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协和式飞机资料

2024-09-16 05:22:10 编辑：join 浏览量：557次

协和式飞机资料

协和式飞机（Concorde；亦称和谐式客机，台译协和式客机）是由英国和法国联合研制的一种超音速客机，设计主导者是Mr. Lucien Servanty，这种飞机一共只建造了20架。它的最大飞行速度可达2.04马赫，巡航高度18000米。协和飞机於1969年研制成功，并於1976年1月21日投入商业飞行。英国航空公司和法国航空公司使用协和飞机运营跨越大西洋的航缐。

1969年，第一架协和超音速客机诞生，并于1976年1月21日投入商业飞

协和式飞机图片欣赏(20张)行。协和式超音速客机是世界上唯一投入航线上运营的超音速商用客机。协和式飞机一共只生产了20架。英国航空公司和法国航空公司使用协和式飞机运营跨越大西洋的航线。到2003年，尚有12架协和式飞机进行商业飞行。2003年10月24日，协和式飞机执行了最后一次飞行，全部退役。飞机机翼设计为三角翼，三角翼的特点为失速临界点高，飞行速度可以更快，且能有效降低超高速抖动时的问题。协和号四具引擎更配备了一般在战斗机上才看得到的后燃器(Olympus593,Rolls-Royce)。这架飞机还有个令人津津乐道的特点就是她会「变形」：其一是因为在2马赫的飞行速度时，空气摩擦使其机体产生高热，因热胀冷缩效应，协和号在飞行时最长会「变长」约24公分；其二是她的可变式机鼻，在飞行时直直挺挺的如一根针以利高速切开空气，但是在起降时，机鼻可以往下调5至12度以利飞行员的视野-事实上由于现在多有先进电脑导航仪器辅助，飞行员也不一定非得看见跑道才能起降，这么做只是求个安心，不过庞大的机鼻角度调整设备却白白的浪费飞机的宝贵重量与空间。自从1969年首航以来，从未发生任何事故，使协和号获得了全球最安全的客机的名声。协和号票价高昂，一张伦敦至纽约的来回票要价逾九千美元，亲自搭乘协和号班机往返欧美大陆成为许许多多人自幼以来的梦想。飞机从欧洲到纽约的航程只需要不到三个半小时，且因为伦敦、纽约时差英航的协和式飞机

四个小时，所以搭乘协和号的旅客最喜欢说：「我还没出发就已经到了」。 2000年7月25日，协和号客机班机AF4590在进行起飞时辗过了跑道上另一架美国大陆航空的DC-10脱落的小铁条，造成爆胎，而轮胎破片以超过音速的高速击中机翼其中的油箱。之后引发失火，导致飞机于起飞数分钟后即爆炸坠毁于机场附近的旅馆。这是协和号服役期间唯一的一次的失事。也是有史以来第一架超音速喷气式飞机失事，这场悲剧造成了113人丧命。此次失事促使飞机制造商重新改造机体设计，并修补了诸多缺失。甚至利用防弹衣(Kelvar)原料来保护油箱，以避免油箱以后遭到高速的异物的穿刺。但尽管如此，由于整个失事过程都被民众用家用录影器材拍摄下来，造成社会大众心理上的严重震撼，不论这家飞机以往声望有多高，但仅仅一次的失事就让协和号从此一蹶不振……，虽然协和号客机在2001年11月重新启航，载客量一直都严重不足。因为对航空公司亏损协和式飞机

严重，协和号客机终于在2003年退役。到2003年4月，尚有12架进行商业飞行。2003年10月24日，协和飞机执行了最后一次航班，全部退役。历史

背景

1950年代开始，随着亚音速喷气式客机的普及，以及第一种实用化的超音速军用飞机——F100“超佩刀”战斗机的出现，超音速客机在当时被普遍视为未来的发展路向，英国、法国、美国都相继计划研发超音速客机。1956年，英国政府成立了超音速运输飞机委员会（Supersonic Transport Aircraft Committee，STAC），联合了英国皇家飞机研究院（Royal Aircraft Establishment，RAE）和布里斯托尔飞机公司（Bristol Aeroplane Company）进行研究，开始探讨开发世界上第一种超音速客机的可行性。到了1959年，委员会得出了初步结论，认为超音速客机在技术上是可行的，并建议研究试制两种超音速客机，分别为1.2马赫的短程客机和2.0马赫的中程客机。当时英国的布里斯托尔飞机公司获得了英国政府巨额资助，并根据委员会的建议，提出了布里斯托尔198（Bristol 198）计划。布里斯托尔198的设计是一种装备6具涡轮喷气发动机、可载130名乘客并以超音速进行跨大西洋飞行。但由于这种设计理论重量过高，而且装备6具发动机的经济性备受质疑，随后布里斯托尔飞机公司又推出了布里斯托尔198的缩小版本——布里斯托尔223（Bristol 223），设计是一种采用三角翼、装备4具发动机、巡航速度为2马赫、可载客约100人并能够进行跨大西洋飞行的超音速客机。与此同时，法国也有类似的计划，而且进度与英国相若。法国南方飞机公司（Sud Aviation）和达索公司联合进行研究，提出了超级卡拉维尔（Super-Caravelle）的设计方案，这也是一种采用三角翼、巡航速度为2.2马赫、可载客约70人的中程超音速客机，同样地以戴高乐总统为首的法国政府也大力支持这项计划并提供了资助。

英法合作

在研发过程中，两国的研制团队关系甚为密切，经常交换意见。至1960年代初，这两种设计已经初步进入建造原型机的阶段，但由于投资庞大，英国政府遂要求英国飞机公司在国际间寻找合作伙伴。与数个国家（包括德国和美国）商讨后，只有法国对合作计划有兴趣。英法两国能够就超音速客机计划达成共识并开展合作，主要是因为两国的设计方案十分接近，在速度、航程、气动布局等方面均有极大的相似性，合作研制有助于平均负担费用。另一方面，当时波音707、道格拉斯DC-8迅速占据欧洲民航客机市场的大量份额，法国总统戴高乐不愿意看见欧洲市场被美国飞机制造商垄断，因此也鼓励两国合作，加快研发进度，争取在美国的超音速客机出现之前抢占市场。合作计划并非由两家公司制定，而是由英法政府以国际条约的方式商议。在法国总统戴高乐和英国首相麦克米伦提议下，合作计划草案于1962年11月28日正式签订。这个计划并包括了一项由英方提出的条款，如果任何一方取消合作就必须付出巨额赔偿金（英国财政部曾经两次几乎取消合作计划）。此时，布里斯托尔飞机公司和法国南方飞机公司已经分别与其他公司合并为英国飞机公司和法国宇航公司。起初，双方有意建造一种长程（6,000千米）和一种短程（4,400千米）的超音速客机，但与潜在客户推销两种机型后，发现航空公司对短程的超音速客机兴趣不大，于是决定取消短程型号。长程型取得超过100架的意向性订单，启始客户包括泛美航空、英国海外航空（BOAC）和法国航空，分别订购6架协和飞机。其他订购航空公司包括巴西泛美航空（Panair do Brasil）、美国大陆航空、日本航空、汉莎航空、美国航空、联合航空、印度航空、加拿大航空、布兰尼夫国际航空、新加坡航空、伊朗航空、希腊奥林匹克航空（Olympic Airways）、澳大利亚航空、中国民航、中东航空和环球航空。而按照当时最保守的估计，订单数字将在1975年上升到225架。在获得足够航空公司的支持后，英法合作的超音速客机研制计划立即展开。按照协议，飞机机体研制将由英国飞机公司和法国宇航公司共同进行，工程分配比例为40%和60%；而飞机的发动机由英国劳斯莱斯公司和法国斯纳克玛公司共同进行，工程分配比例分别为60%和40%，飞机总体组装地分别设在英国菲尔顿（Filton）和法国图卢兹。最初的计划是试制两架原型机，研制费用为1.5亿英镑，计划售价为每架约1500万至1700万英镑。首架原型机计划在1966年年底首飞，并预计在1969年取得适航证。至1966年，英法双方决定扩大研制规模，增加生产两架预生产机（Pre-production）（生产编号为101和102），和两架供静力试验和金属疲劳试验用的量产机（生产编号为201和202），研制费用增加至5亿英镑。 1964年，英国工党在大选中胜出，哈罗德·威尔逊出任英国首相，面对当时的财政赤字，英国政府有意撤资、退出合作计划，为此法国总统曾亲自出面，强调英国需要履行1962年签定的一纸协议，以及明白单方面拒绝执行协议的后果。碍于条款，英国被迫继续投资，于是接连取消多个飞机研制项目，包括AW.681短距起降运输机（Armstrong Whitworth AW.681）、P.1154超音速垂直/短距起降战斗机（Hawker Siddeley P.1154）、TSR-2战术打击侦察机等。

命名

在1963年1月13日，当时的法国总统戴高乐率先将这一超音速客机研制计划，以法语命名为“Concorde”（“Concorde”在法语中代表合作、和谐），而英国为了向法国表示对合作的诚意，亦同意采用法语名称，但后来法国否决英国加入欧洲经济共同体，时任英国首相麦美伦改变了主意，认为法国总统戴高乐在飞机的命名上忽视英国，决定将“Concorde”改名为英文“Concord”（“Concord”在英语中亦是和谐、协调的意思）。直到1967年12月11日首架协和飞机在法国图卢兹出厂，飞机命名才尘埃落定，同日英国科技部部长东尼·宾特（Tony Benn）宣布英方愿意使用最初的名称，称协和飞机为“Concorde”。但这也引起了英国国内的争议，一些英国人认为协和飞机合作计划是英国先向法国提出的，理应采用英文名称。为了消除疑虑，宾特随即解释了尾词“e”的意思。他认为“e”可以代表卓越（Excellence）、英格兰（England）、欧洲（Europe）和挚诚协定（Entente Cordiale）。在其回忆录中，宾特忆述他当时收到一封由一位苏格兰人所寄来的信，信中写道：“你说‘e’是代表英格兰，但协和飞机有些部份是苏格兰制造的！”。事实上协和飞机的机鼻确实是在苏格兰生产组装，宾特在回信中表示：“‘e’也可以代表‘Ecosse’（法语中苏格兰的名称），但也可以代表挥霍（extravagance）和不断增加（escalation）！” 20世纪50年代，喷气发动机、后掠翼等技术的应用，战斗机已经实现了超音速和二倍音速飞行。喷气式客机趋于成熟后，民航界又把注意力放到超音速客机上，预计1960年代航空公司需要一种既能远程飞行，又能快速到达目的地的飞行器。美、苏、英、法等国纷纷开始探索研制超音速大型飞机。 1956年至1961年，英、法两国分别进行超音速客机研究，由于研制费用高，加上两国方案相近，1962年，英国/法国两国签署了一个政府合作协议。在这个协议上提出了SST计划(Supersonic Transport Program)即超音速运输计划。协和超音速客机就是SST计划的产物。由英法两国政府平摊巨额研制费。1963年1月，当时的法国总统戴高乐亲自将这一研制计划命名为"协和"。协和式飞机

协和原型机于1965年开始制造，法国组装的第一架协和001飞机于1967年12月11日出厂，1969年3月协和式飞机试飞，同年10月1日进行的第45次试飞时突破了音障。英国组装的第一架协和002飞机也于1969年4月首飞。1975年底取得两国型号合格证后开始投入使用，1976年1月21日投入商业飞行。协和式飞机于1979年停产，总共生产了20架，英法两国各生产10架。其中2架原型机，2架预生产型和16架生产型。除了2架生产型用于试验，英国航空和法国航空各有7架，后来法航1架退役。最终协和式飞机于2003年全部退役。 2003年5月31日，法航的协和客机进行了最后一次商业飞行。2003年10月24日，英航的协和客机结束了最后一次飞行。

编辑本段技术特点

协和式飞机前机身细长，这样既可以获得较高的低速仰角升力，有利于起降，又可以降低超音速飞行时产生的阻力，有利于超音速飞行。协和式飞机由于机头过于细长，飞行员在起降时由于高仰角导致视线会被机头挡住，同时为了改善起降视野，机头设计成可下垂式，在起降时下垂一定的角度，可以往下调5至12度，以便飞机在起飞和降落时，飞行员获得极好的视野，巡航时则转到正常状态。不过庞大的机头角度调整设备占用了飞机的宝贵重量与空间。协和式飞机还有个令人津津乐道的特点就是会「变形」：其一是因为在2马赫的飞行速度时，空气摩擦使其机体产生高热，因热胀冷缩效应，协和式飞机在高速飞行时最长会「变长」约24公分。预生产型协和作了修改，机头横截面从圆形改成扁圆形；并加长了客舱。协和式超音速客机采用无水平尾翼布局，为了适应超音速飞行，协和式飞机的机翼采用三角翼，机翼前缘为S形。三角翼的特点为失速临界点高，飞行速度可以更快，且能有效降低超高速抖动时的问题。协和式飞机

协和式飞机共有四台涡轮喷气发动机。发动机由英国罗尔斯·罗伊斯公司和法国国营航空发动机公司(R0lls-Royce/SNECMA)负责研制。发动机型号为“奥林帕斯”593Mk610涡轮喷气式发动机（Olympus 593）。单台推力169.32千牛（38,000 lbs)。发动机具备了一般在超音速战斗机上才使用的加力燃烧室(后燃器)。协和式飞机的飞行速度能超过音速的两倍，最大飞行速度可达2.04马赫，巡航高度18000米，巡航速度达到每小时2,150公里。协和式飞机是1970年代的产品，但电子设备还是比较先进的。特别是在自动飞行方面，协和式飞机能够达到Ⅲ级自动降落和起飞，即协和式飞机完全能按照程序和指令，在无飞行员操纵下自动进行起飞与降落。由于协和式飞机设计于1960年代，所使用的技术只能代表60年代的技术水平，所以存在着两个重大的缺陷：一个是经济性差。协和式飞机一次可满载95.6吨的燃油，可每小时却要消耗掉20.5吨，耗油率较高。最大油量航程7000多公里，最大载重航程5000公里，由于协和式飞机航程较短，也就是说它只能勉强横跨大西洋飞行，而不能横跨太平洋飞行，这就限制了它的使用范围。协和式飞机标准客座为100，最大客座为140，载客量偏小，运营成本较高。从而降低了它的经济性。二是起落时噪音太大，致使世界上绝大部分国家都不让它起落；而且由于超音速飞行产生的音爆，被限制不得在大陆上空进行超音速飞行。

首创技术

协和飞机最初的设计主导思想，是立足于1950年代的航空技术水平，避免采用过多未成熟的新技术。但后来在研制过程中发现，超音速客机在空气动力学、飞行控制系统、发动机等方面的技术难度都超过了预期，过分依靠既有技术难以达到预定的性能指标，所以协和飞机的发展过程中也研究、应用了许多新技术，代表了1960年代欧洲航空技术的最高水平，对以后的民航客机发展具有重要影响，但协和飞机的研制时间也因此大大延长。高速飞行和飞行性能优化： S型前缘双三角翼电脑控制的可变发动机进气坡度超音速巡航能力电传操纵发动机，是今天全权限数字电子控制（Full Authority Digital Electronic Control）发动机的先驱可下垂式机鼻，以增加着陆时驾驶舱的能见度减重和提升性能： 2.04马赫的巡航速度能带来最经济的燃油消耗（虽然涡轮喷气发动机于高速时能获得较高的效率，但以2倍马赫速度巡航能面对最低的激波阻力）机体主要材质为铝合金以减轻重量，并以传统的方式建造以避免未知因素带来的风险全权自动驾驶（autopilot）和自动节流阀（autothrottle），容许飞行员于爬升至着陆期间完全不介入飞行操纵全电子类比电传操纵飞行控制系统多功能的飞行操纵界面（control surfaces）部件更轻但压力高达28Mpa的高压液压系统传输各项空气动力学数据（包括总压力、静压力、迎角、侧滑等）的数据通道，传感器分布于机身多个位置全电子控制类比电传制动（brake-by-wire）系统采用俯仰配平（Pitch trim）、燃油可以在各油箱内转移以控制飞机重心和升力中心的相对位置部分部件以雕刻铣削方式从一整块合金坯料制造成形，以减少零部件数量，同时减轻重量并提高部件强度。

细长三角翼

协和飞机的S型前缘细长三角翼的出现，有功于1950年代至1960年代期间超音速空气动力学、旋涡动力学的蓬勃发展，许多理论上的预言已经得到了风洞试验的证实。第二次世界大战后，后掠翼得到了广泛的应用，超音速飞行也成为可能。1950年代初，英国皇家飞机研究院（Royal Aircraft Establishment，RAE）空气动力学部成立了一个研究小组，开始了对超音速客机的初步研究和设计工作。起初研究小组提出过采用后掠翼的方案，但发现这样虽能提高飞行速度，但也产生了一些问题，最主要是降低了飞机的升阻比，起飞着陆距离长。为了改善飞机的低速性能，研究小组甚至讨论过采用可变后掠翼的可行性，但依然存在结构复杂、配平困难等问题。但非常幸运的是，一大批优秀的空气动力学家，例如迪特里希·屈西曼（Dietrich Küchemann）、约翰娜·韦伯（Johanna Weber）、史密斯（J. H. B. Smith）、马斯克尔（E. C. Maskell），当时云集超音速运输飞机委员会（STAC），为协和飞机的细长三角翼作出重要贡献。这些空气动力学家的研究发现，气流从涡流发生器（例如细长机翼）前缘通过会分离出稳定的漩涡（脱体涡，trapped vortex），高速旋转的气流提高了机翼表面的负压，漩涡强度随迎角增大而增大，产生很大的涡升力（Vortex lift），并在升力线斜率上表现出明显的非线性。这种非线性升力在低速或大迎角状态下更明显，所产生的升力更大。1950年代起，跨声速风洞、超声速风洞成为试验超音速飞机气动性能的最佳途径。在试验中，三角翼的优势越来越明显。在超音速飞行中，三角翼气动阻力小，而机鼻形成的冲击波到达三角翼的大后掠前缘时，会使三角翼产生非常高的气动效率。另一方面，在大迎角飞行时，三角翼的前沿还能产生大量涡流，附着在上翼面，产生的涡升力能大大提高总体升力。一批三角翼试验机，如亨德里·佩奇公司的HP.115、费尔雷公司的Delta 1、Delta 2，也验证了这项特性。然而，普通无尾三角翼的设计也拥有了后掠翼的部分缺点，由于超声速三角翼飞机展弦比较小，低速飞行时的升阻比低，气动特性不理想，起飞着陆距离长。因此，协和飞机采用了双三角翼的设计。双三角翼的内外侧两个后掠角，靠近机身的翼根位置有较大的后掠角，以降低阻力；而在主要产生升力的机翼外段采用较小的后掠角和较小的机翼弦长，机翼前沿不是直线而是S型的曲线。细长S型前缘三角翼提高了低速时的升阻比，涡流稳定性好，平衡了高速和低速时的要求，对低速起降时的操纵性有所改善。协和飞机的细长三角翼由于有效利用了脱体涡升力，满足了飞机在低速、大迎角的情况下所需要的升力。此外，S型前缘三角翼的空气动力中心位于飞机重心之后，最大限度地减少升力中心随速度的移动；从亚音速过渡到超音速飞行时，机翼压力中心位置变化较小，提高了飞机的稳定性。

配平油箱

当任何飞机在飞越临界马赫数时，压力中心（Centre of pressure）会向后转移。在飞机配平油箱原理

重心不变的情况下会为飞机带来一股下俯力矩。即使工程师为协和飞机设计了S型前缘的三角翼，压力中心仍然会后移约2米。虽然可以利用气动翼面作配平控制（trim controls）来抵销，但在如此高速的情况下会大幅增加飞机的阻力。因此，协和飞机会通过将燃油在机内三个辅助调整油箱（4个位于机身与机翼前缘交会处，一个位于机尾）之间转移，以电脑自动控制重心来达到配平，成为一种有效的辅助配平控制。

发动机

长度 61.66米（202尺4吋）

翼展 25.6米（84尺）

高度 12.2米（40尺）

机舱尺寸 39.32(内长)/2.62(内宽)/1.96(内高)米

翼面积 358.25平方米（3,856平方尺）

空重 78,700千克（173,500磅）

负载重量 111,130千克（245,000磅）

货舱容积最大4,347千克

最大起飞重量 185,000千克（408,000磅）

最大着陆重量 111,130千克（245,000磅）

发动机 4具劳斯莱斯/斯纳克玛公司