波音2707

波音2707(Boeing 2707)是美國首次開發的超音速客機計畫。在獲得政府契約的情況下,波音公司在西雅圖開始飛機的設計工作。但因成本提高,且缺乏明確的市場需求,在1971年2架原型建造之前就中止整個計畫。

波音2707超音速客機
波音2707Boeing 2707)是美國首次開發的超音速客機計畫。在獲得政府契約的情況下,波音公司在西雅圖開始飛機的設計工作。但因成本提高,且缺乏明確的市場需求,在1971年2架原型建造之前就中止整個計畫。

研發背景

作為新興的超級大國,美國已經在第一代噴氣客機之戰中奪取了領導權,波音 707 和 DC-8 像潮水一樣灌向世界的民航市場,自然不會坐視歐洲蘇聯在有關國家聲望的超音速客機之戰中領先。波音在 52 年就開始關注超音速客機的問題,58 年組織起研究小組,60 年開始,每年投入 1 百萬美元,準備大幹快上了。62 年英法和蘇聯都開始正式研製超音速客機時,美國聯邦航空署 FAA 也提出了自己的超音速客機計畫。敢為人先的 Juan Trippe 指令泛美航空公司在 63 年 6 月 3 日向英法意向性訂貨協和式一天之後,甘迺迪在 63 年 6 月 4 日,在科羅拉多泉新建的空軍學院畢業典禮上,指令啟動美國的超音速客機計畫。擬議中的美國的超音速客機要更大、更快,要求達到 250-300 人的載客量和三倍音速的速度,航程不光要能夠覆蓋北大西洋航線,還要能夠覆蓋太平洋航線。NASA 對超音速客機積極研究,波音、洛克希德、道格拉斯北美洛克韋爾都推出了自己的研製方案,通用電氣和普拉特·惠特尼也分別提出了各自的發動機方案。
洛克希德的 L-2000 方案介於協和式和圖-144 之間,只是比兩者都要大一號。L-2000 採用雙三角翼,翼下四台發動機,布局循規蹈矩,不過因為“美英一家”的緣故,沒有人指責洛克希德抄襲英法。道格拉斯的方案和洛克希德的方案大同小異。

變後掠翼的波音 2707-100變後掠翼的波音 2707-100
波音開始時的方案也研究過無尾大後掠三角翼,但是在競爭 TFX(最後通用動力勝出,推出 F-111)時,波音積累了相當的變後掠翼的設計經驗,引起波音超音速客機研製人員的強烈興趣,在波音內部的競爭中,變後掠翼勝出,公司代號波音 733。但是洛克希德和道格拉斯都用 2000 作為代號,分別為 L-2000 和 DC-2000,意喻 21 世紀的超先進技術,波音也不甘落後,最後將波音 733 改名為波音 2707,既有 21 世紀的含義,又提醒人們波音 707 將民航推入了噴氣時代。波音 2707 的方案幾經變更,從波音 2707-100 演變到-200,載客從 150 逐漸增加到 250,最後達到 300 人以上,發動機從機身下集中的四發(類似 B-1 轟炸機)變到平尾下的四發,速度從 M3 降到 M2.7,航程 6,440 公里(-300 增加到 6,760 公里)。波音 2707-200 的變後掠翼可以在 20-72 度後掠角之間變化,在不犧牲超音速巡航性能的前提下,最佳化低速起飛、著陸和亞音速巡航的性能。後一點十分重要,因為波音已經意識到噪聲和音爆的問題,小後掠角可以以較低的速度起飛、著陸,大大減低噪聲;音爆將使超音速客機在大陸上空被迫以亞音速飛行,所以亞音速將不僅僅是過渡階段,可能有相當一部分航線將以亞音速飛行。在機翼後略到最大角度時,機翼後緣和平尾前緣重疊,形成完整的大後掠三角翼,在保持“合成”機翼的相對厚度條件下,容許機翼厚度增加,簡化結構設計和增加翼內載油量,這一點和 F-14 非常相似。和 F-14 不同的是,波音 2707-200 的四台發動機安裝在尾翼下,這是一個十分獨特的設計。發動機安裝在機尾並不罕見。飛機速度增高時,氣動升力中心不斷後移,而重心保持不變,自然形成一個低頭趨勢,需要壓平尾來恢復水平,這個動作稱為配平。壓平尾形成的向下氣動壓力增加了阻力,稱為配平阻力。機尾發動機的重量形成自然的配平力矩,減少配平阻力,這是為什麼 60 年代尾置發動機布局十分流行的重要原因。尾置發動機的另一個好處是,發動機遠離機艙,噪音較低。尾置發動機在機械故障、渦輪盤碎裂時,碎片不易傷及乘客,對安全性要求及其嚴格的客機也是一個有利因素。但是尾置發動機一般離地較高,維修不便。波音將發動機安裝在水平尾翼下,既利用了尾置發動機的優點,又避免了維修不便的問題,是一個不錯的主意。對於波音 2707-200 這樣的變後掠翼飛機來說,固定的尾翼下的發動機還避免了常規的翼下發動機的麻煩,因為機翼後略角變化時,翼下發動機必須同步偏轉,以保持和前進方向一致。B-1 轟炸機那樣在翼根下密集安裝發動機的做法對客機不合適,發動機的噪音和振動離機艙太近,這也是波音 2707-100 演變為-200 的一個重要原因。

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