但是尾置发动机一般离地较高

2020-06-16 16:13

洛克希德的l-2000方案介于协和式和图-144之间,只是比两者都要大一号。l-2000采用双三角翼,翼下四台发动机,布局循规蹈矩,不过因为“美英一家”的缘故,没有人指责洛克希德抄袭英法。道格拉斯的方案和洛克希德的方案大同小异。

1960年代,世界卷起了超音速客机的浪潮,美国也不甘落后,由美国政府主导研制美国的超音速客机,与研制军用飞机的程序相同,国家招标、厂商竞标、国会拨款,波音公司在竞标中赢得合约后,波音在西雅图开始飞机的设计工作。但至1970年代,因反对超音速客机的声音骤起、研制时遇到技术困难、缺乏明确的市场需求等因素,政府最终在1971年撤销了对这个项目的资金投入,在2架原型机完成之前就中止了整个计划。

波音开始时的方案也研究过无尾大后掠三角翼,但是在竞争tfx(最后通用动力胜出,推出f-111)时,波音积累了相当的变后掠翼的设计经验,引起波音超音速客机研制人员的强烈兴趣,在波音内部的竞争中,变后掠翼胜出,公司代号波音733。但是洛克希德和道格拉斯都用2000作为代号,分别为l-2000和dc-2000,意喻21世纪的超先进技术,波音也不甘落后,最后将波音733改名为波音2707,既有21世纪的含义,又提醒人们波音707将民航推入了喷气时代。波音2707的方案几经变更,从波音2707-100演变到-200,载客从150逐渐增加到250,最后达到300人以上,发动机从机身下集中的四发(类似b-1轰炸机)变到平尾下的四发,速度从m3降到m2.7,航程6,440公里(-300增加到6,760公里)。波音2707-200的变后掠翼可以在20-72度后掠角之间变化,在不牺牲超音速巡航性能的前提下,优化低速起飞、着陆和亚音速巡航的性能。后一点十分重要,因为波音已经意识到噪声和音爆的问题,小后掠角可以以较低的速度起飞、着陆,大大减低噪声;音爆将使超音速客机在大陆上空被迫以亚音速飞行,所以亚音速将不仅仅是过渡阶段,可能有相当一部分航线将以亚音速飞行。在机翼后略到最大角度时,机翼后缘和平尾前缘重叠,形成完整的大后掠三角翼,在保持“合成”机翼的相对厚度条件下,容许机翼厚度增加,简化结构设计和增加翼内载油量,这一点和f-14非常相似。和f-14不同的是,波音2707-200的四台发动机安装在尾翼下,这是一个十分独特的设计。发动机安装在机尾并不罕见。飞机速度增高时,气动升力中心不断后移,而重心保持不变,自然形成一个低头趋势,需要压平尾来恢复水平,这个动作称为配平。压平尾形成的向下气动压力增加了阻力,称为配平阻力。机尾发动机的重量形成自然的配平力矩,减少配平阻力,这是为什么60年代尾置发动机布局十分流行的重要原因。尾置发动机的另一个好处是,发动机远离机舱,噪音较低。尾置发动机在机械故障、涡轮盘碎裂时,碎片不易伤及乘客,对安全性要求及其严格的客机也是一个有利因素。但是尾置发动机一般离地较高,维修不便。波音将发动机安装在水平尾翼下,既利用了尾置发动机的优点,又避免了维修不便的问题,是一个不错的主意。对于波音2707-200这样的变后掠翼飞机来说,固定的尾翼下的发动机还避免了常规的翼下发动机的麻烦,因为机翼后略角变化时,翼下发动机必须同步偏转,以保持和前进方向一致。b-1轰炸机那样在翼根下密集安装发动机的做法对客机不合适,发动机的噪音和振动离机舱太近,这也是波音2707-100演变为-200的一个重要原因。

波音2707是美国波音公司首次开发的超音速客机计划,也是美国历史上至今唯一一种由美国政府直接主导、出资的民航客机研发项目。

1971年3月,尽管美国超音速客机计划受到时任总统尼克松大力支持,但美国参议院否决了进一步拨款。支持者为了延续这项计划,打着“为了一架美国超音速客机的国家委员会”(nationalcommitteeforanamericansst)的旗号,呼吁支持者每人捐款1美元以实现这个理想[11]。随后来自各地航空爱好者的信件像雪片飞来,总共收集到近一百万美元的捐款。而工会由于担心越战和阿波罗计划的结束会给美国航空工业带来新一次的萧条并引起失业,因此也支持超音速客机计划继续进行。时任美国劳工联合会-产业工会联合会主席乔治·米尼(georgemeany)认为,美国起步较晚,在发展第一代超音速客机时已失去优势,但美国应该尽快准备进入第二代(1980年代至1990年代的超音速客机)的竞争。

尽管分歧仍然很大,美国国会仍如期于1971年5月20日正式举行有关是否终止超音速客机计划拨款的投票,而这是一次极具争议的投票。共和党领袖杰拉尔德·福特引用乔治·米尼的论点:如果你给予超音速客机一票,您正是在保证现在的13,000个职位和二线的50,000个职位,以及未来十年内每年150,000个职位。而领导反对阵营的薛尼·耶茨(sidneyyates)更要求举行一轮公民投票。最终美国国会在215票反对拨款、204票支持的情况下,决议终止超音速飞机计划的拨款。

而在波音2707超音速客机计划结束之时,美国政府和波音公司已经投资了超过10亿美元,当时波音2707拥有来自25家航空公司的115架订单,协和飞机则有来自16家航空公司的74架订单。波音正在建造的两架原型机也无法完成,同时由于波音也失去了部分政府合约,民用航空市场也适逢降温,波音公司不得不裁员60,000人以维持经营,因此波音2707也被舆论戏称为“几乎吃掉西雅图的飞机”(theairplanethatalmostateseattle)。

作为新兴的超级大国,美国已经在第一代喷气客机之战中夺取了领导权,波音707和dc-8像潮水一样灌向世界的民航市场,自然不会坐视欧洲和苏联在有关国家声望的超音速客机之战中领先。波音在52年就开始关注超音速客机的问题,58年组织起研究小组,60年开始,每年投入1百万美元,准备大干快上了。62年英法和苏联都开始正式研制超音速客机时,美国联邦航空署faa也提出了自己的超音速客机计划。敢为人先的juantrippe指令泛美航空公司在63年6月3日向英法意向性订货协和式一天之后,肯尼迪在63年6月4日,在科罗拉多泉新建的空军学院毕业典礼上,指令启动美国的超音速客机计划。拟议中的美国的超音速客机要更大、更快,要求达到250-300人的载客量和三倍音速的速度,航程不光要能够覆盖北大西洋航线,还要能够覆盖太平洋航线。nasa对超音速客机积极研究,波音、洛克希德、道格拉斯和北美洛克韦尔都推出了自己的研制方案,通用电气和普拉特·惠特尼也分别提出了各自的发动机方案。