使用类似这种方式爬升,名为阶段爬升(stepclimb),但普通飞机需要得到航空交通管制员许可才能爬升至更高高度。在北大西洋航线(NorthAtlanticTracks)巡航期间,协和飞机在爬升至50,英尺后已没有其他民用客机与其共用空层,因此自50,英尺起协和飞机能缓慢爬升至60,英尺。由于平流层气流运动稳定,气流以平流运动为主,超音速飞机的航线是长期固定的,而非像其他飞行在平流层底部的普通民航客机,需要每天根据天气情况调整航线。
英国航空航班的呼号是“Speedbird”,但唯独由协和飞机执行的航班是例外。为了提醒航空交通管制员协和飞机独特的性能和限制,通讯时会在其呼号“Speedbird”后加上“Concorde”,所以协和飞机的航班(BA—BA)在通讯中会被称为“SpeedbirdConcorde1”—“SpeedbirdConcorde4”。而来往巴巴多斯的包机服务,及维修后的试验飞行,其呼号也会使用“SpeedbirdConcorde”为前缀并加上四位数字的航班号码。
?????五协和飞机的运营
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???“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,年5月24日开始飞华盛顿特区,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。
????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。
????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2-项目就是因为即使该机的环境污染问题被极为夸大,2-也根本不会盈利。
????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”需经停檀香山与威克岛加油,而波音可以不停留直飞,会比“协和”更快抵达东京,并且头等舱的客户也会更喜欢更舒适的。
???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。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。
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????六飞行事故?????
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????2年7月25日,法航的一架协和客机遭遇了历史上最严重的也是唯一一次空难事故。这架协和客机从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。
■法航协和客机空难
???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。
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????七退出运营
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????2年11月7日协和客机恢复运营,但这只是回光返照而已。协和客机的经济性实在太差,运营仅能达到收支平衡。
???协和式的维修和运行十分昂贵。法航据说一直亏本,英航倒是一直赚钱的。但是协和式的成本太高,票价也太高,纽约到伦敦的单程票价高达8,美元,来回至少11,美元,而同时代波音上头等舱(比商务舱还高一级)的来回票不到6,美元。尽管如此,波音的头等舱赚的钱比协和式还多,规模经济和较低的耗油率实在是没法比。协和式的油耗是每人每百公里17升燃油,或者每人每加仑(美制)14英里,“湾流”G公务飞机还比这省油呢(每人每百公里15升或者每人每加仑16英里),而底特律大三的总裁们坐公务飞机到华盛顿向国会乞讨救援,被美国上下的舆论一顿痛骂。相比之下,波音-是每人每百公里2.6升或者每人每加仑91英里。而发生在2年的事件,成为了压死骆驼的最后一根稻草。
???年4月,英航和法航同时宣布,巴黎空难和使得协和式的营运不再盈利,飞机的老迈也是维修成本日益高企,协和式将在一年后退休,永久地离开天空。协和客机的停航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。
???法航飞行时间最长的“协和”是“福克斯阿尔法”号,飞了5,架次航班,累计了飞行小时。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。
????协和客机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。”一架法航的协和客机陈列在戴高乐机场,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。
????年10月24日,协和客机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105小时的运营时数,而英航“协和”飞了15万小时。
■年10月24日,协和客机进行了最后一次商业飞行
???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。
???年11月26日协和客机做了历史上的最后一次飞行,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20名观众致意。奥林普斯发动机关闭后,机组下机,并在正式仪式上向安德鲁王子移交了飞行日志。
???至此一代超音速客机协和飞机正式退役,结束了其服役生涯!
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