航空史中的十个瞬间-周日新-第3部分
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而热障是怎么回事呢?
热障是因飞行速度增高而引起飞机表面加热造成的障碍。这时飞机材料性能会下降,从而使飞机结构强度与刚度降低,飞机的气动外形发生破坏,甚至引起灾难性的颤振。通常,飞机速度超过2。2倍音速时必须采取防热措施,如采用耐热合金、不锈钢等材料制造飞机机体,加装隔热装置、冷却系统等。
喷气式飞机出现之后,飞行速度大幅度提高,特别是超音速飞行之后,机体温度也迅速提高,原来的铝合金就力不胜任了。因为,高速飞行的飞机所要求的不仅仅是强度,而且应当有良好的抗蚀性、韧性和耐热性,这就呼唤新的耐热合金的出现。
钛合金的出现给飞机克服热障带来了曙光。以金属钛为基,加入适量的其他元素组成了钛合金。其在300~600 ℃时的比强度优于钢和铝合金,钛的熔点为1 690 ℃。美国于1954年研制出性能优良的钛合金。在这之后,钛合金在航空上的应用日益广泛,通常用钛合金来制造飞机结构的隔框、蒙皮、翼梁、航空发动机的风扇叶片和盘等。美国最早使用钛合金的F86飞机,后来在F111、F14、F15A战斗机上都有广泛应用。使用最多的当属“全钛飞机”SR71,因为该机的飞行速度高达三倍音速,已突破热障。该机钛合金使用重占全机结构重量的93%。
9。超音速客机首飞(1968。12。31;1969。3。2)
世界航空史上的巧合:图144与“协和”号一前一后,相距3个月首飞成功,外形性能又极为相似。20世纪60年代末期,有两个日子曾被载入世界航空史的史册:即1968年12月31日和1969年3月2日,超音速客机图144和“协和”号分别进行了首飞并取得成功。
超音速飞行在战斗机上早已不是新闻。20世纪50年代初期,以苏联的米格19和美国的F100为代表的超音速飞机相继问世。至60年代,种类繁多的超音速战斗机大行其道。
从20世纪60年代初开始,喷气式民航客机经过10年的发展已日渐成熟,人们开始关注超音速客机,如果将民航客机的速度提高到两倍音速以上,将会大大缩短人们旅行所需要的飞行时间。
1962年11月29日,英法两国政府签署协议,决定合作研制“协和”号超音速客机。
“协和”号的设计方案是:飞机巡航速度为音速的2~2。2倍,机身为细长形,机头是活动的且可以下垂,下单翼机翼是具有复杂弯度和扭转的三角翼,前缘为S形,动力装置为4台加力式涡轮喷气发动机。由于把飞机速度限制在2。2倍音速之下,机体的主要材料仍为铝合金,仅在某些承受高温的部位采用耐热的钛合金和不锈钢,即飞机只过“音障”而不过“热障”,这种设计显然是十分聪明之举。
英法研制超音速客机的举动惊动了美苏两个航空大国。美国先是提出了指标更为先进的超音速客机计划,最后胎死腹中——美国政府终止了该项计划,而苏联则捷足先登,率先推出了图144超音速客机。
图144与“协和”号外形惊人的相似。该机是一种无尾双三角翼飞机,机身细长,机头可以向下偏转,机头两侧有可伸缩的前翼。其巡航速度为音速的2。35倍,航程6500千米。飞机装有4台涡轮风扇发动机。
图144虽然先于“协和”号3个月首飞上天,但以后灾难接踵而至:1973年6月3日,在法国巴黎举办的航空博览会上,“协和”号和图144世界仅有的两种超音速客机同台进行飞行表演,现场观众有35万人之多。“协和”号飞完之后,图144登场。它在飞行3次通场而过向上爬升时突然在空中解体,造成机毁人亡的惨剧,不但6名机组人员无一生还,还砸死了地面上的几个农民。后来,图144只在苏联国内航线上使用。1978年5月28日,一架图144在飞行中坠毁,从此苏联停止了图144飞机的飞行。
“协和”号在最初设计研制阶段十分谨慎。由于设计技术基础扎实,“协和”号首飞后于1974年获得适航证,1976年1月在英法两国各自投入运营。“协和”号投入航线运营引起了轰动。它那令人赏心悦目的细长机身,它那活动的尖尖的似鸟嘴一样的机头,它那曲线圆滑的三角翼,整体上看则像是一只在蓝天舒展疾飞的美丽圣洁的白天鹅。其设计被称为是力量与美学的完美结合。
“协和”号使欧洲到美国的飞行时间缩短了一半:从巴黎到纽约,波音747要飞7小时30分,而“协和”号只需3小时49分。难怪王公贵族、商务巨贾、大牌明星、政要大员对它情有独钟。但是“协和”号所付出的代价也是沉重的。它的研制费高达32亿美元,耗油率高因而票价昂贵,其票价要比大型客机的头等舱高出15%。更为甚者,超音速飞行噪音很大,再加上超音速飞行时所产生的音爆,对地面居民正常生活有很大影响。因此,美国只允许它在纽约一家机场降落。
在图144退出历史舞台,“协和”号唱“独脚戏”惨淡经营20余年之际,一场突发的巨大空难使“协和”号蒙受严重打击。
2000年7月25日,一架法航“协和”号飞机从巴黎戴高乐机场起飞2分钟后,坠毁于机场附近,造成机上及地面113人丧生的惨剧。经事故调查委员会调查,酿成这一空难的“罪魁祸首”并不是飞机自身的故障,而是飞机跑道上一块来历不明的金属片。这块金属片划破了“协和”号飞机轮胎,轮胎在起飞时爆裂,其碎片击破油箱导致其失火,最终造成飞机失事。“协和”号空难已经过去,“协和”号飞机已经复航,人们对于飞行速度的追求远未停止。现在世界第二代超音速客机的方案已显端倪,到不远的将来,飞得更快、更远的“白天鹅”将翱翔在万里蓝天之中。
10。世界最大宽体客机首航(1970。1。21)
说来有趣,波音747飞机竟然是波音公司竞争落选的产物。1970年1月22日,泛美航空公司首次使用宽体客机波音747,载客324名,从纽约首航伦敦,飞行时间只用了6小时10分,而14年前,美国好莱坞著名女影星格蕾丝凯利从纽约乘轮船赴欧洲小国摩纳哥,举行举世瞩目的世纪婚礼时,在大西洋上足足航行了8天。
1964年,美国空军招标,发展大型军用运输机C5A; 波音、道格拉斯、洛克希德三大公司竞标,结果是波音失败,洛克希德中标。波音的飞机方案是无懈可击的,只是要价过高。波音从失败中奋起,决定这一技术转为民用,发展大型宽体客机,并得到了泛美航空公司的支持。波音747项目无论是当时还是现在看来都是一场冒险,宽体客机是飞机设计上的一次革命,其基本型波音747…100机身22英尺宽,一排10座位,双通道;波音最显著的特征是上舱突起,这一突起就增加载客100人,最大载客量达490人。波音为投产波音747,花费2亿美元建设目前仍是世界上最大的厂房,该厂房占地43亩,室内面积有40个足球场那么大。波音747最初发展并不顺利,问世不久就遭到两个打击:一是发动机技术不过关,迫使30多架飞机趴窝,使波音成了“养鸡场”。二是赶上席卷全球的石油危机,油价暴涨,使航空公司考虑成本而不敢购买波音747,竞争对手乘机推出250座左右的中型客机L…1011和DC…10波音为了适应这一形势,不得不把机身截去14。2米,变成300座的747SP,以保住747飞机的市场。自至首航8年后的1978年,世界民航市场回升,发动机也过了关,波音747才改变被动局面成为市场新宠。很快,波音747的市场就超过了L…1011和DC…10的总和。1988年交付使用的波音747…400是本系列中最先进的,可载客524名。1990年,美国政府决定用波音747…400改装为新的总统专机“空军一号”。 截至2002年,共有1261架波音747飞机在世界各大航空公司运营,乘坐过它的人次超过世界总人口的四分之一。 波音宽体客机垄断世界民航已有30多年,现在,欧洲空中客车工业公司已发起了挑战,开始研制新一代巨型客机A380;预计2006年面世。