客机飞行速度

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科学大观园

发现之旅

美国直面欧洲挑战

1962年11月，英国和法国

政府共同宣布达成一项协议，他

们将联合研发一款能够以超过两

倍音速飞行的新型民航客机。这

款新型飞机被命名为“协和”，

它将成为有史以来最先进的民航

客机，向世界展示欧洲航空工业

设计与制造尖端的民航客机水

平。这让美国的飞机制造企业倍

感压力，不过，不甘落后的美国

决心建造自己的新型客机，它的

飞行速度将比射出的来复枪子弹

还要快，而时任美国总统肯尼迪

也决定直面来自欧洲的挑战。于

是，这项由国家发起的重大工程

最终选定了两款设计原型为研发

基础，其中一款设计方案来自航

空业巨头波音公司，另外一款设

计方案则来自另一家顶级航空企

业——洛克希德马丁公司，但是

这项宏大的计划却陷入了政治漩

涡。受环境保护主义者们的强烈

反对以及成本诸多因素的夹击，

美国版的“协和”客机从未能够

展翅起飞。不过在时隔50多年

后的今天，美国计划重新将超音

速客机的研制提上议事日程。洛

克希德马丁公司宣布了与美国宇

航局的合作项目，计划研制一款

安静型的超音速客机，并计划在

未来用作民航用途。但从当年美

国研制该国版本的“协和”客机

失败事件中，我们能够汲取哪些

教训？

冷战的压力

在20世纪60年代，波音和

洛克希德马丁公司是世界上两家

最有经验的飞机制造商。波音公

司生产的高可靠性民航客机改变

了人们的出行方式，而洛克希德

马丁公司则设计制造了世界上第

一款飞行速度超过两倍音速的飞

机：F-104“星”式战斗机。甚至

在欧洲人宣布他们的协和客机计

划之前，美国的飞机公司便已经

在严肃考虑研制超音速喷气式客

机的可行性，也就是他们所谓的

“超音速运输器”(SST)。1961年，

美国的飞机制造商道格拉斯公司

研制了一款概念机型，其飞行速

度可以达到3倍音速(3马赫)。

道格拉斯公司不但坚信这款飞机

将能够在1970年达到实用程度，

并且还相信这款飞机一旦投入市

场将能够赢得数百架的订单。

但事情还远没有结束。在冷

战“铁幕”的背后，苏联图波列

夫设计局同样正致力于超音速飞

机的研发，他们的产品被称作“图

-144”。对于当时的美国来说，

研制超音速客机变成了一项几乎

和登月竞赛同样紧迫的任务。设

在弗吉尼亚州的美国宇航局兰利

研究中心超音速项目主管皮特·

科恩说：“当你回顾那段时期，

在航空领域的确是取得了很多重

要的突破。不管它背后是什么原

因，是为了赢取市场，或是急需

美国超音速客机研制历程

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某种机型，再或者仅仅就是为了

打败俄罗斯人和欧洲人，但航空

技术领域的巨大进步是真实的。”

当时肯尼迪总统给洛克希德

马丁以及波音公司的承诺是：任

何一家公司，只要能够设计生产

出一款性能上能够击败欧洲协和

客机的民用客机产品，那么美国

政府将承担其研发费用的75%。

实际上，从20世纪50年代晚期

开始，这两家公司都已经各自开

始进行了超音速客机概念方案设

计工作。鉴于传统直翼方案已经

难以适应喷气推进时代，而三角

形机翼则能够提供更好的稳定

性，也能够应对在极高速度飞行

状态下的应力条件。于是洛克希

德马丁公司选定三角翼方案作为

其新飞机设计蓝本。根据设计，

这款飞机在运载270名乘客情况

下，能到达每小时3200千米的

飞行速度。相比之下，波音公司

的设计方案采用可变机翼，也就

是所谓的“可变后掠翼”方案，

这款飞机的飞行速度能够达到

2.7马赫，每小时2800千米，运

载能力同样是270名乘客，最大

航程则达到大约6700千米。另外，

这种可变机翼方案具有多方面的

优势：它在低速飞行阶段可以处

于展开状态，从而更好应对起飞

与降落时的飞行姿态，但当飞机

逐渐提速时，收起的机翼形成紧

凑的三角翼气动布局。这款新颖

设计让美国政府眼前一亮，因为

在经过一系列的测试之后，美国

政府在1967年1月1日决定选

中波音公司的方案，代号“2707”。

命运多舛的波音“2707”方案

在20世纪60年代担任英国

皇家航空研究所(RAE)的首席科

学主管，参与了协和客机研制过

程的吉特·米切尔指出，当年波

音的“2707”工程最大的问题就

是它想要实现的目标太多了，而

要想达成这些目标所需的相关技

术，在当时还都处于不成熟的初

期阶段。“2707”项目所追求的

超高速性能对这款飞机的每一个

部件都提出了巨大的挑战。飞机

机身在这样的极端飞行速度条件

下，将承受极端过热的考验。事

实上，协和客机在飞行过程中，

其机身的多处部位温度会超过水

的沸点，而当协和客机以2马赫

速度巡航时，其机头位置的表面

温度将达到127摄氏度。因而

“2707”工程想要在飞行速度上

大幅度超过协和客机非常不现

实。他说：“当我们在设计制造

协和客机的时候，已经将技术作

到了当时条件下的极限，而美国

人所想要追求的东西则太过艰难

了。任何东西，从密封剂到电缆

再到窗户，你能想到的任何部件

都将需要经过专门设计以应对这

样的飞行条件，这其中存在着太

多的未知。”

但是外界或许很难去批评

为何波音公司没能向该项目的研

发投入足够的资源以确保项目推

进，因为波音的确可以说已经尽

了最大的努力。正如波音公司的

历史学家迈克·伦巴第所言：

“考虑一下当时的情况你就知道

这件事是多么的雄心勃勃。在波

音公司开展超音速客机研制的同

时，这家公司同时还在进行后来

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成为波音747大型运输机的机型

研制，而波音737大型客机投入

运营不久。另外要记住当时美苏

之间正在进行登月竞赛，而波音

也是这一项目的深度参与者。再

者，波音当时手头还有一些军方

的其他订单需要完成。也就是说

我们要参与登月竞赛，还要建造

波音747飞机，但即便是在这样

的情况下，“2707”工程仍然被

波音列为公司排名第一位的重要

项目。当时负责747飞机研制的

乔·萨特就曾经抱怨自己想要一

些工程师时有多么困难，因为所

有工程师都被投入到了超音速客

机项目的设计工作中去了。另外，

波音面临的一项重大困难是巨大

的额外质量。飞机的轴承必须建

造得非常重，但这样的重量几乎

是无法接受的。设计团队只能回

到设计板前重新来过。”甚至是

设计师们退而将设计改回三角翼

布局时，他们仍然发现自己无法

解决超重问题，这就意味着飞机

将无法依靠自身携带的燃料完成

从美国飞往欧洲的航行。

扼杀超音速客机的“稻草”

机翼还不是唯一的问题。

“2707”型飞机在突破音障时产

生的巨大音爆成为另一顾虑。同

样的，这也是协和客机面临的棘

手问题。尽管在研发成功后，协

和客机一开始接到了一些美国航

空公司的订单，其中包括泛美航

空和环球航空，但随着环境方面

的顾虑逐渐显现，航空公司开始

意识到协和客机只能被允许在海

洋上空飞行，从而远离陆地上的

人口稠密区，这样就大大限制了

其航行路线。这也是为何协和客

机飞行的航线只局限在美国东海

岸的原因。由于这些因素，来自

美国方面的这些订单最终也被取

消了。科恩表示：“当我们意识

到它产生的音爆效应将是巨大

时，这几乎一夜之间终结了超音

速客机在美国上空飞行的可能

性。大部分航空公司的选择都很

简单，那就是它们采购的客机不

能只能应用于少数几条航线上。

想一想——如果你采购了昂贵的

超音速客机，那么你就会希望在

尽可能多的航线上采用它，只有

这样才有可能收回成本。”另外，

波音公司的设计方案油耗实在太

过惊人，以至于其燃油方面的耗

费便已经足以抵消其超音速性能

所能带来的优势。伦巴第表示：

“最终让波音放弃“2707”方案，

也是最终迫使欧洲协和客机运营

历史的因素还是超音速客机巨大

的油耗。燃油成本开始变得难以

承受。在1971年的经济萧条期

间，油价开始飙升。但即便当年

航空公司还能勉力维持，那么到

了1973年的海湾石油危机期间

也就再也无法支撑了。如果在那

样的条件下还坚持继续推进这项

工程的话，那将成为一个巨大的

灾难。”

尽管波音的“2707”工程

最终还是没能飞上蓝天，但这个

失败的项目也为波音公司未来数

十年间一系列试验项目铺平了道

路，其中就包括近些年波音研发

的一些不载人先进飞行器，如20

世纪90年代研制的“高速民用

运输器”(HSCT)项目等。

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