“协和”超音速飞行的唯一照片,由一架“狂风”战斗机拍摄

  当我们抵达超音速航点时,会向空管请求爬升,然后我们会油门全开再次开启加力以突破音障。这是一个高阻力速度区域,从0.95马赫到大约1.7马赫的阻力会更高,所以我们需要加力燃烧室产生的额外推力。这次加力将持续8-9分钟,在发动机变得足够高效后关闭,一般来说这个速度大约是1.7马赫。迄今为止,“协和”仍然是唯一一种不开加力就能从1.7马赫加速到2马赫,同时继续爬升的飞机。

  突破音障没有任何感觉,飞行非常平滑。驾驶舱内唯一能察觉的迹象是当激波通过机身表面的传感器时,垂直速度表会不规律地乱跳3-4秒。在此过程中乘客能注意到的唯一感觉是发动机成对开启加力时,椅背会传来两次轻微推背感。

  除了解决突破音障的阻力问题外,“协和”客机还需要解决超音速飞行的升力中心后移问题。在跨音速飞行时,“协和”客机的升力中心会随速度增加而后移。为了抵消这种情况,飞行员需要偏转机翼后缘的升降副翼,但这样做会产生更大配平阻力。“协和”客机的设计师意识到了这个问题,通过将飞机前部油箱的燃料泵送到后部油箱,使重心以相同速度后移,这意味着无需偏转控制翼面,不会产生配平阻力。从0.7马赫开始,10吨燃料将从靠近机鼻的油箱转移到垂尾下方的另一个油箱中。


“协和”的重心调节系统

  当我们加速到1.3马赫时,另一个聪明的设计开始发挥作用。罗尔斯·罗伊斯/斯奈克玛“奥林巴斯”发动机无法吞入速度超过434节(804公里/小时)的空气,因此需要对进气减速。每个3.35米长的进气口内都有两个斜板,被设计用于产生激波,降低进气速度。由于斜板的定位非常敏感,所以由民航客机装备的第一台数字计算机控制。随着空气在减速同时也被压缩,所以需要膨胀以匹配发动机外部的空气压力。“协和”动力系统产生的推力一半是进气道产生的,空气在这里被减速、压缩、加速并再次膨胀。如果没有斜板,“协和”将无法超越1.3马赫。


“协和”的进气道/发动机系统


进气道斜板位置会根据速度自动调节

超音速巡航

  “协和”会在大约15200米高度加速到2马赫,此时随着燃料的消耗,机身逐渐变轻而推力保持不变,所以飞机会缓慢爬升。“协和”最快的速度是2.04马赫,这也是最大允许速度,只有在我们冲入一个冷空气团中才能飞到这个速度,但此时自动驾驶仪会采取措施降低速度。“协和”在设计上能承受2.2马赫的巡航速度,但这种速度将导致机身蒙皮温度升高,把巡航速度降到2马赫意味着会产生更少的金属疲劳问题。


“协和”在超音速的时候,由于热胀冷缩机身将拉长300毫米,热胀间隙最大的地方是随机工程师的工作台和舱壁之间,所以所有“协和”在退役前的最后一次飞行中,随机工程师都把自己的帽子放在这个缝隙里

  其他客机一般以固定高度飞越大西洋,而“协和”飞机被允许在一个高度区间内飞行,一般是15200-18300米。我们将以2马赫(2173公里/小时)的速度飞行两小时,每分钟飞行37英里。你可以在桌板上立起一枚1英镑硬币,飞机在两倍音速压坡30度转弯时都不会倒,飞行非常平滑。

  万一此时有乘客突发重病或飞机遭遇机械故障,“协和”无法继续前往纽约怎么办?与普通客机相同需要紧急降落。但由于“协和”的飞行速度是普通客机的2倍以上,所以我们在紧急备降前必须在一半时间内考虑前方两倍距离的情况。所以选拔“协和”的空勤人员时,我们总是在寻找既能驾驶“协和”从A地安全飞到B地,又有能力应对突发意外的人。

  遭遇上述紧急情况时,机组三名成员之间会进行讨论,在飞行员机长的领导下及时做出反应。准备越充分,状况发生时做出决定所需的时间就越少。

  备降机场的选择主要根据其跑道长度,“协和”客机可以在任何能降落波音747的机场降落。这些都是基础设施良好的机场,能让突发疾病的乘客迅速就医。典型备降机场有爱尔兰香农机场、加拿大纽芬兰的圣约翰斯机场、康涅狄格州布拉德利国际机场、新泽西州纽瓦克机场,但由于噪音限制我们无法备降波士顿机场。如果我们在大西洋上空飞了三分之二航程,得知纽约机场因大雪或其他原因被关闭,首选备降机场是华盛顿杜勒斯国际机场,它也是“协和”的目的地之一。

  一般来说在飞往纽约的“协和”航班上,你在减速下降之前会飞到17700米的高度,距离美国海岸80公里之前我们必须减速到亚音速。在放慢速度时,拖在“协和”身后约48公里长32公里直径的音爆锥会逐渐缩小。我们会放慢速度以适应正常降落航线,下降到3000米时需要减速回250节。话虽如此,如果周围没有任何其他客机,我们会飞得更快些。


超音速飞机音爆锥示意图

进近降落

  后掠翼飞机的飞行员可以通过放下机翼后缘襟翼和前缘缝翼来降低速度,“协和”飞机没有这些,所以只能依靠增大迎角来低速飞行,更大的迎风面积会产生更大的空气阻力。但这样机鼻高高扬起会遮住飞行员的视野,无法看到跑道。这就是为什么“协和”飞机具有可动机鼻的主要原因 :为了在起降中使飞行员看清前方。“协和”在最后进近中的迎角可达11-12度,而普通客机是2-4度。这是一个很大的不同。


“协和”的大迎角接地

  我们的进近速度为190节(352公里/小时),比其他客机的约120节(222公里/小时)要快得多。我们飞得越慢,就越需要增大迎角来提高升力,但更大的迎风面积会增加更多阻力,就像是飞行的电熨斗。下降到240米时我们将减速到160节(296公里/小时),这也是正常接地速度,比其他客机的110-120节(203-222公里/小时)再次高出不少。

  这种操作也被称为降噪进近,是最有效和最安静的。这是我们首选的进近方式,唯一的缺点是如果前方有客机在降落,我们就会在进近中超过他们。空管必须适应“协和”的特殊降落方式,当时他们指挥得很好。我们有时必须提前减速,以避让前方缓慢飞行的客机。

  仪表能准确显示主轮相对地面的高度,但仍要由飞行员来判断主轮该在跑道的哪处平稳接地。当我们即将降落时,我们仍在以160节的速度和每分钟259-274米下降率飞行。当主轮接地时,机翼将失去约90%的升力,会迫使机鼻下沉。而我们必须坚持拉杆保持前轮抬起,利用机身阻力迅速减速。而普通客机的飞行员在主轮接地后就能立即让前轮接地,而我们必须在减速到足够慢之后才能让前轮接地。由于前所未有的降落速度,“协和”成为了第一种拥有碳纤维刹车盘的民航客机,并装备了非常有效的反推系统,使我们可以在比747略远的地点停下来。