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波音2707

2012年01月11日 09:38   來(lái)源:SRC-295289454   

  波音2707是美國波音公司首次開(kāi)發(fā)的超音速客機計劃,也是美國歷史上至今唯一一種由美國政府直接主導、出資的民航客機研發(fā)項目。 

  1960年代,世界卷起了超音速客機的浪潮,美國也不甘落后,由美國政府主導研制美國的超音速客機,與研制軍用飛機的程序相同,國家招標、廠(chǎng)商競標、國會(huì )撥款,波音公司在競標中贏(yíng)得合約后,波音在西雅圖開(kāi)始飛機的設計工作。但至1970年代,因反對超音速客機的聲音驟起、研制時(shí)遇到技術(shù)困難、缺乏明確的市場(chǎng)需求等因素,政府最終在1971年撤銷(xiāo)了對這個(gè)項目的資金投入,在2架原型機完成之前就中止了整個(gè)計劃。

  研發(fā)背景  

  作為新興的超級大國,美國已經(jīng)在第一代噴氣客機之戰中奪取了領(lǐng)導權,波音 707 和 DC-8 像潮水一樣灌向世界的民航市場(chǎng),自然不會(huì )坐視歐洲和蘇聯(lián)在有關(guān)國家聲望的超音速客機之戰中領(lǐng)先。波音在 52 年就開(kāi)始關(guān)注超音速客機的問(wèn)題,58 年組織起研究小組,60 年開(kāi)始,每年投入 1 百萬(wàn)美元,準備大干快上了。62 年英法和蘇聯(lián)都開(kāi)始正式研制超音速客機時(shí),美國聯(lián)邦航空署 FAA 也提出了自己的超音速客機計劃。敢為人先的 Juan Trippe 指令泛美航空公司在 63 年 6 月 3 日向英法意向性訂貨協(xié)和式一天之后,肯尼迪在 63 年 6 月 4 日,在科羅拉多泉新建的空軍學(xué)院畢業(yè)典禮上,指令啟動(dòng)美國的超音速客機計劃。擬議中的美國的超音速客機要更大、更快,要求達到 250-300 人的載客量和三倍音速的速度,航程不光要能夠覆蓋北大西洋航線(xiàn),還要能夠覆蓋太平洋航線(xiàn)。NASA 對超音速客機積極研究,波音、洛克希德、道格拉斯和北美洛克韋爾都推出了自己的研制方案,通用電氣和普拉特·惠特尼也分別提出了各自的發(fā)動(dòng)機方案!

  洛克希德的 L-2000 方案介于協(xié)和式和圖-144 之間,只是比兩者都要大一號。L-2000 采用雙三角翼,翼下四臺發(fā)動(dòng)機,布局循規蹈矩,不過(guò)因為“美英一家”的緣故,沒(méi)有人指責洛克希德抄襲英法。道格拉斯的方案和洛克希德的方案大同小異!

  波音開(kāi)始時(shí)的方案也研究過(guò)無(wú)尾大后掠三角翼,但是在競爭 TFX(最后通用動(dòng)力勝出,推出 F-111)時(shí),波音積累了相當的變后掠翼的設計經(jīng)驗,引起波音超音速客機研制人員的強烈興趣,在波音內部的競爭中,變后掠翼勝出,公司代號波音 733。但是洛克希德和道格拉斯都用 2000 作為代號,分別為 L-2000 和 DC-2000,意喻 21 世紀的超先進(jìn)技術(shù),波音也不甘落后,最后將波音 733 改名為波音 2707,既有 21 世紀的含義,又提醒人們波音 707 將民航推入了噴氣時(shí)代。波音 2707 的方案幾經(jīng)變更,從波音 2707-100 演變到-200,載客從 150 逐漸增加到 250,最后達到 300 人以上,發(fā)動(dòng)機從機身下集中的四發(fā)(類(lèi)似 B-1 轟炸機)變到平尾下的四發(fā),速度從 M3 降到 M2.7,航程 6,440 公里(-300 增加到 6,760 公里)。波音 2707-200 的變后掠翼可以在 20-72 度后掠角之間變化,在不犧牲超音速巡航性能的前提下,優(yōu)化低速起飛、著(zhù)陸和亞音速巡航的性能。后一點(diǎn)十分重要,因為波音已經(jīng)意識到噪聲和音爆的問(wèn)題,小后掠角可以以較低的速度起飛、著(zhù)陸,大大減低噪聲;音爆將使超音速客機在大陸上空被迫以亞音速飛行,所以亞音速將不僅僅是過(guò)渡階段,可能有相當一部分航線(xiàn)將以亞音速飛行。在機翼后略到最大角度時(shí),機翼后緣和平尾前緣重疊,形成完整的大后掠三角翼,在保持“合成”機翼的相對厚度條件下,容許機翼厚度增加,簡(jiǎn)化結構設計和增加翼內載油量,這一點(diǎn)和 F-14 非常相似。和 F-14 不同的是,波音 2707-200 的四臺發(fā)動(dòng)機安裝在尾翼下,這是一個(gè)十分獨特的設計。發(fā)動(dòng)機安裝在機尾并不罕見(jiàn)。飛機速度增高時(shí),氣動(dòng)升力中心不斷后移,而重心保持不變,自然形成一個(gè)低頭趨勢,需要壓平尾來(lái)恢復水平,這個(gè)動(dòng)作稱(chēng)為配平。壓平尾形成的向下氣動(dòng)壓力增加了阻力,稱(chēng)為配平阻力。機尾發(fā)動(dòng)機的重量形成自然的配平力矩,減少配平阻力,這是為什么 60 年代尾置發(fā)動(dòng)機布局十分流行的重要原因。尾置發(fā)動(dòng)機的另一個(gè)好處是,發(fā)動(dòng)機遠離機艙,噪音較低。尾置發(fā)動(dòng)機在機械故障、渦輪盤(pán)碎裂時(shí),碎片不易傷及乘客,對安全性要求及其嚴格的客機也是一個(gè)有利因素。但是尾置發(fā)動(dòng)機一般離地較高,維修不便。波音將發(fā)動(dòng)機安裝在水平尾翼下,既利用了尾置發(fā)動(dòng)機的優(yōu)點(diǎn),又避免了維修不便的問(wèn)題,是一個(gè)不錯的主意。對于波音 2707-200 這樣的變后掠翼飛機來(lái)說(shuō),固定的尾翼下的發(fā)動(dòng)機還避免了常規的翼下發(fā)動(dòng)機的麻煩,因為機翼后略角變化時(shí),翼下發(fā)動(dòng)機必須同步偏轉,以保持和前進(jìn)方向一致。B-1 轟炸機那樣在翼根下密集安裝發(fā)動(dòng)機的做法對客機不合適,發(fā)動(dòng)機的噪音和振動(dòng)離機艙太近,這也是波音 2707-100 演變?yōu)?200 的一個(gè)重要原因。

  終止撥款 

  1971年3月,盡管美國超音速客機計劃受到時(shí)任總統尼克松大力支持,但美國參議院否決了進(jìn)一步撥款。支持者為了延續這項計劃,打著(zhù)“為了一架美國超音速客機的國家委員會(huì )”(National Committee for an American SST)的旗號,呼吁支持者每人捐款1美元以實(shí)現這個(gè)理想[11]。隨后來(lái)自各地航空愛(ài)好者的信件像雪片飛來(lái),總共收集到近一百萬(wàn)美元的捐款。而工會(huì )由于擔心越戰和阿波羅計劃的結束會(huì )給美國航空工業(yè)帶來(lái)新一次的蕭條并引起失業(yè),因此也支持超音速客機計劃繼續進(jìn)行。時(shí)任美國勞工聯(lián)合會(huì )-產(chǎn)業(yè)工會(huì )聯(lián)合會(huì )主席喬治·米尼(George Meany)認為,美國起步較晚,在發(fā)展第一代超音速客機時(shí)已失去優(yōu)勢,但美國應該盡快準備進(jìn)入第二代(1980年代至1990年代的超音速客機)的競爭。 

  盡管分歧仍然很大,美國國會(huì )仍如期于1971年5月20日正式舉行有關(guān)是否終止超音速客機計劃撥款的投票,而這是一次極具爭議的投票。共和黨領(lǐng)袖杰拉爾德·福特引用喬治·米尼的論點(diǎn):如果你給予超音速客機一票,您正是在保證現在的13,000個(gè)職位和二線(xiàn)的50,000個(gè)職位,以及未來(lái)十年內每年150,000個(gè)職位。而領(lǐng)導反對陣營(yíng)的薛尼·耶茨(Sidney Yates)更要求舉行一輪公民投票。最終美國國會(huì )在215票反對撥款、204票支持的情況下,決議終止超音速飛機計劃的撥款。 

  而在波音2707超音速客機計劃結束之時(shí),美國政府和波音公司已經(jīng)投資了超過(guò)10億美元,當時(shí)波音2707擁有來(lái)自25家航空公司的115架訂單,協(xié)和飛機則有來(lái)自16家航空公司的74架訂單。波音正在建造的兩架原型機也無(wú)法完成,同時(shí)由于波音也失去了部分政府合約,民用航空市場(chǎng)也適逢降溫,波音公司不得不裁員60,000人以維持經(jīng)營(yíng),因此波音2707也被輿論戲稱(chēng)為“幾乎吃掉西雅圖的飛機”(The airplane that almost ate Seattle)。

(責任編輯:王飛)



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