作者:晨枫
五十年前,在人们的欢呼声中,一声巨雷在蓝天上翻滚,一个白色的身影优美地掠过。但这不是一个在四十岁时知道自己命运的故事,而是一个在五十岁时哀悼的故事。这是一个协和式飞机的故事。这是一首绝唱。
1969年3月2日,英法合作的协和式飞机首飞;1976年1月21日,英国和法国分别将协和式飞机投入伦敦-巴林和巴黎-达喀尔-里约热内卢航线的运营,距今正好50年。人类音障被打破已经70年了,军用超音速飞行也不是什么新鲜事。然而,这是世界上第一架也是唯一一架被设计成能够在不空中加油的情况下进行跨洋超音速飞行的飞机。到目前为止,没有人来,如果不是短命的图-144。B-58飞越大西洋需要4次空中加油,SR-71从英国到利比亚侦察需要8次空中加油。图-22M“逆火”是按照超音速冲刺、巡航或亚音速设计的。图-160“海盗旗”具有长时间超音速巡航的能力,但不是按照全超音速设计的。
英国德哈维兰公司的“彗星”客机是世界上第一架喷气式客机。但问世不久,就因为对金属疲劳的危害认识不足,陷入了飞机失事死亡的恶性事故。当最终解决并重返天空时,发现高亚音速喷气式客机的桥头堡已经被美国的波音和道格拉斯占领。二战后英国虽然有病,但科技实力和称霸野心都靠它。1956年,B-58超音速轰炸机首飞成功,空中加油后具备飞越大西洋的能力,激发了英国以超音速客机夺回民航客机领域领先地位的野心。英国皇家飞机研究所(RAE)成立了超音速运输机委员会(STAC),专门研究超音速客机的技术和经济问题。
飞机达到超音速后,阻力缓慢增加,但机翼升力系数减小并加速。这样,阻力实际上就自己弥补了。超音速客机的经济效益主要来自节省时间。如果油耗相当,在载客量相同的情况下,一架M2.0超音速客机的实际运输能力相当于2.5 M0.8亚音速客机,在采购和维护成本上更具优势。当然,实际情况并没有那么简单。维修和机场周转需要时间,超音速客机起降也需要时间。但是,用时间换取利益,一般是发展超音速客机的经济动力。
STAC的结论是,超音速客机只有在拥有相当大的载客量时,才能在长途航线上经济地运行。范围从欧洲西海岸到美国东海岸时,M2.2的速度是合适的。更低的速度将很难保证伦敦和纽约之间的当天往返,大大降低了超音速旅行的吸引力。更高的速度会超过铝合金的耐热性,所以需要不锈钢或者钛,技术上未知。
STAC对超音速客机的气动布局进行了概念性研究,建议采用细长机身和无尾三角翼,使超音速升阻比最大化。大后掠角可以延缓激波的产生,三角翼有利于实现跨音速面积比,细长机身降低迎风阻力。与此同时,美国的NACA(NASA的前身)、法国的ONERA、苏联的TsAGI都在尝试研究超音速客机,并且得出了与STAC相同的结论。
为了进一步研究技术细节,英国专门设计和试验了许多研究飞机,研究超音速飞行的各个方面。费尔雷三角洲是第一个无尾三角翼布局的喷气研究飞机。按照英国人的说法,幻影喷气式飞机的无尾三角翼布局,法国也“偷走”了费尔雷三角洲。亨德利佩奇的P115研究机重点研究无尾三角翼的低速滚转控制性能;Bristol 188研究机由不锈钢制成,专注于高速飞行中的气动加热。BAC221研究机重点研究S形前缘无尾三角翼的气动特性;三角翼火神轰炸机被用来测试olimp发动机。
20世纪60年代初,英国布里斯托尔飞机公司和法国Sud航空公司分别提出了布里斯托尔198和“超快帆”超音速客机方案。布里斯托198采用大后掠无尾三角翼,翼下装有6台劳斯莱斯olimp涡轮喷气发动机,载客量130人,速度M2.2
布里斯托198过于雄心勃勃,后来被英国飞机的BAC223方案(简称BAC,由众多中小型飞机公司组成,布里斯托是其中之一)所取代。它的空气动力学外形基本保持不变,尺寸缩小,机翼下有四台olimp发动机。法国南部的“超快帆”可以看作是亚音速“快帆”SE-210的超音速版本。它的空气动力学外形与BAC223非常相似,但小了一个尺寸。它只能搭载70名乘客,航程3200公里。
英国和法国的超音速客机项目高度依赖政府赞助,但单干成本太高。英国政府要求BAC寻找一个国际合作伙伴来分担费用和风险。BAC223和“超快帆”合并成一个协和式飞机计划。
对欧洲来说,20世纪60年代是一个充满不确定性和希望的时代。第二次世界大战的创伤开始愈合,人们开始重新拾起战前生活方式的碎片,休闲旅行重新活跃起来,航空旅行成为新的时尚。然而,欧洲的天空布满了波音、洛克希德和道格拉斯的飞机。更重要的是,昔日帝国的辉煌已经一去不复返。欧洲生活在苏联铁幕和美国核保护伞的阴影下,对未来充满不确定性。为了整合不缺先进技术但市场和R&D碎片化的欧洲航空工业,形成规模优势,重塑昔日辉煌,从而推动欧洲的经济和政治复兴,以英法为主的欧洲国家很早就开始探索欧洲合作。协和就是这种努力的产物。
英国最初的想法是让美国和西德参与进来,但美国胃口更大,热衷于单干,对与欧洲合作兴趣不大。西德刚刚从战后的废墟中爬出来,战后初期的军控条约也限制了西德涉足具有军事潜力的航空领域,所以不得不放弃。这样,就只剩下英法两个天然伙伴了。有趣的是,这不是两家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,协议中还规定了退出条款,单方面退出将被重罚。
在英法几百年的历史中,英国人认为法国人就像带刺的毛毛虫,尤其是涉及到国家和民族的荣誉时。法国人认为英国人傲慢而散漫。协和使两国的工程技术人员发挥了最大的民族自尊心和职业荣誉感,在合作中展开了积极的竞争,最后的结果是双赢。双方都把最好的东西放在桌子上。但是,几百年的隔阂总会给合作带来一些意想不到的问题。比如法国人比较正式,用姓,英国人比较随便,人们喜欢用名。有一次,经过激烈的讨论,双方终于达成协议。大家都松了口气后,英国主管对法国主管说:“Jean,我们应该把刚才讨论的内容记录下来。你要克劳迪娅进来做速记笔记吗?”方导演有点疑惑:“好吧,鲍勃,但是克劳迪娅是谁?”克劳迪娅实际上是他的秘书,但多年来他一直叫她杜邦小姐。
因为涉及到民族尊严,协和的名字有过不大不小的插曲。法国一直称之为协和,这是法语的拼写。起初,它在英国也被称为协和飞机。后来在英文拼写上短时间改成了Concorde,但最后又改回了Concorde。这个多出来的“E”在英国引起了强烈的批评,政府不得不解释,这个多出来的“E”指的是英格兰、卓越、欧洲、条约(Entente cordiale,1904年英法签订的条约,结束了两国近千年的敌对状态)。这种牵强的解释当然进一步激起了英国人的不满,苏格兰议员甚至把“E”改成了“S”,因为协和鼻锥是苏格兰制造的。政府不得不辩称“e”也是Ecosse,是苏格兰的法语拼写。东拉西扯,终于摆平了“E”的问题。但多年后,英国政府的人回忆说,这个“e”更像是铺张浪费和升级。
姓不姓,加不加“E”问题不大。大问题是英法对超音速客机的基本设计要求存在根本分歧。英国人的想法是大规模、远距离。这样才能体现超音速的优越性;法国的想法是中等规模和短程的。这样才能控制技术风险和成本,有利于未来的进一步发展。这种分歧不仅仅出现在协和号上。看英国飞机,大多是跳跃式发展,很少继承。以战斗机为例,在战后的“闪电”、“大风”、“台风”中很难看到一脉相承的技术思路。反倒是法国的幻影3,幻影2000到“阵风”风格是短步跑路线,可以看出明显的技术接力。经过反复论证,1964年英国方案成为最后一个。至今法国人认为协和式飞机是法国飞机,英国人认为协和式飞机是英国飞机。两人都不愿放弃这个60年代科技最高水平的象征,有时还会为“版权”而争论。
根据协议,法国航空航天公司的图卢兹工厂和BAC的费尔顿工厂各制造一台样机。图卢兹的001飞机于1969年3月2日首飞,10月1日首次达到超音速。费尔顿的飞机002于同年4月9日首飞。1971年9月4日,001飞机开始了晋级之旅,1972年6月2日,002飞机也踏上了晋级之旅。1973年首次飞往美国,并参加了当时世界上最大的机场达拉斯-沃斯堡机场的启用仪式。
促销最终获得109个意向订单(比如说74个),泛美、英航、国航作为首发用户,mainland China、美航、美联航、国航、新航、JAL、汉莎、巴西、布拉尼夫、伊朗、澳航、希腊奥体、黎巴嫩中东航空都下了意向订单,甚至民航也下了意向订单。英法200架的销量估计能收支平衡,但估计至少能达到250架。
与此同时,协和式飞机的试飞和生产准备也在紧锣密鼓地进行。协和式飞机总共进行了5335小时的试飞,其中2000小时是超音速的。协和式飞机的一些飞行记录至今没有被打破。
协和式飞机集中了20世纪60年代欧洲航空技术的最高水平。在飞行控制上,协和式首次在民用飞机上采用模拟电传飞行控制,与传统的机械飞行控制相比,大大提高了响应速度。从起飞到降落可以控制全工况的自动驾驶仪和自动油门,可以自动控制整个飞行。协和式飞机还采用模拟电传发动机控制,这是现代全动力数字发动机控制的前身。
协和前所未有的速度,让设计遇到了前所未有的问题。S前缘的大三角翼是协和式飞机最大的外观特点。后掠角大的翼根相当于边条,在大迎角起降时产生强大的涡升力,弥补了机翼升力的不足。泥泞的翼尖逐渐降低升力,减少翼尖失速问题。燃油系统将燃油尽可能转移到尾部油箱,控制重心,帮助配平,减少气动配平的阻力。
机翼下的四架劳斯莱斯“olimp”是当年推力最大的喷气发动机。比较省油安静的涡扇发动机,迎风面积大,阻力太大,不适合超音速客机。所以“olimp”用的是涡轮喷气。发动机推力根据巡航要求进行优化,起飞加速和穿越音障需要最大推力时,通过加力解决。实际上非加力推力勉强够用协和达到超音速,但跨音速阶段加速时间更长,最终累计油耗更高。“olimp”是西方民用飞机上唯一使用的加力燃烧室。为了进一步优化发动机工况,进气道采用大斜板调节激波位置,进气经过预压缩,使发动机从亚音速到超音速都能处于最佳进气状态。
超音速飞行很少考虑的另一个问题是发动机熄火对飞机稳定性和结构强度的影响。发动机不仅提供推力,还拉动气流。一旦熄火,不仅失去推力,进入风车状态还会成为一大阻力源,产生严重的偏航力矩。亚音速有这个问题已经够麻烦了。如果它以超音速突然到来,飞机可能会在空中解体。Concord是这个问题的一个有趣的解决方案。一旦发动机熄火,进气口的斜板下垂,基本关闭进气口,引导发动机下的气流,恢复流场的流线。此外,气流对斜板的冲压也产生了一点升力。在飞行测试中,协和式飞机可以关闭一侧的两个发动机,而不会导致飞行控制稳定性问题。
协和的速度是M2.02,这是由铝合金结构的耐温极限决定的。如果转速更高,气动加热会更严重,需要厚重的不锈钢或者高价的钛合金。英国早期制造世界上第一架喷气式客机“慧星”时,就出现了金属疲劳,接连摔了好几次。协和式飞机起飞加速时,机身表面发热;在高空飞入寒冷的大气层时,体表降温;加速音障时,身体表面再次受热;减速和下降的过程是相反的。因此,协和式飞机每次飞行都要经历两次加热-冷却循环。金属疲劳的问题不容小觑,英国也下了很大力气解决。事实上,协和式飞机在超音速时,会因为热胀冷缩而加长300mm,而热胀冷缩最大的差距就在随机工程师的工作台和舱壁之间。所以,所有协和飞机的工程师在退役前的最后一次飞行中,都会把帽子放在这个缝隙里,等到地面冷却下来,帽子就被永久夹住了,这就成了今天航空博物馆里所有协和飞机的共同特征,就像一个不成文的特征。西雅图波音飞行博物馆里的帽子被小偷用刀割掉了。结果博物馆公开声明,承诺不再追究,小偷还了帽子。
气动加热的问题不仅仅在机身,在超音速飞行时,驾驶舱挡风玻璃也有问题。另一个问题是飞机的涂装。所有的协和式飞机都漆成白色并非偶然。是用来保护铝皮的。唯一的例外是,1996年,法航用百事可乐的深蓝色画了一架协和式飞机,但代价是飞机只能以M2速度飞行20分钟,否则美丽的画可能会起泡剥落。幸运的是,这架飞机当时只是作为短途促销飞行,不再需要长途超音速飞行。
超音速飞行的气动力也很重要。机翼外后缘相对较弱的操纵面在超音速飞行时被锁定在水平位置,只使用机翼内后缘较强的操纵面。细长的机身刚性不太高。飞机起飞时,从机长位置向后看,可以看到圆柱体的弯曲。好在厕所特意设置在机舱中间,挡住了乘客的视线,避免了不必要的联想,减少了坐在细长机舱里像在水管里的感觉。
为了在起飞失败后快速减速,协和刹车采用了全新概念的防抱死刹车,这是现代汽车防抱死刹车(ABS)的前身。为了耐高温,刹车是用碳做的。紧急刹车时,刹车可以让飞机从起飞速度305 km/h停在1600米以内,但此时刹车片的温度可高达300-500度,需要几个小时才能完全冷却下来。不仅刹车,起落架也需要格外坚固。这是因为无尾三角翼布局不仅使起飞速度更高,而且需要更大的迎角才能在起飞过程中产生足够的升力,使起落架最终离地时角度更大,需要额外加强,长度也增加了。更长的起落架不仅增加了重量,还会导致额外的问题。如果像往常一样从两侧向中间折叠起落架,两个起落架会打架,所以不得不部分收起,然后向中间偏转,进一步增加了复杂性和重量。
起飞和降落时较大的迎角严重影响飞行员的视野,所以头锥可以在地面下垂,起飞和降落以提高飞行员的视野;进入平飞状态后,上升到水平状态,以减少阻力。但是落地的时候,特别需要一个优秀的前低地平。但当主起落架着地时,头锥自动下垂,这样前起落架着地时头锥就不会着地。
由于协和式飞机的巡航高度达到18000米,远高于普通高亚音速客机12000米的巡航高度,宇宙射线强度加倍,在太阳黑子活动剧烈时可能会影响乘客的健康。因此,驾驶舱里有一个宇宙射线探测器。如果宇宙射线强度异常增加,会提醒飞行员迅速下降到14000米的巡航高度。
更高巡航高度的另一个问题是驾驶舱的意外减压。在15000米以上的高空,一旦驾驶舱失压,即使是再强壮的人也会在10-15秒内失去意识。高速飞行引起的文丘里效应甚至可能形成吸力,使舱内压力低于外界大气压,进一步加剧这一问题。汽车高速行驶时,车内的纸张肯定会飞出车外,而车外的树叶不太可能飞进车内。这是同一个道理。所以协和式飞机的窗户都很小,不仅有利于结构强度,而且在漏风的情况下减缓了漏风。同时,辅助压力系统会维持座舱压力一段时间,飞行员应按要求迅速下降高度,试图恢复座舱压力。
世界上唯一能和协和式飞机相提并论的飞机是图-144。图-144采用钢钛机翼前缘,最大速度可达M2.35,高于协和式。但图-144需要加力燃烧室才能达到两倍音速以上的速度,这就大大缩短了航程。设计图-144是一项政治任务,是上世纪60年代苏联与西方军备竞赛的延伸。最重要的目标是在英法之前首飞并投入运营。但由于技术条件的限制,两倍音速和经济性无法兼得。Andrei tupolev试图提醒CPSU最高领导层这个问题,被告知这不是他应该担心的事情,因此图-144从一开始就没有“担心”经济和航程。
图-144的机翼是一个简单的双三角翼,前缘是直的。对超音速飞行高度优化,低速性能不佳。在未来,它将不得不由可伸缩的鸭翼前翼来补偿。图-144的发动机出人意料地采用了低涵道比涡扇,但不适合超音速巡航。后来使用涡轮喷气发动机增加超音速航程,但图-144早已退出飞行。
流产的美国波音2707曾打算将最大速度提高到音速的三倍。计算结果表明,从伦敦到纽约的跨大西洋飞行只比协和式飞机快20分钟,但技术复杂性和成本大大增加。几经波折,严重的成本超支和延期,再加上st
如今的大型喷气式客机种类繁多,型号各异,但高度优化的气动外形让每个人看起来都大同小异。一眼认出谁是谁,即使是老鸟也有点挑战性。只有妇孺皆知的协和,没有认错的可能。在最初的公众反对之后,协和式飞机成为公众钦佩的罕见对象。当协和式飞机飞过时,许多人会出来观看,甚至向天空挥手致意。
英国人太清楚协和的公关效应了。协和式飞机经常出现在皇家庆典上,它与英国女王伊丽莎白二世豪华游轮或英国“红箭”飞行表演队同台表演已经成为英国航空公司公关的保留节目。英国公众也对协和式飞机给予了回应。在2006年由英国广播公司和伦敦设计博物馆联合举办的英国设计大赛中,协和式飞机击败了微型车、迷你裙、捷豹E型和喷火式战斗机。
总是坐飞机长途旅行的人,很多人一上飞机就睡,但是协和里不睡。当舱内的速度计指向2马赫时,总是伴随着欢呼声和闪光灯。协和式飞机每分钟30多公里的速度相当于步枪子弹出膛的速度。谁愿意睡觉?自1970年11月首次达到2马赫以来,协和式飞机是唯一一种具有两倍音速正常巡航模式的大型飞机。从巴黎到纽约的越洋飞行只需要三四个小时。乘客不需要像在军用飞机上那样穿上压力服,戴上飞行头盔,而是可以舒适地享用香槟和龙虾大餐。赶紧尝尝就好,飞机马上就要降落了。
然而,协和在技术上的辉煌成就并不能掩盖其同样耀眼的经济惨败。早在1964年威尔逊政府上台时,英国就已经食言,宣布单方面退出协和计划。但在飞溅的口水落地之前,律师们发现了一个大问题:根据协议,如果英国单方面退出,将面临天文数字的罚款。无奈之下,英国不得不在1965年悄悄回归协和式飞机,被迫重新向协和式飞机的黑洞注资。但此时英国国库已被掏空,只好拆东墙补西墙,先后取消了已经启动的HS681 V/STOL运输机计划、P.1154超音速V/STOL战斗机计划、TSR.2侦察攻击机计划等相关计划,其中部分计划甚至进行了首飞。很长一段时间,英国还被迫冻结了对航空业的所有资助,最终间接导致了英国航空业的灭亡。英国是欧洲合作的发起者,但它的食言(这是第一次,但不是最后一次)给英法欧未来的合作蒙上了很大的阴影,英国作为欧洲航空业的领头羊从此失去了领先地位。
从一开始,协和就被笼罩在环保和运营效益的阴影下。在经历了艰难的技术经济长征和公众反对的惊涛骇浪后,协和飞机终于战战兢兢地开始了它的飞行,并于1976年1月21日首次投入商业运营。原来的航线是从伦敦到波斯湾的巴林,从巴黎到巴西的里约热内卢。由于美国国会对噪音的禁令,协和式飞机不允许在美国降落。而是在北大西洋上空的协和式设计基准航线中没有协和式。
20世纪60年代是一个动荡的时代。美国在越南陷入了深深的泥潭,第一次尝到了政治和经济上的虚弱。美国民权和自由化运动风起云涌,公众保护自身利益和保护环境的意识空前高涨。超音速客机的音爆、污染和对臭氧层的破坏,引起了公众对超音速客机的强烈反对。
超音速飞行时,飞机的机头和机尾激起冲击波,波阵面的空气密度急剧增加,到达人的耳朵,即连续两次强烈的爆炸,这就是音爆。飞机越大,速度越快,音爆越强。
音爆现象早已为人们所知,但在发展超音速客机之初,人们误以为只要飞得足够高,音爆应该不成问题。在3倍音速的B-70轰炸机试飞过程中,这一观点被击碎,B-70在2万米高空飞行仍能产生强烈的音爆。更何况,客机的噪音污染将不再局限在机场周围,而是会扩散到飞行路径到达的所有地方,而且是全天候的。
为了测试超音速客机频繁飞行产生的音爆对城市居民的影响,FAA和美国空军于1964年在俄克拉荷马城进行了为期6个月的音爆测试。每天都有空军的超音速飞机(主要是F-104和B-58,偶尔有F-101和F-106)飞过城市上空,产生8次音爆,其强度远小于打碎玻璃的程度,以此来衡量对居民生活的影响。因为市民们事先被告知知道音爆的确切时间,所以一开始并没有太在意。一些建筑工地的工人甚至一听到音爆就知道是时候休息喝咖啡了。但没过多久,玻璃开始碎裂,墙壁开始开裂,市民们开始愤怒。起初,联邦航空局充耳不闻,对公民的赔偿要求不予理睬,这进一步加剧了公众的愤怒,并迅速发展成为政治事件。抗议、投诉和索赔像雪片一样飞向各级政府和主持实验的FAA。在那之后,它们发展成了对政府的诉讼,实验不得不停止。俄克拉荷马城的音爆测试在很大程度上助长了对超音速飞行的极度负面舆论,为日后禁止民航超音速飞行于美国和欧洲大陆上空埋下了伏笔。但协和式飞机的主体部分在大西洋上空,音爆其实不是问题。反正鱼、龟、海鸟都抗议不了。
超音速客机的涡喷发动机除了音爆,还优化了超音速巡航,迎风截面小,喷气速度高。在起飞和降落时,需要打开加力,这样起飞和降落时的噪音极其尖锐和响亮,加重了人们对噪音污染的抱怨。不过协和式飞机的起降噪音其实比当时美国总统专机“空军一号”的波音707还要小。协和式飞机的起降噪音问题被夸大了,但公众的负面印象一旦先入为主,就很难改变。
高空飞行对臭氧层的破坏有据可查,但军用超音速飞机一般以亚音速巡航,影响相对较小。然而,大量民航超音速飞行对臭氧层的影响引起了公众的极大质疑。毕竟爱在阳光下“烧烤”的人,也不想增加皮肤癌的可能性。亚利桑那大学的科学家在美国国会作证称,500架超音速客机日夜在美国各地飞行,每年将增加1万名皮肤癌患者。虽然这后来被证明是夸大其词,但大陆上空的民航超音速飞行已经被公众和舆论判了死刑。
限于发动机技术,超音速客机发动机在低速时推进效率和燃烧效率较差,协和式飞机起飞时的黑烟遮挡了阳光,也引起了对环境污染日益敏感的公众的极大不满。
公众反对只是问题的一半。为了使超音速巡航阻力最小,超音速客机的客舱截面尺寸尽可能小。导致机舱非常局促,不利于增加载客量。超音速客机需要异常长的跑道,这不仅限制了可以起降的机场,也增加了航空公司的运营成本。机场当局不会让你免费使用额外的资源。波音747等宽体客机的出现,使得亚音速客机的载客量比超音速客机大幅增加,单位油耗大幅降低。协和式飞机的人公里油耗比波音747高3.5倍,
更何况第一代超音速客机的飞行是笨拙的。从纽约-伦敦或者纽约-巴黎飞越大西洋就够了,但是迈阿密-伦敦比较紧,迈阿密-巴黎不够,更不用说飞越太平洋了。从旧金山飞往东京的航班必须在夏威夷或中途岛停留,加油后才能飞行。高亚音速的波音747不需要中途加油,可以先到东京。宽敞的客舱也为乘客提供了更加舒适的环境。这是超音速客机十月怀胎的关键时刻。
而环保和油耗的问题极大地危及了康科德的商业生存能力,但1973年的石油危机成为压垮骆驼背的最后一块巨石。来自世界各地的航空公司争相订购的意向订单在一夜之间就像烈日下的露水一样蒸发了。共生产了20架协和式飞机并提前停产,其中两架为原型机,两架为预生产,两架从未用于飞行。最终进入飞行的14架生产型协和式飞机中,只有9架以政府补贴“明码标价”卖给了英法两国的国有航空公司,其余5架全部以1英镑或1法郎的名义价格免费转让。
英法从未公布协和计划的总投资。后人估计1976年价值11亿英镑,2000年价值110亿美元,甚至高达350亿美元。另一种说法是,计划总投资最终超过预算6倍。协和的单价在1977年是4600万美元。由于政府出资购买飞机,英国航空公司协和航班80%的利润都要上缴国家,作为偿还政府贷款。这也是为什么英航的协和式航线虽然一直盈利,却没有继续运营的热情。经过近30年的惨淡经营,协和式飞机遭遇了911和巴黎空难,最终于2003年9月退出飞行服务。所有剩余的飞机被分散到世界各地的博物馆。
一年后,美国国会解除了协和式飞机在纽约JFK机场降落的禁令,但协和式飞机的首选目的地纽约仍然在舆论的反对下禁止协和式飞机在纽约降落。幸运的是,当上帝关上一扇门时,他总会打开一扇窗。在美国交通部长的许可下,华盛顿机场决定允许协和式飞机起降,尽管协和式飞机在进入美国大陆后不得不减速至亚音速,以避免音爆。纽约的Snobnoxious人无法忍受协和式航班存在于华盛顿而不存在于纽约的事实。最后,协和式飞机被允许在纽约起飞和降落。1977年11月22日,英国航空公司和法国航空公司终于开通了伦敦和巴黎到纽约的协和式航班。英航每天两班,航班号BA001到004,奇数从伦敦到纽约,偶数从纽约到伦敦。法航每天只有一班,AF001从纽约到巴黎,AF002从巴黎到纽约。
1977年,新加坡航空公司与英国航空公司合作,开通了从伦敦经巴林到新加坡的超音速航线。飞机的右边是英国航空公司画的,左边是新加坡航空公司画的。但马来西亚和印度相继以音爆为由禁止协和式飞机以超音速飞越该空域,这条航线于1980年被放弃。在1978年墨西哥石油繁荣时期,法国航空公司开通了从巴黎经纽约或华盛顿到墨西哥城的协和航线。美国上空的航线减速至亚音速,在墨西哥湾上空只能短暂达到超音速。在上世纪80年代初世界经济危机的重压下,这条路线迅速亏损。到了后期,飞机几乎空了,只好在1982年关闭。然而,法国人很固执。如果他们稍微转一下,绕过巴哈马,就可以大大避开大陆上空的超音速禁令。英国航空公司后来使用协和式飞机作为包机飞往墨西哥城或海滨度假胜地Aca porco。这是应该走的路。
1978年,廉价航空公司的先驱Braniff与英国航空公司和法国航空公司达成协议,将协和航线从华盛顿延伸至休斯顿。当然,整个大陆段都是亚音速。但是票价太贵,利润不好。机舱通常只有半满,1980年暂停使用。
1984年,英国航空公司开通了从伦敦经华盛顿到迈阿密的协和航线。在飞越北卡罗来纳州海岸后,它可以在海上以超音速飞行6-7分钟,然后准备在迈阿密降落。但是,这条航线的生意也不怎么样。船上通常只有二三十名乘客。因为载客量小,飞机又轻,有时候华盛顿天气不好,我们干脆直接从迈阿密飞到伦敦。最快速度纪录是搭载70名乘客时3小时47分钟7400公里,差不多是温哥华到东京的距离。这家航空公司也于1991年关闭。但这种飞行方式只能保证,从迈阿密到爱尔兰,飞机到达爱尔兰后,必须向伦敦核实燃油是否充足,才能直飞伦敦,否则必须降落在爱尔兰加油。
协和式飞机经常用于包机,其中最著名的是1992年10月12日至13日的环球飞行。一架法航协和式飞机从葡萄牙里斯本出发,在多米尼加的桑多明哥、墨西哥的Aca porco、陆璐、关岛、曼谷和夏威夷的巴林加油,最终以32小时49分3秒创下世界飞行速度纪录。1995年8月15日至16日,同一架飞机自西向东飞行,从纽约起飞,途经图卢兹、迪拜、曼谷、关岛、檀香山陆璐和阿卡波科,最终以31小时27分49秒完成了环球飞行。
到1999年3月2日协和式飞机首飞30周年时,协和式飞机已经飞行了92万小时,其中超过60万小时是超音速,远远超过几乎所有西方飞机的超音速飞行小时总和。
由于客舱狭窄,载客量小,协和式客舱的座位没有等级之分,都是按照头等舱对待,每排四个座位。但是这个头等舱没有波音747上的头等舱宽敞舒适。协和式飞机上的座椅相当狭窄,前后距离仅比普通飞机上的经济舱长6、7英寸(约180mm),更不用说转椅、躺椅等现代头等舱常见的功能了。走廊的高度勉强达到6英尺(约1.82米),头顶的随身行李箱更小,装不下任何东西。然而,协和式飞机速度很快,从伦敦到纽约只需3.5小时。所有这些不便都是可以忍受的。坐协和式本来就是身份象征,而且是法拉利跑车,也不宽敞。好在协和式飞机上有充足的免费香槟,大餐的水准不是普通航班能比的。我喝得太醉了,吃得太猛,忘记了所有的不适。
协和式飞机的巡航高度远高于一般民用飞机。从窗口望出去,可以清楚地看到地球的曲率。机器的外部空气温度在严寒中为-60度,但空气动力加热使机器表面平均达到120度,机器窗口感觉温暖,越靠前越热。
由于协和式飞机的飞行速度超过地球自转速度,向西飞行可以在日落后在伦敦起飞,但在纽约时间黄昏前就会到达,所以英航经常打出“出发前到达”的广告。这个特性也使得协和被用来观测日食,可以赢得更多的观测时间。高速飞行的另一个“副作用”对女士们更有吸引力,尽管这种“减重”效应是短暂的:从西向东飞行时,飞机速度和地球自转的叠加产生的离心力足以减重1%;但如果反方向飞,体重会增加0.3%。因为协和式飞机的飞行高度很高,离地心很远,所以重量会进一步下降0.6%。
20世纪90年代,在纽约和伦敦之间,乘坐协和式飞机去,由英国女王伊丽莎白二世返回,是最优雅、最英国的事情。当然,这个时候,协和式飞机已经不再是为了速度。其实没有多少人骑协和式是为了速度,就像开宾利跑车不是为了速度,戴百达翡丽手表不是为了守时。
在协和式飞机用于飞行的头二十年里,协和式飞机是世界上最安全的喷气式客机,没有发生过任何事故。然而,2000年7月25日,法航一架协和式飞机起飞后不久坠毁,造成100名乘客、9名机组人员和地面4人死亡。这唯一的一次坠机事件,让协和式飞机一夜之间从最安全的客机变成了最不安全的客机,每百万航次有12.5名乘客遇难,是第二不幸的三倍。然而,用于飞行的协和式飞机只有14架,有一架坠毁了。这样的数据在统计上是微不足道的。
关于这次事故有两种说法。官方调查结果是,协和式飞机起飞前4分钟,大陆航空公司的一架DC-10飞机在起飞过程中掉落了发动机推力装置。协和式飞机随后起飞时,金属碎片刺破起落架上的轮胎,轮胎爆裂产生的橡胶碎片撞击机翼油箱,引起油箱内燃油的“水锤”冲击,导致燃油管破裂。撞击中受损电线的火花点燃了泄漏的燃油,导致发动机起火。
另一种说法是协和式飞机超重,左右翼燃油重量不平衡。起飞时偏离跑道中心线,被迫提前拉升,最终导致失速。
不管是什么原因,黑匣子记录显示,当左发动机着火时,随机工程师根据应急处理规定关闭了燃烧的发动机以控制火势。然而,此时飞机的速度不足,一些动力的损失加剧了问题。飞行员试图重新启动发动机,飞行员试图与高通话,但他熄火了。飞行员只好按下机头,用高度换速度,收回失速,但高度太低,坠毁了。
事故发生后,所有协和式飞机都停飞了,油箱上加了一层凯夫拉尔防护层,轮胎是防刺的。由于协和式飞机的翼内油箱空间狭小,一般身材的维修工人都进不去。英国航空公司和法国航空公司专门悬赏让婀娜多姿的女士们来做这份工作,而最终,做这份工作的正是这些娇滴滴的姑娘们。
一年后,英法之间的协和式飞机同时重返天空,协和式航班恢复。但幸运的是,英国航空公司恢复协和式飞机的第一次飞行发生在2001年9月11日。这个航班不对外售票。乘客都是英航人员,旨在鼓舞普通乘客的信心,却撞上了改变世界的911。911发生时,协和式飞机正在空中。虽然最终被允许降落,但911对民航业造成了毁灭性的打击,协和式飞机也不例外。
协和式飞机的维护和运行费用很高。据说法航一直在亏损,而英航一直在赚钱。但是协和的成本太高,票价太高。纽约到伦敦的单程票价高达8000美元,往返票价至少11000美元,而一架波音747飞机头等舱(比商务舱高一级)的往返机票不到6000美元。尽管如此,波音747的头等舱赚的钱还是比协和式多,规模经济和更低的油耗率真的是无与伦比。协和式飞机的耗油量是每人每100公里17升,或每人每加仑14英里(美国)。2008年经济危机期间,底特律汽车少年的总裁们乘商务飞机前往华盛顿向国会乞求帮助,遭到美国舆论的严厉批评。然而,“湾流”G550商务飞机比这更省油(每人每100公里15升或每人每加仑16英里)。相比之下,波音747-400为每人每100公里2.6升或每人每加仑91英里。91成了压在协和背上的最后一根稻草。2003年4月10日,英国航空公司和法国航空公司同时宣布,巴黎空难和911使协和式飞机的运营不再盈利,飞机的老化也使维修成本日益高昂。协和式飞机将在一年后退役,永远离开天空。
然而,在娱乐圈起家但已经创办了英国维珍大西洋航空公司的查尔斯布朗森,当年提出愿意以一英镑的价格收购英国航空公司的协和机队。英航拒绝了。虽然英国航空公司确实用英国政府仅1英镑的补贴“购买”了几架协和式飞机,但此后协和式飞机航班80%的利润都交给了政府,所以英国航空公司的实际购买价格是2600万英镑,当然它也拒绝以1英镑的价格卖给布朗森。布朗森声称,最终单价提高到了500万英镑,但无论英航同意与否,负责协和式飞机维护和备件的空客公司都不想再管这些老飞机了,空客公司也不想再卷入另一场事故。布朗的提议无疾而终。
法国航空公司于2003年5月30日进行了协和式飞机的最后一次商业飞行,而英国航空公司的协和式飞机于2003年10月在美国和加拿大的几个大城市进行了告别飞行,并最终盈利。10月14日的最后一次跨大西洋冲刺创下了最新的世界纪录,从伦敦到波士顿用了3小时5分34秒。10月下半月,英航协和式飞机在英国进行告别飞行。10月22日,两架协和式飞机分别来自纽约和曼彻斯特,同时降落在伦敦希思罗机场。10月23日,英国女王伊丽莎白二世特许在伦敦西郊的温莎城堡点亮一盏灯,将城堡灯火通明,为最后一架西行的协和式飞机送行。这是国家庆典或贵宾来访的仪式。10月24日从纽约返回伦敦是协和式飞机的最后一次商业飞行。同一天,另一架协和式飞机带着英航的一匹老马,尤其是协和式飞机的老飞行员,在比斯开湾上空转一圈,另一架协和式飞机在苏格兰爱丁堡转一圈。三架协和式飞机被许可在伦敦附近低空飞行,然后降落,在机场滑行道上滑行至少40分钟,费了很大的劲。谁说英国人不能展示?什么拘留,古板?英国公众对协和式飞机的最后一次飞行表现出不同寻常的热情。希思罗机场专门设置了看台,机场周围的道路上挤满了不得不见证协和式飞机最终降落的人们。至此,协和的事业告一段落。
在这20架协和式飞机中,除了那架不幸坠毁的飞机,大部分现在都在博物馆收藏。第一架法国制造的001原型在巴黎布尔歇机场的航空航天博物馆。英国制造的002原型现在在英国约维尔顿的HNA博物馆;英国制造的预生产101号飞机现在在达克斯福德的帝国战争博物馆;法国制造的预生产102号机现已在巴黎奥利机场展区;法国制造的第一架生产型201飞机现在是图卢兹的空客;英国制造的第一架生产型202飞机现藏于英国伦敦西南部韦布里奇的布鲁克兰兹博物馆;法国制造的203号飞机就是倒霉的巴黎空难飞机;英国制造的204号飞机现在在曼彻斯特机场的展区;法国制造的205号飞机现藏于美国华盛顿国家航空航天博物馆;英国制造的飞机206现在在苏格兰东洛锡安的航空博物馆;法国制造的207号飞机现在在德国辛斯海姆的汽车和技术博物馆。这就是伴随图-144的著名的。除了当年的巴黎航展,这里是协和式飞机和图-144唯一共处的地方;英国制造的飞机208现在在伦敦希思罗机场的展区;法国制造的209号飞机现在在图卢兹的空客公司;英国制造的210号机现藏于纽约“无敌”号航母的海空博物馆,在2009年1月15日美联航1549航班“奇迹降落在哈德逊河”的电视镜头中可以看到;法国制造的211号飞机在1982年后被用于拆卸备件,1994年退役。现在只有一小段机身还在巴黎布尔歇机场;英国制造的212号飞机现在在巴巴多斯国际机场展区(协和式飞机除了纽约,一直从伦敦飞巴巴多斯,巴巴多斯是英国富人的度假胜地);法国制造的飞机213现在在巴黎布尔歇机场的航空航天博物馆;英国制造的214号飞机现在在西雅图的飞行博物馆,在老对手波音的故乡安营扎寨;法国制造的215号飞机现在在巴黎戴高乐机场的展区;英国制造的飞机216现在位于布里斯托尔的费尔顿航空博物馆,这里是英国制造协和式飞机的地方。除了整机,还有一些零部件散落在世界各地的航空博物馆里。
协和式飞机开创的超音速客机时代终于无人能继。几十年来,关于《康科德之子》的研究一直不断。甚至在1976年协和式飞机刚刚开始飞行四个月的时候,英法就开始研究协和式B,协和式B侧重于降低噪音、增加航程、降低油耗。加大了翼展,增加了前缘襟翼以改善着陆和低速性能,加大了压气机直径,增加了低压涡轮,取消了加力燃烧室,增加了消音器。然而,面对惨淡的订单,协和B很快就走到了尽头。此后,美国和欧洲研究第二代超音速客机的问题,但总是雷声大雨点小。直到协和式飞机退役,也没有像样的计划。近年来,美国宇航局和洛克希德公司共同开发了“低音炮超音速客机”X-59。但要等到2022年才能测试,距离商业运行还很远,最大速度很可能还不到音速的两倍。
协和是一个实现了但最终消逝的梦想。协和很难说是超前还是落后于时代。在技术上,协和无疑代表了60年代航空技术的最高水平,至今仍难以超越。但协和所代表的理念在民航发展中被证明是误入歧途,最终被时代所抛弃。
在航空技术决策上,协和也是一个失败的例子,在错误的道路上犯错,最终葬送了英国的航空工业。协和式飞机耗尽了英国对航空工业的胃口。协和式飞机之后,英国再也没有独立设计过大型民航客机。协和式飞机成为英国航空业的绝唱。相比之下,法国航空业虽然也受到了沉重的拖累,但在法国政府意志的支持下,法国航空业终于走出阴影,通过空客重塑辉煌。虽然空客是欧洲合作的结果,但毫无疑问,空客处于法国的绝对领导之下,法国在空客飞机的设计上有很大的主导权。
有趣的是,这种协同作用间接促成了空客的成功。协和经验证明,欧洲航空合作机制不能采用主从并列制,而是主从梯队制。主从制的空客成功了,主从制的欧洲战斗机计划终于分道扬镳,造成了今天英德意的“台风”和法国的“阵风”。但法国斯奈克玛通过与劳斯莱斯在“olimp”发动机上的合作,获得了民用喷气发动机的经验,为日后与美国通用电气成功研发CFM56发动机奠定了基础,这是题外话。
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