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技术历史、技术、我们身边的事物
超音速客机协和。 发明和生产的历史
Tu-144 的一个显着特点是前缘“破损”的三角翼。 正如 1950 年代在苏联、瑞典、美国和英国进行的研究表明，前缘断裂的三角翼不仅可以降低跨音速区域的阻力系数，还可以略微改善起飞和飞机的着陆特性，也降低了飞机达到超音速时中心位移的压力。
这个大型综合体的合乎逻辑的结论是过渡到后掠角在跨度上不断变化的三角翼：从根部的非常大（75-85度）到末端的中等值（ 50-65 度）。 这种机翼被称为“动物”，并被一家英法联合公司用于制造超音速民航飞机“协和”。 在真正的飞机上使用 ogival 机翼之前，决定在英国和苏联相互独立，不仅在风洞中进行测试，而且在模拟飞机上进行飞行测试。 苏联的这种飞行模型是OKB A.I.的单座实验飞机。 Mikoyan“MiG-Analogue 144”，并在英格兰 - 来自英国飞机的单座实验飞机 BAC221。 试飞员 O.V. 自 1967 年以来，古德科夫在 Analog 144 上进行了数十次飞行，反复检查所有可能的模式，甚至包括客机无法进入的模式。 该飞行实验室的测试结果用于改进 Tu-144 项目并使其有可能加快其测试，该测试于 1968 年 144 月由试飞员 E.V. 开始。 叶莲。 Tu-31 的首飞于 1968 年 38 月 XNUMX 日进行，历时 XNUMX 分钟。 次日，法国报纸《Paris Press Entransijan》写道：“Tu-144 的飞行是航空史上的一个历史性日子，标志着苏联在超音速客机制造方面走在了前列。” 另一架英国模拟飞机 BAC221 于 1964 年 1700 月开始飞行。 他研究的速度范围更窄——从着陆到每小时 144 公里。 但是，尽管任务更容易，但测试仍在继续。 他们的成果被用于协和飞机的建造，该飞机比 Tu-1969 晚了三个月——XNUMX 年 XNUMX 月起飞。 苏联和西方先进国家的科学成就使苏联科学家和设计师以及英法公司的设计师能够找到超音速民航飞机的空气动力学和总体布局的最佳解决方案。 在 Tu-144 的实验版本中，起飞重量为 195 吨，有效载荷为 15 吨，巡航速度为每小时 2200 公里，估计航程为 6500 公里。 在 18000 米的实际天花板上，他可以达到每小时 2500 公里的最高速度。 Tu-144 飞机配备了比协和飞机更经济的带有 OKB ND 加力燃烧室的涡轮喷气发动机。 Kuznetsova - NK-144，每个推力为 12750 kN。 Tu-144 于 31 年 1968 月 50 日首飞后，于 8 年 1969 月 1970 日进行了持续 2150 分钟的第二次飞行。 在 16300 年 17000 月的进一步测试过程中，民用客机在 2430 米的高度达到了 M 数等于 XNUMX 的第一次 - 时速 XNUMX 公里。 同年秋天，在海拔XNUMX米的地方，时速超过了XNUMX公里。 这仍然是当今客机的速度记录。 然而，班轮的命运是悲惨的。 首先，在勒布尔热的展览中发生了一场灾难，这大大减缓了 Tu-144 进入常规航空公司的速度。 144 年 26 月 1975 日，Tu-1977 在莫斯科 - 阿拉木图航线上进行了第一次商业超音速飞行，但没有乘客登机，但直到 XNUMX 年 XNUMX 月才开始沿同一条航线飞行。 由于经济不便和环境原因，很快航班就停止了。 协和飞机的命运也很艰难，但仍然更幸福。 26 年 1962 月 XNUMX 日，法国和英国政府签署了关于联合制造协和式超音速客机（SPS）的财政和经济协议。 前一天，英国公司 BAC 和法国 SNCASE 签署了一项协议，根据该协议，英国承担了三分之二的推进系统工作，法国承担了大约 XNUMX% 的机身和它的系统。 同时，这些公司承担了组织和协调将参与该计划的数十家法国和英国公司的工作的义务。 商定的工作时间表规定了 1966 年原型机的飞行，第二年 - 预生产飞机的飞行，一年后 - 连续飞行，并在 1970 年发布第一架飞机。 同时，假设工程成本为 170 亿英镑，飞机价格不超过 10 万美元。 然而，随着时间的推移，技术问题开始出现，延迟了该计划各个阶段的实施。 两架原型机的建造始于 1965 年 1969 月，如前所述，第一架原型机的测试于 1971 年 1973 月进行。 第一架预生产的协和飞机于 XNUMX 年 XNUMX 月试飞，第一架生产型飞机于 XNUMX 年 XNUMX 月试飞。
增加的质量和延长的开发周期导致项目成本和飞机售价成倍增加。 总结起来，1962-1976年期间，法国和英国一共花费了1200亿英镑。 这架飞机的价格在 1970 年代初为 25 万美元，1974 年为 40,25 万美元，到 1976 年升至 60 万美元。 21年1976月1978日，两架协和飞机同时开始运营巴黎-里约热内卢和伦敦-巴林航线的定期客运航班。 到 18 年，共制造了 XNUMX 架飞机。 尽管在 1972 年收到了建造 74 架飞机的预购订单，但禁止超音速客机在美国领土上空飞行（后来包括日本在内的许多国家都引入了此类禁令）导致大多数飞机的取消订单。 随着飞机从原型机发展到系列飞机，它进行了重大修改，因此不仅尺寸，重量和特性发生了变化，而且计划的成本和飞机的价格也发生了变化。 在 Super-Caravel 项目中，假设飞机的起飞重量为 92 吨，而在初步协和项目中为 130 吨。 事实上，第一架原型机的起飞重量为 148 吨，在改进过程中增加到 156 吨。 预生产的飞机已经有大约 175 吨的质量，而系列飞机 - 超过 180 吨。 因此，尺寸也增加了，主要是机身长度（从原型机的 56,24 米和预生产飞机的 58,84 米到生产飞机的 61,66 米）。 最初，设想这架飞机将以 M = 90 的速度在 110 公里的距离内搭载 4500-2,2 名乘客。 在工作期间，飞机的最大航程增加到6580公里，但巡航速度必须限制在M = 2,04。 协和式飞机是一种无尾翼低翼飞机，具有椭圆形横向弯曲机翼。 航向控制由带有两节方向舵的经典垂直尾翼提供。 内胆的机身做成截面比较小的圆柱结构。 由于机身相当长，起降时迎角较大，协和飞机配备了高起落架，因此飞机的轴线位于离地5,4米的高度。 为了在起飞和着陆期间增加驾驶舱的能见度，可以降低前机身。 底盘 - 三柱，主架上有双前轮和四轮转向架。 “协和”配备了三个独立的液压系统 - 两个主系统和一个应急系统。 它们确保控制面的液压助力器的操作，起落架的伸展和缩回，在地面机动期间对前轮的控制，起飞和着陆，降低和升高机身前部，操作平衡系统的燃油泵和推进系统输入输出装置的调节。 该飞机专为小过载而设计，因此其下降和机动速度受到限制。 对于飞机的制造，主要使用耐热铝合金。 推进系统的元件、舵皮和底盘的某些部件由钛和钢合金制成。 为了确保飞机的最小重量，选择了机身设计，这符合其所有元件强度相等的原则。 此外，大部分结构是通过铣削整个面板制成的，这样可以消除许多接头，防止蒙皮变形并在飞行中改变轮廓的形状。 技术划分也不同于传统的：结构被划分为多个部分，每个部分由机身的一部分和机翼的相邻部分组成。 这有利于翼梁与机身动力框架的连接。 机翼蒙皮由整体式预应力面板制成，重量减轻约 20%（与传统设计相比）。 由劳斯莱斯和 SNECMA 联合开发的四台 Olympus-593 涡轮喷气发动机成对安装在两个机翼下短舱中，这样出口喷嘴出口位于机翼后缘平面内。 发动机配备加力燃烧室和反推力装置。 加力燃烧室的主要任务是在起飞期间和飞机以音速通过时增加推力。 反推力装置的设计在着陆期间提供了相当于起飞推力 45% 的制动力。 Olympus-593 是 Olympus-22R 发动机的改进版本，安装在 TSR-146,80 飞机上的加力推力为 14970 kN（2 千克）。 每个发动机都有一个单独的可调节矩形进气口。 到 1980 年代中期，推进系统得到了改进，从而可以降低声学负载水平并提高其效率。 为了保护环境免受含有大量氮氧化物破坏大气臭氧层的发动机废气的影响，降低了飞行高度的运行范围，并提高了对废气纯度的要求。 这是通过降低发动机压缩机的压缩比来实现的。 燃油系统包括位于机翼和机身中的 17 个沉箱油箱。 它们的容量为 119786 升。 燃料还用于在通过音障时改变飞机重心位置和冷却结构。 这个目的由四个平衡油箱（在机翼前部近机身部分，具有最大后掠）和一个后机身油箱（在机翼后缘后面）提供。 在协和飞机运行期间，获得了有趣的统计数据：超音速班轮上的绝大多数乘客 - 82% - 是男性，他们的平均年龄为 48 岁。 其中，大多数 - 44% - 由美国人代表，其次是 - 28% - 法国人，其次是欧洲居民 - 18% 和其他国家的代表 - 10%。 最重要的是，高级政治家重视他们的时间——占所有乘客的 44%，其次是工业家和商人，然后是运动员和艺术家，还有富有的乘客。 “协和”航班严格按时刻表执行：航班延误不超过三分钟！ 但这张理想的画面被“黑色星期二”——25 年 2000 月 XNUMX 日彻底摧毁。 灾难的宣布不仅震惊了法国，也震惊了整个欧洲。 尽管如此，以前被认为是世界上最安全、最可靠的飞机的超音速协和飞机还是坠毁了。 连续运行二十五年，“协和”从未坠毁！ 只有两起飞行事故。 协和式飞机的死亡带来了不可逆转的后果。 巴黎、纽约和东京证券交易所立即对这场灾难做出反应，法航和英航的汇率明显下降，美国媒体对欧洲航空公司发起了攻击。 然而，很快就从巴黎传来消息，拥有 25 月 10 日坠毁的协和飞机的法国航空公司正在起诉美国大陆航空公司。 调查协和飞机坠毁原因的委员会完成了工作，得出的结论是，悲剧的原因是从协和飞机前面的同一条跑道起飞的美国空客道格拉斯 DC-XNUMX 的一部分。 专家发现，在对跑道进行彻底检查时发现的一块锋利的金属刺穿了一架法国飞机的轮胎，导致飞机爆炸和发动机起火。 根据国际法典，航空承运人应对从其飞机上坠落的物体造成的损害承担责任。 该法律允许法国航空公司起诉美国航空公司，要求其因协和飞机坠毁而遭受损失。 代表在灾难中遇难者亲属利益的律师向法院提起了类似的诉讼。 作者：Musskiy S.A.
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