巡航速度2.2马赫,巡航高度18000米:“昙花一现”的图144客机

飞帅 2022-01-17 18:19:52

提起超音速客机,大家首先想到的是著名的“协和”飞机,但“协和”并不是第一种冲上蓝天的超音速客机,世界上第一种试飞的超音速客机是苏联的图144,图144与协和非常相似,都采用了狭长的双三角形下单翼布局,都有可下垂的机头,但二者在内部结构、发动机和航电等方面完全不同,可以说图144走了一条与协和完全不同的技术路线。

图144客机

与协和的弧形前缘三角翼不同,图144采用了大后掠双三角翼

然而对苏联来说,图144的意义已经超出了飞机本身,它已经上升到国家竞争的层面,超音速客机成了提高民族自豪感和国家凝聚力的手段。这本来无可厚非,但由于苏联高层太过急功近利,提出了很多违背科学规律和不切实际的要求,导致图144的研制工作受到了严重干扰,很大程度上成了赶工期的形象工程,在寿命、经济性、舒适性甚至安全性上都存在不小问题,最终成了政治牺牲品。

图144的客舱

因缺乏技术储备,设计指标又过高,图144在研制过程中出现了很多困难。最突出的是图144采用了前缘内侧78度、外侧55度的大后掠双三角形主翼,导致降落速度非常快,而苏联又缺乏先进的制动技术。协和则是世界上首批使用防抱死制动系统(ABS)的民航客机,防抱死制动系统可以防止因机轮锁死令轮胎的静摩擦力变成滑动摩擦力而无法控制方向,避免飞机失控。采用ABS系统后,协和能够在着陆重量188吨,速度305千米/小时的情况下,仅用1,600米长的跑道完成降落。显然,获取协和的技术情报无疑是解决问题的最快办法,为此连克格勃都出动了,闹出了一桩著名的间谍案。

克格勃还专门给刺探协和客机情报的行动取了一个代号——“布林希德”行动。在“布林希德”行动中,克格勃间谍成功策反了俄裔法国高级技术官员谢尔盖•法比欧,他向苏联提供了记录有协和客机全部技术文档的微型胶卷。这种特制的胶卷通过比利时到华沙的特快列车运出,藏在头等车厢内厕所暖气片后的暗格内。但“布林希德”行动最后还是失败了,1965年2月,苏联民航巴黎站经理谢尔盖·帕夫洛夫在巴黎一家餐厅被捕,从他身上搜出了一张写有“协和”客机起落架、刹车和高科技冶金机密的餐巾纸,克格勃获取技术情报的努力归于失败。

其实,苏联的最大的短板不在超音速客机的设计,而在材料,就算是拿到了协和所有的资料,对解决图144面临的难题也帮助不大。因此,图144生产型的研制不得不走上了违背科学规律,片面追求设计指标的道路。

起落架轮胎不是受不了吗?我就多弄轮胎来分担,图144生产型的主起落架轮胎达到了两组8个,又设计了一对可收放前翼来减速,这还不算,还弄了减速伞辅助制动,给航班运营带来了很大麻烦,三角翼后掠角也减为前缘内侧76度,外侧57度。尽管采用了这么多的措施,图144的进场速度仍达315-335 公里/小时,但体积和重量却实打实的增加了,图144比协和长了3米,空重足足多了20吨。

图144存在的问题,在后来的一场事故中充分暴露。1973年,图144参加了巴黎航展,与协和客机同台竞技,但空重多出20吨的图144在机动性方面毫无疑问是大为逊色的,为了不被协和比下去,机组人员不得不加大难度,做了一个大角度爬升的动作,但因机鼻突然下倾,飞机开始向地面俯冲,飞行员只能全力拉起,结果超出了飞机设计过载,图144先是左翼折断,继而空中解体。事故造成包括主任设计师弗拉连•杰罗夫在内的6名机组人员全部遇难。而按照苏联方面的说法,这架图144是为了避让一架航拍的“幻影”战斗机才坠毁的,奇怪的是事后坠毁图144的黑匣子神秘失踪了,不排除被西方窃取的可能性。

这次事故暴露的最大问题是图144的强度不足,事实上早在静力测试中就出现了裂纹,却一直没能引起重视。迫于舆论压力,图144的结构得到了加强,又增加了近10吨的重量,为确保性能指标,发动机更换为推力达240千牛的RD36-51引擎,一举超过了协和的“奥林帕斯”593Mk610涡轮喷气式发动机,装备新型发动机后,图144不开加力即可在18000米高空以2.2马赫的速度作巡航飞行,航程也增加到6500公里,解决了腿短的问题。

1975年12月,图144正式投入苏联国内航线的运营,但仅限于货运及邮政服务,试运营一段时间后,于1977年11月开始在莫斯科一阿拉木图航线上载客飞行,但好景不长,1978年两架图144先后发生燃油管路开裂和压气机叶片碎裂的事故,只好又恢复货运飞行。但最终因经济性太差,苏联不得不于1984年彻底停止了图144的航线飞行。

作为苏联第一种超音速客机,图144的确存在很多问题,主要表现在以下几个方面:

一是可靠性差。在图-144的102架次和181小时的客货运飞行中,一共发生大大小小226次故障,这个故障率以民航客机的苛刻标准来衡量是完全无法接受的。实际上,从图144的几次事故来看,它已经不仅仅是可靠性差,而是连安全性都难以保障的问题了。

二是经济性差,成本高。因要克服更大的阻力,超音速客机的油耗本来就大于亚音速客机,而苏联发动机的油耗又普遍较大,使这个缺点进一步放大。图144的发动机几经更换,先是推力172千牛的NK144F发动机,后是推力240千牛的RD36-51,这两种发动机在寿命、经济性、可靠性上与西方的同类型号存在不小的差距。此外落后的进气调节方式也带来了额外的阻力,图144的进气道处有活动斜板,可以根据速度和迎角的变化进行半自动调节,这跟协和客机的全电脑自动控制方式有着质的差距,使得图144往往因进气斜板调节滞后存在溢流或进气不良的现象。

图144的发动机油耗较高

三是舒适性差。前期版本的图144因必须开加力才能超音速巡航,加之与协和的复杂燃油蒙皮冷却系统不同,图144直接用大功率空调来降温,再加上隔音差,座舱内的噪音高达95分贝,乘客之间连正常交流都很困难,也就谈不上舒适性了。

其实,协和客机后来的运营已经证明,无论是研发成本、航程、载荷还是耗油量上,超音速客机都有很大劣势,如协和的试飞总时间是同等大小亚音速民航客机的4倍之多。现在,连超音速客机都被视为一条弯路,更不要说图144了,且后来的事实证明苏联/俄罗斯的民航实力远不及欧美,却非要在尖端的超音速客机领域与空客一争长短,实属不自量力。

最终,图144与协和相争,反而让坐山观虎斗的美国成了最大赢家,美国波音2707超音速客机项目在2架原型机完成之前就被中止。而协和项目削弱了空客在亚音速民航客机领域的竞争力,到1976年,英法两国已在超音速客机计划上投资了超过8亿英镑,超过最初预算近6倍,且因远达不到预定销售数量,巨额投资根本无法收回。苏联为研制图144也花费了20多亿美元,而收益几乎为零。

美国波音2707超音速客机

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  • 2022-01-19 11:23

    没办法 民航还是得讲究经济性