蘇聯圖-144:注定失敗的協和飛機競爭者

蘇聯圖-144:注定失敗的協和飛機競爭者斯蒂芬·道林(StephenDowling)2017年11月4日MessengerMessenger分享平台MessengerTwitter分享平台Twitter人人網分享平台人人網開心網分享平台開心網微博分享平台微博QQ分享平台QQ豆瓣分享平台豆瓣Google+分享平台Google+WhatsApp分享平台WhatsApp複製鏈接,瀏覽器將打開另一個窗口關上分享窗口ImagecopyrightGettyImages1968年12月,一架具有里程碑意義的客機即將迎來首飛。這架飛機就像一枚巨大的白色投鏢,是20世紀60年代人類創造的最具未來感的飛行器。超級流線型設計確保它的速度能夠達到來福槍子彈的速度——此前有人覺得這對載客飛機來說太快了。協和式客機:20世紀設計經典貝爾雅科夫:米格戰鬥機背後的功臣沙皇炸彈:毀滅性巨大而無法使用的超級核彈這架飛機獨特的尖頭很像是電影《飛俠哥頓》(FlashGordon)系列裏依靠火箭助推的飛行器。當飛機靠近跑道時,整個機頭會下滑,讓飛行員能夠更好的觀察地面的情況。這個效果讓飛機看起來像是即將落地的大鳥。這聽起來就像是在描述英法合作製造的協和飛機(Concorde)。協和飛機穿越大西洋只需三個小時左右——但上文中描述的並不是協和飛機。這架太空船風格的噴氣式客機的巨大尾翼上飾有前蘇聯的錘子和鐮刀圖案。這是共產主義版的協和飛機:圖波列夫圖-144(Tu-144,,圖-144),也是首架速度超過兩倍音速的客機。它的首飛早於協和飛機三個月。西方國家的觀察家稱之為”協和斯基”(Concordski),因為它和豪華飛機協和號非常相似。不過圖-144並未成為家喻戶曉的名字。部分原因是設計敗筆——另外也因為在1973年巴黎航空展上發生在全世界媒體面前的一次嚴重空難。***和冷戰時期很多偉大的科技創舉一樣,圖-144的故事也是圍繞政治展開的。1960年,前蘇聯總理尼基塔·赫魯曉夫(NikitaKhrushschev)得知了英國和法國正在研究一個新的飛機項目以重振飛機製造業的消息。這架名為”協和”的客機設計速度以音速計,它將把歐洲至美國的飛行時間縮短至數個小時。兩年後,英國和法國簽訂了正式的合作協議,開始飛機的設計和製造。差不多與此同時,飛機製造商波音公司和洛克希德(Lockheed)的超音速運輸項目(SST)也獲得批准開始進行。ImagecopyrightSciencePhotoLibraryImagecaption前蘇聯此前已經把三角形機翼設計用於米格-21(MiG-21)等戰鬥機(圖片來源:SciencePhotoLibrary)前蘇聯意識到他們必須爭分奪秒。”協和飛機和圖-144之間的競爭關係是那個時代國際關係的特徵,”協和飛機前飛行員,英國航空公司(BritishAirway)航班運營經理喬克·洛威(JockLowe)說,”當時還在同時進行太空競賽和登月競賽。”先鋒號:仍然在軌運行的世界最早科學衛星翱翔於太空邊緣的U-2高空偵察機揭秘”飛機墳場”洛威說:”當時的理論是誰的飛機越快,誰就越是成功。”既然米格-21和美國的F-104這樣的戰鬥機已經能夠達到兩倍音速,超音速旅行似乎就成為有可能實現的任務——儘管可能還具有挑戰性。航空資訊網站全球飛行(FlightGlobal)的出版商大衛·卡明斯基-莫羅(DavidKaminski-Morrow)說:”前蘇聯在太空競賽初期取得的成功大大增強了它對技術專家治國政治時代的信心,並促使領導層相信有可能與西方聲望極高的項目展開競爭。”前蘇聯的圖-104噴氣式客機當時已經造成轟動。在20世紀50年代,蘇聯人乘坐這款飛機各地旅行,讓西方世界感到震驚。根據作家霍華德·穆恩(HowardMoon)在冷戰結束前完成的關於圖-144的重要歷史著作《蘇聯的超音速運輸》(SovietSST),圖-104為更宏大的航空目標鋪平了道路。ImagecopyrightGettyImagesImagecaption前蘇聯的首架客機圖波列夫Tu-104讓西方世界感到震驚(圖片來源:GettyImages)在20世紀50年代,前蘇聯的快速工業化促使蘇聯的規劃者提出更為宏大的計劃。”前蘇聯的領導人被尖端行業的成就衝昏了頭腦,所以除了前蘇聯太空計劃和軍事航空取得的榮譽外,領導人還對這些宏大的項目念念不忘。但是,前蘇聯的技術和經濟現實與蘇聯精英階層對之過高的期待之間產生了溝壑,這可以在很大程度上解釋隨後發生的複雜歷史,”穆恩在他的書中寫道。俄羅斯之”熊”:老當益壯的圖-95轟炸機可以倒著飛的飛機如果蘇聯在登月競賽獲勝的話……圖-144後來成為不論付出怎樣的代價都必須成功的項目。但在20世紀60年代,當蘇聯的大量科技資源都投向太空競賽的時候,對客機項目的投入就微不足道了,卡明斯基-莫羅表示。他說:”太空競賽導致前蘇聯把注意力從超音速轟炸機,轉移到長距離火箭和高空導彈,從而削弱了圖-144項目,迫使前蘇聯把圖-144定位為獨立的民用飛機項目。”他還說:”這與前蘇聯製造客機的經驗背道而馳,導致開發者要面對從零開始設計複雜的超音速飛機的艱巨使命。同時,飛機還要滿足舒適度和經濟效益等要求——此前很少需要考慮這些要求。”ImagecopyrightAlamyImagecaption圖-144項目要求在太空競賽的同時投入大量研發資源(圖片來源:Alamy)圖-144項目很快就開始出現問題。首先,它超過了前蘇聯當時航空工業的水平大概10至15年。圖-144落後的兩個重要領域是剎車和發動機控制。幾乎讓英國圓了太空夢的納粹火箭被蘇聯遺棄的致命細菌戰島嶼噴火戰鬥機:經典設計的呼嘯之美協和飛機在很多尖端科技上處於領先地位,不僅包括剎車。它是首批使用碳纖材料製造剎車的飛機,在飛機落地後能夠經受讓飛機減速所產生的巨大熱量(協和飛機落地的速度很高,在每小時185英里左右(296公里/小時))。但是俄羅斯人未能模仿這一設計。更大的問題在於發動機。協和號是首架飛行系統的重要部分完全由電腦控制的客機——它會不斷改變進風口的形狀,以確保發動機以盡可能高的效率運轉。ImagecopyrightSciencePhotoLibraryImagecaption協和飛機擁有很多前蘇聯無法與之相比較的先進技術(圖片來源:SciencePhotoLibrary)協和飛機還有一套飛行控制系統,能夠微調機翼的形態,以減少超音速飛行時的拖拽力。在此之前,這種計算機控制機翼的做法是聞所未聞的——現在亞音速飛行的客機也已經配備這項技術。前蘇聯知道協和飛機項目正在有條不紊的進行,所以對圖-144投入了越來越多的資源。這是對圖波列夫設計局——以及發動機設計師庫茲涅佐夫(Kuznetsov)和科爾索夫(Kolesov)(他們兩人為這個雄心勃勃的計劃建造了發電廠)——的一場考驗,因為他們在製造飛機的同時還在與美國展開太空競賽。與協和飛機相比,圖-144的體型要大很多,長度超過67米,比協和飛機長大約3.7米。它的設計巡航速度是2馬赫(2158公里/小時),一共四台發動機,每台發動機在加上補燃器後可以產生超過44,000磅的推進力——比協和飛機每台發動機的推進力多6000磅。雖然圖-144的動力更為強勁,但是它升入空中所需的動力更多。空載時,圖144的重量接近100噸,比協和飛機空載重20噸。部分原因是它巨大的起降裝置。協和飛機前面有兩個輪子,機翼下有兩組輪子,每組四個輪子。而圖-144前面有兩個輪子,機翼下一共有12個輪子,部分原因是俄羅斯的輪胎採用了合成橡膠,較容易出現問題(他們的思路是如果一兩個輪子壞了,還有足夠多的輪子支撐飛機的重量)。雖然圖-144在表面上很像協和飛機,但是它們有很多區別,協和飛機的設計師解決的問題在圖-144那裏並沒有足夠成熟的解決方案。”圖-144的空氣動力學設計較弱——雖然只是略遜一籌,但是這很關鍵,”洛威說。ImagecopyrightAlamyImagecaption圖-144看起來和協和飛機非常類似,尤其是超音速側影(圖片來源:Alamy)”我們進行了研究,當它開始服役後,我們就知道它不是我們的競爭對手。”然而,前蘇聯還是率先製造出了超音速客機。圖-144首次飛行是在1968年12月,首次超音速飛行是在1969年6月。協和飛機首次飛行是在1969年3月,首次超音速飛行是在當年10月。前蘇聯由此造成了一次重大的外交轟動——但是當他們嘗試將這架重量接近100噸的客機投入運營時很快就遇到一系列難題。西方的觀察家過去總認為柏林牆以西地區的科技明顯更勝一籌,並認為前蘇聯的圖-144如果要趕超西方,唯一方法就是通過工業間諜。所以圖-144被稱為”協和斯基”,被視為幾乎是協和飛機的複製品,儘管設計細節部分帶有前蘇聯的粗獷風格。卡明斯基-莫羅說,事實並不是那麼黑白分明。”毫無疑問,前蘇聯對圖-144的構想極大的受到了協和飛機的影響——比如,去掉水平尾翼是對前蘇聯以往設計的大膽改變。””但是其他方面存在明顯的區別,比如發動機的配置。圖-144還需要更為堅固的機身,以應對較為惡劣的飛行環境。雖然工業間諜在圖-144的開發中發揮了作用,但是前蘇聯仍然依靠自己探索,解決了項目中出現的大量技術難題。結果是圖-144是一架與協和飛機大體相仿,但在細節上有很大區別的飛機。”1973年,蘇聯在巴黎航空展上發佈了圖-144。圖波列夫駕駛生產的第二架飛機來到航空展,與公開演示飛行的協和原型機同台展示(當時,西方的設計仍未投產)。兩大超音速客機團隊之間的競爭十分激烈。根據《時代》雜誌的報道,圖-144的試駕員米哈伊爾·科斯洛夫(MikhailKoslov)曾嘲諷協和飛機團隊:”你就等著看我們飛吧。到時候你就會看到了。”6月3日,圖-144成功升空,科斯洛夫似乎打算超過前一天協和飛機較為謹慎的演示飛行。然後空難降臨了。圖-144先是起飛,然後貼近跑道,機頭垂下,起落架也放下來,好像是要著陸——接著又快速爬升,發動機開足馬力。數秒後,飛機翻轉,撞入附近的一個村莊。機上所有六名機組人員和村莊裏的八人都因此喪命。關於圖-144的墜機原因有幾種理論。有人認為駕駛員在速度較慢的時候操縱過度,導致飛機的升力不足。也有人表示,當時多雲的天氣可能讓機組人員感到困惑。還有一個理論是,飛機在最後時刻不得不突然轉向,以避開提早來到近處一邊飛行一邊拍攝圖波列夫前翼的法國幻影戰鬥機。ImagecopyrightAlamyImagecaption前蘇聯原本希望讓圖-144在1973年巴黎航空展上給人留下深刻的印象——但是卻遭遇了空難(圖片來源:Alamy)墜機只是反映出圖波列夫前衛設計的一部分問題。所以前蘇聯的國家航空公司——現俄羅斯航空公司(Aeroflot)對將飛機投入運營開始感到擔心。在正式投入運營之前,圖波列夫必須解決一系列問題。即使在當時,1975年的首批客機航班仍然處於測試運營階段,只是把信件而非乘客從莫斯科送往現哈薩克斯坦的阿拉木圖(Almaty)。直到1977年,圖-144才開始客運。前蘇聯無法為降低客艙噪音找到合適的解決方案。發動機和從發動機進氣口吸收空氣的空調設備都會造成巨大的噪音。空調系統非常重要,否則機身表面的空氣摩擦產生的熱量會導致機艙溫度上升,併發生危險。而協和飛機把燃料用作吸熱功能,以控制溫度,所以不需要如此大功率的空調設備——這就把噪音降低到了可以讓人接受的程度。穆恩對圖-144搭載外國觀察家的首次飛行的描寫中清晰指出了圖-144與協和飛機的區別:”客艙有一些缺點:一些天花板的面板沒有合緊,服務托盤卡殼,窗戶的遮光板會自行下落。五座並列過於擁擠而受到批評。有的衛生間無法使用。新客機存在這些問題是正常的。但是還有一個更為嚴重的問題。機載音箱播放了《愛情故事》(LoveStory)、《布達佩斯之戀》(GloomySunday)、《虎豹小霸王》(RaindropsKeepFallingonMyHead)等片的主題曲,但乘客幾乎聽不到。他們印象最深刻的不是速度,而是噪音。””按照《紐約時報》的報道,在氣流的衝擊下,巨大的空調和發動機發出了震耳欲聾的噪音,簡直在皇后區(Queens)都能聽到。乘客抱怨巨大的風聲讓人無法交談,他們只能通過傳遞字條來交流。”圖波列夫只是把圖-144送入空中,但是在服役後,它帶來的問題超過了它的價值。這個政治色彩濃厚的項目消耗了大量的資源。1977年,圖波列夫試圖購買協和飛機使用的發動機管理計算機,但是英國擔心他們會把計算機用於噴氣式轟炸機,所以拒絶了請求。ImagecopyrightGettyImagesImagecaption圖-144是最後一批需要使用降落傘來減速的客機(圖片來源:GettyImages)一度頗受讚譽的科技壯舉轉眼成了政壇的燙手山芋。俄羅斯航空在1976-1982年的五年規劃中甚至沒有提及這架飛機。1978年6月,圖-144改良版在預交付試飛中發生墜機,自此以後俄羅斯航空就結束了圖-144的航空生涯。圖-144隻進行了102次商業飛行,其中僅55次是客運。與之相比,協和飛機服役時間超過25年,完成數千次飛行,成為20世紀最經典的設計之一。1982年,圖-144正式停產。剩下的14架圖-144獲得了短暫的二次使用機會,用於訓練前蘇聯太空暴風雪號(Buran)航天飛機的機組人員。到1989年柏林牆倒下,剩下的飛機大部分已經封存,其中一部分存放在莫斯科附近茹科夫斯基(Zhukovsky)的前蘇聯飛機測試基地。***圖-144的故事本應就此結束,但還有一點後續。20世紀90年代,美國航天局(Nasa)開始了一項數十億美元的項目”高速研究計劃”(HighSpeedResearchProgramme),試圖建造下一代超音速運輸器。波音和洛克希德公司在20世紀60年代開始設計類似協和號的飛機,但是項目因多方面原因被取消,包括燃油成本和噪音問題。近30年後,美國航天局希望重拾這一項目。該項目的成員之一是美國航天局的前試飛員羅布·瑞沃斯(RobRivers)。他是唯一駕駛過協和號和圖-144這兩種飛機的飛行員。”我差不多是HSRP項目的專用飛行員,我在波音工作。這個項目很大,差不多是一個40億美元的項目。””當我在HSRP項目時,英國航空公司的一名飛行員來到蘭利(Langley)和我們討論協和飛機和高速飛行。””我當時覺得駕駛協和飛機是個很棒的主意。於是,1997年,我飛到肯尼迪機場,坐上協和飛機的彈射椅就起飛了。當時,手邊有秒表、筆記本和卷尺,”瑞沃斯後來還在布里斯托(Bristol)附近用協和飛機模擬器完成了數次飛行,後來又駕駛另一架協和飛機飛回美國。因為美國從未製造過超音速客機——20世紀時美國自己的計劃遭遇失敗——所以美國航天局需要他人的幫助來進行飛行測試。一個大問題是”英國航空和法國航空都沒有空餘的協和飛機給我們做實驗,”瑞沃斯說。當時前蘇聯剛在幾年前解體。俄羅斯的處境十分不利,經濟呈自由落體式下滑。”克林頓總統和俄羅斯曾商談與俄羅斯航空業合作開展大型項目,因此他們的工程師才沒有流失到伊朗等地,”瑞沃斯說。俄羅斯確實有一架超音速客機——不過它經歷了坎坷的命運,並且已經退役。ImagecopyrightSciencePhotoLibraryImagecaption圖-144讓美國航天局有機會借助真實飛機的力量設計未來的超音速飛機(圖片來源:SciencePhotoLibrary)”1993年,我們簽訂了一份協議,租賃圖-144進行一些非常複雜的實驗,”瑞沃斯說。在俄羅斯做生意並不容易。租賃圖波列夫必須通過一家英國公司IBPAerospace。這家外包公司是該交易的中間商。”交易是這樣的——美國航天局要付款給波音,波音付款給IBP,IBP付款給圖波列夫。那時會有人在半夜用美元購買燃油——這在當時的俄羅斯是非法的。”瑞沃斯說。”我們開的這架圖波列夫之前只飛了83個小時就在1990年退役了,之後在1993年被封存。但是現在就像鳳凰一樣浴火重生了。”美國航天局租賃圖-144後,安裝了更可靠的現代發動機以及一整套儀器,包括特別的”數據總線”,它可以存儲飛機在執行飛行任務時運行的很多實驗的所有數據。然而,早期的飛行成了一場災難。數據總線記錄下了不可能出現的飛行特點。代表圖波列夫駕駛飛機的俄羅斯飛行員不能接受美國航天局的訪談。”合同裏沒有包含與飛行員訪談的條款,”圖波列夫已瀕臨破產,只能按照合同規定的付款條件行事。飛行員收到付款也是在飛行結束以後。”後來經過決定,美國航天局不得不派出自己的飛行員去測試圖波列夫。ImagecopyrightSciencePhotoLibraryImagecaption美國航天局的項目讓圖-144在1990年代末起死回生(圖片來源:Nasa)確定的人選就是瑞沃斯,並且特別預定了1998年9月前往俄羅斯。在出發前數周,他和幾個朋友一起休了一個短假。”我去了懷俄明州(Wyoming)釣鱒魚。我狠狠的摔了一跤,脛骨斷了,脊柱骨折,腳踝也摔壞了,”瑞沃斯說。”在懷俄明州,我告訴醫生:’我兩周後必須去俄羅斯。你一定要治好我。’他說:’不可能,你打的石膏至少要六到八個月才能拿掉。'”最後,醫生還是讓步了,在瑞沃斯的腿上綁了鐵棒,這樣他就可以成行。美國航天局不希望瑞沃斯帶傷去俄羅斯。”如果美國航天局的飛行員撐著拐杖出現會很丟臉,”瑞沃斯說。但是,再找其他人就太晚了。瑞沃斯在前往莫斯科的長途班機上臉色一直很差,亞歷山大·普霍夫(AlexanderPukhov)在機場接到他以後,送他上了廂式車。普霍夫是圖波列夫公司的設計總監,1960年代曾在圖-144的項目中工作。瑞沃斯的第一個晚上就被送去看圖波列夫公司的航空醫師。聲望頗高的普霍夫在那裏與瑞沃斯達成了一個約定。”普霍夫對我說:’只要你在媒體面前不用拐杖,並且在走向飛機的時候不用拐杖,你就可以駕駛飛機。'””我的腿當時非常疼,但是我絶對不能錯過這個機會。這將會是我試飛職業生涯的巔峰。整個西方世界只有兩個人駕駛過這架飛機,而我將會成為其中之一。”瑞沃斯和另一名飛行員戈登·富勒頓(GordonFullerton)被安排住在茹科夫斯基附近的前克格勃療養院。茹科夫斯基曾經是前蘇聯的空軍基地,用來作實驗性設計和原型的測試。”當我第一次看到這架飛機時——它龐大的機身和它距離地面的高度——我感到震驚。”瑞沃斯遵守了諾言,首飛時不拄拐杖走向飛機。但是用腳踝走路給他帶來了巨大的痛苦。”我花了很長時間練習(不用拐杖)用拐棍走路。當腳踝受到壓力時我感到痛苦萬分。”ImagecopyrightAlamyImagecaption圖-144缺少協和飛機的複雜性,但是它的動力要強大得多(圖片來源:Alamy)”於是我丟下了拐杖。用拐棍走向飛機。普霍夫看到後捧腹大笑,大家都給我加油歡呼,就好像是電影場景一樣。”瑞沃斯和福勒頓(福勒頓於2013年去世)駕駛圖-144完成了很多次飛行,直到1998年末。到最後,瑞沃斯成為全球唯一可以自稱擁有駕駛圖-144和協和飛機第一手經驗的飛行員。美國航天局的飛行為圖-144的飛行生涯畫上了句號。儘管美國宇航局對它進行了很多調整,但是圖-144的客運成本依舊過高,也不夠可靠。現在殘留的”協和斯基號”有的在博物館裏,有的存放在飛機庫裏。其中一架停放在德國科技博物館的外面,旁邊就放著它的老對手——協和飛機。”協和飛機更加複雜,”瑞沃斯說,”但是圖-144在工程學方面也有很多複雜的例子。””它們不一樣。圖-144可以乘坐更多的旅客,飛行速度更快,飛行高度更高。””協和飛機就像是肯塔基純種馬(Kentucky)——嬌小但是速度很快。圖-144就像是克萊茲代爾馬(Clydesdale),體型巨大,動力驚人,但是不夠靈活。”請訪問BBCFuture閲讀英文原文。

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