超音速飛行那些事——序,越飛越慢的現代航空

2020-12-23 CADMC飛友匯

01未及預期的協和

協和這類的超音速客機在許多航空製造商和航司眼裡是未來飛行的趨勢,是可以賺大錢的寶貝。協和立項的時候,世界各地都有它的訂單,從美國的泛美到中國的CAAC都曾有過它的訂單。波音把747的駕駛艙放在2層就是讓它能成為貨機,給超音速客機讓路。雖然協和的座艙和現代的經濟艙其實沒有什麼區別,但仍被視為「奢華的體驗」。但隨著油價的上漲,人們擔心音爆會對自己的生活造成影響,航司們開始一個接著一個得扔掉自己的協和訂單。到了上世紀70年代,幾乎所有航司都扔掉了協和訂單,除了負責製造的英法兩國。隨著比協和省油無數倍的747等飛機的誕生,隨著更舒適的商務、頭等艙的出現。航司和旅客都拋棄了這架飛機。2003年,這架超音速客機以及它的高速體驗從此就淡出了人們的視野。

圖1:協和的客艙,比A320的客艙還窄 來源:jetphotos.com 作者:Aldo Bidini

那些因種種原因未能成功的項目

除了協和,當時立項的還有比協和更早首飛的Tu144和波音的2707。Tu144雖然的確飛上了天,但其噪音大的特點給它貼上了不舒適,不適合商業飛行的標籤。再加上巴黎航展上的那起事故,使得這款飛機提早夭折了。真正造出來的只有個位數,商業飛行也是屈指可數。只不過這款飛機曾被NASA用來做過一些測試。而波音的2707從來都沒離開過設計圖紙。等到波音工程師就要付諸行動時,美國政府因為財務緊張,以音爆可能會影響航線上的居民為由將這架飛機的預算給掐掉了。波音並不是什麼財大氣粗的公司,這個項目很快便隨之夭折了。不過有傳言一些計劃用於2707上的技術被放到了787上面。

圖2:協和 來源:jetphotos.com 作者:Roger Cannegieter

02速度,省油的犧牲品也

道格拉斯曾經把他們的DC8飛到了1馬赫,德哈維蘭曾經致力於創造一架能以0.9馬赫巡航的客機。這些都是1960年代的小算盤了。再看如今,從波音747到空客350,統一巡航速度:0.85馬赫。什麼?你問為什麼會這樣?很簡單的一個字:錢。航司為了省錢,就想辦法買更省油的飛機。怎麼省油呢?這就是飛機製造商要解決的問題。把機翼改一個造型,雖然飛得慢一點,但是省油啊。把引擎的涵道改大一點,雖然更省油,且依然能夠給飛機提供足夠的推理。可是推力變小了。

如果你有Xplane這類的模擬器你就會發現,757這類」老飛機「就可以更快的爬升,而像321雖然和757都瞄準了middle of the market,卻要慢慢來,到了高處(28000英尺左右)甚至要分階梯爬升。到了巡航階段小推力的引擎自然不能推動到很高的速度。你有可能問為什麼不到0.9馬赫,既然音速擾民的話。原因還是上面的那一個字。在1馬赫左右會有一個」尷尬「期。這段時間飛機需要很大的推力才能穩定速度。過了1馬赫就會好一點,低於0.9也沒事,偏偏這段時間就需要很多推力(很多油啊!)而且把引擎一直放在最大推力的話將會對引擎造成不必要的磨損,導致其需要維修,導致要錢。

圖3:當代的波音787 作者:CADMC飛友匯

結尾

當然,速度變慢的原因可能不僅僅是因為錢,例如把機翼形狀改一改,除了省油,還起到了讓飛機更容易操控的作用。可是無法否認的是,人類的超音速飛行之夢因為種種原因而暫時不見了蹤影

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