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挑战极限但惨淡收场的超音速客机:“协和”号和图144型的故事

张聚恩/文

科技成功未必商业成功。对商用飞机而言,商业不成功就不是真正的成功。在航空史上,就有这样两款商业失败的科技杰作。它们都达到了问世时航空科学技术的至高水平,却因商业不成功,导致黯然退出或正在退出的结局。

一款是过去式,已有定论;一款是现在时,尚需拭目观之。

这两款“杰作”就是“协和”超声速客机和空客A380巨型客机。

我无缘乘坐这两款客机,但有缘得见。昔日,在法国戴高乐机场目睹停机坪上的“协和”,在图卢兹空客总部参观研制中的A380样机。“协和”那修长的机身,微微下垂的机头,英姿飒爽,堪称空中“美男子”。而A380那惊世骇俗的巨大机身,美轮美奂的机舱双层布局与内饰,宛若会飞的豪华游轮。

在写出以下这些文字前,首先,我要以真诚的心,向研制出这两款“杰作”,以及在那个非凡年代,为同类飞机研发做出贡献,甚至付出生命的前辈同行们,致以深深的敬意。一代代志士仁人的艰苦奋斗和英勇牺牲,经年累月的不断突破与持续积累,才成就了航空事业今日之辉煌。评说昨日,汲取教训,是为了把今天的事情干得更好,并创造更美好的明天。

上篇

20世纪中叶,是航空科技突飞猛进的年代,最突出的成就之一就是在超声速领域的技术突破。那时,“快”是航空业的绝对主题,世界航空界洋溢着追求“快”的热力。美、欧、苏三款超声速客机项目同时推进——美国波音的2707项目,英、法联合的“协和”号,前苏联的图144型,且都是在政府层面展开竞争,近乎疯狂。

波音的2707项目

在第一代喷气客机之战中,美国大获全胜,以1958年交付使用的B707为代表,世界民机市场步入喷气时代。几乎与B707交付同时,波音组建了超声速客机研究小组。1963 年,时任总统肯尼迪指令启动美国的超声速客机计划,目标是,250-300 人的载客量和3倍音速,航程覆盖北大西洋和太平洋航线。

在波音的内部竞争中,变后掠翼方案胜出,代号波音 733,后改为 2707项目,既有 21 世纪的含义,又与里程碑机型B707暗合。波音那时对2707的重视程度,远超B747,以致乔.萨特(B747总设计师)多次发泄对在人力与财力分配中慢待B747的强烈不满。

在项目艰难推进的过程中,波音终于意识到噪声和音爆问题,在那时的技术条件下无法完全解决,且提出的飞机性能指标也太过先进,无法实现。内外原因综合施力,1971年5月,美国国会拒绝继续为该项目提供财政支持,由此直接导致了该项目终结。

以今天的眼光看,幸亏2707项目急流勇退,使波音避免了无谓的更大浪费,并得以集中力量,促成B747的巨大成功,光耀了“老店”的辉煌。

英、法联合的“协和”号

当时的欧洲,空客公司尚未出世。面对美国在喷气客机上的咄咄势头,以及军机已实现2倍声速的技术进步,为抢占竞争优势,法国总统戴高乐和英国首相麦克米伦亲自推动两国在超声速客机领域的合作。1962年11月两国签订超声速运输计划(SST——Supersonic Transport Program)合作协议。两国政府平摊研制费,戴高乐还亲自为计划研制的飞机取名“协和”(Concorde)。

这款120座、2.02倍声速的中程客机,1969年首飞,1976年投入运营。英法两国政府在该项目上的实际投资,超过8亿英镑(最初预算为1.7亿英镑)。1977年时,单机售价2,300万英镑(4,600万美元),也大大超过预计价格600万英镑。根据预算,要售出至少64架才能盈亏平衡,后来发生的一切,使这一目标的实现成为泡影,开发成本根本无从收回。

在英、法两国的共同努力下,“协和”如期完成研制,也如愿地实现了超声速飞行。但由于音爆、起飞噪音等问题,其飞行被限定在非人口稠密区上空,只能飞以海洋路径为主的航线。加之,发生在1973年的石油危机推高国际油价,使“协和”失去了绝大部分意向用户。到最后,只有英、法两国自己的航空公司购买,且以政府提供贷款的形式购入。原本计划卖出至少200架。但实际上,总共才生产了 20架,其中仅有14架投入运营。

环保性差是“协和”的致命伤,且由于燃油消耗高,造成经济性也差。没有足够的订货,又进一步加剧了项目的商业危机。在经济性上,一个对比数据是,载400人的B747和载100人的“协和”,在飞越大西洋时,所消耗的燃油等量。当然,“协和”赢得了时间,从西欧飞往美国东海岸,“协和”的飞行用时(3.5小时)远短于两地时差(6小时),而成就了“跑过时间”的趣谈。

“协和”的安全性很好,到2000年,安全运营24年。而一场主因并非飞机的空难,成了压垮“协和”这匹骆驼的最后一根草。2000年7月25日,“协和”班机AF4590在戴高乐机场起飞时,卷起前架航班飞机遗落在跑道上的一根金属条,造成爆胎,轮胎破片击中机翼油箱,燃油泄露,引发大火,飞机在起飞数分钟后爆炸,坠毁于机场附近,机上人员全部罹难。

在停运又恢复、勉力支撑了不足三年后,终于,2003年6月14日,在巴黎航展上,“服役”27年的“协和”正式告别蓝天。一代名机就此谢幕。

前苏联的图144型

其时,前苏联也在玩儿命发展他们的超声速飞机。图-144项目,甚至可以看作那个年代东西方“阵营”间竞争的一个政治产物。为了表明“你行我也不差”,活脱脱搞出一个面子工程。著名飞机设计师图波列夫受赫鲁晓夫指示,要求尽快研制出超声速运输机。

该机仓促上阵,但1968年12月即实现首飞,比“协和”还早两个月。虽按计划研制出来了,但油耗高,振动大,在货运还是客运的定位上游移不定。如果货运,要那么高速度作甚?如果客运,不解决经济性和舒适性,何以能被接受?带病出征的图-144注定前景悲催。

1973年6月,该机在巴黎航展进行飞行表演时,因试图避开一架法国的摄影飞机而失控坠毁,机上人员无一生还,包括该项目一位主任设计师。1975年12月投入试用后,又发生两起事故。其载客服务仅半年,不得不停止,提前结束了短命生涯。货运和邮件服务则延续至1987年。

图-144只生产了17架,比“协和”还少3架。更谈不上商业成功。

教训与回归

插上“翅膀”的人类,在将活动空间扩展到第三维时,同时赋予飞行以“快”的追求。由于速度效应,空间被压缩,距离似乎变小。

发端于上世纪6、70年代那场超声速民机飞行的奋斗,给了我们巨大的信心,同时也给了我们深刻的教训。

教训之一,应全面理解技术的先进性及其相互影响、相互依附的关系,只追求单项技术、如速度提升等的技术进步,而忽视环保性技术与支持经济性的技术进步,不重视技术权衡与集成,不可能得到真正的技术成功。

教训之二,商业航空的生命线是在确保安全性前提下的经济性,赔本赚吆喝可以支撑一时,但绝不可能长久,即便是国家意志的产物。

在上世纪超声速运输机归于沉寂后,进入新世纪以来,新一轮超声速运输机研发热潮正在兴起。近年来,在安静型低噪声布局和动力技术方面取得重大技术进步。可以预见,超声速运输机从小型到中型,再到大型,归去来兮,时日不远。

两天前,读到一则关于NASA组织开展安静型超声速技术验证的资讯。2018年4月,NASA授予洛·马公司一项价值2.475亿美元的合同,用于研制X-plane验证机,计划于2021年底交付阿姆斯特朗飞行研究中心,进而开展验证试飞,重点在于研究公众对低声爆的接受程度,获取足够的飞行试验数据,以说服适航当局解除在大陆上空进行超声速商用飞行的禁令。

X-plane的设计关键在于其独特形状的机体,使分别来自机头和机尾的激波远离飞机,阻止它们聚集,以消除音爆现象。X-plane飞机构型基于2016年授予洛·马的另一份合同,初步设计现已完成。飞机长28.65米,翼展8.99米,满油起飞重量14.65吨。在巡航高度16764米时的设计最大速度1.5马赫,使用一台通用电气的F414发动机。

该项目分为三个阶段,暂定时间表为:

第一阶段,2019年对飞机布局进行关键设计评审,2021年完成制造,进行试飞鉴定,验证飞机的飞行安全和性能要求,交付给NASA。

第二阶段,2022年NASA组织进行X-plane的超声速测试飞行,以证明安静的超声速技术符合设计预期,其性能完善,在国家空域系统中可安全运营。

第三阶段,2023年至2025年,从阿姆斯特朗飞行研究中心开始,进行多个城市的社区飞越与测试活动。收集有关社区对飞行的反馈数据,以支持对现行限制性规则进行修改。

除了NASA同洛·马的合同外,美国的Boom Technology公司也在争取英国维珍大西洋航空公司以及日本航空公司对新型超声速客机的资金支持,Aerion公司和空客也正就此展开合作。有报道称,我国的携程旅行网也与Boom达成战略投资意向,助力其超声速客机的研发。未辨真伪。多么希望更多中国公司能以战略眼光和大手笔运作,来支持我们本国的航空事业发展啊。

美国联邦航空局(FAA)顺应这一研发热潮,为了推进新一代喷气式超声速客机投放市场的进程,已经明确表示将重新修订关于超声速客机噪音等方面的规定(现规定仍停留在2003年停止飞行的“协和”式飞机标准),并希望简化超声速客机试飞的许可程序。FAA计划在2018年底提出议案。

尽管还需要进行大量工作,但可以期望,不允许在陆地上空进行超声速飞行的行业禁令,将会解除;更快速、更绿色、也更经济的超声速商业飞行,即将实现;人类重返超声速运输时代的那一天,也即将到来。

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