1、基础题：天鹅掠影蓝湛的天空中巨大的雷声滚响，一道洁白的身影划过。任谁见到协和仰首起飞的样子，恐怕都会觉得那是自己此生见过最美丽高贵的天鹅。二战后期，活塞式发动机功率大幅度增加，喷气发动机技术也崭露头角，人们开始冲击音速。但飞机速度接近音速时，阻力急剧增加，形成所谓的“音障”。然而，突破音障后，阻力反而下降。研究表明超音速客机只有具有在相当的载客量时在远程航线上运营才比较经济，航程以欧洲西海岸到美国东海岸为基准航线时，速度以 M2.2 为宜。保证速度又不会造成技术上的难题。开发者对超音速客机的气动布局进行了概念性的研究，建议采用细长机身和无尾大后掠三角翼，以最大限度地提高超音速升阻比。大后掠角可
2、以延迟激波的产生，三角翼有利于实现跨音速面积率，细长机身减小迎风阻力。英国专门设计和试飞了很多研究机，研究超音速飞行的各方面问题。60 年代初，英国布里斯托尔飞机公司和法国南方飞机公司分别提出超音速客机的方案，但两者都高度依赖政府的赞助，单干的成本太大，于是，为分担开支和风险， “协和式计划”应运而生。1969 年 3 月 2 日，英法合作的协和式飞机进行了首飞。协和式上集中了 60 年代欧洲航空技术的最高水平。在飞控上，协和式首次在民航飞机上采用了模拟电传飞控，比传统的机械飞控的响应速度大有提高。全工况自动驾驶仪和自动油门可以从起飞拉起后一直控制到降落，全程自动控制飞行。协和式还采用模拟电传
3、发动机控制，这是现代全权数字发动机控制的前身。在配平方面，协和式采用了 S 前缘的大三角翼，在产生升力较少的翼根处采用很大的后掠角，以降低阻力；在主要产生升力的机翼外段采用较小的后掠角和较小的机翼弦长，相对约束了升力中心的后移。圆浑的翼尖则逐渐减小升力，减少翼尖失速的问题，维持有效翼展。但 S 前缘三角翼不能完全消除配平问题，剩下的就通过将燃油在机内前后油箱之间转移，自动控制重心来达到配平，这样可以减少使用控制面，降低配平阻力。翼下的四台罗尔斯罗伊斯“奥林普斯”是当年推力最大的喷气发 动机。为了进一步优化发动 机的工况，进气口采用大型 斜板调节激波的位置，并对 进气预压缩，使发动机从亚 音速到
4、超音速都能处在最优 的进气状态。在解决发动机 熄火问题方面，一旦发动机熄 火，进气口的斜板下垂，基本封闭进气口，将气流导向发动机下，使流场恢复流线型，另外气流对斜板的冲压也产生一点升力，即便将一侧的两台发动机全部关掉，也不至于引起飞控稳定性问题。协和式的速度为 M2.02，这是由铝合金结构的耐温极限所决定的，速度更高的话，气动加热更加严重，需要用沉重的不锈钢或者天价的钛合金了。此外，所有协和式都是洁白的涂装，以保护铝蒙皮。超音速飞行的气动受力也是非同小可，相对软弱的机翼外段后缘的控制面在超音速飞行时锁定在水平位置，只用较强壮的安装在机翼内段后缘的控制面。为了在起飞失败后迅速减速，协和式的刹车采
5、用了全新概念的防抱死刹车，这是现代汽车上防抱死刹车的前身。为了耐高温，协和式的刹车采用碳材料。不光刹车，起落架也需要格外强壮。这是因为协和式的无尾三角翼布局不仅使起飞速度较高，起飞时也需要较大的迎角才能产生足够的升力，这样起落架在最后离地的时候角度较大，需要额外加强，而且长度也因此增加。较长的起落架不仅重量增加，还更为复杂，需要先缩起一部分，再向中间偏转。因为起飞、着陆时较大的迎角使飞行员的视界受到严重的影响，所以协和式采用可以下垂的机头锥，在地面、起飞、着陆时下垂，改善飞行员的视界；进入平飞状态后升起到水平状态，减小阻力。不过着陆时尤其需要优良的前下方视界，但下垂过多，落地后可能造成机头锥触
6、地，所以主起落架接地时，机头锥下垂角度自动减小，保证机头锥不至于在前起落架落地时发生触地问题。此外，协和式还具备特殊的宇宙射线探测仪及辅助压力系统，用以维护旅客的安全与健康。由于机舱窄小，载客量少，协和式的机舱内座位不分等级，都是按照头等舱处理，每排四座。不过协和式上的座位相当窄，更谈不上转椅、躺椅等现代头等舱里常见的功能。走廊的高度勉强达到 6 英尺（约 1 米 82 样子），头顶的随身行李箱更小，装不了什么东西。好在速度快，伦敦到纽约只有 3.5 小时，而且乘坐它是身份的象征，大餐水平也高，一点不舒适也可以接受。当年的协和式，绝对可谓是妇孺皆知、公众仰慕。协和式和“伊丽莎白女王二世”号豪华
7、邮轮或者英国的“红箭”飞行表演队同台演出成为英航公关的保留节目。很多长途旅行的人一上飞机就睡觉，但坐协和式没有睡觉的。旅客舱内速度表指向 2 马赫的时刻，总是伴随着欢呼和闪光灯。协和式每分钟 30 多公里的速度相当于步枪子弹出膛的速度，谁还甘心睡觉呢？巴黎到纽约的越洋飞行只要三四个小时，乘客无需像在军用飞机上那样穿上压力服、戴上飞行盔，而是可以舒适地品尝香槟酒和龙虾大餐。然而，协和式在技术上辉煌的成就不能掩饰其在经济上同样夺目的惨败。英国政府迫不得已的出尔反尔给日后的英法和欧洲合作带来了很大的阴影，英国作为欧洲航空工业的龙头老大从此失去了领导地位。在协和式用于航班飞行的头二十年里，协和式是世界
8、上最安全的喷气客机，没有发生过任何事故。不 过 2000 年 7 月 25 日 ， 法 国 航 空 公 司 AF4590 航 班 的 一 架 协 和 超 音 速客 机 在 巴 黎 戴 高 乐 机 场 起 飞 后 两 分 钟 起 火 坠 毁 ， 机 上 100 名 乘 客 ， 9 名 机 组 成 员 全 部遇 难 ， 地 面 另 有 4 名 受 害 者 。 这 是 协 和 超 音 速 客 机 运 营 过 程 中 唯 一 的 一 次 造 成 人 员 伤亡 的 重 大 事 故 。 至 此 ， 协 和 超 音 速 客 机 25 年 的 安 全 飞 行 无 伤 亡 记 录 被 终 结 。 虽 然 事后
9、的 分 析 报 告 认 为 主 要 责 任 不 在 协 和 ， 但 该 型 飞 机 在 设 计 上 存 在 的 缺 陷 和 漏 洞 也 是 造成 事 故 发 生 的 主 要 原 因 之 一 ， 首 先 ， 轮 胎 离 油 箱 太 近 ， 一 旦 轮 胎 爆 裂 ， 其 碎 片 很 容 易 穿透 油 箱 ， 引 起 油 箱 着 火 ； 其 次 ， 油 箱 的 外 表 缺 乏 保 护 层 ， 造 成 油 箱 极 易 被 穿 透 。 尽管 此 事 件 后 各 方 面 都 积 极 补 救 ， 但 由 于 社 会 大 众 心 理 上 的 恐 惧 不 信 任 ， 不 论 协 和 超 音速 客 机 以 往
10、声 望 有 多 高 ， 但 仅 仅 一 次 失 事 就 让 协 和 超 音 速 客 机 从 此 一 蹶 不 振 。 而此后的“ 911”事件更是给协和式乃至整个民航业造成了毁灭性的打击。其实从诞生伊始，协和式就笼罩在浓浓的环境保护和营运效益的阴影之下。在艰难的技术和经济长征之后和公众反对的惊涛骇浪之中，协和式终于战战兢兢地开始了航班飞行。不过当时的第一二世界，公众对保护自身利益和保护环境的意识空前高涨，音爆、污染和对臭氧层的破坏激起了公众对超音速客机的强烈反对。高空飞行对臭氧层的破坏是有案可查的，军用超音速飞机一般还是以亚音速巡航，影响相对较小。但大量的民航超音速飞行对臭氧层的影响，引起公众极
11、大的疑虑，毕竟热爱在太阳下“烤肉”的人们不希望增加患皮肤癌的可能。限于发动机技术，超音速客机的发动机在低速时的推进效率较差，燃烧效率也不好，协和式起飞时遮天蔽日的黑烟，也引起对环境污染日益敏感的公众极大的不满。即便这些都有些言过其实，但公众的负面印象一旦先入为主，就很难改变，在大陆上空的民航超音速飞行在公众和舆论中已经被判了死刑。公众的反对还只是问题的一半。为了最大限度地减小超音速巡航阻力，超音速客机的机舱截面尺寸都是尽可能小。这样一来，机舱十分局促，不利于增加载客量。超音速客机需要异常长的跑道，不仅限制了可以起降的机场，也增加了航空公司的运营成本，机场当局是不会让你免费使用额外资源的。协和式
12、的维修和运行也十分昂贵。法航据说一直亏本，英航倒是一直 赚钱的。但是协和式的成本太高，票价 也太高，规模 经济和较低的 耗油率与波音 747 实在是 没法比。此外的环保和油耗问题使协 和式的商业生存力大受危害，1973 年的石油危机成为压断骆驼脊背的最后一坨巨石，各国航空公司本来争先恐后下的意向性订单，一夜之间全像烈日下的露珠一样挥发了。惨淡经营近 30 年，2003 年 10 月 24 日最后的告别飞行后，协和式正式退出航班服务，于博物馆颐养天年。协和式开创的超音速客机时代终于后继无人。协和式是一个成真但最终飘逝的梦。协和式很难说到底是领先于时代，还是落后于时代。在技术上，协和式无疑代表了
13、60 年代航空技术的最高水平，至今仍然很难超越。讨论题一：卓尔不群的民用大型飞机对“客机”来说，干线 150 座以上，国际航线 300 座以上 ，就可以称作大型客机了，也即通常所说的民用大型飞机。民用大型飞机作为一种特殊的产品，在其设计、制造、销售、使用、服务等各方面，与普通产品相比是有比较多的不同之处的。从设计方面来讲：与家用电器、汽车等相对普通的产品相比，大型民用飞机的设计要复杂了许多。飞机设计所涉及的项目数量繁多，仅功能上就包括尺寸、容量、有效载荷等；在技术上包括飞行控制、空气动力学、飞机结构稳定性、生产成本以及对环境的影响等因素。仔细分析上述要求后，设计者才能得出初步结论，确定出在整体
14、条件下飞机的外形结构（总布置图）和尺寸。在建模上，经验公式已不能满足精度要求，采用精确分析程序则使计算负担过重，简化处理又略显粗略。因此需要通过发展先进的总体设计方法以解决设计中多参数和参数间关联性所带来复杂问题。飞机是由许多具有不同功能的分系统组成的，它们分别起到产生升力，提供动力，保证稳定性和操纵性、控制和导航等作用。飞机设计的全过程将会涉及多个学科领域，综合考虑气动、结构、推力、辐射、噪声等各方面的影响，各子系统相互交叉影响。因此民用大型飞机是一个复杂的系统工程，其设计必须以综合设计的思想为指导。民用大型飞机的总体设计是一项需要耗费大量人力、物力来完成的多学科复杂系统工程，飞机总体设计具
15、有周期性的特点，需要通过多次的多学科循环设计，才能达到良好效果。现代飞机研制对进行顶层设计和高层决策人才的要求十分苛刻。广泛的知识面和丰富的飞机研制经验及经历，是决定一个人是否适合担任飞机总设计师职务的条件。从实际运用角度来讲，大型民用飞机的设计必须既保证运输能力，又做到安全、经济、舒适、环保，以强化其市场竞争力。从制造方面来讲：1.进入壁垒问题。不同于普通产品，民用大型飞机的高技术含量使得其开发成本巨大。需要投入大量研发费用，且一般研发周期在十年左右。2.巨额开发成本导致一家公司要想保持盈亏平衡就必须获得较多的世界需求份额。3.飞机制造存在学习效应，平均来说，累计产量每增加一倍，单位成本将下
16、降 20%。一家公司如果不能沿着经验曲线运动，其单位成本将处于相当不利的地位。4.飞机需求的变化无常。商业性航空业务易受繁荣和萧条的经济周期影响，这增加了制定长期计划的难度，提高了制造飞机的风险。5.由于航空制造业的特殊性，在分析其产业利润、进行产业定位时，不能完全按照纯经济分析。首先，飞机制造业拥有大量尖端技术，属高技术含量产业。其次，飞机制造业可赚取大量外汇，是重要的贸易商品。再次，飞机制造业可解决大量劳动力的就业问题，同时，通过飞机制造业带动起来的运输业可为一国带来巨大经济收入。发展大飞机项目有其具体的政治、经济、国防、技术意义。6.民用大型飞机的生产制造，政府所发挥的作用不容小觑。经济
17、上，进行直接资金援助。技术支持上，飞机制造业中集聚大量先进技术，单凭飞机制造公司力量无法进行如此多的技术研发工作。而军用战斗机上体现的先进技术则可为民用飞机所用。政治上，给航空公司施压，促使其购买本国产品。7.全球化的程度比一般的产品要更高，大型民用飞机制造是实施供应链管理较普遍和成功的一个产业。一个经常被提及的例子是，波音 747 飞机的制造需要 400 多万个零部件，而这些零部件的绝大部分并不是由波音公司产生的，而是由 65 个国家的 1500 个大企业和 15000 个中小企业提供。从销售方面来讲：大型民用飞机由于价格高昂，所以除了政府采购和部分财大气粗的航空公司会选择直接购买之外，也有
18、一部分小型的或者处于起步阶段的航空公司会选择租赁。干租和湿租这两个术语，最初起源于航空工业，其它租赁业务也是由这两种业务扩展而来的。干租和湿租的最大区别在于，干租只提供飞机的资金融通；湿租则不仅提供飞机的资金融通，还提供所需的燃油、机组、维修等方面的支援。这比普通商品的销售租赁都要细致周到也繁复得多。另外，由于各方面成本高昂，大型民用飞机一般都是根据订单量来进行生产的，比普通产品的计划性要强的多。从使用方面来讲：普通产品大多是上手就能用，或者做多是借助说明书也能很快熟悉。大型民用飞机的使用则非有经验的专业人员不能，而且需要多方面人员的良好配合，是精密复杂极富挑战的机器。从服务方面来说：普通产品的服务多偏重于销售和售后问题处理部分，厂家、商家要做的事情比较多。大型民用飞机除非严重问题的原公司召回，飞机的维护修理一般会由专门的维修公司来做。
