超音速飞机（世界首架超音速喷气式客机：图-144时速2.15马赫，只生产16架）

导读：乔善勋/文　　冷战时期，苏联凭借举国体制“优势”，基本上在所有重大领域都要和西方国家一争高下。1957年10月4日，苏联成功将世界首颗人造卫星送入轨道。　　1961年4月1

　　乔善勋/文

　　冷战时期，苏联凭借举国体制“优势”，基本上在所有重大领域都要和西方国家一争高下。1957年10月4日，苏联成功将世界首颗人造卫星送入轨道。

　　1961年4月12日，苏联再次击败美国，首次将宇航员送入太空。

　　苏联在航天领域上取得领先，让苏联领导人开始瞄向航空领域。当苏联最高领导人赫鲁晓夫听说法国和英国联手研发超音速客机的时候，奋起直追就成了苏联航空人的必选项。

　　当时评判一架飞机的标准是速度，哪架飞机飞得越快，哪架就越成功。苏联的米格-21和美国的F-104战斗机速度超过了2马赫，现在轮到客机了。而早期苏联在太空竞赛的成功，增强了苏联人对举国体制的信心，这也让苏联领导人相信他们能在所有领域打败西方国家。

　　1962年1月，苏联《航空运输技术》杂志上首次披露了超音速客机的概念。1963年7月16日，苏联部长会议批准超音速客机计划（第798-271号决议）后，该项目的重任便落到了图波列夫设计局身上——他们需要在四年制作出5架原型机。

　　图-144的主设计师是阿列克塞·图波列夫（Alexey Tupolev）。而此时图波列夫设计局在喷气式客机的经验方面仅限于图-104，及其衍生机型图-124和图-134。而图-104又是图-16轰炸机“魔改款”。很显然这一套设计理念在超音速客机的研发上行不通。

　　图-144项目可能比当时苏联航空工业能力提前了10~15年，设计师很快发现有几个重要技术问题需要解决，其中就包括刹车和发动机控制技术。协和式客机应用了当时苏联无法比拟的技术——例如刹车方面，协和式配备了碳纤维刹车部件。协和式客机着陆速度高达296公里/小时，碳纤维材料能承受飞机高速着陆时产生的巨大热量。计算机还能控制改变发动机进口形状，以保障发动机处于高效运行状态。苏联人对此只能望尘莫及。

　　时间紧，任务重，苏联掌握的超音速飞机研发的经验也落后于西方。为了让苏联超音速客机再度拿下“世界第一”的名号，苏联高层决定借用庞大的苏联国家安全委员会，也就是克格勃（KGB）的间谍力量。

　　克格勃神通广大的间谍很快就渗透到英法协和式客机的研发团队中，随后协和式客机的设计图纸便源源不断送到图波列夫工程师手里。

　　没有不透风的墙，法国安全部门也察觉到克格勃间谍的行动，于是他们顺水推舟将很多虚假信息夹杂在情报中，这给图波列夫的工程师带来很大困扰，他们需要耗费大量资源来甄别这些真真假假的信息。

　　不得不佩服苏联举国体制下的飞机研发能力。1968年12月31日，第一架图-144原型机在朱可夫斯基机场完成首飞。这比协和式客机的首飞早了2个多月。

　　1969年6月5日，图-144成功突破音速，这比协和式客机早了4个月。此前只有美国亚音速道格拉斯DC-8在1961年8月21日，从12500米下降时达到1.012马赫速度，这也是为了研究飞机强度特性而进行的实验性飞行。

　　1970年5月25日，图-144飞行时速超过2马赫，这比协和式客机早了5个月。苏联成为全球首个研发出超音速客机的国家。

　　虽然从外观看，图-144和协和式有些相似，但实际上两机存在显著差异。无论是载客量、最大起飞重量，还是机身尺寸，图-144都比协和式要大。图-144客舱采用“2+3”的座位排列，而不是协和式的“2+2”。图-144的巡航速度能达到2.285马赫，约合2443公里/时，它比协和式飞得更快。

　　协和式发动机采用卢卡斯电子发动机控制系统，图波列夫设计局根本买不到这个工具。图-144的发动机位于翼根下方，而协和式发动机位于机翼下方中央。图-144原型机主起落架采用两组6轮式起落架，机轮采用低压轮胎。图-144着陆速度很高，发动机也没有反推器，因此降落时需要借助减速伞，这也对商业运营带来一定影响，图-144是世界最后一款搭载减速伞的民航客机。

　　图-144原型机也暴露出来很多问题。图-144的主机翼采用和协和式类似的三角式翼面，这能保证飞机在高速飞行时的气动优势，但图-144却没有协和式主翼翼尖的锥形弧度，这也导致图-144在低速时糟糕的操控性。

　　图-144原型机还是世界上唯一安装弹射座椅的客机，当然只有机组成员能使用。

　　图、红色为图-144，蓝色为协和式

　　图-144的成功与否，发动机是关键。1963年，库兹涅佐夫设计局为图-144研制适配发动机，并命名为NK-144，起飞推力达到196kN，同时还需要满足超音速巡航的燃油经济性：达到1.37~1.47千克(十牛·小时）。

　　工程师在NK-8涡扇发动机基础上增加了加力燃烧室，NK-144低压涵道采用2级风扇和3级压气机，高压涵道有5级压气机，其加力燃烧室有两个通道。发动机能在加力状态下常态运行，但推力降至17.5吨。图-144在起飞、跨声速和超音速巡航时会开启加力燃烧室，开启/关闭加力的推力比为1.35。

　　图-144在超音速飞行时，发动机加力燃烧室必须持续工作。加力燃烧室常见于军用发动机，它的原理很简单，就是在发动机喷出的气流中直接注入燃料。气流温度本身就很高，再加上“火上浇油”，喷油燃烧会让气流温度大幅提升，从喷口高速喷出以获得额外推力。

　　战斗机打开加力燃烧室能取得速度优势，在图-144上常态化开启就会带来燃油经济性差、航程短等问题。图-144原型机航程只有2500公里。协和式客机搭载的奥林匹斯593 Mk 610型涡喷发动机，却能不使用加力燃烧室也能保持飞机处于超音速巡航状态，它的航程超过7000公里。

　　搭载NK-144发动机的图-144S油耗为38.5吨/小时，后期更换RD-36-51发动机的图-144D油耗也达到26吨/小时。相比之下，协和式客机油耗为20.5吨/小时。

　　1964年7月，库兹涅佐夫设计局完成NK-144验证机试验。次年10月，5台样机完成1500小时台架试验。1968年12月31日，搭载4台NK-144发动机的图-144完成首飞。

　　图-144完成首飞后，图波列夫设计局立刻展开机型的改进工作。工程师为了改善图-144低速操控性，在驾驶舱后侧增加了可折叠的“鸭式”小翼，小翼提高了飞机的机动性，并降低了着陆速度，量产版图-144S的着陆速度降至315~333公里/小时，但依然比协和式要快（300公里/小时）。“鸭翼”式设计也让图-144S变得极具识别度，同时主翼也采用锥形弧度设计。

　　图-144S采用新的气动设计有效地提升了航程，它比原型机增加了580公里，达到3080公里。库兹涅佐夫设计局也拿出了升级后的N-144F发动机，这能让图-144S即使不开加力也能保持1.6马赫超音速巡航。图-144S机身加长了6.3米，载客量增加至150人，最大起飞重量增加至190吨。

　　图、图-144S驾驶舱后方的“鸭翼”

　　1973年6月，大改后的图-144S以量产机的形式参加巴黎航展，正当观众期待图-144S和协和式客机同台竞技时，灾难不期而遇。图-144S的飞行员为了躲避前方突然出现的法国空军幻影战斗机时，作的机动动作过大而导致坠机。

　　就这样，世界上第一架超音速喷气式客机在众目睽睽下，以空难的形式结束了在巴黎航展的表演。

　　图、苏联科学家在莫斯科中央空气流体动力学研究所的巨型风洞中测试 Tu-144 模型

　　为了避免巴黎航展的悲剧重现，图波列夫设计局的工程师对图-144S进一步改进，将机身加长1.8米，翼展增加0.8米，还增加了油箱载荷。

　　与此同时，伊索托夫发动机设计局研制出了RD-36-51A涡喷发动机，焕然一新的飞机被命名为图-144D，它的燃油容量从98吨增加至125吨，最大起飞重量增加至235吨，航程更是延长至7500公里。

　　1975年经过改进的图-144S重返巴黎航展。当年12月26日图-144S在苏联国内以货机形式服役，为莫斯科和阿拉木图之间提供邮政服务，图-144飞行的时候非常嘈杂，这线路人烟稀少。

　　1977年10月29日，图-144S获得苏联当局颁发的型号合格证，为商业客运扫清了障碍。图-144D则在1977年11月开始服役。

　　由于超音速在大陆的音爆效应，协和式客机最常见的航线场景是伦敦/巴黎飞往纽约的跨大西洋航线，视时间为金钱的商旅客户，愿意为“追上晨昏线”的协和式支付高出普通航班10倍的高昂票价。苏联作为社会主义国家，机票是一个具有象征意义的符号，苏联民航普通机票约62卢布，而超音速客机票价为83.7卢布。

　　图-144虽然内部设施“豪华”，但是修长的机身设计带来的是狭窄的客舱空间。巨大的噪音也严重影响旅客的舒适度，图-144必须使用加力燃烧室才能以最高速度起飞和超音速巡航，因此震耳欲聋的声音会不断传入客舱内。

　　惊人的燃油消耗，低廉的票价制度，巨大的客舱噪音，让图-144成了苏联民航这一独家用户的财务“黑洞”。

　　图-144在苏联民航服役后，苏联政府担心再此发生重大空难，会带来更多的负面效应，糟糕的经济性也让图-144的航班数量很少，运输的乘客量自然也不多。机身裂缝、起落架故障、此起彼伏且消不掉的驾驶舱警报几乎和飞机如影随形。

　　1978年5月23日，一架刚下线的图-144D在试飞中，因燃料系统故障而坠毁。这也让苏联民航有了甩包袱的理由。一周之后——6月1日，苏联民航便将旗下的图-144全部退役。在所有交付的16架图-144中，仅有几架真正飞过客运航班，一共也不过飞了55趟，总载客量定格在3284人。

　　图-144D在货运继续发挥第二春，由于它的航程更长，可以从莫斯科飞到哈巴罗夫斯克。好景不长，图-144在一共执飞102次客货运航班后，就被彻底放弃。大多数图-144退役后，等待它的命运是拆解，只有少量以科研飞机的身份保留了下来。

　　图、换装NK-321发动机的图-144LL

　　苏联解体，冷战落幕。1994年，美国和俄罗斯准备联手开发下一代超音速喷气式客机。美国国家航空航天局（NASA）、波音公司、俄罗斯图波列夫设计局花费3.5亿美元改装一架飞行时间仅为82.5小时的图-144D，发动机换成NK-321，这原本是库兹涅佐夫设计局为图-160超音速轰炸机研发的发动机。

　　新的飞机被命名为图-144LL，为未来300座级的第二代超音速喷气客机打前站。1996~1997年，图-144LL在俄罗斯进行27次试飞。但后续由于缺乏资金支持，该计划最终在1999年胎死腹中。1999年6月26日，图-144完成最后一次飞行。

　　在1973年至1978年间，图-144一共发生2起机毁人亡的事故，考虑到图-144一共才建造了16架，其机身损毁率高达12.5%，在苏联喷气式客机中仅次于图-104（18.41%）。

　　1973年6月3日，一架图-144S（注册号CCCP-77102）在巴黎航展进行最后一次通场飞行时，在爬升过程中突然陷入猛烈的俯冲姿态，随后在空中解体，并撞向地面的15栋建筑物，一共导致14人遇难。机上6人全部遇难，其中还包括图-144主任设计师弗拉基米尔·连杰罗夫。

　　1978年5月23日，一架注册号CCCP-77111的图-144D在试飞期间，因燃油泄漏导致飞机右翼在空中起火。

　　机组成员在莫斯科州叶戈里耶夫斯克附近的一块空地上迫降时，机腹着陆失败。飞机引发的大火持续燃烧约一小时，最后才被消防员扑灭。该起事故导致机上8人中，有2人遇难。

　　图、1973年参加巴黎航展的图-144S（CCCP-77102号机）

　　图-144D飞机参数信息：

　　机组成员：3人；

　　载客量：150名乘客；

　　机身长：65.7米；

　　翼展：28.8米；

　　机身高：12.55米；

　　机翼面积：506.35平方米；

　　图、德国辛斯海姆市博物馆中的 Tu-144 和协和飞机

　　机身空重/最大起飞重量：99.2吨/207吨；

　　发动机：4台科列索夫（Kolesov）RD-36-51涡喷发动机，单台推力240kN；

　　飞机最高飞行时速：2500公里/时、2.15马赫；

　　巡航速度：2125公里/时；

　　航程：6500公里；

　　最高升限：20000米；

　　爬升率：50米/秒。

　　首飞：1968年12月31日；

　　服役：1975年12月26日；

　　退役时间：民航1978年、商业服务1983年；

　　建造时间：1967年~1983年；

　　建造数量：16架