天鹅之歌（三）_风闻

协和式集中了60年代欧洲航空技术的最高水平。在飞控上，协和式首次在民航飞机上采用了模拟电传飞控，比传统的机械飞控的响应速度大有提高。全工况自动驾驶仪和自动油门可以从起飞拉起后一直控制到降落，全程自动控制飞行。协和式还采用模拟电传发动机控制，这是现代全权数字发动机控制的前身。

协和式代表了60年代欧洲航空技术的最高水平

协和式前所未有的速度使设计遇到了前所未有的问题。S前缘的大三角翼是协和式最大的外观特征。很大后掠角的翼根处相当于边条，在起飞着陆大迎角姿态时产生强大的涡升力，弥补机翼升力的不足。圆浑的翼尖则逐渐减小升力，减少翼尖失速的问题。燃油系统将燃油尽量往尾翼油箱转移，控制重心、帮助配平，减少气动配平的阻力。

翼下的四台罗尔斯-罗伊斯“奥林普斯”是当年推力最大的喷气发动机。更加省油和安静的涡扇发动机迎风面积较大，阻力太大，不适合超音速客机的使用，所以“奥林普斯”采用涡喷。发动机推力按照巡航要求最优化，起飞加速和冲过音障需要最大推力时用加力解决。实际上，非加力推力也勉强足够协和式达到超音速，但在跨音速阶段加速的时间加长，最后的累计耗油率反而高。“奥林普斯”是西方民航飞机上使用的唯一的加力发动机。为了进一步优化发动机的工况，进气口采用大型斜板调节激波的位置，并对进气预压缩，使发动机从亚音速到超音速都能处在最优的进气状态。

超音速飞行的另一个平常较少考虑的问题是发动机熄火对飞机的稳定性和结构强度的影响。发动机不光提供推力，还把气流“揽”过来。一旦熄火，不光丧失推力，本身进入风车状态反而成为一大阻力来源，造成严重的偏航力矩。亚音速的时候发生这个问题已经够麻烦了，要是超音速的时候突然来这么一下，飞机有可能就此空中解体。协和式对这个问题的解决很有意思。一旦发动机熄火，进气口的斜板下垂，基本封闭进气口，将气流导向发动机下，使流场恢复流线型，另外气流对斜板的冲压也产生一点升力。在试飞中，协和式可以将一侧的两台发动机全部关掉，而不至于引起飞控稳定性问题。

协和式的速度为M2.02，这是由铝合金结构的耐温极限所决定的，速度更高的话，气动加热更加严重，需要用沉重的不锈钢或者天价的钛合金了。英国在早期制造世界上第一架喷气客机“彗星”式的时候，吃了金属疲劳的大亏，接连摔了好几架。协和式在起飞加速时，机体表面升温；飞入高空寒冷大气时，机体表面降温；加速冲过音障时，机体表面再次加温；减速下降过程则反一反。这样一来，协和式每次飞行都要经过两个升温-降温循环，金属疲劳的问题不容小觑，英国为此花了极大的功夫解决。事实上，协和式的机体在超音速的时候，由于热胀冷缩将拉长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，所以所有协和式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，到地面冷却后，帽子就永久性地夹住了，成为所有今天在航空博物馆里的协和式的一个共同的特色，好像一个不成文的传统一样。西雅图波音飞行博物馆里的这个帽子被一个小偷用刀割下来，结果博物馆广出公告，保证不追究，小偷才把帽子还了回来。

随机工程师在最后一次着陆的时候把帽子塞进舱壁夹缝，永久地固定在那里，成为所有协和式退役时的不成文传统

气动加热也决定了这架法航协和式只能在短时间促销飞行时超音速，否则飞一次这漂亮涂装就报销了

气动加热的问题不仅在机体，超音速飞行的时候，座舱风挡玻璃热得烫手。另外一个问题是飞机的涂装。所有协和式都是洁白的涂装，这不是偶然的，这是用来保护铝蒙皮的。唯一例外是1996年时，法航把一架协和式涂上百事可乐的深蓝色，但代价是这架飞机在M2速度时只能飞行20分钟，否则漂亮的涂装可能会烫得起泡剥落。好在这架飞机那时已经只用作短途促销飞行，不再需要长时间超音速飞行了。

超音速飞行的气动受力也是非同小可，相对软弱的机翼外段后缘的控制面在超音速飞行时锁定在水平位置，只用较强壮的机翼内段后缘的控制面。纤细修长的机体的刚度也不太高，飞机起飞的时候，从机长位置往回看，可以看到筒形机体的弯曲。好在厕所特意设置在机舱中段，阻隔旅客的视线，避免不必要的联想，也减少坐在修长机舱内像在水管子内的感觉。

为了在起飞失败后迅速减速，协和式的刹车采用了全新概念的防抱死刹车，这是现代汽车上防抱死刹车（ABS）的前身。为了耐高温，刹车采用碳材料。在紧急刹车时，刹车可以在1600米内把飞机从305公里/小时的起飞速度停下来，但这时刹车片温度可以高达300-500度，需要几个小时才能完全冷却下来。不光刹车，起落架也需要格外强壮。这是因为无尾三角翼布局不仅使起飞速度较高，起飞时也需要较大的迎角才能产生足够的升力，这样起落架在最后离地的时候角度较大，需要额外加强，而且长度也因此增加。较长的起落架不仅重量增加，还引起额外的问题。如果像常规的那样从两侧向中间收起，两个起落架要打架，所以只好先缩起一部分，再向中间偏转，进一步增加了复杂性和重量。

起飞、着陆时较大的迎角使飞行员的视界受到严重的影响，所以机头锥可以下垂，在地面、起飞、着陆时下垂，改善飞行员的视界；进入平飞状态后升起到水平状态，减小阻力。不过着陆时尤其需要优良的前下方视界，但主起落架接地时，机头锥下垂角度自动减小，保证机头锥不至于在前起落架落地时发生触地问题。

为了保证必要的前下方视界，机头在着陆时必须下垂

抬起时，护套的风挡玻璃成为座舱风挡前的额外风挡，所以正常飞行时，飞行员要从两层玻璃看出去

由于协和式的巡航高度达到18000米，大大高于通常高亚音速客机的12000米巡航高度，宇宙射线的强度因此加倍，在太阳黑子活动激烈的时候，对于旅客的健康可能造成影响。驾驶舱内因此有一个宇宙射线探测仪，发现宇宙射线强度异常升高的话，提醒飞行员迅速下降到14000米的巡航高度。

更高的巡航高度的另一个问题是座舱意外减压。在15000米以上的高度上，座舱一旦失去压力，即使身体健壮的人也将在10-15秒内失去知觉。高速飞行带来的文丘里效应甚至可能形成抽吸，使机舱压力低于外部大气压力，进一步加剧这个问题。汽车高速行驶时，车内的纸片肯定飞出车外，而车外的树叶不大可能飞入车内，这是一样的道理。所以协和式的机窗都很小，不仅有利于结构强度，也在万一发生漏气时放慢漏气速度。与此同时，辅助压力系统将维持机舱压力一段时间，飞行员按规定应该迅速下降高度，尽量恢复机舱压力。

世界上唯一可以和协和式相提并论的飞机就是图-144。图-144采用钢和钛的机翼前缘，所以最高速度可以达到M2.35，高于协和式。但图-144需要开加力才能达到两倍音速以上的速度，极大地缩短了航程。设计图-144是政治任务，这是60年代苏联与西方的军备竞赛的扩展，最重要的目标就是要抢在英法之前首飞、投运。但技术条件限制使得两倍音速与经济性不可兼得，安德烈·图波列夫试图提醒苏共最高领导层这一问题，被告知这不是他应该多虑的问题，所以图-144从一开始就不“多虑”经济性和航程问题。

西方称图-144为”协和斯基“，其实从航空技术角度来说，两者有很大的不同，前者要简单粗暴得多

美国也不甘在这场超音速客机竞赛中落后，波音2707意图速度更快，载客量更大，但最终因为离谱的投资、低下的经济性、噪声和环保压力而下马了，这是波音的多种方案之一

图-144的机翼是简单的直前缘双三角翼，为超音速飞行而高度优化，低速性能不好，以后只好用可收放的鸭式前翼加以补偿。图-144的发动机出人意料地采用低涵道比涡扇，但这并不适合于超音速巡航，后来试用涡喷反而增加了超音速航程，但这时图-144已经撤出航班飞行了。

流产的美国波音2707曾打算把最高速度提到三倍音速，计算结果表明，伦敦到纽约的跨大西洋飞行只比协和式快20分钟，但技术复杂性和成本极大地提高了。几经周折和严重超支拖延之后，加上公众对噪声和污染的强烈反对，美国国会终于对波音2707失去了信心，撤销拨款，这个美国历史上唯一政府出资的民航客机项目就此偃旗息鼓。