天鵝之歌(一)_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2019-08-31 07:20
五十年前,在人們的歡呼聲中,藍湛的天空中滾過巨大的雷鳴,一道潔白的身影漂亮地劃過。但這不是五十而知天命的故事,這是五十而哀思的故事。這是協和式的故事。這是一曲天鵝之歌。

50年前,劃時代的協和式超音速客機首飛成功
1969年3月2日,英法合作的協和式飛機進行了首飛;1976年1月21日,英法分別將協和式投入倫敦-巴林和巴黎-達喀爾-里約熱內盧的航線運行,距今正好50年。人類突破音障已經70年了,軍用超音速飛行早已不新鮮,但這是世界上第一架也是唯一一架按照不需要空中加油而能夠越洋超音速飛行設計的飛機,至今後無來者,如果不算短命的圖-144的話。B-58需4次空中加油才能飛越大西洋,SR-71從英國到利比亞偵察來回需要8次空中加油,圖-22M“逆火”是按照超音速衝刺設計的,巡航還是亞音速,圖-160“海盜旗”具有長時間超音速巡航的能力,但也不是按全程超音速設計的。
英國的德哈維蘭“彗星”客機是世界上第一種噴氣式客機,但問世不久,就因為對金屬疲勞的危害缺乏認識而接連陷入機毀人亡的惡性事故,總算解決而重返天空時,發現高亞音速噴氣客機的橋頭堡已經被美國的波音和道格拉斯佔去了。二戰之後的英國雖然病弱,但科技實力和爭霸雄心依在。1956年,B-58超音速轟炸機首飛成功,具有空中加油後飛越大西洋的能力,這刺激起英國借超音速客機在民航客機領域奪回領先地位的雄心。英國的皇家飛機研究中心(Royal Aircraft Establishment,簡稱RAE)出面設立了超音速運輸機研究委員會(Supersonic Transport Aircraft Commission,簡稱STAC),集中研究超音速客機的技術問題和經濟性問題。
飛機在達到超音速之後,阻力上升放慢,但機翼的升力係數下降加速。這樣一來,阻力實際上得失相抵。超音速客機在經濟性上的好處主要還是從節約時間上來的。如果燃油消耗相當,在同等載客量的條件下,一架M2.0的超音速客機的實際運能相當於2.5架M0.8的亞音速客機,在採購和維修成本上有利。實際情況當然沒有那麼簡單,維修、機場週轉都需要時間,超音速客機的起飛、降落也需要時間,但以時間換效益大體就是研製超音速客機的經濟動力。

波音707開創了民航新時代,但M2的超音速客機的實際運能可相當於2.5倍波音707一級的高亞音速客機
STAC的結論是,超音速客機只有具有在相當的載客量時在遠程航線上運營才比較經濟,航程以歐洲西海岸到美國東海岸為基準航線時,速度以M2.2為宜。速度更低將難以保證在倫敦和紐約之間當天來回,大大降低超音速旅行的吸引力。速度更高將超過鋁合金的耐熱能力,需要採用不鏽鋼或鈦,在技術上未知數太多。
STAC對超音速客機的氣動佈局進行了概念性的研究,建議採用細長機身和無尾大後掠三角翼,以最大限度地提高超音速升阻比。大後掠角可以延遲激波的產生,三角翼有利於實現跨音速面積率,細長機身減小迎風阻力。與此同時,美國的NACA(NASA的前身)、法國的ONERA、蘇聯的TsAGI也在全力研究超音速客機中,得出和STAC大體相同的結論。

Fairey Delta是第一個採用無尾三角翼佈局的噴氣式研究機

Hendley Page的P115研究機着重研究無尾三角翼的低速橫滾操控性能

布里斯托爾188研究機全機用不鏽鋼製造,着重研究高速飛行時的氣動加熱問題

BAC221研究機着重研究S形前緣無尾三角翼的氣動特性
為了進一步研究技術細節,英國專門設計和試飛了很多研究機,研究超音速飛行的各方面問題。Fairey Delta是第一個採用無尾三角翼佈局的噴氣式研究機,按英國人的説法,法國的幻影戰鬥機的無尾三角翼佈局也是“偷”Fairey Delta的。Hendley Page的P115研究機着重研究無尾三角翼的低速橫滾操控性能;布里斯托爾188研究機全機用不鏽鋼製造,着重研究高速飛行時的氣動加熱問題;BAC221研究機着重研究S形前緣無尾三角翼的氣動特性;三角翼的“火神”轟炸機則用來試驗“奧林普斯”發動機。
60年代初,英國布里斯托爾飛機公司(Bristol Aeroplane)和法國南方飛機公司(Sud Aviation)分別提出布里斯托爾198和“超快帆”超音速客機方案。布里斯托爾198採用大後掠無尾三角翼,翼下6台羅爾斯·羅伊斯“奧林普斯”渦噴發動機,載客130人,速度M2.2。

布里斯托爾198過於野心勃勃

”超快帆“的模型
布里斯托爾198過於野心勃勃,後來被英國飛機公司(British Aircraft,簡稱BAC,由眾多中小飛機公司合組而成,布里斯托爾是其中的一個)的BAC223方案代替,氣動外形基本不變,尺寸縮小,採用翼下4台“奧林普斯”發動機。法國南方的“超快帆”可以算作亞音速“快帆”SE-210的超音速版,氣動外形和BAC223十分相似,但是要小一號,只能載客70人,航程3200公里。
英法的超音速客機項目都高度依賴政府的贊助,但是單幹的成本太大,英國政府要求BAC必須找到一個國際合作夥伴,分擔開支和風險,BAC223和“超快帆”合併為協和式計劃。