飞行员报告：协和客机的超音速之旅

万磁王

作者：迈克·班尼斯特
来自空军之翼

　　英国航空公司最成功的“协和”客机航线是伦敦-纽约，每天有两个回程航班。正如机长迈克·班尼斯特在本文中所证实的，这种涡喷动力客机驾驶起来比普通客机复杂得多。虽然在某些情况下“协和”的操作程序大体上与其他客机一样，但是需要点燃加力燃烧室，进入超音速飞行……

起飞后开加力爬升的“协和”

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飞行前准备
　　通常情况下，我们会在起飞前一个半到两个小时到达希思罗机场，与其他客机机组一样完成所有准备工作。我们会了解目的地、经停机场和备降机场的天气情况，并根据这些因素考虑需要装载多少燃料。
　　飞行计划人员会提前计算出我们需要的最低燃料，大约90-92吨就足以到达纽约并保留半小时余量，用于转移到备降机场降落。飞行员会最终决定是否要装更多额外燃料，但每增加一吨重量，我们就会因额外重量而消耗更多燃料。我们在希思罗机场多加的每一吨燃料，在抵达纽约时就只能剩下一半了。
　　我们会在起飞前一小时登机。由于“协和”比传统喷气式客机复杂许多，我们必须在飞行前准备工作上至少花上一个小时。飞行工程师会对飞机进行外部检查，与此同时两名飞行员为起飞做准备：设置导航设备，检查所有系统并确保仪器正常工作。这些工作大家各忙各的，直到起飞前半小时，机组才会聚集在一起作为一个团队协同工作。一个人念检查清单，另两人根据清单确认已经完成了多少工作。起飞前十分钟，我们会得到最终舱单，告诉我们机上有多少乘客，坐在哪里，飞机装了多少燃料，是否装了货物等。

“协和”客机的三人机组，驾驶舱略显拥挤

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　“协和”为了减轻重量没有装备辅助动力装置（APU），和VC10客机一样。我们用地面高压空气和电源来启动发动机，我们会先启动两台发动机以生成自己的电力和空气供应，然后自行启动其他两台发动机。随着老式喷气式客机的退役，这种发动机启动方式变得越来越稀罕，因为现代客机已经把APU作为标配，并不需要气动启动装置了。

与现代客机相比，“协和”启动时需要更多的地面辅助车辆

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起飞
　　我们从来没有获得任何特殊起飞优先权，和所有其他客机一样也需要排队起飞。当我们滑到跑道末端并获得起飞许可时，我们会做一些额外检查，包括预先打开加力燃烧室的开关——就在油门杆弧座后面。然后，无论我们的起飞重量如何，我们都会油门全推开启最大推力，这与其他客机完全不同。当“协和”驾驶舱中出现来自其他客机的飞行员时，他们总是会对这种战斗机般的操作感到震惊。他们已经习惯根据起飞重量计算所需推力，轻柔推油门以免引起发动机过载。“协和”的起飞噪音非常巨大，我们在每次起飞中都会根据重量、气温和风速进行复杂操纵，来降低噪音，最佳方法在尽可能短的时间里加速到尽可能快的速度。从希思罗起飞时，发动机加力燃烧室会持续工作约一分十秒。当发动机推力约75％时，加力会自动开启，此时滑跑速度是65-70节（120-130公里/小时），当速度增加到100节（185公里/小时）时，所有四台发动机会全部进入加力状态，这也是飞行工程师需要检查的一件事。

加力全开高速滑跑的“协和”

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　　飞机在跑道滑行时很容易保持直线，因为它有一个巨大的垂尾。100节时检查发动机状态，如果我们在V1决断速度之前遭遇一台发动机失效，我们仍可在跑道剩余长度内停下来。如果V1之后单发故障，那就只能硬着头皮起飞了。实际上V1会根据起飞重量变化，我们要在起飞前确定V1，这样机组人员就知道如果在V1之前或之后遭遇发动机故障，飞行员将要做什么了。最大起飞重量下的V1通常约为165节（305公里/小时），一旦超过这个速度，无论发生什么事情我们都会继续加速，直到达到约190节（352公里/小时）的抬前轮速度，此时飞行员会拉杆把机鼻抬起到约13度。
　　“协和”在气动设计上也与其他客机不同，除了机翼产生的升力外，三角翼还能产生很强的涡升力，高度后掠的机翼前缘在迎角姿态下会产生两个旋转涡流。

“协和”起飞时机翼前缘的涡流

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　　我们直到约215节（398公里/小时）才能升空，明显快于普通客机。最大重量起飞的滑跑距离约为2800米。希思罗机场两条主跑道分别长3902米和3658米，我们一般会用完四分之三长度。如果我们在起飞后遇到问题并希望返回希思罗机场，就必须紧急放油了。“协和”的最大着陆重量比最大起飞量轻了足足70吨。
　　升空后，“协和”要尽可能快地爬升，因为英国空管规定任何低于3000米高度的飞机速度都不能超过250节（463公里/小时）。我们总是试图让空管解除这个限制，这样“协和”就能以400节（740公里/小时）的最佳爬升速度爬升了。当速度超过250节时，飞机的机鼻和遮阳板会升起。

“协和”的可动机鼻

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向超音速冲刺
　　我们以最直接的航线向超音速起始航点飞去，这个阶段会以0.95马赫的速度飞行，随着阻力的减小，飞行效率会随之提高。进入超音速的最佳高度是8500米，而此时其他客机则在继续缓慢加速与爬升，最终在10700米高度达到约0.84马赫的正常巡航速度。离开希思罗机场后，我们花17-18分钟飞到斯旺西东南部的布里斯托尔海峡，在这里开始向超音速冲刺。同样，在进入超音速前必须做一系列检查。
　　“协和”飞机拥有自己的北大西洋航线——Sierra Mike，Sierra November和Sierra  Oscar。其他客机在跨大西洋飞行时会选风向最有利的航线，更高的巡航高度意味着风向对“协和”的影响要小得多，所以我们无需为避免逆风和追逐顺风而烦恼。虽说如此，驾驶“协和”进入高空急流仍能创造纽约-伦敦的最快飞行纪录。一年中某些时候，特别是十一月到一月之间当高空急流与我们北大西洋航线相吻合时，我们每天都会利用这股强劲顺风，创下2小时52分59秒的最快东行纪录，而典型耗时是3小时12分-3小时15分。我们总是会在时刻表上说需要3小时20分钟，让我们看起来总是能够提前抵达，给人留下谨慎承诺，拼命做事的好印象。我从肯尼迪国际机场到希思罗机场最快的时间是2小时54分钟35秒，我还保持了从伦敦到纽约间3小时6分钟的最快纪录。

“协和”超音速飞行的唯一照片，由一架“狂风”战斗机拍摄

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　　当我们抵达超音速航点时，会向空管请求爬升，然后我们会油门全开再次开启加力以突破音障。这是一个高阻力速度区域，从0.95马赫到大约1.7马赫的阻力会更高，所以我们需要加力燃烧室产生的额外推力。这次加力将持续8-9分钟，在发动机变得足够高效后关闭，一般来说这个速度大约是1.7马赫。迄今为止，“协和”仍然是唯一一种不开加力就能从1.7马赫加速到2马赫，同时继续爬升的飞机。
　　突破音障没有任何感觉，飞行非常平滑。驾驶舱内唯一能察觉的迹象是当激波通过机身表面的传感器时，垂直速度表会不规律地乱跳3-4秒。在此过程中乘客能注意到的唯一感觉是发动机成对开启加力时，椅背会传来两次轻微推背感。
　　除了解决突破音障的阻力问题外，“协和”客机还需要解决超音速飞行的升力中心后移问题。在跨音速飞行时，“协和”客机的升力中心会随速度增加而后移。为了抵消这种情况，飞行员需要偏转机翼后缘的升降副翼，但这样做会产生更大配平阻力。“协和”客机的设计师意识到了这个问题，通过将飞机前部油箱的燃料泵送到后部油箱，使重心以相同速度后移，这意味着无需偏转控制翼面，不会产生配平阻力。从0.7马赫开始，10吨燃料将从靠近机鼻的油箱转移到垂尾下方的另一个油箱中。

“协和”的重心调节系统

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　　当我们加速到1.3马赫时，另一个聪明的设计开始发挥作用。罗尔斯·罗伊斯/斯奈克玛“奥林巴斯”发动机无法吞入速度超过434节（804公里/小时）的空气，因此需要对进气减速。每个3.35米长的进气口内都有两个斜板，被设计用于产生激波，降低进气速度。由于斜板的定位非常敏感，所以由民航客机装备的第一台数字计算机控制。随着空气在减速同时也被压缩，所以需要膨胀以匹配发动机外部的空气压力。“协和”动力系统产生的推力一半是进气道产生的，空气在这里被减速、压缩、加速并再次膨胀。如果没有斜板，“协和”将无法超越1.3马赫。

“协和”的进气道/发动机系统

进气道斜板位置会根据速度自动调节

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超音速巡航
　　“协和”会在大约15200米高度加速到2马赫，此时随着燃料的消耗，机身逐渐变轻而推力保持不变，所以飞机会缓慢爬升。“协和”最快的速度是2.04马赫，这也是最大允许速度，只有在我们冲入一个冷空气团中才能飞到这个速度，但此时自动驾驶仪会采取措施降低速度。“协和”在设计上能承受2.2马赫的巡航速度，但这种速度将导致机身蒙皮温度升高，把巡航速度降到2马赫意味着会产生更少的金属疲劳问题。

“协和”在超音速的时候，由于热胀冷缩机身将拉长300毫米，热胀间隙最大的地方是随机工程师的工作台和舱壁之间，所以所有“协和”在退役前的最后一次飞行中，随机工程师都把自己的帽子放在这个缝隙里