協和式飛機的研發經歷
協和飛機在1969年首飛、1976年投入服務,主要用於執行從倫敦希思羅機場(英國航空)和巴黎夏爾·戴高樂國際機場(法國航空)往返於紐約肯尼迪國際機場的跨大西洋定期航線。飛機能夠在15000米的高空以2.02倍音速巡航,從巴黎飛到紐約只需約3小時20分鐘,比普通民航客機節省超過壹半時間,所以雖然票價昂貴但仍然深受商務旅客的歡迎。1996年2月7日,協和式飛機從倫敦飛抵紐約僅耗時2小時52分鐘59秒,創下了航班飛行的最快紀錄。 1969年,第壹架協和超音速客機誕生,並於1976年1月21日投入商業飛行。協和式超音速客機是世界上為數不多的投入航線上運營的超音速商用客機。協和式飛機壹***只生產了20架。英國航空公司和法國航空公司使用協和式飛機運營跨越大西洋的航線。到2003年,尚有12架協和式飛機進行商業飛行。2003年10月24日,協和式飛機執行了最後壹次飛行,全部退役。 飛機機翼設計為三角翼,三角翼的特點為失速臨界點高,飛行速度可以更快,且能有效降低超高速抖動時的問題。協和號四具引擎更配備了壹般在戰鬥機上才看得到的後燃器(Olympus593,Rolls-Royce)。這架飛機還有個令人津津樂道的特點就是它會「變形」:其壹是因為在2馬赫的飛行速度時,空氣摩擦使其機體產生高熱,因熱脹冷縮效應,協和號在飛行時最長會「變長」約24公分;其二是她的可變式機鼻,在飛行時直直挺挺的如壹根針以利高速切開空氣,但是在起降時,機鼻可以往下調5至12度以利飛行員的視野-事實上由於有很多先進電腦導航儀器輔助,飛行員也不壹定非得看見跑道才能起降,這麽做只是求個安心,不過龐大的機鼻角度調整設備卻白白的浪費飛機的寶貴重量與空間。
協和號票價高昂,壹張倫敦至紐約的來回票要價逾九千美元,親自搭乘協和號班機往返歐美大陸成為許許多多人自幼以來的夢想。飛機從歐洲到紐約的航程只需要不到三個半小時,且因為倫敦、紐約時差四個小時,所以搭乘協和號的旅客最喜歡說:「我還沒出發就已經到了」。
2000年7月25日,協和號客機班機AF4590在進行起飛時輾過了跑道上另壹架美國大陸航空的DC-10脫落的小鐵條,造成爆胎,而輪胎破片以超過音速的高速擊中機翼其中的油箱。之後引發大火,導致飛機於起飛數分鐘後即爆炸墜毀於機場附近的旅館。這是協和號服役期間唯壹的壹次的重大事故。也是有史以來第壹架超音速噴氣式客機失事,這場悲劇造成了113人喪命。 此次失事促使飛機制造商重新改造機體設計,並修補了諸多缺失。甚至利用凱夫拉(Kevlar,常用於制作防彈衣)材料來保護油箱,以避免油箱以後遭到高速的異物的穿刺。但盡管如此,由於整個失事過程都被民眾用家用錄影器材拍攝下來,造成社會大眾心理上的嚴重震撼,不論這家飛機以往聲望有多高,但僅僅壹次的失事就讓協和號從此壹蹶不振。雖然協和號客機在2001年11月重新啟航,載客量壹直都嚴重不足。因為對航空公司虧損嚴重,協和號客機終於在2003年退役。
到2003年4月,尚有12架進行商業飛行。2003年10月24日,協和飛機執行了最後壹次飛行。 在研發過程中,兩國的研制團隊關系甚為密切,經常交換意見。至1960年代初,這兩種設計已經初步進入建造原型機的階段,但由於投資龐大,英國政府遂要求英國飛機公司在國際間尋找合作夥伴。 與數個國家(包括德國和美國)商討後,只有法國對合作計劃有興趣。英法兩國能夠就超音速客機計劃達成***識並開展合作,主要是因為兩國的設計方案十分接近,在速度、航程、氣動布局等方面均有極大的相似性,合作研制有助於平均負擔費用。另壹方面,當時波音707、道格拉斯DC-8迅速占據歐洲民航客機市場的大量份額,法國總統戴高樂不願意看見歐洲市場被美國飛機制造商壟斷,因此也鼓勵兩國合作,加快研發進度,爭取在美國的超音速客機出現之前搶占市場。合作計劃並非由兩家公司制定,而是由英法政府以國際條約的方式商議。在法國總統戴高樂和英國首相麥克米倫提議下,合作計劃草案於1962年11月28日正式簽訂。這個計劃並包括了壹項由英方提出的條款,如果任何壹方取消合作就必須付出巨額賠償金(英國財政部曾經兩次幾乎取消合作計劃)。此時,布裏斯托爾飛機公司和法國南方飛機公司已經分別與其他公司合並為英國飛機公司和法國宇航公司。
背景
1950年代開始,隨著亞音速噴氣式客機的普及,以及第壹種實用化的超音速軍用飛機——F100“超佩刀”戰鬥機的出現,超音速客機在當時被普遍視為未來的發展路向,蘇聯、英國、法國、美國都相繼計劃研發超音速客機。1956年,英國政府成立了超音速運輸飛機委員會(Supersonic Transport Aircraft Committee,STAC),聯合了英國皇家飛機研究院(Royal Aircraft Establishment,RAE)和布裏斯托爾飛機公司(Bristol Aeroplane Company)進行研究,開始探討開發世界上第壹種超音速客機的可行性。到了1959年,委員會得出了初步結論,認為超音速客機在技術上是可行的,並建議研究試制兩種超音速客機,分別為1.2馬赫的短程客機和2.0馬赫的中程客機。 當時英國的布裏斯托爾飛機公司獲得了英國政府巨額資助,並根據委員會的建議,提出了布裏斯托爾198(Bristol 198)計劃。布裏斯托爾198的設計是壹種裝備6具渦輪噴氣發動機、可載130名乘客並以超音速進行跨大西洋飛行。但由於這種設計理論重量過高,而且裝備6具發動機的經濟性備受質疑,隨後布裏斯托爾飛機公司又推出了布裏斯托爾198的縮小版本——布裏斯托爾223(Bristol 223),設計是壹種采用三角翼、裝備4具發動機、巡航速度為2馬赫、可載客約100人並能夠進行跨大西洋飛行的超音速客機。
與此同時,法國也有類似的計劃,而且進度與英國相若。法國南方飛機公司(Sud Aviation)和達索公司聯合進行研究,提出了超級卡拉維爾(Super-Caravelle)的設計方案,這也是壹種采用三角翼、巡航速度為2.2馬赫、可載客約70人。
起初,雙方有意建造壹種長程(6,000千米)和壹種短程(4,400千米)的超音速客機,但與潛在客戶推銷兩種機型後,發現航空公司對短程的超音速客機興趣不大,於是決定取消短程型號。 長程型取得超過100架的意向性訂單,啟始客戶包括泛美航空、英國海外航空(BOAC)和法國航空,分別訂購6架協和飛機。其他訂購航空公司包括巴西泛美航空(Panair do Brasil)、美國大陸航空、日本航空、漢莎航空、美國航空、聯合航空、印度航空、加拿大航空、布蘭尼夫國際航空、新加坡航空、伊朗航空、希臘奧林匹克航空(Olympic Airways)、澳大利亞航空、中國民航、中東航空和環球航空。 而按照當時最保守的估計,訂單數字將在1975年上升到225架。
在獲得足夠航空公司的支持後,英法合作的超音速客機研制計劃立即展開。按照協議,飛機機體研制將由英國飛機公司和法國宇航公司***同進行,工程分配比例為40%和60%;而飛機的發動機由英國勞斯萊斯公司和法國斯納克瑪公司***同進行,工程分配比例分別為60%和40%,飛機總體組裝地分別設在英國菲爾頓(Filton)和法國圖盧茲。最初的計劃是試制兩架原型機,研制費用為1.5億英鎊,計劃售價為每架約1500萬至1700萬英鎊。首架原型機計劃在1966年年底首飛,並預計在1969年取得適航證。至1966年,英法雙方決定擴大研制規模,增加生產兩架預生產機(Pre-production)(生產編號為101和102),和兩架供靜力試驗和金屬疲勞試驗用的量產機(生產編號為201和202),研制費用增加至5億英鎊。
1964年,英國工黨在大選中勝出,哈羅德·威爾遜出任英國首相,面對當時的財政赤字,英國政府有意撤資、退出合作計劃,為此法國總統曾親自出面,強調英國需要履行1962年簽定的壹紙協議,以及明白單方面拒絕執行協議的後果。 礙於條款,英國被迫繼續投資,於是接連取消多個飛機研制項目,包括AW.681短距起降運輸機(Armstrong Whitworth AW.681)、P.1154超音速垂直/短距起降戰鬥機(Hawker Siddeley P.1154)、TSR-2戰術打擊偵察機等。 在1963年1月13日,當時的法國總統戴高樂率先將這壹超音速客機研制計劃,以法語命名為“Concorde”(“Concorde”在法語中代表合作、和諧),而英國為了向法國表示對合作的誠意,亦同意采用法語名稱,但後來法國否決英國加入歐洲經濟***同體,時任英國首相麥美倫改變了主意,認為法國總統戴高樂在飛機的命名上忽視英國,決定將“Concorde”改名為英文“Concord”(“Concord”在英語中亦是和諧、協調的意思)。 直到1967年12月11日首架協和飛機在法國圖盧茲出廠,飛機命名才塵埃落定,同日英國科技部部長東尼·賓特(Tony Benn)宣布英方願意使用最初的名稱,稱協和飛機為“Concorde”。 但這也引起了英國國內的爭議,壹些英國人認為協和飛機合作計劃是英國先向法國提出的,理應采用英文名稱。為了消除疑慮,賓特隨即解釋了尾詞“e”的意思。他認為“e”可以代表卓越(Excellence)、英格蘭(England)、歐洲(Europe)和摯誠協定(Entente Cordiale)。在其回憶錄中,賓特憶述他當時收到壹封由壹位蘇格蘭人所寄來的信,信中寫道:“妳說‘e’是代表英格蘭,但協和飛機有些部份是蘇格蘭制造的!”。事實上協和飛機的機鼻確實是在蘇格蘭生產組裝,賓特在回信中表示:“‘e’也可以代表‘Ecosse’(法語中蘇格蘭的名稱),但也可以代表揮霍(extravagance)和不斷增加(escalation)!”
20世紀50年代,噴氣發動機、後掠翼等技術的應用,戰鬥機已經實現了超音速和二倍音速飛行。噴氣式客機趨於成熟後,民航界又把註意力放到超音速客機上,預計1960年代航空公司需要壹種既能遠程飛行,又能快速到達目的地的飛行器。美、蘇、英、法等國紛紛開始探索研制超音速大型飛機。
1956年至1961年,英、法兩國分別進行超音速客機研究,由於研制費用高,加上兩國方案相近,1962年,英國/法國兩國簽署了壹個政府合作協議。在這個協議上提出了SST計劃(Supersonic Transport Program)即超音速運輸計劃。協和超音速客機就是SST計劃的產物。由英法兩國政府平攤巨額研制費。1963年1月,當時的法國總統戴高樂親自將這壹研制計劃命名為協和。協和原型機於1965年開始制造,法國組裝的第壹架協和001飛機於1967年12月11日出廠,1969年3月協和式飛機試飛,同年10月1日進行的第45次試飛時突破了音障。英國組裝的第壹架協和002飛機也於1969年4月首飛。1975年底取得兩國型號合格證後開始投入使用,1976年1月21日投入商業飛行。 協和式飛機於1979年停產,總***生產了20架,英法兩國各生產10架。其中2架原型機,2架預生產型和16架生產型。除了2架生產型用於試驗,英國航空和法國航空各有7架,後來法航1架退役。最終協和式飛機於2003年全部退役。
2003年5月31日,法航的協和客機進行了最後壹次商業飛行。2003年10月24日,英航的協和客機結束了最後壹次飛行。 兩架原型機於1965年2月開始建造:001號機由法國宇航在圖盧茲建造,而002號機則由英國飛機公司在布裏斯托爾的菲爾頓建造。協和飛機001於1969年3月2日在圖盧茲首飛,試飛員為安德烈?杜加德(André Turcat),並於同年10月1日進行首次超音速飛行並持續了9分鐘,最高速度達到了1.5馬赫 ; 1970年11月,成功達到了2.0馬赫。001號飛機後於1971年9月4日飛往南美洲開始進行巡回展示,這也是協和飛機的首次跨大西洋飛行 。
協和飛機002於1969年4月9日首飛,由菲爾頓飛往位於格洛斯特郡的費爾福德空軍基地(RAF Fairford),試飛員為布賴恩?杜伯蕭(Brian Trubshaw) 。在1969年至1977年期間,費爾福德空軍基地壹直被作為英國生產之協和飛機的試驗中心使用。隨後002號飛機於1972年6月2日啟程飛往中東、遠東地區和澳大利亞等地***12個國家作巡回展示,總飛行距離達72,500千米。協和飛機(002)在1973年首次飛抵美國,並降落於新建的達拉斯-沃斯堡國際機場,同時標誌著該機場正式開幕。
在1970年大阪世博會上,英法兩國聯合將壹部協和飛機的宣傳片帶到了展覽現場,向世界展示了這種完全不同於當時世界上各種民航客機的全新機型,並進行大力推廣。這些巡回展示為協和飛機帶來超過70架的新訂單,但同時壹連串意料之外的不利因素導致大量早期簽訂的意向性訂單被取消,包括1973年石油危機(協和飛機的耗油量比其他亞音速客機高)、部份訂購協和飛機的航空公司出現財政問題、圖-144於1973年巴黎航空展表演時墜毀,以及例如音爆、起飛噪音、汙染等環境問題。到了1976年僅余下四個國家仍然有購買意向,包括英國、法國、中國及伊朗,而最終只有法國航空和英國航空(英國海外航空的後繼者)購買,並且兩國政府都分享部份從營運協和飛機取得的盈利。以英航為例,協和飛機以政府向英航提供的貸款購入,英國政府則收回80%從協和飛機取得的盈利,直到1984年才停止。
踏入1974 年後,英航和法航開始利用協和飛機進行各種示範和飛行測試。 協和飛機試飛過程至今仍然保持著多項記錄,原型機、預產機和首架量產機***試飛了5,335小時,當中2,000小時是超音速飛行,試飛總時間遠遠超過同期同等大小的亞音速民航客機達4倍之多。1976年1月,協和飛機正式投入航線上飛行。至此為止,英法兩國政府已經在超音速客機計劃上投資了超過8億英鎊,超過最初預算(1.5億英鎊)近6倍。1977年時,協和飛機實際價格為2,300萬英鎊(4,600萬美元),也超過預計價格600萬英鎊。然而,據當時的預算,協和飛機要售出至少64架才能保本,結果巨額開發成本根本無從收回。
英國飛機公司(後來成為英國宇航)和法國宇航(後來成為歐洲宇航防務集團)是協和飛機型號合格證(type certificate)的***同持有人,空中客車集團成立後把型號合格證轉到空中客車名下,並繼續為協和飛機提供維護和支援工作。
協和B型
為了滿足長時間超音速巡航的需要,協和飛機采用了高效率的渦輪噴氣發動機、大容量油箱等措施,因此協和飛機也是至今續航能力最強的超音速飛機,單次加油可超音速飛行超過7000千米。但盡管如此,協和飛機的航程仍然比其他亞音速民航機短得多,以波音747-400為例,其航程可達13,450千米。
1976年,在協和飛機投入商業飛行的4個月以後,英國飛機公司和法國宇航公司又***同提出了下壹代協和飛機的設計方案,稱為“協和B型”(Concorde B)。協和B型的改進重點在於加大航程,包括加大油箱容量,稍微加大機翼面積,增加前緣襟翼以進壹步改善起降時候的低速性能,發動機方面取消了加力燃燒室,以增大壓縮機直徑,增加壹級低壓渦輪代替,並加裝噪音消減裝置,這種新型發動機的工作效率比既有的奧林匹斯593型還要高25%。當時預計協和B型飛機的航程可以比協和飛機延長805千米(500海裏),同時運載能力也有所增加,這使得航空公司能夠開拓更多超音速航線。但面對協和飛機慘淡的銷情,以及第二次石油危機的影響,協和B型計劃最終取消。