在2003年前,欧洲蓝湛的天空中你还能看到那洁白的身影划过,犹如一只巨大的白天鹅翱翔在苍穹。而今,她只能在人们那美好的记忆中飘过,这是一个协和式的故事,这是一曲天鹅悲歌。

一、超音速客机的昨天:美好又尴尬的回忆

1、前景广阔,

二战后英国敏锐地发现喷气机会成为主流,率先研制了“彗星”喷气客机,但结构上的不合理和疲劳问题引起一系列机毁人亡的事故。在问题解决重返天空时,发现高亚音速喷气客机的制高点已经被美国的波音等占去了。此时英国虽然受二战影响比较羸弱,但科技实力和争霸雄心依旧。后来的B-58 超音速轰炸机首飞成功刺激起英国借超音速客机在民航客机领域夺回领先地位的雄心。

天鹅哀歌----超音速客机的昨天、今天和明天

飞机在跨音速时阻力增加,但超过音速之后,阻力反而下降,并且做为客机的超音速在经济性上的好处主要还是从节约时间上来的。如果燃油消耗都差不多,在同等载客量的条件下,一架 2马赫的超音速客机的实际运能相当于两架半 0.8马赫的亚音速客机,在远程航线上运营是比较经济的。

其实当时的美、苏、英、法民航界都把注意力放到超音速客机上,特别是法国,研制方案与英国相近,由于研制费用高,于是英法两国展开合作,法国总统戴高乐亲自将这一研制计划命名为“协和”。二十世纪六十年代末,第一架协和超音速客机诞生,并于1976年进行商业飞行。协和超音速客机是世界上唯一投入航线上运营的超音速商用客机。


天鹅哀歌----超音速客机的昨天、今天和明天


当得知欧美准备研制超音速客机后,前苏联在“共产主义优越性”的意识下仓促上马研制超音速客机,“人定胜天” 的狂热,同我们的大跃进一样, 不讲科学,研制的图-144超音速客机(传闻该机的部分设计是通过苏联特务窃取了协和式飞机的设计图,再加以改良,因此西方媒体戏称之为“协和斯基”)虽然赶在“协和”前世界首飞,但先天问题多多而短命。1973年的巴黎航展上,飞行中图-144在表演时空中解体(与英法的协和飞机同台竞技,人家很难说高兴这个“协和斯基”。有消息说是被一架负责航拍的法国空军幻影战机干扰,为避免相撞,大幅转弯的过程中解体)。而1978年的一起飞行事故使图-144研制和应用再次受到沉重打击,退出了客运航线运营。图-144成为盲目的“为国争光”的牺牲品,极大地浪费了珍贵的国家资源。


天鹅哀歌----超音速客机的昨天、今天和明天


这一阶段美国也研制波音2707超音速客机,但并未投产,可能在商业利益最大化和美国的实用主义思想下最终放弃。

2、有疾而终,吻别蓝天

虽然超音速客机有广阔的发展前景,但以“协和”飞机为代表的第一代超音速客机还是抑郁而终,究其原因主要有这么几方面。

(1)、经济性不是一般的差。

商业运营吗,不是公益性质的,就必须讲求利益最大化,而“协和”客机却难以做到这点,实际上连盈利都难以做到,从以下几点可以看出。

①客座量偏少。“协和”号飞机的客座数为100—140座,与波音300多人以上的宽体客机相比载客量偏小,这就意味着收入的减少。

②、耗油率过,高航程较短。“协和”客机一次可吞95.6吨的燃油,而每小时却要吃掉20.5吨!由于被限制不得在大陆上空进行超音速飞行,所以在亚音速飞行时油耗更多。它的最大载重航程5000公里,只能勉强横跨大西洋,不可能跨过平洋,限制了它的使用。这意味着成本的增加。

③、票价昂贵。“协和”客机载客少,成本高,从而降低了它的经济性。为了商业运营,只能拉高票价,从巴黎到纽约往返机票价格为9000美元,比普通客机的头等舱还贵四分之一,使大多数乘客望而却步。到后来英法两国的航空公司在“协和”号的运营上每年亏损4-5000万美元。

(2)、飞行技术本身的禁锢。采用平移的运动方式获取升力,这对于快速平飞有利,而对于起降是不利的。要照顾平飞的超音速,展弦比不应太大,但还要照顾到顺利起降,也就是低速阶段,就要有一定大的展弦比,唉,很矛盾,鱼肉和熊掌很难兼得。还有,采用滑跑起降,机身难以太长,放粗又影响速度,载客量难免会受影响。

(3)、致命的污染。主要的有噪声污染,如起降噪声污染和平飞音爆,还有发动机废气对环境的污染。因为采用平移的运动方式飞行,协和超音速客机必须以较大的翼展进行滑跑起降,实际地面上的滑跑起飞的噪声也是比普通客机高的,而在高空的音爆更高,一路炸响沿途国家,所以被限制不得在大陆上空进行超音速飞行,世界上绝大部分国家都不让它起落。后来,协和超音速客机的定期航班中除了伦敦-纽约,巴黎-纽约的每日往返飞行外,其它都已先后终止了。噪音可以说是协和超音速客机商业失败的关键性因素。另外,发动机废气对环境的污染也相当严重,看看这黑烟,环保组织非找上门来不可。


天鹅哀歌----超音速客机的昨天、今天和明天


让超音速客机彻底悲壮的是2000年7月的巴黎戴高乐机场空难,113人罹难,2003年10月24日,协和超音速客机执行了最后一次飞行,全部退役。

二、超音速客机的今天:犹抱琵琶半遮面,千呼万唤不出来

当协和超音速客机执行了最后一次飞行后,(欧美)蓝天上就再难觅白天鹅的踪影。但人们追求速度,追求完美的脚步是不会停止的,各航空大国又进行了无穷的探索。

第一代超音速飞机之后又展开了第二代代超音速客机的研制,在气动设计没有革命性的突破,也就是在第一代基础上作一些精细的修改,最主要的发动机技术依然没有取得突出性进展。对于超音速客机来说,经济性的大问号继续存在,出于音爆的原因,大陆航线禁止超音速飞行,这进一步加深了经济性问题,第二代超音速客机的研制无疾而终了。

现在,许多国家都在研究未来的超音速客机,比如美国洛克希德—马丁公司推出了新一代“超音速绿色飞机”,如下图。


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该方案的采用了倒V字形引擎,并在引擎阵列上安置抛物线状尾翼,以上设计可大幅减少潜在的破坏性音爆。


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这是波音公司超音速客机的概念图,也使用了V字形的双尾部,与洛马的飞机一样,引擎安置在机翼上部。

这二款机型的各种机翼集中在尾部,能否降低音爆难说。


天鹅哀歌----超音速客机的昨天、今天和明天


Aerion超音速喷气式客机最高速度为1.6马赫,即声速的1.6倍,巡航半径为7200多公里, Aerion客机虽比“协和”客机更加省油。但超音速飞行时产生的噪音还是不能解决,可搭载12名乘客太少。

日法也共同开发的新一代超音速客机一旦研制成功,其续航距离和载客数量都将是英法共同开发的“协和”超音速客机的数倍,噪音和油耗也将被大大缩减。

虽然各国磨刀霍霍、如火如荼的进行超音速客机的研制,但到现在为止是只听楼梯响,未见人下来,可见超音速客机研制的难度之大!

三、超音速客机的明天:“半波风雨半波晴”,山重水复命难定

想法无论多么美好,也得经过实践的检验。超音速客机虽然美好,但技术的问题让它踯躅不前。新型超音速飞机概念设计虽日臻完善,但它们离“上天”还需些时日,有的说可在二十一世纪三十年代投入运用,这或许是人们再次看到超音速客机的日子吧。

从我个人的观点,超音速客机要想重返蓝天,必须在以下几点上予以改革。

1、消除或减轻音爆魔咒

必须弄清音爆的成因,这样才能设计出合适的机型。我们在分析飞机突破音障时产生的激波及音爆一般都在风洞中观察的,我这里感觉不能太迷信风洞,因为实际上飞机在空中飞时是飞机在动,具有主动性;而空气则不动的,只是被动的相对理解空气流动。风洞中的空气与飞机模型与实际的正好相反,空气具有主动性,具有能量,这肯定会给人的研究带来偏差。我设想让在风洞中让飞机模型超音速运动,用高速摄像机录下来研究什么样的形状(大后掠角)最适合超音速飞行,也许能真正掌握破解音爆的魔咒。

另外,如果音爆难以消除,是否变一个方式思考,不是消灭它,而是引导它不传向地面,这样也能减轻音爆的影响。

2、改革动力, 节省燃油

涡喷发动机太费油,而现在的大涡扇民用发动机的迎风面太大,又无法实现超音速。所以研制大型超音速喷气发动机是节省燃油、降低成本的突破口。我的思路是在发动机风扇上下功夫,传统风扇的效率较低,要改进。

3、加大载客量,改善经济性

超音速客机是商业性质的,要想商业利益最大化,那就得加大载客量。所以在设计客机时的目标就是以大型超音速客机为主,中远程客机为主。只有这样,才能改善经济性,公司才有钱赚,旅客也不吃亏。机身狭长,载客量大,

4、加强安全性,实现垂直起降

超音速客机远离蓝天不仅仅是音爆、环保等问题,2000年空难的失事过程被民用摄像器材拍了下来给大众造成的心理震撼或许只有绝对过硬的技术才能弥补不安。所以必须加强客机的安全性。那么怎么实现绝对安全的飞行,我想得实现飞行方式分离,专管起降的和专管平飞的两套动力系统。也就是平飞方式不变,而起降则采用像直升机一样的垂直起降,这也许是重振信心的最好手段。

缅怀“协和飞机之梦”,品味曾经的辉煌与失落,愿不再念旧,让世界那湛蓝的天空中还能看到那洁白的身影划过,一只巨大白天鹅的翱翔,奏唱一曲天鹅赞歌。



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