超音速客機

超音速客機

超音速客機(Supersonic Transport, SST)是指其速度比音速快的民航客機,歷史至今僅有兩種超音速客機曾經批量生產並投入商業營運,分別為英國、法國聯合研製的協和飛機,以及蘇聯的圖-144,均在1960年代末出現。但超音速客機自問世以來一直備受成本效益、環境破壞等因素困擾,並未有大規模推廣使用。圖-144在1978年6月進行最後一次載客飛行後離開商業營運的舞台,而協和飛機在2003年11月26日進行最後一次的商業飛行。隨著協和飛機的正式退役,自此世界上再沒有提供商業營運的超音速客機。但由於超音速客機比普通民航機具有更高的速度和效率,因此一直吸引著不少飛機製造商的注意和興趣,而實際上對新一代超音速客機的摸索和研究並沒有停止過。但以目前的航空技術,研發新一代經濟、可靠的超音速客機尚會遇到不少挑戰,主要是噪音嚴重(主要由於音爆)、龐大的研發和生產成本支出、高油耗、對環境破壞的隱憂等。

基本信息

發展歷程

20世紀50年代末自從進入噴氣式客機時代,波音707、DC-8、“快帆”等噴氣式客機趨於成熟後,國際民航界就不斷追求飛行速度的提升,對超音速運輸機市場前景也十分樂觀,飛機製造公司和設計師又把注意力放到超音速客機身上。如果民航客機能夠實現超音速飛行,將使飛機速度提高兩倍以上,大大縮短長途飛行的時間。

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20世紀60年代初,英國/法國兩國開始聯合研製協和超音速客機,美國也開始研製波音2707和洛克希德L2000超音速客機(未投產)。但是超音速客機的命運並不像亞音速客機那樣一帆風順。經過了近二十年的努力,只有兩種超音速客機在航線上使用。這就是英法聯合研製的協和式飛機和前蘇聯的圖-144。

1976年12月,圖-144才開始在國內航線上使用,主要是用來進行貨運和郵運。1977年11月,圖-144在莫斯科到阿拉木圖的航線上定期運載旅客。

1979年前蘇聯生產出圖-144的改進型圖-144D,採用新型渦輪風扇發動機。它在經濟性、噪音等方面都有很大改進,在1981年投入航線使用。但後來因蘇聯民航當局認為運行收益不大,沒有繼續發展使用。

1990年,美國太空總署(NASA)有意投入高速研究計畫(HighSpeedResearch,HSR),作為發展超音速運輸系統(SupersonicTransport,SST)的基礎。圖波列夫、NASA、麥道與波音等等幾大機構合作使圖-144重生,發展出圖-144LL,作為HSR計畫的研究用機。圖-144LL的機體和量產型圖-144大致相同,但使用圖-160超音速戰略轟炸機的NK-321發動機。1999年,因成本及經濟效益問題,NASA終止HSR計畫。

2005年6月,日本和法國就共同開發新一代超音速客機達成協定。這次試驗是日本繼2002年試驗失敗後的再次嘗試。

2015年4月,星戰設計師史蒂芬設計了一款無人超音速客機,可搭載250名到300名乘客。這款飛機無需飛行員,操作人員可在地面對其進行操控或者由自動控制系統操控。

主要機型

協和飛機

機型

協和式飛機(Concorde)是由英國和法國聯合研製的一種四發超音速客機。協和式超音速客機採用無水平

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尾翼布局,為了適應超音速飛行,協和式飛機的機翼採用三角翼,機翼前緣為S形。三角翼的特點為失速臨界點高,飛行速度可以更快,且能有效降低超高速抖動時的問題。協和式飛機前機身細長,這樣既可以獲得較高的低速仰角升力,有利於起降,又可以降低超音速飛行時產生的阻力,有利於超音速飛行。協和式飛機由於機頭過於細長,飛行員在起降時由於高仰角導致視線會被機頭擋住,為了改善起降視野,機頭設計成可下垂式。協和式飛機共有四台渦輪噴氣發動機。最大飛行速度可達2.04馬赫。最大載重航程5000公里。協和式飛機客座數100-140。

1969年,第一架協和超音速客機誕生,並於1976年1月21日投入商業飛行。協和式超音速客機是世界上率先投入航線上運營的超音速商用客機。協和式飛機一共只生產了20架。由於經濟性差,載客量偏小,運營成本較高以及噪音問題,最終也只有英國航空公司和法國航空公司使用協和式飛機投入航線運營。英國航空公司和法國航空公司使用協和式飛機運營跨越大西洋的航線。

2003年10月24日,協和式飛機執行了最後一次飛行,全部退役。

蘇聯客機

機型

前蘇聯的超音速客機

研製晚於協和式飛機,但首次試飛卻早於協和式。1960年代初,當前蘇聯得悉美國、西歐準備研製超音速客機後,倉促上馬研製超音速客機。由圖波列夫設計局研製的圖-144在外形上與協和式飛機非常相近,特別是當前蘇聯駐英使館人員曾因竊取協和資料被大批驅逐的訊息披露後,因此航空界普遍懷疑圖-144是抄襲協和式飛機的,並戲稱其為“協和斯基”。圖-144與協和式飛機一樣採用下單翼結構,雙三角翼型,無平尾,可下垂的機頭。四台發動機也分別下掛在機翼下側。圖-144的巡航速度為2.35馬赫,最大航程6500千米,載客140人。這些指標優於英法聯合研製的協和式飛機。圖-144的設計方案於1965年9月在前蘇聯公開展出。

1968年12月31日,第一架原型機製成並進行了試飛,創下了一項世界紀錄。經過大約3年的試飛,圖-144進行了重大的改動,並於1973年投入批生產。估計圖-144及其改進型共生產了16架。

日法客機

這次飛行試驗將使用日本產無人機,機體長11.5米,寬4.7米,重2噸。試驗人員準備將其以長約10米的火箭發射到1.8萬米的高空,使其速度達到音速2倍。日法共同開發的新一代超音速客機一旦研製成功,其續航距離和載客數量都將是英法共同開發的“協和”超音速客機的數倍,噪音和油耗也將被大大縮減。日本宇宙航空研究開發機構於2008年9月15日在澳大利亞內陸實驗場進行超音速飛行試驗。

波音客機

波音2707(Boeing2707)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。

巡航者

音速巡航者(SonicCruiser)是波音公司的一款概念音速客機,於2001年首度提出,其設計速度比現有不少民航客機快,接近音速的水平。2002年波音放棄"音速巡航者",但技術以及機體設計套用於"7E7"計畫(波音787)。

各國研究機構

先進超音速客機(AST)

1970年代中後期,當航空技術日益進步,超音速飛行對環境影響的指控被證明是誇大其詞,第二代超音速客機的研發開始浮出水面。雖然1970年代初的環境並不利於超音速客機,但美國的研究實際上仍然一直進行。三家主要的飛機製造商,包括波音、道格拉斯、洛歇,均一直接受政府的資助。據統計,在1970年代美國國家航空航天局已經花費了超過900萬美元投入研究,其中過半用於資助上述三家公司。美國的第二代超音速客機以“先進超音速客機”(AdvancedSupersonicTransport,AST)為名,三家公司都提出了自己的方案。波音、洛歇分別以波音2707、洛歇L-2000為基礎進行改進,道格拉斯則推出DC-AST方案,而三個方案均大同小異,但尺寸比第一代要大得多,目標載客300人以上,而且速度更高,DC-AST設計速度為2.2馬赫,而洛歇、波音的設計更分別追求2.55馬赫和2.7馬赫,更大範圍的使用鈦合金。第二代超音速客機並以減輕噪音、提高燃油效率為目標,構想使用通用電氣的變循環發動機(Variable-cycleengine,VCE)。與此同時,蘇聯的圖波列夫設計局也推出圖-244的構想,目標載客250至320人,巡航速度2.2馬赫,最大航程達9200公里,但沒有太多實際進展。

然而時移世易,此時超音速客機在經濟性方面已經難以和普通高亞音速客機競爭。當超音速客機在1960年代出現的時候,主要的競爭對手是以波音707為代表、載客100至200人的遠程亞音速客機,以速度和載客量來衡量,超音速客機仍然有一定優勢。但隨著以波音747為代表、載客300至400人的新一代亞音速寬體客機在1970年代起迅速普及,若從人均飛行成本的角度超音速客機已經完全不具備優勢。另一方面,在現有的技術上超音速客機在航程仍然難以和亞音速客機匹敵,隨著渦輪風扇發動機自1960年代以來的廣泛運用和日益提升的涵道比,其燃油效益已非此前的渦輪噴氣發動機所相比。因此,要實現超音速飛行無可避免要在經濟性上打折扣,成本效益更好的寬體亞音速客機更能獲得航空公司的青睞,最終“先進超音速客機”的計畫也在1980年代中取消。

高速民用運輸機計畫(HSCT)

美國國家航空航天局於1990年啟動了“高速民用運輸機”計畫(HighSpeedCivilTransport,HSCT),以改進超音速客機設計為目標。美國國家航空航天局]聯合了波音和麥道,花費了超過九年時間,投放了過10億美元。設計指標為載客250至300人、2倍音速,務求令超音速客機的機票價格不會高於普通航班超過20%。俄羅斯在1990年代中期為一架圖-144重新裝上新發動機,為HSCT計畫進行實驗以收集數據。

但經濟性仍然是航空公司最大的考慮因素,HSCT的推廣欠缺市場反應。1990年代末,已經收購了麥道的波音公司開始考慮是否繼續投資在這項計畫,後來表示將暫緩這個計畫,或許會到適當時候,或2020年再啟動。隨著波音的退出,美國國家航空航天局在1999年2月取消了HSCT,轉而為國際空間站增加6億美元資金。

歐洲超音速研究計畫(ESRP)

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1994年4月,法國宇航、英國宇航及德國戴姆勒克萊斯勒宇航(DaimlerChryslerAerospace)成立了“歐洲超音速研究計畫”(EuropeanSupersonicResearchProgram,ESRP),研發第二代的協和飛機,並計畫於2010年投入服務,飛機被稱為“未來超音速客機”(法語:AviondeTransportSupersoniqueFutur)。同時,斯奈克瑪公司、勞斯萊斯、MTU航空發動機公司(MTUAeroEngines)及菲亞特集團於1991年開放合作共同為新一代超音速客機開發配套的發動機。計畫投資額限定不超過每年1200萬美元,主要是由幾家公司共同投資,研究內容包括材料、空氣動力學、系統及發動機集成以作為參考配置。ESRP的計畫是一種巡航速度為2馬赫、載客250人、航程10,186公里(5500海里)的超音速客機,從外觀上類似一架帶有前鴨翼、加大版的協和飛機。ESRP已經已經完成初步設計,並利用小比例模型進行過風洞測試。

零排放超高音速客機(ZEHST)

在1990年代初,日本政府就把開發第二代超音速客機設定為重要的技術戰略之一。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)發起的“次世代超音速客機”(NationalExperimentalAirplaneforNextGenerationSupersonicTransport,NEXST)開發計畫於2002年正式啟動,致力於研製新一代的超音速客機,設計指標為載客300人、速度2馬赫、比協和飛機節約75%燃料並多兩倍的航程,期望能於2015年進行首飛。該計畫曾在2002年時發生過測試意外——2002年7月14日,日本團隊在澳大利亞南部的武麥拉測試場(WoomeraTestRange)以一具1/10(約11.5米長)的縮比模型進行首次的試射,但以火箭籌載的測試模型在發射升空後不久就失控墜毀。事後日本團隊不願針對失敗原因發表評論,但長達半年的準備工作卻付之一炬。

2005年6月,法國和日本在巴黎航空博覽會上正式簽署合作協定,將NEXST項目擴展至兩國合作,由兩國的合資公司共同研製。2005年10月10日,JAXA在澳大利亞西部荒漠伍默拉試驗場再次試飛超音速客機的1:10模型,並取得成功。原型機由日本三菱重工業公司研製,全長11.5米,僅重2噸。

經過5年聯合研製,代表法國參與研製項目的歐洲宇航防務集團(EADS)於2011年的巴黎航空展中,宣布推出“零排放超高音速客機”(ZeroEmissionHypersonicTransportation,ZEHST)的概念機,這種新型客機長約80米,翼展在35米至40米之間,最高巡航速度達4馬赫(約5000公里/小時)。飛機採用四種發動機,分別為兩台使用生物燃料的渦輪噴氣發動機、兩台使用液態氫氧燃料的助推火箭發動機、一台低溫火箭發動機和兩台使用液態氫的衝壓發動機。在不同飛行階段,ZHEST使用不同類型發動機。起飛階段由渦輪噴氣發動機將飛機推升到距地面5公里的空中,飛行速度達到0.8馬赫;然後切換至火箭發動機,將飛機推送到距地面20公里的高空,飛行速度達到2.5馬赫;最後切換成衝壓發動機,加速至4馬赫,飛機升至距地面32公里的高空進行超高音速巡航。這種飛機可以搭乘50至100名旅客,從巴黎飛東京只需2.5小時。ZHEST預計在2020年開始進行測試飛行,並期望能在2050年投入使用。

超音速公務噴氣機(SSBJ)

蘇霍伊和灣流合作的S-21公務噴氣機

另一個備受關注的研究領域是超音速公務噴氣機(Supersonicbusinessjet,SSBJ)。音爆的強度除了和飛機的速度有關,也和飛機的大小成正比,所以小型噴氣機的噪音問題相對大型民航機輕微得多。另一方面,能擁有公務噴氣機不外乎是企業高管和政府機構,正如協和飛機的座上客,這些乘客通常十分願意付出更多金錢來換取減少飛行時間。

俄羅斯著名戰鬥機製造商蘇霍伊與美國公務噴氣機製造商灣流宇航在1990年代中期曾共同研究,達梭宇航於2000年代初進入這個領域,但至今仍然未有機型投產。目前最新的SSBJ計畫包括美國Aerion公司的AerionSBJ、超音速宇航國際和洛歇馬丁合作的靜音超音速運輸機(SAIQuietSupersonicTransport),及圖波列夫設計局的圖-444。

雲霄塔太空飛機(Skylon)

參見:太空飛機

英國ReactionEngines公司在在英國航天局的協助下,正在研發一種名為“雲霄塔”(Skylon)的太空飛機,最高5倍音速、可容納40名乘客、使用無碳燃料,發動機從大氣中吸收氧氣和氫氣作燃料,並以單級入軌方式進入近地軌道。如果這種飛機研製成功,將大大縮短長途航空的旅行時間,從歐洲布魯塞爾前住悉尼只需4.6小時。

技術挑戰

空氣動力學

阻力係數與音速的關係示意圖

氣流作用為飛機提供升力的同時也帶來阻力,當飛機以音速以下的速度飛行時,飛行阻力會和阻力係數、空速的二次方和空氣密度成正比。超音速飛機的阻力除了包含了亞音速飛機同樣遇到的摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力、干擾阻力外,還有一項特別的激波阻力。當物體以音速或超音速運動時,空氣的性質會改變。飛機飛行時會對前方空氣產生壓縮,形成的壓力波(擾動波)以音速傳播。在0.8馬赫之1.2馬赫之間的跨音速階段,如果壓力波的傳播速度等於或小于飛機前進速度,導致後續時間的壓力就會和已有的壓力波疊加在一起,空氣遭到強烈的壓縮,阻力係數峰值會比0.8馬赫以下時大四倍,從而形成了激波和音障。在超過1.2馬赫之後,阻力係數反而逐步下降,和速度成反比,大約只比亞音速階段高30%至50%。

因此,超音速飛機設計的首要考慮因素是降低飛機自身的阻力係數,將飛機儘量設計成流線型,機頭設計成錐型而非鈍形,以避免在跨音速階段形成波阻極大的正激波。此外超音速飛機的巡航高度通常比亞音速飛機更高,利用空氣密度較低的空層以減少面對的空氣阻力。另一方面,超音速飛機需要更強大的動力來突破音障。

超音速飛行的特性也決定著機翼的升阻比。超音速飛行時機翼產生升力的效率會比亞音速時低,同時機翼也會成為阻力的來源。因此超音速飛機的機翼升阻比一般較小,以2馬赫實現超音速巡航的飛機,其典型升阻比大約僅為亞音速飛機的一半,儘可能滿足升力的同時也減少阻力。以協和飛機為例,展弦比為1.7,翼根相對厚度為3%,翼尖為2.15%,使其超音速飛行時的升阻比達到7.7,亞音速時升阻比達到12.8。而其他亞音速客機,如波音747、道格拉斯DC-10、空中客車A320的巡航升阻比普遍約為17。

發動機

用於亞音速飛行和超音速飛行的噴氣發動機具有相當的差異。特別為超音速飛行狀態最佳化的噴氣發動機,能夠在超音速飛行時提供較高的燃油效率,但隨著速度的提升,燃油消耗率(SFC)仍然會相應增長。

當第一代超音速客機在1960年代面世時,亞音速客機仍然使用渦輪噴氣發動機。為了適應超音速飛行的需要,因此迎風面積較小、低涵道比的渦輪噴氣發動機是最佳選擇,以減少阻力及產生達超音速的排氣速度,而油耗較低和噪聲較少的高涵道比渦輪風扇發動機則不適合用於超音速客機。由勞斯萊斯和斯奈克瑪公司聯合為協和飛機研製研製的奧林匹斯593Mk610型渦噴發動機,即屬於專為超音速飛行而最佳化的發動機,這是當時世界上推力最大渦噴發動機。當協和飛機以2馬赫速度進行超音速巡航時,奧林匹斯593型是世界上效率最高的渦輪噴氣發動機。但隨著渦扇發動機自1970年代以來的廣泛運用和日益提升的涵道比,其燃油效益已非此前的渦輪噴氣發動機所相比。然而由於渦扇發動機迎風面積大,因此高涵道比的渦扇發動機並不適合超音速客機使用,一般來說超音速飛機的發動機涵道比約0.45是屬於一個理想的情況,而亞音速客機所使用的高涵道比發動機一般為2.0或更大。

目前超音速客機的另一個研究領域是脈衝爆震發動機(Pulsedetonationengine,PDE)。這是一種基於爆震燃燒原理的新概念發動機,比現有的渦輪風扇發動機能提供更高的效率。美國國家航空航天局一直進行對脈衝爆震發動機的研究工作,預計採用脈衝爆震發動機的超音速客機將可達到5馬赫的速度。2008年1月,美國國家航空航天局利用一架改裝脈衝爆震發動機的美國縮尺複合體公司(ScaledComposites)Long-EZ小型飛機進行了首次試驗飛行並獲得成功,雖然總共僅歷時十秒,但對於驗證這項技術的可行性具有重要意義。

音爆

即使超音速飛機在高空飛行,產生的音爆仍然是一個很嚴重的問題。1960年代中,美國進行的俄克拉何馬市聲爆試驗,以及美國空軍的XB-70轟炸機試驗均證明了這個特性。

為了消除音爆的影響,超音速客機可以在到達海面上空之後才加速突破音障,而在內陸上空保持亞音速飛行,避免噪音對公眾造成滋擾,這也是協和飛機一貫的做法。但相比亞音速客機,超音速客機由於擁有升阻比較低的機翼、為超音速巡航而最佳化的發動機,除非使用一些特別的技術(如可變後掠翼),否則亞音速飛行時的效率仍然相對差得多,並消耗更多的燃油,導致經濟性奇差。

1970年代初在研究激波特性的時候,美國國家航空航天局和康乃爾大學的研究發現,可以對機身進行精細的調整,利用機身各部位產生的激波在相位上的差異,誘使它們互相抵消,使傳遞到地面的N形波的強度減小,減低音爆的影響。但由於當時技術上的限制,難以進行實驗。2001年,美國國家航空航天局和諾斯洛普·格魯門公司、國防預先研究計畫局(DARPA)合作,啟動“定形聲爆驗證”(ShapedSonicBoomDemonstration)計畫。2003年,一架機身經過改造的F-5E戰鬥機進行試驗並獲得成功,其降低聲爆理論已被驗證。美國國家航空航天局希望這項技術能在未來運用至商用和軍用超音速飛機。

政治

超音速客機的出現與消亡都伴隨著政治原因。主要是因為政治,其次才是超音速客機自身的硬傷。

政治

20世紀60年代末,是近代科技大爆發時期,東西方陣營都在研發各種前沿航天航空科技,航空市場開始流行超音速客機,對於航空公司(包括工業公司和服務公司)來說,來一款性能優異的超音速客機必將帶來巨大的政治、經濟效益。

同時歐洲每一分鐘都想要擺脫美國,於是英法開始聯合開發了可以以2M巡航的協和號,曾經創下倫敦-紐約只需要2小時52分鐘59秒記錄的協和號。節約出5個小時的飛行時間是真正地球村的體驗。

毫無疑問,這樣的客機將會對美國波音、麥道等飛機公司造成巨大衝擊(當時波音也在研製波音2707,但並未成功)。

從航空運行史來看,協和號僅僅生產了20架、並運營了20年只出過一次事故——而且這次事故本身並不是協和號引起而是機場跑道上美國大陸航空的DC-10的發動機脫落的金屬片,造成爆胎,而輪胎破片高速擊中機翼中的油箱之後引發失火,導致飛機於起飛數分鐘後墜毀。——作出這樣的推論是完全合理的。

另一方面,蘇聯在民用超音速航空領域同樣不甘人後,搶在協和號之前把圖-144超音速客機送上了天。但這架人類歷史上第一架超音速客機卻在1973年6月巴黎航展飛行表演時失控,空中解體,最後墜毀。

誠然,蘇聯客機的可靠性全面不如歐美國家,但在航展上出現失控、解體這種事也是不應該發生的。事後調查報告顯示負責航拍的法國幻影戰鬥機從雲中突然靠近飛行表演中的TU-144,導致其失控、解體。如果用專業的航展角度來看,這無疑是為協和號鋪路。圖-144的這次事故某種程度上證明了“當時超音速客機背後的政治博弈”。

正是因為超音速客機背後兇險的政治博弈,超音速客機的缺陷被無限放大,最終導致其商業價值持續萎縮,最後消亡。

客座與噪音

超音速客機標準客座為100,最大客座為140。這樣,機票價格就變得十分昂貴,其價格至少高出普通航班頭等艙15%。

根據牛頓第一定律,超音速客機只會在加速時感到難受,就像電梯剛剛啟動時的感覺。根據速度的疊加性,在超音速飛機里和飛機里另一個人說話,依然是和平時一樣。噪音問題是相對於外部的,並非對於內部乘客。

超音速飛行器有“音爆”,不過協和號飛得高,這個不見得有影響,說人在外部能聽到的。

起飛噪音,119.5分貝,高出波音747,12.5%

進場噪音,116.7分貝,高出波音747,10.7%

側向噪音,112.2分貝,高出波音747,14.2%

各國政府均以此為由頭,禁止協和降落。而P-61、XB-70、F-22、SR-71、SR-72、SR-91、XS-1、X-37B、HTV、X-43、x-51a、B-3紛紛在美國大陸上空進行超音速飛行。

油耗

要知道當時開始研發協和超音速客機的時候(1963年),燃油的成本在一個航空公司的賬單上根本不算什麼,所以當初英法兩國政府有不少的訂單(啟始客戶包括泛美航空、英國海外航空(BOAC)和法國航空,分別訂購6架協和飛機。其他訂購航空公司包括巴西泛美航空(PanairdoBrasil)、美國大陸航空、日本航空、漢莎航空、美國航空、聯合航空、印度航空、加拿大航空、布蘭尼夫國際航空、新加坡航空、伊朗航空、希臘奧林匹克航空(OlympicAirways)、澳大利亞航空、中國民航(1972年7月24日取消訂單)、中東航空和環球航空。而按照當時最保守的估計,訂單數字將在1975年上升到225架)。英法兩國計算過,協和號能賣出100架就可以收回成本,而當時各國包括意向訂單在內以近200多架,美國隨後以不符合環保為由禁止協和號飛入美國領土,然後訂單紛紛被取消,協和式飛機於1979年停產,總共生產了20架,英法兩國各生產10架。

然而到了第一次石油危機爆發以後(1973年),全世界的航空公司才發現石油變貴了,當時的石油價格從3美元漲到最高12美元。油耗的大小與發動機直接相關,如果換上現代變循環發動機就能起到立竿見影的效果。

經濟性

事實上,協和號超音速客機的經濟性能並不如我們想像的差。按照《航空知識》1998年6月號《“協和”號飛行29年》一文中的描述:

英、法兩國航空公司停飛了大部分航班,最後只集中飛倫敦-紐約、巴黎-紐約等少數一些地方……客座滿座率上升了,用於航線的開支減少了,運營成本有所下降。英航曾多次宣布“協和”號開始盈利。

《航空知識》2000年9月號《“協和”墜毀一二三》:

巴黎至紐約的往返機票要9000美元,倫敦至紐約的往返機票要9850美元。凡是能乘坐它的人自然非富則貴,所以人們稱為“富人之機”......據估計,經濟界的大經理、總裁等巨富們約占乘客總數的80%。

協和號還承辦環遊世界、包機等業務,當作公務機、專機(此前英國女王和法國總統出國出訪使用了很多次協和)。

協和號項目開始於20世紀60年代初期,是法國宇航公司與英國飛機公司之間的聯合研製項目,目的是在能盈利的並快速增長的歐洲與美國之間的跨大西洋航線上提供超聲速客運服務。飛機在1972年獲型號合格證,但是,由於來自美國方面的強大政治障礙,使飛機在1975年之前,一直都未投入定期客運服務。儘管後來協和號已經成為跨越大西洋旅行的中高端旅客群體的熱門運輸方式,飛機還是由於面臨別的問題,比如不允許它降落,不允許它超音速飛行。

安全性

“協和號”超音速客機在首次商業飛行之前,進行過5000小時的試驗,這是航空史上最細心檢驗過的飛機了。有一位飛過這種飛機的試飛員說:“協和號”應該是最安全的飛機。但2000年7月,在巴黎的戴高樂機場附近摔了一架,遇難113人。這成了它壽終的起點。事實上,這起不幸的事故並非飛行員的責任。事故發生後立即停飛,直到2001年11月才重新啟航,然而乘客心中的信任感卻並沒有完全恢復的時候。2001年9月11日紐約雙子高樓被恐怖分子襲擊之後,整個航空運輸業大不景氣,“協和號”陷入無力維持營運狀態,終於在2003年退役,只好成為展品。

乘客體驗

超音速客機超音速客機

作為英航和法航的“旗艦”,協和飛機為乘客帶來的體驗與其他亞音速客機有很多不同之處。英航與法航的協和飛機客艙布局均為單一客艙級別,載客100人。客艙被劃分為前後兩個部分,內部由雷蒙德·羅維設計,前艙載客40人,後艙載客60人,前後艙之間以廁所分隔。座位布置為每排四座、中央單走道。由於協和飛機機身細長,客艙空間受到相當的限制,在近走道一側的座位,客艙淨空只有約1.8米(6英呎),走道淨空最高也只有約1.9米。座椅也比其他亞音速客機頭等艙的狹窄,實際上與普通客機的經濟客艙座位相若。座位間距為38英寸,只比普通經濟艙多約6至7寸。座椅上方行李架的空間也十分有限,所以協和飛機對隨身行李的體積也控制得更為嚴格。

1990年代時由波音747客機飛行的長途航班上,電影娛樂、角度或方向可調的座椅、步行區域是頭等艙和商務艙最常見的服務特點,但這在協和飛機上均一一欠奉,但協和飛機相對較短的飛行時間彌補了欠缺上述設備的缺陷。協和飛機客艙前方裝有一塊等離子顯示屏,顯示當前飛行高度、飛行速度和空氣溫度。協和飛機擁有非常優質、高貴的服務水平,每位乘客均可以免費享用香檳,而飛機膳食均由瑋致活(Wedgwood)生產的陶器和銀餐具侍奉。

協和飛機的巡航高度較亞音速民航機高出一倍,窗外會呈現出地球的曲率,亂流亦很少出現。超音速巡航期間,雖然飛機外部大氣溫度低至零下60°C,但機身前部的表面加熱會令機體加熱至120°C,窗戶亦會變得溫暖,前艙室溫亦較後艙為高。

三角翼亦令協和飛機能夠達到較傳統客機更大的迎角,此時機翼上表面會產生大量低壓渦流,以維持升力。在潮濕的天氣環境下,協和飛機甚至會被低壓渦流產生的霧氣包圍。但這些情況只會於起飛和著陸的低速飛行時出現,這時協和飛機或許會遇到一些亂流和振動。

協和飛機的飛行速度加上地球自轉速度所產生的向心力,令飛機由西向東飛行時能令機上人員的體重暫時減少1%,而由東向西行時相對速度增大,向心力增加,體重則增加0.3%。但另一方面由於協和飛機的飛行高度很高,離地心較遠,重量還要進一步下降0.6%。

由於協和飛機的巡航速度比晨昏線(solarterminator)的移動速度更快,令它能夠追上和超越地球的自轉。在西行航線上,以當地時間計算,抵達時間往往比起飛時間早。一些由巴黎或倫敦飛往美國方向的班機能在日落後起飛,並於中途追上太陽,在駕駛艙中就能看到太陽從西邊升起的景像。換句話說,協和飛機可以讓乘客“在倫敦出發之前就已經到達紐約”;英航亦以這個情形來宣傳,推出口號“出發前就到達”(Arrivebeforeyouleave)。

戰略性

回首60年代,英國航空發動機水平處於世界前列,那個時候能造先進噴氣發動機的國家也就英美蘇,現在世界兩大航空發動機巨頭國家之中仍有英國。

假如以協和號為代表的超音速客機獲得發展的機會,那么英國航空發動機工業將會持續發展,不管是否能對GE之流產生實際威脅,總之影響和競爭總是有的。

更何況大型超音速客機能用的發動機給大型超音速轟炸機用,對航空業發展進步空間非常大。

這種事情美國是萬萬不能忍的,必須扼殺。那么不允許協和號發揮自己的速度優勢就能極大打壓。

要知道,協和採用的發動機是“奧林帕斯”593型超音速加力渦輪噴氣發動機,其亞音速性能較差,飛慢了,油耗、噪音、排放問題將會變得更加嚴重。美國直接禁止協和在美國大陸上空進行超音速飛行。而歐洲國家回響美國號召,根本就禁止協和降落。

重大事故

1973年6月3日,圖-144在參加巴黎國際航空展覽時,突然墜毀,機上人員全部遇難。

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圖-144的墜毀是超音速客機第一次發生的重大事故。這一事件使前蘇聯推遲了該機交付民航使用的時間表。直到大約在百餘次飛行之後,又因發生事故而暫停了飛行。

2000年7月25日,法國航空公司的一架協和式飛機在巴黎戴高樂機場起飛後兩分鐘起火墜毀,機上100名乘客,9名機組成員全部遇難,地面另有4名受害者。到2003年,尚有12架協和式飛機進行商業飛行。

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