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帝國斜陽——圖波列夫圖-144超音速客機悲劇史

原標題:帝國斜陽——圖波列夫圖-144超音速客機悲劇史

在1968年的最後一天,世界上首架也是迄今為止最大最重的超音速客機飛上了天空。六個月後的1969年6月5日,該機首次突破音障,在與英法「協和」客機的競爭中拔得頭籌,轟動了世界。

在米格-21I的伴飛下,圖-144搶在「協和」之前投入試飛

20世紀60年代是蘇聯航空航天技術發展的黃金年代,取得了一系列令世人矚目的偉大成就。

這些成就包括在1958年發射第一顆人造地球衛星「旅伴」號(Sputnik),1961年4月尤里·加加林成為首位進入太空的人類,1963年6月瓦倫京娜·捷列什科娃成為第一位女宇航員。

這些技術成就成為提高蘇聯國家凝聚力的有力手段,這引起了蘇聯精英階層的注意。試想,在一個國土面積佔世界陸地六分之一的國家裡,有什麼能比超音速客機更能激發人民群眾自豪感的呢?

在一個國土面積佔世界陸地六分之一的國家裡,有什麼能比超音速客機更能激發人民群眾自豪感的呢?

冷戰間諜遊戲

蘇聯間諜在冷戰時期最感興趣的情報之一就是超音速客機,克格勃甚至專門給刺探英法「協和」客機情報的行動取了一個名稱——「布琳希德」行動。

克格勃在「布琳希德」行動中最偉大的成就是策反了俄裔法國高級技術官員謝爾蓋·法比尤,他向中央空氣流體動力學研究院(TsAGI)提供了「協和」全部技術文檔的縮微膠捲。這卷膠捲被藏在奧斯坦德(比利時)-華沙烏地快列車頭等車廂廁所暖氣片后的暗格內,然後通過蘇聯民航班機運回國內。

1965年2月,兩名柯達員工因試圖向克格勃提供情報而被倫敦刑事法庭判刑。同月,蘇聯民航巴黎站經理謝爾蓋·帕夫洛夫在一家巴黎餐廳被捕,從他身上搜出了一張寫有「協和」起落架、剎車和高科技冶金機密的餐巾紙。法國總統戴高樂對此震怒不已,堅決要求親自簽署巴甫洛夫的驅逐令。

當然,僅憑這些間諜活動就判定圖-144抄襲了「協和」顯然過於草率。蘇聯航空工業本身就很發達,在很多方面能與西方國家平起平坐。如果沒有這種雄厚的工業基礎,僅憑間諜活動獲得的技術情報也於事無補。同時由於蘇聯礦產資源情況不同,並無法全盤拷貝「協和」的冶金配方,需要自行研究摸索。另一個無法直接拷貝「協和」情報的原因是蘇聯飛機的操作環境與美國或西歐截然不同,所以對硬體有完全不同的操作要求。無論如何,蘇聯人知道自己需要獨立自主地去設計超音速客機,因為在間諜獲得的大量情報中肯定混有法國人故意泄漏的假情報。

研發

蘇聯航空先驅安德烈·圖波列夫的兒子阿列克謝·圖波列夫當時擔任圖波列夫設計局首席設計師,該局在研究了超過100種超音速客機氣動布局后鎖定三角翼布局,這種客機將成為蘇聯製造的第一種無平尾飛機。

蘇聯在1965年的巴黎航展上展示了三角翼的圖-144模型,文字介紹顯示該機是一種重130噸的120座客機,能以2.3馬赫的速度飛行6400公里。西方航空專家對該機較低的重量持懷疑態度,並且正確推測出圖-144需要安裝4台18噸推力級的發動機。圖波列夫設計局表示該機將在1968年首飛,結果他們做到了。

1965年巴黎航展上展出的圖-144模型

在1967年的蒙特利爾世博會上,耗資1500萬美元建造的蘇聯館中出現了另一架圖-144模型,雖然發動機仍然並排布置在機身後下方,但進氣口已經分成了兩對。

耗資1500萬美元建造的蘇聯館中出現了另一架圖-144模型,雖然發動機仍然並排布置在機身後下方,但進氣口已經分成了兩對

三個月後,英國科技部長約翰·斯通豪斯率領英國貿易代表團訪問蘇聯,他們被允許參觀茹科夫斯基機場一座機庫內的圖-144原型機。斯通豪斯雖然覺得機庫相當簡陋,但機庫內「不可思議的翼龍形狀飛機」給他留下了印象深刻。

英國飛機公司董事長喬治·愛德華茲爵士也在代表團中,他再仔細觀察原型機后對年輕的圖波列夫說:「你在進氣口和發動機的設計上犯了錯誤,機翼的設計也過於複雜,彎度和扭曲不足。雖然渦扇發動機能幫你降低噪音,但在超音速巡航時會損失很多效率。」

當他強調發動機成對安裝在「大約半翼展位置」時,圖波列夫忍無可忍:「我知道,但是我們無法讓飛控系統在單發失效時維持飛行。」

事實上,圖-144和「協和」在推力不對稱問題上都遇到了麻煩。TsAGI對此進行了大量研究,最終決定把發動機放在機身下方而不是機翼下方。

正在進行風洞測試的圖-144大尺寸模型

1968年4月18日,名為「模擬」的米格-21I驗證機首飛。該機安裝了一副與圖-144類似的機翼,以便讓飛行員和設計師熟悉這種機翼的操縱特點。現在該輪到圖-144首飛了。

用於驗證雙三角形機翼的米格-21I

首飛

1968年的最後一周,莫斯科周圍多霧,但12月31日卻是曙光明媚,天空晴冷。上周,80高齡的老圖波列夫已經乘坐豪華轎車抵達機場,期待著以他名字命名的第120架飛機的首飛。

設計師圖波列夫父子與試飛機組在圖-144原型機前合影

註冊號CCCP-68001的圖-144原型機在吉爾-150卡車的拖動下從機庫緩緩滑出,然後在塔特拉拖拉機的牽引下進入跑道。機長是42歲的首席試飛員愛德華·艾蘭,他出生在巴庫,也是圖波列夫設計的第一種噴氣式客機圖-104的首飛機長。

註冊號CCCP-68001的圖-144原型機在吉爾-150卡車的拖動下從機庫緩緩滑出

副駕駛是米哈伊爾·科茲洛夫,兩名飛行工程師分別是V·N·邊傑羅夫(他是整個試飛項目的負責人)和尤里·謝利維奧爾斯托夫。客艙內空無一物,機組們都身穿高空代償服坐在彈射座椅上。

降落放傘的圖-144 CCCP-68001

飛機在雷霆萬鈞地滑跑了25秒后沖入天空,之後的首飛持續了37分鐘,整個過程沒有收起落架。這次首飛記錄下了數千個參數,為項目研發收集了寶貴數據。

圖-144原型機三面圖

首飛成功后,阿列克謝·圖波列夫接受了蘇聯《青年技術》雜誌的採訪,他坦率承認這架超音速客機飛起來很容易,但要滿足客機的三個要求——效率、可靠性和舒適度卻很難。

其他蘇聯媒體非常樂觀,《消息報》刊登了一篇文章,展望了一位情人乘坐圖-144僅花3小時20分鐘就從莫斯科飛到了遠東哈巴羅夫斯克(海參崴)。以及一位乘客在中午乘坐圖-144離開莫斯科,然後在上午9點抵達加拿大蒙特利爾,讓人驚訝的「不僅是超音速,還有頭頂的太陽」。

圖-144於1969年5月20日在莫斯科/謝列梅耶沃機場公開亮相,其第一次超音速飛行發生在1970年6月1日。7月15日,CCCP-68001飛出了圖-144的最快速度——2.35馬赫(每小時2443公里),打破了世界紀錄。北約為該機取了「戰馬」的識別代號。

1971年5月25日-6月8日,圖-144原型機首次離開蘇聯,參加了當年的巴黎航展。然後該機又做了從莫斯科飛往布達佩斯、漢諾威和索菲亞的示範航班飛行,從索非亞到莫斯科這段航線是以超音速進行的。在後來一次飛往華沙的演示飛行中,可能是由於振動引起的疲勞裂紋,飛機在下降中兩台發動機除了故障,緊急降落在華沙,第二天圖-144就被修好返回了莫斯科。

降落匈牙利布達佩斯的圖-144原型機,機頭解決方案與協和相似

重新設計

試飛顯示圖-144原型機存在一些嚴重缺陷,機身下方的發動機艙尾噴管會產生極度振動,即使大量採用鈦合金製造的機身也無法承受。重新設計后的圖-144S不僅升級了NK-144F發動機,還把發動機艙改為成對分置於機翼下方,同時把機身拉長,側面舷窗從25個增加到34個,並具有了全新的圓形截面。機鼻和雷達系統的設計也有所改進,輔助動力裝置從尾部移到了右側發動機艙內。



圖-144原型機的發動機艙布局



生產型的發動機艙布局

圖-144S最引人注目的改進應該是增加了一副可收放前翼,也就是鴨翼。這幅鴨翼位於駕駛艙後上方,在低速時可向前展開以配平機翼后緣升降副翼下偏增升時產生的低頭力矩。



生產型圖-144S多出了一對被戲稱為「兔子耳朵」的可伸縮鴨翼



鴨翼在低速時可向前展開以配平機翼后緣升降副翼下偏增升時產生的低頭力矩

第一架圖-144S CCCP-77102於1972年3月20日在茹科夫斯基首飛。一個月後,該機以超音速從莫斯科飛到了塔什干,耗時110分鐘。

同時,圖-144 CCCP-68001原型機在1973年4月27日進行了最後一次飛行。此時該機已經飛行了120架次,累計飛行了180小時(包括50小時超音速飛行)。

圖-144S三面圖

巴黎災難

1973年5月底,圖-144S CCCP-77102在經過了1小時57分鐘的飛行后從莫斯科抵達巴黎布爾歇機場,參加當年的巴黎航展,這次飛行大部分以超音速進行。在航展最後一天的6月3日,機長科茲洛夫準備駕駛CCCP-77102做飛行表演,機上還有其他五名機組乘員(副駕駛、導航員和三名工程師),其中有總試飛工程師邊傑羅夫。

航展主辦方修改了圖-144S的表演時間安排,並把時長縮短到五分鐘。在對手「協和」完成了一次激動人心的表演后,圖-144S升空了。為了在表演上超過「協和」,科茲洛夫決定放手一搏,起飛后就大角度爬升,然後駕駛這架大型超音速客機做了一個放下起落架、襟翼和鴨翼的超低空通場,再開加力陡峭爬升。

1973年的巴黎航展上圖-144與「協和」正面爭鋒,卻以墜毀收場

結果圖-144在910米高度陷入麻煩,突然機鼻下傾導致飛機迅速向地面俯衝。科茲洛夫全力拉起,結果過載超過了機身的承受限制,導致左翼折斷,飛機倒扣著在30萬觀眾的眾目睽睽之下墜機爆炸。

飛機墜毀在古桑維爾村,距離27年後法航「協和」4590號航班的墜機地點不到7公里。小村變成了地獄,一台NK-144發動機橫在花園中燃燒,一塊機翼殘片落入市政廳庭院里,駕駛艙砸毀了一座房屋,燃燒的油料在街道上流淌,引燃了房屋和汽車。這次事故導致圖-144機組和地面8名村民遇難,此外還有六十多人受重傷。

圖-144S(CCCP-77102)的殘骸27年後的法航「協和」4590號航班空難

人們至今仍在激烈爭論導致這次事故的原因,普遍被接受的觀點是一架對CCCP-77102拍照的法國「幻影」戰鬥機過於靠近圖-144S,導致蘇聯飛行員緊急規避,最後失控墜機。當時蘇聯機組因表演時間被縮短,因而偏離了在茹科夫斯基至少練習過6次的例行表演程序。

法國電視台記者米歇爾·托里亞克曾在起飛前要求登上圖-144體驗飛行員,被邊傑羅夫拒絕,但他同意帶著托里亞克的攝像機進行拍攝。於是有人認為這台沒有固定好的攝像機干擾了副駕駛的操縱,使飛機來不及從俯衝中改出。

正式服役

一個美國代表團在巴黎墜機之前訪問了沃羅涅日的圖-144生產基地,他們在這裡看到了5架製造中的圖-144和十多架份從蘇聯各地運來的組件,龐大的規模給他們留下了深刻印象。蘇聯飛機生產部副部長米哈伊爾·米哈伊洛夫表示蘇聯民航已經訂購了30架圖-144,總訂單數量預計在75架。



生產線上正在組裝的圖-144機身



正在進行靜力測試的圖-144機身

按照蘇聯民航的計劃,圖-144S將在1975年開始飛莫斯科到新西伯利亞、伊爾庫茨克和哈巴羅夫斯克(海參崴)三條「高優先工業航線」。然後再開通第二批五條航線,從列寧格勒(現在的聖彼得堡)到上述三個城市,以及從莫斯科到塔什乾和阿拉木圖。後續將開通去美國、新加坡和東京的國際航線。

但圖-144的成熟程度遠未達到載客運營的標準,在經過幾年的等待之後,蘇聯民航對該機的熱情也逐漸冷卻,沒有大肆宣傳該機的服役。試飛團隊仍繼續和饑渴的NK-144F發動機做鬥爭,同時圖-144S在提高客艙舒適度方面仍有許多工作要做。

蘇聯民航的圖-144機隊

1975年12月26日,CCCP-77106開始執行從莫斯科/多莫傑多沃機場到哈薩克阿拉木圖的貨運和郵件航班,順便檢查飛機與機場地面設備之間的兼容性該機在起降時對民航機場空管的適應能力,機上裝載的郵件和貨物則是次要的。這些測試航班在1976年12月結束。

1977年11月1日,圖-144S CCCP-77109終於執行了首次載客運營,航班號SU499,從莫斯科/多莫傑多沃飛到阿拉木圖。出席多莫傑多沃機場首發儀式的貴賓有阿列克謝·圖波列夫、航空工業部長彼得·傑緬季耶夫、民航部長鮑里斯·布加夫。這次航班還發生了一個小插曲,在把新型超音速客機與俄羅斯革命60周年聯繫起來的演講結束之後,因登機梯台階損壞,乘客們被暫停登機。

機長鮑里斯·庫茲涅佐夫在當地時間上午9時3分駕駛CCCP-77109升空,然後在11時02分降落在阿拉木圖。返程航班SU500於下午1時28分起飛,在下午3時31分降落莫斯科。

鮑里斯·庫茲涅佐夫機組

這次飛行也是首次有外國人乘坐圖-144S。該機的乘坐舒適性仍然很成問題,舷窗遮光板經常會自己降下,廁所也無法正常使用。與「協和」使用複雜管道系統把燃油輸送到蒙皮下方來吸收高速飛行的氣動加熱不同,圖-144S使用空調來降溫,震耳欲聾的噪音使得乘客根本無法正常交談,只能手寫交流。

圖-144的客艙舒適性很差

雖然首發航班之後的兩次航班因故取消,圖-144S還是在莫斯科-阿拉木圖之間開始商業運營。SU499航班於每周二上午8時30分離開莫斯科,SU500航班在每周二下午3時30分離開阿拉木圖,票價68盧布,同航線亞音速客機的票價是48盧布。幾乎每個航班都會出現外國人,即使存在簽證和前往蘇聯的費用,對於那些想要體驗超音速飛行的外國人來說,圖-144的機票仍然比「協和」便宜得多。

蘇聯民航的圖-144S在莫斯科-阿拉木圖之間開始了商業運營

1978年4月27日,圖-144的最終改型圖-144D(D意為遠程)終於首飛。該機裝上了人們期待已久的科列索夫RD-36-51渦噴發動機,最終達到了2馬赫的預期超音速巡航速度。

失敗的商業運營

但圖-144D從未投入載客運營。1978年5月23日,嶄新的圖-144D CCCP-77111在莫斯科附近一次例行試飛中發生了災難,這僅僅是該機的第六次飛行。CCCP-77111的右翼燃油管線在飛行中出現裂縫,當輔助動力裝置啟動時,泄漏的燃油被點燃后引發大規模火災。飛行員B·波波夫和愛德華·艾蘭設法駕駛飛機在葉戈里耶夫斯克附近的一塊平地上進行了一次相當成功的機腹迫降,但下偏的機鼻鏟入地面后被折斷,亂飛的殘片擊中了機身,正好把客艙內坐在此處的兩名飛行工程師砸死。

1978年5月23日,圖-144D墜毀現場

圖-144S的商業運營立即被暫停,該機在1978年6月1日執行了最後一次SU499/500往返航班。圖-144項目繼續進行生產和試飛,7月31日,CCCP-77113在超音速飛行中壓氣機葉片碎裂,打壞了機身結構和系統,機組人員設法駕機安全降落在薩拉托夫附近恩格斯-2轟炸機基地的3505米跑道上。

1979年6月23日,圖-144D開始執行從莫斯科到遠東哈巴羅夫斯克(海參崴)的貨運航班,標誌著RD-36-51渦噴發動機終於使圖-144D客服了圖-144S腿短的問題。最終,圖-144共執行了102架次商業航班,其中55架次是載客航班,載客量僅為3284人次。

圖-144D的駕駛艙

圖-144在眾多支持者的努力下繼續試飛,並在1981年2月20日重新獲得了臨時飛行許可,但該機此後再未飛過載客航班。1983年7月1日,蘇聯政府下達461-169號令,圖-144從此停產,此後該機將只用於研究飛行。幾星期後,一架全新的圖-144D CCCP-77114打破了13項速度和高度紀錄並獲得國際航聯(FAI)的認可。該機在1986-1989年間被用於高空輻射效應的醫學研究。另一架圖-144D在1985年被用於訓練「暴風雪」太空梭的宇航員。

圖-144D三面圖

最後掙扎

20世紀90年代初,在IBP宇航公司的牽頭下,圖波列夫、美國航空航天局,洛克威爾-柯林斯和波音公司四大巨頭聚在一起共同究未來超音速客機SST-2。俄羅斯提供了圖-144D用作研究飛機,其中CCCP-77114在八十年代的破紀錄和研究飛行之後的飛行時間仍只有82小時,所以被選為飛行試驗台;CCCP-77112被用作地面試驗台,CCCP-77115作為熱備用機隨時待命。

圖-144D CCCP-77114飛行實驗室

由於當時距離冷戰結束才沒幾年,美國航空航天局就把3500萬美元的研究經費的大部分投在圖-144上,這引起了國內的質疑。宇航局高速研究計劃負責人路易斯·威廉姆斯曾在幾次採訪中解釋了為什麼圖-144特別適合這項研究,首先圖-144超音速研究平台在性能和大小上比「協和」更接近未來的SST-2,圖-144D能飛到2.3馬赫而不是「協和」的2馬赫,圖-144D的翼面積為507平方米而不是「協和」的425平方米。而且與任何其他飛機相比,圖-144的鈦合金比重最大,空重的20%是鈦合金,這也更接近SST-2。

把圖-144D改裝為超音速研究平台需要為該機更換新的庫茲涅佐夫NK-321加力渦扇發動機,也就是圖-160「海盜旗」超音速轟炸機的動力裝置。CCCP-77114在完成改裝后被塗上了RA-77114的新註冊號並在垂尾繪製了美俄國旗,編號為圖-144LL(LL表示飛行實驗室)。該機在1996年11月29日重返天空,隨後執行了27架次研究飛行(最後一架次發生在1998年2月28日),收集了大型飛機高空高速飛行的大量重要數據。

用於美俄合作項目的圖-144LL上演了一代傳奇的最後篇章

1999年4月14日,RA-77114從茹科夫斯基試飛基地起飛,完成了所有圖-144的最後一次飛行。

圖-144的故事和「協和」客機一樣悲壯,都誕生於雄心勃勃的超音速客機黃金年代,試圖以先進航空技術來解決一切問題,最後卻因高昂的運營成本在寬體客機的競爭下折戟沉沙。在蘇聯,圖-144最終被伊爾-86寬體客機接替,就像波音747幹掉了「協和」那樣。

德國辛斯海姆技術博物館是唯一能同時看到圖-144與「協和」這對「老冤家」的地方


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