- 比声音还快(上)——漫谈超音速客机
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60 年代初,英国布里斯托尔飞机公司(Bristol Aeroplane)和法国南方飞机公司(Sud Aviation)分别提出超音速客机的方案,前者为布里斯托尔 198 方案,后者为“超快帆”。布里斯托尔 198 采用大后掠无尾三角翼,翼下 6 台罗尔斯·罗伊斯“奥林普斯”涡喷发动机,载客 130 人,速度 M2.2。后来因为过于野心勃勃,被英国飞机公司(British Aircraft,由众多中小飞机公司合组而成,布里斯托尔是其中的一个)的 223 方案代替,气动外形基本不变,尺寸缩小,采用翼下 4 台“奥林普斯”发动机。法国南方的“超快帆”可以算作亚音速“快帆”SE-210 的超音速版,气动外形和 BAC223 十分相似,但是要小一号,只能载客 70 人,航程 3,200 公里。在欧洲合作的大潮之下,BAC223 和“超快帆”合并为“协和”式计划,以后的过程在《一个传奇的诞生》中多有叙述,这里不再重复。

BAC 223 方案,已经有很明显的协和式的影子了


62 年巴黎航展上的“超快帆”模型

协和式的载客量 100 人,速度 M2.02,航程 6,500 公里,于 76 年投入航班服务,2003 年退役

优美的协和式,蓝天上永远的白天鹅
布里斯托尔 198 不是英国的第一个超音速客机的方案。在布里斯托尔和维克斯-阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)合作提出 198 之前,阿姆斯特朗和威特沃斯(Whitworth)合作提出过一种十分怪异的 M 形机翼方案。从气动设计来说,这个方案有很多相当先进的地方,采用了“跨音速面积率”的蜂腰设计,以减小穿越音障的阻力。机头有一个前出的尖刺,用以提前形成激波,将波前锋从机翼前移,以改善机翼的气动情况。最特别的是机翼,从翼根开始前掠,然后到一半翼展的时候,改向后掠,形成一个十分独特的 M 形,或者说,像一对在天空挥舞的巨大的钢铁龙虾钳。这个独特的形状有利于大尺寸大后掠翼的横风控制问题。阿姆斯特朗-威特沃斯的 M 形机翼方案尽管前卫,但速度只有 M1.2。其收缩的蜂腰使客舱布置很不方便,最后成为航空史上一个著名的纸上谈兵的异类。

阿姆斯特朗-威特沃斯 M 形翼方案,像不像在天空飞舞的一只大龙虾?
英国人一旦疯狂起来,那真是拦也拦不住,想出的怪东西叫人瞠目结舌。亨德里-佩奇(Handley-Page)在 20-30 年代是英国最著名的大型客机制造公司,其大型双翼客机曾经飞遍日不落帝国的各个角落,以豪华、舒适和可靠著称。战后英国政府主持将众多中小行业公司合组为国营大公司,也是“打造 xx 行业的航空母舰”的意思,英国里兰(British Leyland)成为汽车界的龙头老大,BAC 则是飞机界的对应。但是亨德里-佩奇不愿加盟,还是单干,没有多久,就在飞机工业“注销户口”,不过这是后话。亨德里-佩奇的方案比阿姆斯特朗-威特沃斯的更前卫,采用一个巨大的飞翼,乘客和货物都装载在机翼里,但飞行员的座舱在机翼的一端。亨德里-佩奇的飞翼和一般的飞翼不同。一般的飞翼取消机身,加宽加厚机翼,但飞翼沿前进方向的中轴线是对称的。亨德里-佩奇的飞翼是斜翼,相当于取消机身,同时取消一侧机翼,只剩下另一侧机翼,所以飞翼在空中斜对着前进方向飞。由于取消了机身,斜着飞的飞翼可以几近任意地调整后略角,而不至于引起太大的气动上的麻烦。在实际上,后掠角过大时,诱导阻力增加,所以并不实际。斜翼对高亚音速到 M1.4 之间是最优的,速度更高并没有优越性。况且,这个科幻式的设计有很多不切实际的地方。起飞着陆时,斜翼要正过来,需要异常宽大的跑道。乘客闷在没有窗子的客舱里十分别扭,但在斜翼前缘开窗,在结构上麻烦太多,斜着坐也是奇奇怪怪的。斜翼调整后略角时,发动机的推力方向需要同步调整,大大增加机械上的复杂性。亨德里-佩奇的斜翼方案最后也是沦为航空史上另一个著名的纸上谈兵的异类。

亨德里-佩奇的斜翼方案
在英法如火如荼地大干快上超音速客机的时候,苏联也没有闲着。在赫鲁晓夫的直接过问下,图波列夫设计局领命设计图-144 超音速客机,很快拿出了设计方案。不过图波列夫清醒地忠告苏共中央,图-144 的耗油惊人,经济性不好。苏共中央对图波列夫的忠告不感兴趣。耗油多吗?多灌点油就是了,重要的是要抢在西方前面,以显示社会主义优越性。图波列夫做到了,在 68 年 12 月 31 日,图-144 抢在协和式之前两个月首先试飞,69 年 6 月 5 日首先达到超音速,69 年 7 月 15 日首先达到两倍音速。长期以来,图-144 被揶揄为“协和斯基”,以暗示苏联抄袭协和式的设计。和许多类似的指控一样,这是十分不公正的。在相似的技术条件和思路下得出相似的技术结论,这种事情屡见不鲜。60-70 年代苏联工业间谍活动猖獗,和协和式有关的间谍案有好几起,但这不等于图-144 就是抄袭的。图波列夫设计局肯定研究过偷来的协和式的数据和图纸,但主要用来避免在技术上走弯路,和对症下药地赶超英法。事实上,图-144 的机身比协和式长而且宽,图-144 式每排 5 座而不是协和式的每排 4 座。图-144 的发动机更紧贴机身,而不是协和式那样分得较开。图-144 的机翼是简单的双三角翼,气动性能上不及协和式的远为复杂的 S 形前缘三角翼。图-144 的可折叠的鸭式前翼大大改善了低速飞行和起落时的控制性能,这又领先于协和式,以至于多年后英法在研制协和式的后继机时也增加了鸭式前翼。不过图-144 的起飞着陆速度很高,以至于有必要采用民航飞机中十分罕见的阻力伞,给航班运营带来了不小的麻烦。

图-144 的雄姿,载客 140 人,速度 M2.2,航程 6,500 公里,77 年 12 月年投入航班服务,6 个月后退出正常航班,但是包机飞行仍继续了一段时间,现在也全部停飞了
