协和式客机的前世今生

20世纪60年代全球出现了研制超音速运输机的热潮，当时人们视超音速运输机为未来的发展方向，各国争先恐后投入巨大人力物力竞相研制，在消耗了巨大资源后才发现超音速运输机存在太多的不切实际之处，最终只诞生了两种超音速客机：英法合作的协和式客机和苏联图波列夫的图-144。遗憾地是，这两种超音速客机都最终无法避免退出历史舞台的命运。

今天的内容给大家介绍一下历史上最著名的超音速客机——协和式客机的历史。

在20世纪50年代超音速战斗机全面开花的推动下，飞机制造商开始考虑研制超音速客机，并最终形成了超音速运输机(SST)的概念。1961年，道格拉斯飞机公司公布了一种超音速客机的设计研究，能在21350米高空以3马赫的惊人速度飞行，如果研制顺利的话可以在1970年以前首飞。道格拉斯能卖出几百架这种飞机。

在当时，这样的预测看起来很真实。航空业在20世纪50年代完成了从活塞动力飞机到波音707这样的喷气式运输机的革命性转变，一切都在高速发展中，民航业快步跑向超音速客机非常合乎逻辑。事实上，欧洲在这方面比美国更激进。1962年英国和法国签署了一项协议，共同研制“协和”超音速客机。为了不被欧洲超越，美国不得不跟进，联邦航空管理局(FAA)正式立项研制超音速客机，要比“协和”更快、更大、更好。

1964年，来自北美、洛克希德、波音的超音速客机方案入围。尽管北美已制造了两架与超音速客机配置和性能类似的XB-70“女武神”3马赫轰炸机，并也将其用作超音速客机概念的测试平台，但公司还是再1966年被淘汰出局。洛克希德的L-2000方案采用双三角形机翼，载客220人。最后的赢家是波音公司2707型，从名字中就能知道波音希望这种2马赫的飞机能再创波音707的辉煌。1967年5月1日，波音获得了制造两架两架原型机的合同。

■ 北美以XB-70“女武神”为基础的SSJ设计

■ 洛克希德的L-2000方案

2707是一架大飞机，长约90米，最多可乘坐350名旅客。该机能搭载313名乘客以2.7马赫的速度巡航6440千米。最初的2707设计具有可变后掠机翼，在高速飞行时后掠，在起降时展开，同时兼顾高低速操控性能。

■ 最初的波音2707设计具有可变后掠机翼

■ 体型庞大的波音2707全尺寸模型

■ 波音2707-300的三视图

2707安装4台通用电气公司的GE-J5P加力涡喷发动机，这是XB-70 J93发动机的派生型，单台最大加力推力267千牛(27.2吨推力)，安装在平尾下方的独立发动机舱中。由于进一步的设计研究证明可变翼构型实在太重，所以波音工程师在2707-300改进方案中改用了固定翼设计。

■ 波音2707-300改进方案中改用了固定翼设计

但美国在20世纪60年代末社会出现动荡，民众开始反思在追求更大更好的观念，并且开始关注环境污染。批评者强烈反对研制超音速客机，担忧其音爆对环境的影响和高空巡航可能对臭氧层造成破坏。1971年3月24日，在项目消耗了大约十亿美元后，美国国会终于决定停止拨款，取消了已经订购了121架飞机。超音速客机的倡导者们非常沮丧，但后来“协和”的经历证明了——即使忽略超音速客机的环境污染问题——该机也根本无法在商业运营中盈利，继续进行2707项目将是一个很大的错误。

正如前面所提，英国人和法国人先于美国气动超音速客机计划。1955年，英国航空工业人士和政府官员讨论了超音速运输机的概念，随后在1956年成立了“超音速运输飞机委员会(STAC)”，该机构进行了一系列的设计研究，直接导致布里斯托尔公司198方案的问世。该机是一架机身纤细的三角箭形机翼飞机，安装8台涡喷发动机，能以2马赫飞越大西洋。198方案稍后演变为较保守的223方案，安装四台发动机，载客量110人。

在此期间，法国也一直在进行大致类似的研究。法国南方飞机公司继20世纪50年代推出设计新颖的“快帆”客机后，又提出了一个与布里斯托尔223惊人相似的“超级快帆”方案。由于两种设计的相似性和超音速客机高昂的研制费用，1961年9月，英法政府官员和业界人士坐下来开始会谈，迈出了两国联手打造超音速客机的第一步。

■ 法国南方飞机公司的“超级快帆”SSJ方案

英国最初的想法是把美国和西德也拉进来，但是美国的胃口更大，而且热衷于单干，对和欧洲合作没有太大的兴趣。西德刚从战后的废墟中爬出来，战后初期的军控条约也限制西德涉及有军事潜力的航空领域，所以也只好作罢。这样只剩下英法两家成为自然的合作伙伴。有意思的是，这不是两个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，协议还规定了退出条款，单方面退出将受到严厉罚款。

英法在历史上恩恩怨怨了几百年，英国人对法国人的成见是像刺毛虫，尤其是涉及国家、民族荣誉问题，碰不得的；法国人对英国人的成见是傲慢、散漫。协和客机使两国的工程技术人员发挥了最大的民族自尊和职业荣誉，在合作中展开了积极的竞争，最后结果是双赢，双方都把最好的东西放上了桌面。但是，几百年的隔阂总是给合作带来一些意想不到的问题。比如法国人的称呼比较正式，多用姓，而英国人比较随便，称呼人喜欢用名。有一次，在经过紧张的讨论后，双方终于达成协议，大家都松了一口气后，英方主管对法方主管说：“让，我们应该把刚才讨论的东西记录下来，要不要让克劳迪娅进来速记一下？”法方主管有点丈二摸不着头脑：“好啊，鲍伯，可谁是克劳迪娅？”其实克劳迪娅就是他的秘书，但他多少年来就是叫她杜邦小姐的。

终于，经过广泛的讨论，1962年11月29日英法政府签署了一项合作协议，共同研制一种超音速客机，命名为“协和（Concord）”。项目的主承包商是英国飞机公司(BAC)，合作伙伴有布里斯托尔、罗尔斯•罗伊斯以及法国的南方飞机和斯奈克玛发动机公司。英法原计划制造两种型号，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，大家都知道，后者永远没有问世。

■ 英国女王伊丽莎白二世视察协和客机模型

初始合同包括两架飞行原型机和两架静态测试原型机，以及两架预生产型飞机。英国飞机公司负责研制和制造部分组件。

南方飞机公司把自动飞行控制系统的设计转包给英国马可尼公司(现在的GEC-马可尼)和法国航空导航设备公司(SFENA，现已并入泰雷斯航电)。英国“协和”在菲尔顿组装，法国“协和”在图卢兹组装。

1963年6月，航空公司开始下达意向订单，预计“协和”在1968年投入服役，但事后证明这个预计有点过于乐观了。1965年2月“协和”原型机开始制造。1967年12月11日第一架001号原型机在图卢兹下线，但直到15个月后才进行首飞。

■ 协和001原型机（首架）飞机发动机舱正在菲尔顿生产

■ 在图卢兹的工厂内，工人完成了第一架原型机的机身组装工作

第二架002号原型机于1969年4月9日在菲尔顿首飞，试飞表明“协和”的基本设计合理，但这样尖端的飞机存在许多要解决的bug。1969年10月1日，001号原型机进行了首次超音速飞行，1970年11月4日进行了首次2马赫飞行。

■ 第二架协和原型机在英国菲尔顿总装

■ 英国的第一架协和客机（002号机）于1968 年 9 月 19 日下线

■ 1974年2月13日，第一架英国生产型G-BBDG 202号在菲尔顿首飞

1971年9月4日开始，001号机开始了促销之旅，002号机在1972年6月2日也同样踏上了促销的旅途，并于1973 年首次飞抵美国，参加了当时世界最大的达拉斯-沃斯堡机场的开幕式。促销活动最终赢得了109架意向性订货，泛美、英航、法航是启动用户，大陆、美航、联航、环航、加航、新航、日航、汉莎、巴西、Braniff、伊朗、澳航、希腊的奥林匹克、黎巴嫩的中东航空都下了意向性的订单，甚至中国民航也意向性订购了两架。

1975年10月13日协和客机获得法国认证可以投入运营， 1975年12月5日其英国也办了下来。英航和法航都在1976年1月开始协和客机的商业飞行。

与此同时，协和式的试飞和生产准备也在紧锣密鼓地进行。协和式共进行了 5,335 小时的试飞，其中有 2,000 小时是超音速。协和式的一些飞机记录至今没有打破。

■ 1969年10 月1日，在第 45 次试飞中，在图卢兹总装的001号协和客机首次突破音障，以1.05马赫飞行了9分钟

协和客机上集中了 60 年代欧洲航空技术的最高水平。在飞控上，协和式首次在民航飞机上采用了模拟电传飞控，比传统的机械飞控的响应速度大有提高。全工况自动驾驶仪和自动油门可以从起飞拉起后一直控制到降落，全程自动控制飞行。协和式还采用模拟电传发动机控制，这是现代全权数字发动机控制的前身。

■ 协和客机主要采用铝合金制造，外加一些钢组件，在需要耐高温的地方则采用铬镍钢合金

驾驶舱内飞行员和副驾驶员并排坐在驾驶舱前方，飞行工程师坐在他们后方右侧，他左侧还有第四个座位。机组人员通过一套自动飞行控制系统驾驶飞机，导航系统有一套惯导系统和一套作为备份的无线电导航系统，航电设备中还包括一套无线电，以及飞行数据记录器。

■ 协和客机驾驶舱内景

协和客机前所未有的速度使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速度的上升而后移。由于飞机的重心没有变，升力中心的后移导致飞机产生下俯力矩，必须压尾或者抬头才能补偿，才能维持水平飞行。这个动作称为配平。传统上，配平由水平尾翼的偏转来实现，但这要引起阻力，这就是所谓的配平阻力。协和式客机在设计上采用S前缘的大三角翼，在产生升力较少的翼根处采用很大的后掠角，以降低阻力；在主要产生升力的机翼外段采用较小的后掠角和较小的机翼弦长，相对约束了升力中心的后移。圆浑的翼尖则逐渐减小升力，减少翼尖失速的问题，维持有效翼展。但S前缘三角翼不能完全消除配平问题，剩下的就通过将燃油在机内前后油箱之间转移，自动控制重心来达到配平，这样可以减少使用控制面，降低配平阻力。

■ 协和式客机邮箱分布图

翼下的四台罗尔斯罗伊斯“奥林普斯”是当年推力最大的喷气发动机。更加省油和安静的涡扇发动机迎风面积较大，阻力太大，不适合超音速客机的使用，所以“奥林普斯”采用涡喷发动机。发动机推力按照巡航要求最优化，起飞加速和冲过音障需要最大推力时用加力解决。实际上，非加力推力也勉强足够协和式达到超音速，但在跨音速阶段加速的时间加长，最后的累计耗油率反而高。“奥林普斯”是西方民航飞机上使用的唯一的加力发动机。为了进一步优化发动机的工况，进气口采用大型斜板调节激波的位置，并对进气预压缩，使发动机从亚音速到超音速都能处在最优的进气状态。

■ 协和客机巨大的发动机进气口，拍摄于华盛顿国家航空航天博物馆

超音速飞行的另一个平常较少考虑的问题是发动机熄火对飞机的稳定性和结构强度的影响。发动机不光提供推力，还把气流“攒”过来。一旦熄火，不光丧失推力，本身进入风车状态反而成为一大阻力来源，造成严重的偏航力矩。亚音速的时候发生这个问题已经够麻烦了，要是超音速的时候突然来这么一下，飞机有可能就此空中解体。协和式对这个问题的解决很有意思。一旦发动机熄火，进气口的斜板下垂，基本封闭进气口，将气流导向发动机下，使流场恢复流线型，另外气流对斜板的冲压也产生一点升力。在试飞中，协和式可以将一侧的两台发动机全部关掉，而不至于引起飞控稳定性问题。

协和式飞机最吸引人的地方在于那可下垂的机头，协和式飞机的机身设计为细长的形状，这样既可以获得较高的低速仰角升力，有利于起降，又可以降低超音速飞行时产生的阻力，有利于超音速飞行。协和式飞机由于机头过于细长，飞行员在起降时由于高仰角导致视线会被机头挡住，同时为了改善起降视野，机头设计成可下垂式，在起降时下垂一定的角度，可以往下调5至12度，以便飞机在起飞和降落时，飞行员获得极好的视野，巡航时则转到正常状态。

■ 协和式客机可下垂式机头

协和客机按高密度座椅布局理论上最多载客144人，但在实际运营中最多布置128座，而100座的布局更受欢迎。“协和”的增压客舱隔音非常好，可以提供平稳和安静的旅程。客舱前部和中部设有洗手间，前后有厨房。由于“协和”在以超音速飞行时每3小时就会达到其航程极限需要降落加油，所以空姐的任务很重。

■ 协和式客机客舱布局图

两架原型机的长度略短，并且安装的是低推力的奥林巴斯发动机。英法还规划了“协和”B改进型，增加了前缘襟翼、扩展翼尖、修改控制面、载油量增加4.8%，最重要的改进是换装新型奥林巴斯发动机，增加最大不加力推力，使飞机起飞无需开加力以降低噪音，此外还降低耗油率，使飞机可做不着陆跨太平洋飞行。但“协和”B仍不被允许在陆地上空进行超音速飞行，在燃油经济性方面也比不过现代亚音速喷气式客机，所以始终没有走下图纸。

从来没人具体统计过英法政府总共为“协和”砸了多少钱，最近的一个估算是大约11亿英镑(1976年币值)，相当于2003年的110亿镑或181亿美元。英法仅制造了20架“协和”，其中6架还是原型机和测试机，从未搭载过任何旅客。事实上，英航和法航仅按目录价格付费购买了9架生产型飞机，其余5架基本上是政府白送，目的仅仅是为了让飞机能够下线。

■ 飞行在纽约上空的英航的协和式客机

“协和”一开始飞伦敦到巴林以及巴黎经停达喀尔到里约热内卢的航线，1976年5月24日开始飞华盛顿特区，1977年12月开始飞纽约。之后陆续增加了多条航线，“协和”还飞了大量包机航班，大多是英航承接的。

当时英法已经获得了78架“协和”的意向订货，其中的最大客户是泛美，但谁知风云突变，客户失去了购买“协和”的兴趣。音爆不允许“协和”在陆地上空进行超音速飞行，使中程的“协和”可选择的航线十分有限，甚至由于四台奥林巴斯发动机的隆隆噪音，纽约市不允许该机在夜间起降，使“协和”最重要的跨大西洋航线的利用率猛降一半。

最糟糕的问题是20世纪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营。与安装了现代化、省油的高涵道比涡扇发动机的波音747相比，“协和”的每座油耗是前者的3.5倍。美国人理智地终结了波音2707-300项目就是因为即使该机的环境污染问题被极为夸大，2707-300也根本不会盈利。

英法对泛美取消“协和”订单和纽约市的夜间飞行限制颇有意见，认为这是嫉妒的美国人阴谋杀害“协和”的计划。其实泛美高层只是简单地通过分析数字就知道了“协和”没有商业意义，泛美分析了使用“协和”飞跨太平洋航班的前景，例如旧金山到东京，很快就意识到由于航程有限，“协和”需经停檀香山与威克岛加油，而波音747可以不停留直飞，会比“协和”更快抵达东京，并且头等舱的客户也会更喜欢更舒适的747。

纽约市的夜间禁飞主要是因为纽约及新泽西港务局担心市民在午夜被吵醒后引发大量投诉，这些张扬的纽约人自1958年以来之前已经让港务局忙于应付关于艾德威尔德/肯尼迪国际机场飞机噪音的各种合理或不合理投诉了，尽管也有老式喷气式客机比“协和“更吵，但在安静而省油的波音747的对比下，“协和”的光环荡然无存。

有些欧洲人并不对“协和”存在的问题感到惊讶。1966年，法国布雷盖飞机公司的总裁亨利•齐格勒以典型的法式直率评论道：“‘协和’机是没有和航空公司合作充分论证就匆匆上马的一个典型例子。”

齐格勒很快将成为空中客车工业的第一任老板，该公司未来将挑战强大波音在全球客机市场的统治地位。空客公司日后成功的基础就是飞机制造商和航空公司之间的这种协商，“协和”项目给空客上了重要一课，当然获得的都是“千万不要这样做”的教训。在英国和法国同时设置两条“协和”生产线也被视为是大幅增加项目成本的重大错误，为此空客采用了更明智的策略，在不同国家制造不同组件，然后统一运送至图卢兹进行总装和飞行检查的。

2000年7月25日，法航的一架协和客机遭遇了历史上最严重的也是唯一一次空难事故。这架协和客机从巴黎郊外的戴高乐机场起飞时，一个轮胎碾压到跑道上的一个金属片导致爆胎，一块橡胶碎片击中机身，打破了油箱。飞机燃起熊熊大火并坠毁在附近的戈内斯镇，机上109人全部遇难，并砸死了地面上4人。剩余12架“协和”立即停飞等待调查。

■ 法航协和客机空难

事后英航7架和法航5架幸存“协和”都进行了安全改装，除机翼外侧油箱以外，在所有油箱底部都安装了软芳纶橡胶衬里以提供有限的自封闭能力。此外电气系统也进行了细微改装，起落架更换米其林研制的新型不爆炸轮胎。英航还趁此机会对7架飞机的内饰进行了计划已久的翻新项目。

2001年11月7日协和客机恢复运营，但这只是回光返照而已。协和客机的经济性实在太差，运营仅能达到收支平衡。

协和式的维修和运行十分昂贵。法航据说一直亏本，英航倒是一直赚钱的。但是协和式的成本太高，票价也太高，纽约到伦敦的单程票价高达 8,000美元，来回至少11,000美元，而同时代波音747上头等舱（比商务舱还高一级）的来回票不到6,000美元。尽管如此，波音747的头等舱赚的钱比协和式还多，规模经济和较低的耗油率实在是没法比。协和式的油耗是每人每百公里17 升燃油，或者每人每加仑（美制）14 英里，“湾流”G550公务飞机还比这省油呢（每人每百公里 15 升或者每人每加仑 16 英里），而底特律大三的总裁们坐公务飞机到华盛顿向国会乞讨救援，被美国上下的舆论一顿痛骂。相比之下，波音 747-400是每人每百公里 2.6 升或者每人每加仑 91英里。而发生在2001年的911事件，成为了压死骆驼的最后一根稻草。

2003年4 月，英航和法航同时宣布，巴黎空难和 911使得协和式的营运不再盈利，飞机的老迈也是维修成本日益高企，协和式将在一年后退休，永久地离开天空。协和客机的停航公告引发了前所未有订票狂潮，人们都想在“协和”的最后日子里体验一下超音速飞行。

法航飞行时间最长的“协和”是“福克斯阿尔法”号，飞了5,845架次航班，累计了17723飞行小时。一名法国航空技术经理称，英国和法国的“协和”机队累积的超音速飞行时间超过了有史以来所有军用飞机的总超音速飞行时间。这可能有点夸张，这个问题根本无法得到解答，但确实说明了“协和”的独特性能。有趣的是，“协和”的备件供应从来都不是问题，尽管该机机龄长产量少，当初制造时却储存了大量备件。

协和客机退役后成为各大博物馆的抢手货，说明了该机的受欢迎程度。法航首席执行官让-西里尔•斯皮内塔说：“我们收到的飞机捐赠请求比飞机数量多。”一架法航的协和客机陈列在戴高乐机场，另一架被捐赠给美国华盛顿特区杜勒斯国际机场的美国国家航空航天博物馆史蒂芬F•乌德瓦•哈兹中心。一架英航的“协和”被捐给了华盛顿州西雅图波音机场的飞行博物馆。

2003年10月24日，协和客机进行了最后一次商业飞行，一架英航的“协和”从纽约飞到伦敦。英国航空爱好者纷纷来到希思罗机场见证这一历史时刻，“协和”离开跑道穿过两辆消防车的水炮喷出的水拱门，接受人们的欢迎。在“协和”的一生中，法航“协和”积累了105000小时的运营时数，而英航“协和”飞了15万小时。

■ 2003年10月24日，协和客机进行了最后一次商业飞行

2003年11月25日的纽约哈德逊河，一艘驳船搭载着一架于11月10日降落在肯尼迪机场的“协和”驶过自由女神像，永久停在了“勇猛”号航母博物馆旁，纽约人沿海滨欢迎白天鹅的到来。

2003年11月26日协和客机做了历史上的最后一次飞行，英航的一架“协和”从希思罗机场起飞，在比斯开湾上空盘旋一周，然后飞到菲尔顿陈列。在飞行中，“协和”飞越克利夫顿悬索桥，与这座著名大桥“合了影”。“协和”降落后，机组们向座舱外挥舞英国国旗，并让机鼻上下摆动向20000名观众致意。奥林巴斯发动机关闭后，机组下机，并在正式仪式上向安德鲁王子移交了飞行日志。

■ 2003年11月26日协和客机做了最后一次飞行，与克利夫顿悬索桥合影留念

协和式客机是一个成真但最终飘逝的梦。协和很难说到底是领先于时代，还是落后于时代。在技术上，协和式无疑代表了 60 年代航空技术的最高水平，至今仍然很难超越。但协和式所代表的理念却在民航发展中被证明为误入歧途，最终被时代所抛弃。在航空技术决策上，协和式客机也是一个失败的例子，在错误的路上将错就错，最终葬送了英国的航空工业。协和客机耗尽了英国对航空工业的胃口，在协和之后，英国再也没有独立设计过一架大型民航客机。协和客机成为英国航空工业的天鹅之歌。相比之下，法国航空工业虽然也受到了沉重的拖累，但在法国的政府意志支持下，法国航空工业最终走出了阴影，通过空客重建了辉煌。虽然空客是欧洲合作的结果，但空客受法国的绝对领导，法国对空客飞机拥有极大的设计主导权，这是毋庸置疑的。

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