05.27 挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

張聚恩/文

科技成功未必商業成功。對商用飛機而言,商業不成功就不是真正的成功。在航空史上,就有這樣兩款商業失敗的科技傑作。它們都達到了問世時航空科學技術的至高水平,卻因商業不成功,導致黯然退出或正在退出的結局。

一款是過去式,已有定論;一款是現在時,尚需拭目觀之。

這兩款“傑作”就是“協和”超聲速客機和空客A380巨型客機。

我無緣乘坐這兩款客機,但有緣得見。昔日,在法國戴高樂機場目睹停機坪上的“協和”,在圖盧茲空客總部參觀研製中的A380樣機。“協和”那修長的機身,微微下垂的機頭,英姿颯爽,堪稱空中“美男子”。而A380那驚世駭俗的巨大機身,美輪美奐的機艙雙層佈局與內飾,宛若會飛的豪華遊輪。

在寫出以下這些文字前,首先,我要以真誠的心,向研製出這兩款“傑作”,以及在那個非凡年代,為同類飛機研發做出貢獻,甚至付出生命的前輩同行們,致以深深的敬意。一代代志士仁人的艱苦奮鬥和英勇犧牲,經年累月的不斷突破與持續積累,才成就了航空事業今日之輝煌。評說昨日,汲取教訓,是為了把今天的事情幹得更好,並創造更美好的明天。

上篇

20世紀中葉,是航空科技突飛猛進的年代,最突出的成就之一就是在超聲速領域的技術突破。那時,“快”是航空業的絕對主題,世界航空界洋溢著追求“快”的熱力。美、歐、蘇三款超聲速客機項目同時推進——美國波音的2707項目,英、法聯合的“協和”號,前蘇聯的圖144型,且都是在政府層面展開競爭,近乎瘋狂。

波音的2707項目

在第一代噴氣客機之戰中,美國大獲全勝,以1958年交付使用的B707為代表,世界民機市場步入噴氣時代。幾乎與B707交付同時,波音組建了超聲速客機研究小組。1963 年,時任總統肯尼迪指令啟動美國的超聲速客機計劃,目標是,250-300 人的載客量和3倍音速,航程覆蓋北大西洋和太平洋航線。

在波音的內部競爭中,變後掠翼方案勝出,代號波音 733,後改為 2707項目,既有 21 世紀的含義,又與里程碑機型B707暗合。波音那時對2707的重視程度,遠超B747,以致喬.薩特(B747總設計師)多次發洩對在人力與財力分配中慢待B747的強烈不滿。

在項目艱難推進的過程中,波音終於意識到噪聲和音爆問題,在那時的技術條件下無法完全解決,且提出的飛機性能指標也太過先進,無法實現。內外原因綜合施力,1971年5月,美國國會拒絕繼續為該項目提供財政支持,由此直接導致了該項目終結。

以今天的眼光看,幸虧2707項目急流勇退,使波音避免了無謂的更大浪費,並得以集中力量,促成B747的巨大成功,光耀了“老店”的輝煌。

英、法聯合的協和

當時的歐洲,空客公司尚未出世。面對美國在噴氣客機上的咄咄勢頭,以及軍機已實現2倍聲速的技術進步,為搶佔競爭優勢,法國總統戴高樂和英國首相麥克米倫親自推動兩國在超聲速客機領域的合作。1962年11月兩國簽訂超聲速運輸計劃(SST——Supersonic Transport Program)合作協議。兩國政府平攤研製費,戴高樂還親自為計劃研製的飛機取名“協和”(Concorde)。

挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

這款120座、2.02倍聲速的中程客機,1969年首飛,1976年投入運營。英法兩國政府在該項目上的實際投資,超過8億英鎊(最初預算為1.7億英鎊)。1977年時,單機售價2,300萬英鎊(4,600萬美元),也大大超過預計價格600萬英鎊。根據預算,要售出至少64架才能盈虧平衡,後來發生的一切,使這一目標的實現成為泡影,開發成本根本無從收回。

挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

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在英、法兩國的共同努力下,“協和”如期完成研製,也如願地實現了超聲速飛行。但由於音爆、起飛噪音等問題,其飛行被限定在非人口稠密區上空,只能飛以海洋路徑為主的航線。加之,發生在1973年的石油危機推高國際油價,使“協和”失去了絕大部分意向用戶。到最後,只有英、法兩國自己的航空公司購買,且以政府提供貸款的形式購入。原本計劃賣出至少200架。但實際上,總共才生產了 20架,其中僅有14架投入運營。

環保性差是“協和”的致命傷,且由於燃油消耗高,造成經濟性也差。沒有足夠的訂貨,又進一步加劇了項目的商業危機。在經濟性上,一個對比數據是,載400人的B747和載100人的“協和”,在飛越大西洋時,所消耗的燃油等量。當然,“協和”贏得了時間,從西歐飛往美國東海岸,“協和”的飛行用時(3.5小時)遠短於兩地時差(6小時),而成就了“跑過時間”的趣談。

“協和”的安全性很好,到2000年,安全運營24年。而一場主因並非飛機的空難,成了壓垮“協和”這匹駱駝的最後一根草。2000年7月25日,“協和”班機AF4590在戴高樂機場起飛時,捲起前架航班飛機遺落在跑道上的一根金屬條,造成爆胎,輪胎破片擊中機翼油箱,燃油洩露,引發大火,飛機在起飛數分鐘後爆炸,墜毀於機場附近,機上人員全部罹難。

在停運又恢復、勉力支撐了不足三年後,終於,2003年6月14日,在巴黎航展上,“服役”27年的“協和”正式告別藍天。一代名機就此謝幕。

挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

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前蘇聯的圖144

其時,前蘇聯也在玩兒命發展他們的超聲速飛機。圖-144項目,甚至可以看作那個年代東西方“陣營”間競爭的一個政治產物。為了表明“你行我也不差”,活脫脫搞出一個面子工程。著名飛機設計師圖波列夫受赫魯曉夫指示,要求儘快研製出超聲速運輸機。

挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

該機倉促上陣,但1968年12月即實現首飛,比“協和”還早兩個月。雖按計劃研製出來了,但油耗高,振動大,在貨運還是客運的定位上游移不定。如果貨運,要那麼高速度作甚?如果客運,不解決經濟性和舒適性,何以能被接受?帶病出徵的圖-144註定前景悲催。

挑戰極限但慘淡收場的超音速客機:“協和”號和圖144型的故事

1973年6月,該機在巴黎航展進行飛行表演時,因試圖避開一架法國的攝影飛機而失控墜毀,機上人員無一生還,包括該項目一位主任設計師。1975年12月投入試用後,又發生兩起事故。其載客服務僅半年,不得不停止,提前結束了短命生涯。貨運和郵件服務則延續至1987年。

圖-144只生產了17架,比“協和”還少3架。更談不上商業成功。

教訓與迴歸

插上“翅膀”的人類,在將活動空間擴展到第三維時,同時賦予飛行以“快”的追求。由於速度效應,空間被壓縮,距離似乎變小。

發端於上世紀6、70年代那場超聲速民機飛行的奮鬥,給了我們巨大的信心,同時也給了我們深刻的教訓。

教訓之一,應全面理解技術的先進性及其相互影響、相互依附的關係,只追求單項技術、如速度提升等的技術進步,而忽視環保性技術與支持經濟性的技術進步,不重視技術權衡與集成,不可能得到真正的技術成功。

教訓之二,商業航空的生命線是在確保安全性前提下的經濟性,賠本賺吆喝可以支撐一時,但絕不可能長久,即便是國家意志的產物。

在上世紀超聲速運輸機歸於沉寂後,進入新世紀以來,新一輪超聲速運輸機研發熱潮正在興起。近年來,在安靜型低噪聲佈局和動力技術方面取得重大技術進步。可以預見,超聲速運輸機從小型到中型,再到大型,歸去來兮,時日不遠。

兩天前,讀到一則關於NASA組織開展安靜型超聲速技術驗證的資訊。2018年4月,NASA授予洛·馬公司一項價值2.475億美元的合同,用於研製X-plane驗證機,計劃於2021年底交付阿姆斯特朗飛行研究中心,進而開展驗證試飛,重點在於研究公眾對低聲爆的接受程度,獲取足夠的飛行試驗數據,以說服適航當局解除在大陸上空進行超聲速商用飛行的禁令。

X-plane的設計關鍵在於其獨特形狀的機體,使分別來自機頭和機尾的激波遠離飛機,阻止它們聚集,以消除音爆現象。X-plane飛機構型基於2016年授予洛·馬的另一份合同,初步設計現已完成。飛機長28.65米,翼展8.99米,滿油起飛重量14.65噸。在巡航高度16764米時的設計最大速度1.5馬赫,使用一臺通用電氣的F414發動機。

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該項目分為三個階段,暫定時間表為:

第一階段,2019年對飛機佈局進行關鍵設計評審,2021年完成製造,進行試飛鑑定,驗證飛機的飛行安全和性能要求,交付給NASA。

第二階段,2022年NASA組織進行X-plane的超聲速測試飛行,以證明安靜的超聲速技術符合設計預期,其性能完善,在國家空域系統中可安全運營。

第三階段,2023年至2025年,從阿姆斯特朗飛行研究中心開始,進行多個城市的社區飛越與測試活動。收集有關社區對飛行的反饋數據,以支持對現行限制性規則進行修改。

除了NASA同洛·馬的合同外,美國的Boom Technology公司也在爭取英國維珍大西洋航空公司以及日本航空公司對新型超聲速客機的資金支持,Aerion公司和空客也正就此展開合作。有報道稱,我國的攜程旅行網也與Boom達成戰略投資意向,助力其超聲速客機的研發。未辨真偽。多麼希望更多中國公司能以戰略眼光和大手筆運作,來支持我們本國的航空事業發展啊。

美國聯邦航空局(FAA)順應這一研發熱潮,為了推進新一代噴氣式超聲速客機投放市場的進程,已經明確表示將重新修訂關於超聲速客機噪音等方面的規定(現規定仍停留在2003年停止飛行的“協和”式飛機標準),並希望簡化超聲速客機試飛的許可程序。FAA計劃在2018年底提出議案。

儘管還需要進行大量工作,但可以期望,不允許在陸地上空進行超聲速飛行的行業禁令,將會解除;更快速、更綠色、也更經濟的超聲速商業飛行,即將實現;人類重返超聲速運輸時代的那一天,也即將到來。


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