协和号为什么没有超音速飞机（协和飞机一）

前言

协和飞机是数十年研究和飞机设计发展的成果体现。超音速飞行的梦想开始于第二次世界大战期间，当越来越强大、先进的军用飞机开始经历无法预见超音速征途时，他们走得越来越快......

庞大优雅的协和客机，虽然已经离我们远去，但至今仍让人念念不忘

梦开始的地方

现代喷气式飞机的故事开始于第二次世界大战最黑暗的日子里，出于战争需要，英国和德国不得不在冲突中几乎同时开发、测试喷气发动机。英德双方都在相关技术上取得了快速发展，1939年8月27日，世界上第一架喷气式飞机是德国制造的—1939年8月27日，装备汉斯·冯·奥海恩研发的HeS3涡轮喷气发动机的亨克尔He178飞机；随后在英国的努力下，弗兰克·惠特尔的Globster E.28/39型飞机于 1941年10月1日首飞；最后是美国贝尔XP-59飞机首飞于1942年10月1日。

美国人最初在喷气技术竞赛中落后了，但很快就利用英国移交的发动机和技术资料追赶上来。在战争之前，也就是在20世纪30年代，即使是高度专业化改装的比赛飞机也很难超过450英里每小时（725公里/小时）的速度，但是有了喷气发动机或火箭发动机，这样的速度就很容易被达到或超越。

美国贝尔 XP-59喷气式飞机

德国采用火箭发动机作为动力的的梅塞施密特Me 163战机速度经常超过600英里/小时，战争结束后不久，英国第一架生产型喷气式战斗机Gloster Meteor“流星”战机也成功做到了这一点，并且正式确定了这一世界速度记录。然而，早在1943年，英国人就秘密进行了另一个旨在研制大大超过这些早期飞机飞行速度的项目Miles M.52。当时，由于缺乏有关德国Me 163新型高速飞机的信息，人们担心它们可能会超过1000英里/小时，所以英国期望通过这个项目的努力，做到飞机性能确保超越Me 163或者至少与之相当的水平。

德国梅塞施密特Me 163喷气式飞机，这种飞机的机翼和机尾外形设计直接影响了战后“美、英、苏”战机的发展

在M.52项目中，英国人研究了大量飞行测试数据，确定了诸如超级马林“喷火”这类飞机相对宽阔、优美的外形是实现极速飞行的主要障碍之一。设计师们还研究了各种弹头，以了解它们如何在空气中高速移动。根据研究结果，M.52确定使用非常薄且短的机翼，将座舱和机鼻连成一体形成一个冲击锥（类似进气锥），以减小进入其喷气发动机的空气速度，同时为飞机设计了可动尾翼。

英美两国在1944年签署了一项协议，协议规定双方将共享空气动力学测试数据，并且英国将M.52项目的详细信息移交给美国。但是，美国人自己当时正在开发的高速飞机项目贝尔X-1却被严格保密，甚至不愿向盟友透露其存在。利用英国人移交的数据和成果，美国X-1项目后来也采用了类似M.52的外形。

英国Miles M.52项目的飞机模型，注意机头和机鼻

1945年后，从德国获得的新收获

早期英国和美国喷气式飞机的外形与传统的直翼战斗机十分相似，这说明他们在喷气飞机气动领域的研究还没入门。德国人对机翼和机身的形状的探索显然走得更远，德国战机独特的外形产生了截然不同的空气动力学效应。在战争的最后几天里，德国工程师和设计师们急切地寻找可以阻止盟军轰炸机群攻击的办法，这些盟军轰炸机经常在高空无阻碍地飞行，向德国城市和军工企业倾泻了数千吨的炸弹。

为此，德国人以“箭型”开发了飞机的基本设计方案，这种飞机只有一对有巨大的三角翼，甚至还设计了有前掠机翼飞机，其中一架前掠翼飞机被制造出来，并实际以容克Ju 287的名称进行了飞行。战争结束后，胜利的英，美，苏等国派遣队伍进入德国飞机研发企业和生产车间的废墟中，寻找各种喷气式飞机和火箭，以及设计它们的工程师和技术资料。

德国人二战期间开发的Jumo 004喷气发动机，二次大战期间总计量产8000具

利用从德国获得的人才、数据、设备和一些飞机原型，美英苏三国都开始着手进行新飞机的开发计划，这些计划未来计划将产生巨大的成果。 由于英国在第二次世界大战后削减了军费开支，曾经看似很有前途的M.52项目被取消，但项目成果后来被一种以1：3比例缩小的火箭动力遥控微型无人机应用。这种无人机可以从高空飞行的德·哈维兰“蚊”式轰炸机上发射，高空稀薄的空气可以使这种无人机实现更高的飞行速度。

可以从“蚊”式轰炸机上发射的M.52飞机模型

英国后续继续开发的德·哈维兰DH.108“燕子”喷气式试验机，是基于DH.100“吸血鬼”喷气式战斗机打造的，而DH.100则是英国在战争结束前第二架可以投入使用的喷气机。DH.108“燕子”经过了重大气动外形的改进，采用无平尾、后掠翼形式，一共制造了三架原型机。

第一架DH.108“燕子”原型机由试飞员小杰弗里·德·哈维兰德在1946年5月的一系列飞行试验中驾驶，以收集后掠机翼低速操纵特性的相关数据。第二架装配更强大喷气发动机的DH.108原型机于6月开始飞行，但在9月27日进行高速飞行测试时，高达0.9马赫的速度产生的巨大冲击波导致了无法控制的振荡和冲击失速，随后施加在机身上的巨大压力导致机翼根部折断，试飞员德·哈维兰之子在冲击中撞到机盖导致颈部骨折，失事的飞机从10000英尺（3000米）高空坠入泰晤士河口，飞行员在坠机事故中丧生。

英国开发的DH.108“燕子”喷气式验证机

1947年10月，英国进行了微型M.52喷气式无人机的首次测试，但是发射不久飞机上的阿姆斯特朗· 西德利（Armstrong Siddeley）Beta型火箭发动机就发生了爆炸，当然这种发动机也是英国人根据德国二战时的设计研制的。几天后的10月14日，美国试飞员查克·耶格（Chuck Yeager）成为第一个突破音障的人，他驾驶一架火箭动力、子弹气动外形的贝尔X-1飞机（Bell X-1），达到1.06马赫的速度飞行。当消息传到英国时，英伦媒体一片哗然，不仅指责当局取消M.52项目，也对美国在获得英国技术之后隐瞒己方项目进展的做法大加批评。

德国二战时期喷气发动机的内部结构

美国人后来开发的XLR-11火箭发动机

贝尔 X-1最初（1946年初）是作为一种无动力滑翔机进行测试的，随后才安装了它的XLR-11火箭发动机。在1946年至1947年间，军方从贝尔公司那里直接接手了这个项目，并让耶格来驾驶飞机，这其间进行了多次成功的飞行。耶格打破记录的这次飞行，是从一架改装过的B-29“超级堡垒”轰炸机平台上空中发射开始，最后以无动力滑翔到干涸的湖床结束，这一壮举的消息很快就在世界上传开了，美国人突然在超音速飞机的发展上领先世界让人印象深刻，而英国直到1948年9月才由试飞员约翰·德里驾驶一架改装过的DH.108型飞机完成突破音障的飞行。

飞行测试中的美国贝尔X-1飞机

历史上第一位突破音障的查克·耶格和他驾驶的贝尔X-1飞机

喷气式客机的早期尝试

在DH.108“燕子”试验飞机继续发展的同时，世界上第一种喷气式民航客机—德·哈维兰“彗星”于1949年7月27日首飞。“彗星”也算战争年代的另一个产物，尽管它从来没有被设计成军用飞机。早在1943年3月，英国政府就为开发这种“先驱性”的客运飞机制定了计划，显示出非凡的远见卓识，项目确定一旦战争取得胜利，这款飞机将是国家所需要的。当然此时距离“诺曼底登陆”还尚有时日，距离二战胜利则还遥遥无期。“彗星”计划期望研究一种能以更快速度穿越大西洋飞往美国的飞机“带有加压舱、时速超过400英里、载重量超过1吨”。在德·哈维兰公司创始人和牺牲的DH.108测试飞行员（小杰弗里·德·哈维兰）的父亲杰弗里·德·哈维兰的支持下，确定这种客运飞机将采用喷气动力。

德·哈维兰DH.106“彗星”客机正面，发动机进气道设计独特

最初设想的DH.106飞机（“彗星”客机项目）很小，可能只有六个座位，但是很快设计被修改为24座，然后是36座。英国海外航空公司（BOAC）非常看好这种飞机，一开始就下了25架订单，但后来将订单数减为10架。随着对研究数据和“军用机超前设计”的分析、评估，德·哈维兰设计团队考虑了从三角翼到鸭翼等所有设计概念，但是在公司研发的DH.108“燕子”测试飞机项目出现问题后，他们最终确定采用一些更加传统设计。所以当DH.106“彗星”从制图板上出现时只是一种后掠翼、普通尾翼的气动外形，机身内部36个座位排成9排，每排4个座位，中间有一个非常狭窄的过道。

DH.106在设计之初，本来是要安装德·哈维兰公司的“哥布林”（Goblin）喷气发动机，但后来被罗·罗公司的产品替代了，将在飞机两侧机翼与机身相连处各安装两台发动机。随后，各种延期迫使项目进行了第二次调整，这次换成了德·哈维兰自己开发的“幽灵”（Ghost）引擎。DH.106于1947年12月被命名为Comet（彗星），计划在1952年之前开始交付给正热切等待它的航空公司。

“彗星”客机驾驶舱内部，四五十年代能设计成这样，殊为不易

由于彗星尚未飞行，因此在1948年对机身截面进行了压力测试，使用了减压室和水箱设备。地面测试和原型机（G-ALVG）的首次飞行是在哈特菲尔德机场进行的，该机在1949年的范堡罗航空展上进行了飞行表演。第二架原型机G-ALZK在1950年7月出厂，世界各地的航空公司都开始对此表示关注，澳大利亚航空甚至派出了自己的技术团队前往英国，对合并进行评估，生产版“彗星”客机于1951年1月面世。

英国海外航空（BOAC）最早订购的“彗星”客机有可躺式座椅，并有额外可供伸展腿部的空间。“彗星”客机的巨大的方形窗户为乘客提供了无与伦比的视野，当然方形客舱窗户带来的应力集中将在以后的空难事件中被调查清楚，这也是今天民航客机的客窗都不再使用方形的原因。机上除空调以外，还有男女分开使用的厕所，并有准备热食和饮料的厨房，每个座位下都准备了救生衣，飞机上还存有救生筏。驾驶舱内，为驾驶员和副驾驶员配备了动力双控制系统；后来改进版本的“彗星”飞机，机头内装有功能强大的雷达，而且彗星比当时绝大多数其他客机飞的更快，更安静，并且能在其他客机无法起降的恶劣天气中升空执飞。可以说，大部分现代民航客机的设计概念，基本上都出自于DH.106“彗星”客机。

左侧是早期型的“彗星”客机，右侧则是1948年英国人突破音障时驾驶的DH.108

“彗星”客机的机身由先进的合金材料制成，采用了铆接和化学粘合技术，这在民用飞机中是前所未见的。尽管历经波折，但“彗星”还是成功了，1953年6月，王英国女王、公主与杰弗里·德·哈维兰夫妇同乘一架飞机。在运营的第一年“彗星”客机就搭载过约3万名旅客。不久，不仅是英国海外航空，法国航空公司、联合航空运输公司也开始运营这种客机，来自日本航空、印度航空、英联邦太平洋航空、威尼斯航空的订单如洪水般涌来。

军机研制方面，工程师们开始着手进行后来成为世界闻名和最成功的超音速战机之一的英国“闪电”战机研究。即使到此时，所有的开发数据依然来自于M.52、DH.108和其他测试原型机，并以英国“闪电”P1的项目形式进行开发而。构成英国空基核威慑力量的—“火神、胜利者和勇士”轰炸机，以及亚音速喷气战斗机超级马林“斯威夫特”也在同步进行相关工作。

英国的Delta 2原型机今天仍然保存在航空博物馆中

1956年，英国研制的“Delta 2”型验证飞机曾多次试图打破世界飞行记录，当时的记录是由美国北美航空的F-100C“超级佩刀”保持的（822.1英里每小时）。由于英国的飞行记录设备无法准确测量Delta 2的惊人速度，历经连续7次冲击失败后，最终在1956年3月10日，英国飞行员彼得·特维斯打破了这一僵局，他以1132英里的时速打破了美国人把持了许久的飞行记录，这也是飞机首次在水平飞行中达到超过1000英里/小时的速度。

美国麦克唐纳公司研制的F-101A Voodoo 战斗机

令人难以置信的是，该个记录仅仅保持了一年多，1957年12月12日美国人驾驶着麦克唐纳F-101A“魔术师”战斗机打破了Delta 2的超级记录。现在，实际的速度数字已经无关紧要了，更快的超音速速度似乎触手可及。全世界都已经意识到并聚焦于Fairey Delta 2飞机拥有出色的机头和三角翼设计，而将这些经验运用到民航客机领域已经成为美、英、苏各国的一场竞赛，未来的超音速客机将首先在谁手中诞生呢？

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