协和式飞机(Concorde)

20世纪最受欢迎的工程设计项目之一

< >

协和式飞机

协和式飞机(1976-2003)是20世纪最受欢迎的工程设计项目之一,是国际合作取得成功的罕见例子。其英法设计师生产了世界上第一架超音速商用客机,以最快的速度在不到三小时内从纽约飞往伦敦。

1956年,英国政府成立了超音速运输机委员会,以探索开发世界上第一架能够飞得比音速快的客机的可能性。当时,一架商用飞机从伦敦飞到纽约可能需要18个小时。

委员会花了将近二十年的时间才完成超音速飞机的首次商业飞行,但随后的协和式飞机性能甚至超过了最乐观的预期。协和式飞机通常飞行速度超过音速的两倍,起飞速度为每小时250英里(每小时400公里),巡航速度为每小时1350英里(每小时2160公里),高度高达60000英尺,是珠穆朗玛峰高度的两倍。 1996年2月7日,协和式飞机以其最快的速度从纽约飞到伦敦,仅用了2小时52分59秒,不到1956年同样的飞行时间的六分之一。

协和式飞机因其优美和速度而备受赞誉,它似乎不属于现代世界,而是属于未来。在1976年至2003年的27年商业服务期间,它成为20世纪最受欢迎的工程设计项目之一。作为技术卓越的典范,协和式飞机在公众中引起了强烈的情感共鸣,每当孩子们在天空中看到协和式飞机时,他们都会欢呼。

协和式飞机是英国和法国对美国和苏联在整个20世纪50年代末和60年代争夺霸权的太空竞赛的回应。 飞机生产在第二次世界大战期间蓬勃发展,在20世纪40年代末和50年代,许多为军事用途开发的技术都经过了改造,以使客机更快、更强大。下一个合乎逻辑的步骤是研制一种超音速客机,其飞行速度超过音速。英国政府于1956年成立了超音速运输机委员会,布里斯托尔飞机公司开始研制233型超音速喷气式飞机。法国与南德航空公司的Super Caravelle追求同样的目标,1962年,两国决定为了效率和经济利益进行合作。

该协议正式成为英法两国政府之间的条约,而不是商业合同。此时,布里斯托尔飞机公司和南部航空公司已与其他公司合并,分别成为英国飞机公司和航空航天公司。 协和式飞机的名字是1963年法国戴高乐总统首次使用的,英国人最初拼写时没有“e”。1967年,英国科技部长托尼·本恩(Tony Benn)宣布英国将采用法语拼写,并通过宣布“e”代表“卓越、英格兰、欧洲和协约(cordiale)”来镇压民族主义抗议?。 当一个愤怒的苏格兰人写了一封愤怒的信,要求知道“e”对他的国家意味着什么时,本回答说这是“Ecosse”,法语中苏格兰的意思。

格洛斯特郡菲尔顿的英国工程师和图卢兹的法国同行面临着巨大的技术挑战,从一开始就困扰着该项目的政治和经济问题也是如此。1962年合作开始时,协和式飞机预计将耗资1.5亿至1.7亿英镑。 第一架原型机计划于1966年底试飞,适航证书将于1969年底颁发。法国将完成60%的机身和40%的发动机,英国将完成40%的机身和60%的发动机。 实际上,这个项目非常复杂,花费的时间更长,成本也更高。协和式飞机非凡的速度对其重量、形状、噪音和部件的根本影响意味着其设计的每一个要素都与传统飞机有着显著的不同,安全要求也是如此。 早期的设计决定是,它的机翼应该是细长的后掠三角形,而不是像波音747那样的矩形,这样协和式飞机就可以在空中以极高的速度轻松飞行。这些三角形或“三角形”机翼不仅通过减少阻力优化了速度,还为亚音速起飞和着陆提供了足够的升力,并在飞行过程中提供了足够的稳定性,从而无需在尾部安装水平稳定器。

机翼的形状对协和式飞机最著名的特征之一——长针状机头的设计具有重要影响。三角翼飞机必须以比矩形翼飞机更大的角度起飞和降落,如果协和式飞机的机头形状是传统的,飞行员将无法看到跑道。 为了解决这个问题并最大限度地提高空气动力效率,协和式飞机的机头设计为倾斜13度。在飞行过程中机头被抬高,协和式飞机着陆时机头被降下,以使飞行员能够畅通无阻地看到跑道。 英国劳斯莱斯公司和法国斯奈克玛公司为协和式飞机开发的强大发动机所产生的噪音问题被证明是不易处理的。从一开始就很难确保协和式飞机获准往返纽约,而噪音问题意味着其获准运营的机场数量仍然受到限制。

类似地,协和式飞机的发展也以尽可能多的座位和货物为标志,以优化其创收潜力,同时最小化其尺寸和重量。这架飞机主要由铝制成,长203英尺9英寸(62.1米),高37英尺1英寸(11.3米),翼展83英尺8英寸(25.5米)。协和式飞机在飞行过程中,机身受热时伸展了6到10英寸,座舱明显变暖,尽管它涂了一层专门用来散热的白色涂料。

在一个奢侈品仍然等同于规模宏大的时代,协和式飞机乘客最令人惊讶的因素之一是发现机舱和座位都很小。机舱只有1.8米高,只有100个座位——前部40个,后部60个——没有空间用于头顶存储,这意味着机舱行李受到严格限制。 协和式飞机的每个座位都比英国航空公司和法国航空公司头等舱和商务舱的座位要窄得多。由于协和式飞机只在白天飞行,其紧凑的座椅不会引起太多的不适,因为乘客不会在夜间睡在座椅上。 四台劳斯莱斯/斯奈克玛奥林巴斯593发动机每台产生38000磅推力。作为商业飞行中最强大的纯喷气发动机,它们使用再热技术为飞行的最后阶段添加燃料,从而为起飞和向超音速飞行过渡提供额外动力。 协和式飞机乘客的一部分乐趣是听到飞行员描述飞行过程中的进展,因为飞机逐渐加速并上升,最终以2160公里/小时或2150马赫/小时的速度巡航,速度是音速的两倍,高达60000英尺或珠穆朗玛峰高度的两倍。

每架协和式飞机的航程为4143英里(6667公里),可运载26286加仑(119500升)的燃油。通常,它在飞行的每一小时消耗大约5638加仑(25629升)的燃油。

1969年3月2日,协和式飞机001从图卢兹起飞进行第一次试飞,第一次超音速飞行于当年10月1日完成。然后又花了六年时间获得适航证书。协和式飞机的测试是史无前例的,今天仍然是无与伦比的。 原型机、预生产飞机和首批生产飞机共飞行5335小时,其中约2000小时为超音速飞行。结果协和式飞机的测试次数是标准商用飞机的四倍。

延误和政治问题——从英国政府的连续更迭到英国的主要盟友美国的持续反对——导致了发展预算的升级,据信到1976年协和式飞机终于开始商业飞行时,发展预算已达到10亿英镑。 在英法合作开始时,来自十几个国家的航空公司表示有兴趣订购协和式飞机,但到协和式飞机开发结束时,只剩下两个,英国航空公司和法国航空公司。

1975年10月14日,首次商业超音速航班开始预约。1976年1月21日,英国航空公司协和式飞机从伦敦飞往巴林,法国航空公司协和式飞机从巴黎飞往里约热内卢。由于噪音问题,飞往纽约的航班被禁止,英国航空公司和法国航空公司开始了协和式飞机飞往华盛顿的美国航班,但到了1977年底,纽约放弃了协和式飞机飞往华盛顿的计划。

共建造了20架协和式飞机:6架用于开发,14架用于商业服务。1976年至2003年间,仅英国航空公司协和式飞机就有250多万乘客以超音速飞行。从伦敦到纽约的典型飞行时间为3小时20分钟,而波音747大型喷气式飞机的飞行时间为7小时。 由于协和式飞机的飞行高度是传统长途飞机的两倍,湍流非常罕见,乘客可以通过窗户看到地球的弯曲。协和式飞机被昵称为“大鸟”,在英国和法国都被视为国家设计瑰宝,并很快被用于特殊场合的庆祝飞行。

协和式飞机一直是世界上最安全的工作客机,直到2000年7月25日,法航4590航班在法国坠毁,113人死亡,包括所有乘客和机组人员。法国航空公司和英国航空公司都暂停了协和式飞机的航班。 经过大修后,英国航空公司于2001年9月11日恢复了航班。同一天,纽约世贸中心被恐怖分子摧毁。国际旅行急剧下降,重新启动的协和式飞机财政困难。

另一个问题是,由于没有出现超音速竞争对手,因此没有升级协和式飞机或投资新供应商和分包商的压力。结果,维护成本稳步上升,协和式飞机的飞行成本也越来越高。 2003年4月10日,英国航空公司和法国航空公司宣布,他们将在年底前停止协和式飞机的服务。2003年10月24日,协和式飞机作为世界上速度最快的客机完成了最后一次超音速飞行。

大事年表

1956

组建英国超音速运输机委员会。


1962

英国和法国同意分别通过英国航空航天公司和Aerospaceale合作开发超音速飞机,劳斯莱斯和斯奈克玛公司开发发动机。


1963

法国总统戴高乐介绍协和式飞机的名称。


1965

启动预生产设计。


1966

协和飞机001和002原型开始组装。


1969

协和飞机001和002的首次试飞,以及第一次超音速飞行。


1975

英国航空公司和法国航空公司接受协和式飞机首个商业航班的预约。


1976

1月21日,协和式飞机开始从伦敦飞往巴林,从巴黎飞往里约热内卢的商业航班。


1996

2月7日,协和式飞机以创纪录的2小时52分59秒从纽约飞往伦敦。


1999

两架英国航空公司协和式飞机以超音速编队飞行,追逐日食


2000

法国一架法航协和式飞机在法国坠毁,造成113人死亡。法国航空公司暂停协和式飞机航班,英国航空公司随后也暂停了协和式飞机航班。


2001

协和式飞机恢复商业服务,但在9月11日纽约恐怖袭击后国际旅行减少后,面临财务问题。


2003

英国航空公司和法国航空公司宣布协和式飞机退役。协和式飞机于10月26日完成最后一次飞行。


协和大事件

容量

100名乘客和2.5吨货物.


座椅

100个座位,40个在前客舱,60个在后客舱。


范围

4143英里(6667公里)。


发动机

四辆劳斯莱斯/斯奈克玛奥林巴斯593s,每辆在再热时产生38000磅推力。


起飞速度

时速250英里(400公里)


巡航速度

高达60000英尺的1350英里/小时(2160英里/小时/马赫2)。


着陆速度

时速187英里(300公里).


203英尺9英寸(62.1米)。


翼展

83英尺8英寸(25.5米)。


身高

37英尺1英寸(11.3米)。


机身宽度

9英尺6英寸(2.9米)


燃料容量

26286英制加仑(119500升)。


油耗

每小时5638英制加仑(25629升)。


最大起飞重量

408000磅(185吨)。


起落架

八个主轮,两个前轮。


机组人员

两名飞行员,一名飞行工程师。


乘务员


第一次商业飞行

1976年1月21日伦敦希思罗机场到巴林,BA300(诺曼·托德船长)


最后一班商业航班

2003年10月24日纽约肯尼迪机场至伦敦希思罗机场,BA2(迈克·班尼斯特上尉)


相关阅读

协和式飞机:摄影史

作者:乔纳森·法尔科纳

出版商:J H Haynes & 有限公司(2008)

协和式飞机 – 设计师's 生命:马赫2的旅程

作者:泰德·塔尔博特

出版商:历史出版社(2013年)

飞行的简单科学:从昆虫到大型喷气式飞机

作者:Henk Tennekes

出版商:麻省理工学院出版社(2009年,修订版和扩充版)

协和式飞机的故事

作者:克里斯托弗·奥利巴

鱼鹰出版有限公司(2004年,第六版)

飞行协和式飞机:全部故事

作者:布莱恩·卡尔弗特

出版商:克劳伍德出版社有限公司(2002年)

为你推荐更多设计

椅子 - 1930s

尽管十年之初经济萧条,二战结束前社会和政治动荡,但20世纪30年代是椅子设计的进步时期。