协和飞机 协和式客机的前世今生

20世纪60年代，世界范围内掀起了发展超音速运输机的热潮。当时人们把超音速运输机作为未来的发展方向。各国争相投入巨大的人力物力进行开发。在消耗了巨大的资源后，他们发现超音速运输机有太多不切实际的地方。最后只诞生了两种超音速客机:英法合作的协和式和苏联的图-144图波列夫。可惜这两架超音速客机无法避免退出历史舞台的命运。

今天的内容介绍历史上最著名的超音速客机协和式飞机的历史。

随着20世纪50年代超音速战斗机的全面开花，飞机制造商开始考虑开发超音速客机，最终形成了超音速运输机的概念。1961年，道格拉斯飞机公司宣布了一种超音速客机的设计和研究，这种飞机可以在21350米空的高度以3马赫的惊人速度飞行，如果研制成功，可以在1970年之前进行首次飞行。道格拉斯能卖出数百架这样的飞机。

在当时，这样的预测似乎非常真实。航空空行业完成了从活塞动力飞机到50年代波音707那样的喷气式运输机的革命性转变，一切都在高速发展。民航行业快速跑向超音速客机是很符合逻辑的。其实欧洲在这方面比美国更激进。1962年，英国和法国签署协议，共同开发协和式超音速客机。为了不被欧洲超越，美国不得不效仿，联邦航空管理局空 正式立项开发超音速客机，比协和飞机更快、更大、更好。

1964年，北美超音速客机，洛克希德和波音入围。虽然北美已经建造了两架外形和性能与超音速客机相似的XB-70“女武神”3马赫轰炸机，并将其用作超音速客机概念的测试平台，但该公司在1966年被淘汰。洛克希德的L-2000方案采用双三角机翼，搭载220名乘客。最后的赢家是波音2707。从名字就可以知道，波音希望这款2马赫的飞机能够再次创造波音707的辉煌。1967年5月1日，波音公司赢得了制造两个原型的合同。

■基于北美XB-70“女武神”的超级喷机设计

■洛克希德公司的L-2000解决方案

2707是一架大型飞机，长约90米，最多可搭载350名乘客。它能以2.7马赫的速度搭载313名乘客巡航6440公里。最初的2707设计有一个可变后掠翼，它在高速时后掠，在起飞和着陆时展开，同时考虑了高速和低速控制性能。

■最初的波音2707设计有可变后掠翼

■巨大的波音2707全尺寸模型

■波音2707-300的三视图

通用电气公司的4台GE-J5P加力涡喷发动机安装在2707上，是XB-70 J93发动机的衍生产品。每台发动机的最大加力推力为267 kN ，安装在平尾下方的独立发动机舱内。随着进一步的设计研究证明可变机翼构型太重，波音工程师在2707-300改进方案中改为固定机翼设计。

■波音2707-300改进方案改为固定翼设计

但是到了60年代后期，美国社会动荡不安，人们开始反思追求更大更好的想法，开始关注环境污染。批评家强烈反对发展超音速客机，担心音爆对环境的影响，担心高空巡航可能对臭氧层造成破坏。1971年3月24日，在项目耗资约十亿美元后，美国国会终于决定停止拨款，取消了已经订购的121架飞机。超音速客机的倡导者非常沮丧，但协和的经验后来证明，即使忽略超音速客机的环境污染问题，飞机在商业运营中也根本无法盈利，继续2707项目将是一个很大的错误。

如前所述，英国和法国领先于美国的气动超音速客机计划。1955年，英国航空公司空实业家和政府官员讨论了超音速运输机的概念，然后在1956年成立了“超音速运输机委员会”，进行了一系列的设计研究，直接导致了布里斯托尔公司198方案的发表。这架飞机是一架机身细长的三角形箭头形机翼飞机。它配备了八个涡轮喷气发动机，可以以2马赫的速度飞越大西洋。198方案后来演变成更保守的223方案，安装4个发动机，搭载110名乘客。

在此期间，法国一直在做类似的研究。继20世纪50年代引进新设计的“快帆”客机后，法国南方飞机公司提出了与布里斯托尔223惊人相似的“超快帆”方案。由于两种设计的相似性和超音速客机的高开发成本，1961年9月，英法两国政府官员和行业专业人士坐下来开始谈判，迈出了两国共同建造超音速客机的第一步。

■法国南方飞机公司“超快帆”超级喷机方案

英国最初的想法是引进美国和西德，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空领域，不得不放弃。这样，只有英国和法国成为天然伙伴。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，单方面退出将被处以重罚。

英法两国几百年的历史恩怨，英国人对法国人的偏见就像毛毛虫，尤其是涉及到国家和民族的荣誉，更是不可触及；法国人对英国人的刻板印象是傲慢和散漫。协和式让两国的工程技术人员充分发挥了民族自尊心和职业荣誉感，在合作中积极竞争，最终结果是双赢。双方都把最好的东西放在桌子上。然而几百年的隔阂，总是给合作带来一些意想不到的问题。比如法国人称呼更正式，使用更多的姓氏，而英国人更随意，更喜欢用名字。有一次，经过激烈的讨论，双方终于达成一致，大家都松了口气。英国主管对法国主管说:“我们把刚才讨论的内容记录下来，要不要让克劳迪娅进来速记？”法国导演有点疑惑:“好吧，鲍勃，但是克劳迪娅是谁？”克劳迪娅实际上是他的秘书，但他多年来一直称她为杜邦小姐。

最后，经过广泛讨论，1962年11月29日，英法两国政府签署合作协议，共同研制一种名为“协和”的超音速客机。该项目的主要承包商是英国飞机公司，其合作伙伴是布里斯托尔、劳斯莱斯、法国南方飞机公司和斯奈克玛发动机公司。英国和法国原本计划制造两种型号，一种是用于越洋航线的100座远程飞机，另一种是用于大陆航线的90座中程飞机。众所周知，后者一直没有出来。

■伊丽莎白二世女王检查了协和模型

最初的合同包括两个飞行原型和两个静态测试原型，以及两架预生产飞机。英国飞机公司负责开发和制造一些部件。

南方飞机公司将自动飞行控制系统的设计分包给英国马可尼公司和法航空导航设备公司。英国协和在费尔顿集合，法国协和在图卢兹集合。

1963年6月，杭空公司开始发布意向订单，预计协和在1968年投入使用，但事后证明这种预期有点过于乐观。1965年2月，开始制造协和原型机。1967年12月11日，首架原型机001在图卢兹下线，但直到15个月后才首次试飞。

■协和001原型飞机发动机舱正在费尔顿生产

■在图卢兹的工厂，工人们完成了第一个原型的机身组装

第二架原型机002于1969年4月9日在费尔顿进行了首次飞行。试飞表明，协和的基本设计是合理的，但在这样一架复杂的飞机上，还有许多bug需要解决。1969年10月1日，原型机001进行了第一次超音速飞行，1970年11月4日，进行了第一次2马赫飞行。

■第二架协和式原型机在英国费尔顿组装

■英国第一架协和式飞机于1968年9月19日发射

■1974年2月13日，第一架英国生产的G-BBDG 202在费尔顿进行了首次飞行

1971年9月4日，001号开始了促销之旅，002号也于1972年6月2日开始了促销之旅，并于1973年首次飞往美国参加当时世界上最大的机场达拉斯-沃思堡机场的开业典礼。促销活动最终赢得了109个有意订单。泛美、英航、法航是首发用户。Mainland China、美国航空、联合航空、环航、加拿大航空、新航、日航、汉莎、巴西、布兰夫、伊朗、澳航、希腊奥运、黎巴嫩东航空都是故意下单，甚至中国民航也是故意下单。

1975年10月13日，协和式飞机通过法国认证，可以投入运营。1975年12月5日，也在英国投入运营。英国航空公司和法国航空公司都在1976年1月开始协和式飞机的商业飞行。

同时，协调试飞和生产准备也在如火如荼地进行。协和式飞机共进行了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机记录至今未被打破。

■1969年10月1日，在第45次试飞中，在图卢兹组装的001号协和飞机首次突破音障，以1.05马赫的速度飞行了9分钟

协和式飞机在20世纪60年代捕捉到了欧洲航空公司最高水平的空技术。在飞行控制方面，协和式飞机首次在民用飞机上采用了模拟电传飞行控制，与传统的机械飞行控制相比，大大提高了响应速度。全工况自动驾驶仪和自动油门从起飞、拉升到着陆都可以控制，整个飞行都可以自动控制。协和式飞机还采用模拟电传发动机控制，这是现代全功率数字发动机控制的前身。

■协和式飞机主要由铝合金制成，加上一些钢部件，在需要耐高温的地方使用铬镍钢合金

驾驶舱里，飞行员和副驾驶并排坐在驾驶舱前面，飞行工程师坐在他们后面右侧，左侧还有第四个座位。机组人员通过自动飞行控制系统驾驶飞机，该系统包括惯性导航系统和作为备用的无线电导航系统。航空电子设备还包括无线电和飞行数据记录器。

■协和驾驶舱内部

协和式飞机前所未有的速度让设计遇到了前所未有的问题。超音速飞机的机翼升力中心随着速度的增加而向后移动。由于飞机重心没有改变，升力中心的后移导致飞机向下力矩，必须通过压尾或抬头来补偿，以保持水平飞行。这个动作叫修剪。传统上，配平是通过水平尾翼的偏转来实现的，但这将引起阻力，称为配平阻力。协和式客机设计中，采用大三角翼S前缘，在升力较小的翼根处采用大后掠角来减小阻力；在升力主要产生的外翼段采用较小的后掠角和较小的翼弦长，相对限制了升力中心的后移。圆形翼尖逐渐减小升力，减少翼尖失速问题，保持有效翼展。而S前缘三角翼并不能完全消除配平问题，剩下的可以通过在发动机内前后油箱之间转移燃油，自动控制重心来实现，这样可以减少操纵面的使用和配平阻力。

■协和客机邮箱分布图

机翼下的四个劳斯莱斯“olimp”是当年推力最高的喷气发动机。涡扇发动机，更省油更安静，迎风面积大，阻力太大，不适合超音速客机。因此，“olimp”采用涡喷发动机。发动机推力根据巡航要求进行优化，当起飞加速和声屏障穿越需要最大推力时，补燃解决。实际上，非加力推力勉强够谐波达到超音速，但跨音速阶段加速时间延长，最终累计油耗反而更高。“olimp”是西方民航飞机上使用的唯一加力发动机。为了进一步优化发动机的工况，采用大斜板调节激波位置，对进气进行预压缩，使发动机从亚音速到超音速处于最佳进气状态。

■协和飞机巨大的发动机进气口是在华盛顿的国家航空空航天博物馆拍摄的。

超音速飞行中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“节省”气流。一旦熄火，不仅失去推力，而且成为阻力的主要来源，造成严重的偏航力矩。亚音速有这个问题已经够麻烦了。如果你突然以超音速来到这里，飞机可能会在空内解体。协和对解决这个问题很有意思。一旦发动机熄火，进气口斜板下垂，基本关闭进气口，引导发动机下方气流，恢复流场流线。此外，气流对斜板的冲压也产生一点升力。在飞行试验中，协和式飞机可以在一侧关闭两个发动机，而不会造成飞行控制稳定性问题。

协和式飞机最吸引人的部分是下垂的机头，而协和式飞机的机身设计成细长形，既能在低速、低仰角下获得高升力，又能减小超音速飞行时产生的阻力，有利于超音速飞行。因为协和式飞机的机头太细长，飞行员在起降时由于仰角较高，视线会被机头挡住。同时，为了提高起降视觉，机头设计成在起降时一定角度下垂，可降低5-12度，使飞行员在起降时获得极佳的视觉，巡航时转向正常状态。

■协和式客机下垂的机头

协和按照高密度的座位布局，理论上最多可以搭载144名乘客，但实际上最多可以安排128个座位，100个座位的布局更受欢迎。协和式飞机的增压机舱是隔音的，可以提供平稳安静的旅程。船舱的前中有厕所，前后有厨房。因为协和在超音速飞行时每3小时就要达到射程极限，需要降落加油，所以妹子空任务很重。

■协和客机客舱布局

两款原型机长度略短，搭载的是低推力的奥林巴斯发动机。英国和法国也计划改进协和B型飞机，增加前缘襟翼，扩大翼尖，修改操纵面，增加4.8%的燃油负荷。最重要的改进是更换新的奥林巴斯发动机，增加最大加力推力，使飞机在起飞时不需要启动加力来降低噪音。此外，它还减少了燃油消耗，使飞机能够飞越太平洋而不着陆。但“协和”B在陆地上仍然不允许超音速飞行空，燃油经济性也比不上现代亚音速喷气式客机，所以一直没有离开图纸。

没人统计过英法政府在协和花了多少钱。最新估计约为11亿英镑，相当于2003年的110亿英镑或181亿美元。英法两国只造了20架协和式飞机，其中6架是原型机和测试机，从未搭载过任何乘客。事实上，英航和法航只按照目录价格支付了9架生产飞机的费用，剩下的5架基本上是政府为了让飞机下线而赠送的。

■乘坐纽约的英国航空公司协和式飞机空

协和开始从伦敦飞往巴林和巴黎，途经达喀尔飞往里约热内卢。它于1976年5月24日开始飞往华盛顿特区，并于1977年12月飞往纽约。之后又陆续增加了很多航线，协和也飞了大量包机，大部分都是英航承担的。

当时英法已经获得了78协和式的意向订单，最大的客户是泛美，但是客户因为形势突变，对购买协和式失去了兴趣。音爆不允许协和在陆地上以超音速飞行空，使得协和在中程可以选择的航线非常有限。即使是由于奥林巴斯四个引擎的隆隆声，纽约也不允许飞机在夜间起降，这使得协和最重要的跨大西洋航线的利用率大幅降低了一半。

最糟糕的问题是70年代燃油价格上涨，显然饥渴的超音速运输机无法经济运行。与配备现代化、省油的高涵道涡扇发动机的波音747相比，协和的每座油耗是前者的3.5倍。美国人理性地结束了波音2707-300项目，因为即使飞机的环境污染问题被大大夸大，波音2707-300也不会盈利。

英法对泛美取消协和的订单和纽约夜间航班限制有一些看法，认为这是嫉妒的美国人密谋杀害协和的计划。事实上，泛美的高管们只是通过分析这些数字就知道协和式飞机没有商业意义。泛美航空公司分析了使用协和式飞机飞越太平洋的前景，例如从旧金山到东京，很快意识到协和式飞机需要在檀香山和威克岛停留加油，而波音747可以比协和式飞机更快到达东京而无需中途停留直飞，头等舱的客户会更喜欢更舒适的747。

纽约夜间禁飞主要是因为纽约和新泽西港务局担心市民会在午夜醒来，引起大量投诉。自1958年以来，这些炫耀的纽约人一直让港务局忙于处理各种合理或不合理的关于埃德尔费尔德/JFK国际机场飞机噪音的投诉。虽然有一些老式的喷气式飞机比协和式飞机噪音更大，但协和式飞机的光环已经消失，与安静、省油的波音747形成对比。

一些欧洲人对协和的问题并不感到惊讶。1966年，法国宝玑飞机公司总裁亨利·齐格勒以典型的法国风格直言不讳地评论道:“协和式飞机就是一个典型的与航空公司空合作，在没有充分论证的情况下仓促推出的例子。”

齐格勒即将成为空客车行业的第一老板，公司未来将挑战波音在全球客机市场的主导地位。空客运公司未来成功的基础是飞机制造商和航空公司之间的这种谈判空。协和项目给空乘客上了重要的一课，当然是“千万不要这样”的一课。同时在英国和法国建立两条“协和”生产线也被认为是大大增加工程成本的重大失误。因此，空客户采取了更明智的策略，在不同的国家制造不同的零部件，然后运输到图卢兹进行总装和飞行检查。

2000年7月25日，法航一架协和式客机遭遇史上最严重也是唯一的事故。协和式飞机从巴黎郊外的戴高乐机场起飞时，一个轮胎碾过跑道上的一块金属板，导致轮胎爆裂，一块橡胶碎片击中机身，打碎了油箱。飞机燃起熊熊大火，坠毁在附近的贡内斯镇，机上109人全部遇难，地面上4人遇难。其余12架协和式飞机立即停飞接受调查。

■法航协和式空困难

事件发生后，幸存的7架英国航空公司和5架法国航空公司协和式飞机进行了安全改装，并在除机翼外的所有油箱底部安装了柔软的芳纶橡胶衬里，以提供有限的自密封能力。此外，对电气系统进行了轻微改造，起落架换成了米其林开发的新型非爆胎。英国航空公司也借此机会翻新了七架飞机的内部。

2001年11月7日，协和式飞机恢复运行，但只是一个回光返照。协和的经济真的很差，运营只能做到收支平衡。

协调维护和操作非常昂贵。据说法航一直在亏损，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，而同代波音747到头等舱的往返票价不到6000美元。尽管如此，波音747的头等舱比协和式赚的钱多，其规模经济性和更低的油耗是无可比拟的。协同油耗为每人每100公里17升，或每人每加仑14英里。湾流G550商务专机比这更省油，而底特律青年队的总统们则乘坐商务专机前往华盛顿，向国会求援，遭到美国舆论的痛骂。相比之下，波音747-400是每人每100公里2.6升或每人每加仑91英里。2001年的911事件成为压死骆驼的最后一根稻草。

2003年4月，英航和法航同时宣布，巴黎空困难和911使协和式飞机不再盈利，飞机的维修费用越来越高，因此协和式飞机将在一年后退役，永远离开空。协和式飞机停飞的公告引发了前所未有的订票狂潮，人们希望在协和式飞机的最后几天体验超音速飞行。

法航飞行时间最长的协和式飞机是福克斯阿尔法，飞行5845次，累计飞行17723小时。法航一位技术经理空表示，英法协和机队累计超音速飞行时间超过了历史上所有军用飞机的超音速飞行总时间。这可能有点夸张。这个问题根本无法回答，但确实展现了协和的独特表现。有趣的是，协和的备件供应从来都不是问题。虽然机器寿命很长，产量很小，但在最初制造时，储存了大量备件。

退役后，协和成为各大博物馆的热门物品，可见其知名度。法航首席执行官让-西里尔·斯皮内塔表示:“我们收到的飞机捐赠请求超过了飞机数量。”一架法航协和式飞机在戴高乐机场展出，另一架捐赠给位于DC华盛顿杜勒斯国际机场的美国国家航空公司航天博物馆。一架英国航空公司的协和式飞机被捐赠给位于华盛顿西雅图波音机场的飞行博物馆。

2003年10月24日，协和式飞机进行了最后一次商业飞行，一架英国航空公司的协和式飞机从纽约飞往伦敦。英航空粉丝来到希思罗机场见证这一历史时刻。康科德离开跑道，穿过两台消防车的水炮喷洒的水拱门，受到人们的欢迎。在协和式飞机的生命中，法航协和式飞机累计运行10.5万小时，英航协和式飞机飞行15万小时。

■2003年10月24日，协和式飞机进行了最后一次商业飞行

2003年11月25日，在纽约州哈德逊河，一艘载有协和式飞机的驳船于11月10日在JFK机场着陆，经过自由女神像，并在“勇敢”号航母博物馆旁边永久停靠。纽约人在海边迎接白天鹅。

2003年11月26日，协和式飞机进行了历史上最后一次飞行。一架英国航空公司的协和式飞机从希思罗机场起飞，在比斯开湾空上空盘旋，然后飞往费尔顿进行展示。飞行中，“协和”飞过克利夫顿吊桥，与这座著名的大桥“合影”。协和式飞机降落后，机组人员在驾驶舱外挥舞英国国旗，让机头上下摆动，迎接2万名观众。奥林巴斯发动机关闭后，机组人员下船，并在正式仪式上将飞行日志交给安德鲁·阿尔伯特·克里斯琴。

■2003年11月26日，协和式飞机进行了最后一次飞行，并与克利夫顿吊桥合影

协和式飞机是一个梦想，实现了，但最终还是死了。协和到底是超前还是落后，很难说。技术上，协和无疑代表了20世纪60年代航空空技术的最高水平，至今仍难以超越。但以协和飞机为代表的概念，在民航发展中被证明是误入歧途的，最终被时代抛弃。协和式也是航空空技术决策失败的例子，会在错误的道路上犯错，最终葬送英国的航空空产业。协和式飞机耗尽了英国对航空业的胃口。协和式飞机之后，英国再也没有独立设计过大型民用客机。协和式飞机已经成为英国航空公司空行业的绝唱。相比之下，虽然法航空行业也受到了严重拖累，但在法国政府意志的支持下，法航空行业终于走出了阴影，通过空客户重建了辉煌。虽然空客机是欧洲合作的结果，但是空客机绝对是法国主导，法国对空客机有很大的设计优势，这是毋庸置疑的。

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