世界上第一款超音速客机，苏联Tu-144超音速客机，别称协和斯基

2024-06-02 10:39 来源：网络点击：

世界上第一款超音速客机，苏联Tu-144超音速客机，别称协和斯基

冷战超音速客机竞争

在冷战时期，世界各国对于速度的追求愈演愈烈，国际社会之间的交流也趋于频繁，为了在客机领域实现超音速运营，欧美国家和苏联开始在高速客机比赛中互相竞赛，在当时世界上有三个项目，他们分别是美国波音的半成品波音2707，最后因为预算和官僚主义等问题下马了，第二个是法国和英国联合研制的协和式超音速客机，第三个则是本期武器大讲堂的主角-苏联图波列夫设计局的Tu-144超音速客机。

苏联全方位参与冷战竞赛

Tu-144超音速客机发展于苏联与欧洲竞赛时期，在当时欧洲的航空市场中，英国和法国都在计划研发超音速客机用于重振飞机制造业，这个新型的客机可以超音速飞行，将欧洲和美国之间的飞行时间缩短到数个小时，当然，除了英国、法国之外，美国的飞机制造商波音公司和洛克希德公司也上马超音速运输项目。

那个时候的欧洲民航客机市场基本都被美国的波音和道格拉斯占据了，所以在超音速客机研发领域，法国不愿意被美国垄断，英国又迫切的想要加入欧洲共同市场，在这个背景下英法两国决定进行合作开发新一代超音速客机。

英法的合作引起了另一个巨头苏联的注意，苏联作为一个东西跨度超过10000千米的大国，研发超音速客机必然具有很大的实际意义，但是这种需求下苏联的领导人在早期其实并不是很着急超音速客机的研发。

毕竟当时苏联正在进行太空竞赛和登月竞赛，然而随着英法开始合作研发超音速客机，在政治经济和科技竞赛下，苏联领导人认为苏联必须在这个领域抢先欧洲，必须得抢在欧洲之前让本国的超音速客机升空，所以这个项目已经上升到国家竞争层面了。

为此比较擅长大型客机研制的图波列夫设计局收到了这个任务，在1963年7月，苏联航空工业部正式下达了研制超声速客机的指令，初期设计性能指标与欧洲的协和客机相近：包括可搭载121名乘客，巡航时速2.35马赫，航程6500千米等等。

在前苏联进行大量资源的投入之后，图波列夫设计局、中央流体力学研究所、中央航空动力研究以及发动机设计师库兹涅佐夫和科尔索夫等多个部门共同研发出了这款编号为Tu-144的新型超音速客机。

最终在1968年12月31日，民航注册号为68001的首架Tu-144原型机正式首飞成功，整整比协和客机首飞早了两个月零两天。

研发出来的Tu-144超音速客机设计采用了细长机身配双三角形机翼的气动布局，以Tu-144D型为例，整机长度为65.5 m、翼展28.8 m、高10.5m、空重85吨，机身采用了全金属半硬壳结构。

机头是一个细长的流线型机头，能在高空高速飞行的时候拥有一个极好的空气动力学特性，但是细长的机头就意味着驾驶舱的视野会被大大的阻挡，基本上前向的目视视野就没有了，当然在高空高速巡航的时候可以通过雷达和导航进行飞行，但是如果降落或者是起飞的时候，需要肉眼观察地面的情况下该怎么办呢？

设计师很巧妙的将机头设计成可以下垂12°的设计，当起飞或者是降落不需要低阻力的流线型机头时，将机头下垂，露出驾驶舱前向的玻璃窗，这样能方便飞行员观察周边和地面的环境，当起飞之后进入巡航飞行时再恢复原状，以低阻力的流线型机身进行超音速巡航，可以说是一个非常巧妙的解决方案。

在驾驶舱后上部分的机身两侧，设计有可收放的一对鸭翼，其实一开始的原型机是没有设计鸭翼的，在测试的时候发现低速性能不佳，在起降阶段容易出现机头向下降的情况。

为了让机头抬起保持起降的稳定，在进行第二架图-144优化生产的时，就在机头驾驶舱后方加装了一对可伸缩的条状小翼，这个小翼上带有固定的双缝前缘缝翼和可伸缩的双缝襟翼。

鸭翼可以在起降时伸出用于改善低速性能，到巡航飞行时再收入机身形成平滑的机身超音速巡航，第二架图-144的编号为图-144S，民航注册号为77101，因此原型机与预生产型在外观上是能看出区别的。

驾驶舱内部有三名机组成员，分别是2名驾驶员和1名飞行工程师组成，工程师座位位于飞行员的后方，朝向机身一侧，前面有大量的仪表和控制面板。

飞行员与工程师通过机上搭载的1台与惯性导航系统相联的电子模拟计算机、中央大气数据系统、自动驾驶仪、飞行零位指示器、水平位置指示器、转弯侧滑仪、测距设备、活动地图导航显示器、数字经纬度读数器、气象雷达以及可变几何形状的进气口调节控制系统等等调节控制飞行。这基本上就是机身的前部舱位组成了。

往后是中间舱位，中间客舱舱位有两个厨房、两个衣帽间以及四个盥洗室，用于执行客运的时候乘客伙食与其他的需求，客舱可以容纳150名旅客，有头等舱和普通舱。

客舱的下方没有设计货仓，而是把货仓设计在客舱后边和发动机平行的部位，这个货仓有半自动的装卸货系统,货舱右后侧有1个大舱门，用于装卸货物和行李。

客舱的前方和左侧中央部位都设计有舱门，一共有六个应急出口。客舱内部的舷窗有34个，但是开口特别小，所以在乘坐这款客机的时候观察外部视野会比较窄。

另外Tu-144超音速客机的乘坐体验方面并不是很好，主要是因为这款客机的研发并不是完全为了民航运输而设计的，更多的是政治和国家竞赛的产物，所以无论是座椅还是隔音都比较差。

再加上引擎需要开加力才能维持超音速，所以在超音速巡航的时候客舱内的噪音特别大，据说可以达到影响日常的交流，乘客和机组成员只能通过写字进行沟通，甚至在飞行的时候会发生遮阳板会自动下落的问题。

在机翼设计上，Tu-144超音速客机采用的是三角下单翼的设计，底部的机身和下单翼融合在一起形成一个平面，机翼为双三角翼结构，跟欧洲协和客机的S流线型有区别。

当时在立项之初就要求这款飞行器要达到高速战机那样的飞行性能，又要满足客运的需要，所以图波列夫设计局进行了大量的风洞试验，设计了这种前缘内侧后掠角78°，外侧后掠角55°的适应跨声速飞行的翼形。

后来优化改进之后将翼型做了优化，把内外段后掠角分别改成76°和57°，整体的翼型设计跟协和客机很像，有一部分人认为是当时人类的科技水平要达到同样的设计目的，最终在同样的认知和技术水平下，出来的方案几乎都是大同小异，所以欧洲和苏联设计方案有点类似也很正常。

第二个观点认为是苏联的间谍窃取了欧洲的图纸，最后按照苏联的技术设计成这样的方案，所以就有相似的结构，到底是哪一点目前也无法知晓。

主翼为多梁结构，由整体铣切的铝合金蒙皮壁板、翼肋和大梁焊接在一起，内部形成整体的机翼油箱，其翼根承扭盒则是采用钛合金材料，机翼的后缘设计有4个单独的升降副翼。

尾翼则取消了平尾的结构，只保留垂尾方向舵，方向舵分成两段，为了保证结构强度，这些操作面都是采用钛合金材料制造的。

在动力系统上，Tu-144超音速客机原型选择的是库兹涅佐夫 NK-144 系列涡扇发动机，单台推力最大172千牛，配备有加力燃烧室，在开加力之后可以满足超音速需求，但是油耗和性能存在不少问题。

后来升级优化之后，换成了Kolesov RD-36-51无后燃气涡轮喷气发动机，单台能输出240 kN的推力，这款引擎效率更高更省油，不需要加力燃烧室就能提供超音速巡航，能大大提升Tu-144超音速客机的航程。

后来的试验图-144LL版本中，还换成了更加强大的NK-321引擎，这款引擎是Tu-160超音速战略轰炸机上使用的引擎，能带来更加强大动力性能。

Tu-144超音速客机使用四台引擎，安装在翼根处地采用80%钛合金材料制成的发动机舱内，每个发动机舱中分别装2台发动机，进气道位于机腹下方。

进气口同样采用钛合金制成，但是进气道部分有一部分是铝合金，这样设计既可以保证超音速巡航时的结构强度又能适当降低成本，在进气口处有活动斜板，可以根据速度和迎角需要采用半自动调节进气，跟协和客机使用全电脑自动控制还是差了一个维度。

这套动力系统可以让Tu-144超音速客机实现2.35马赫的极限速度，根据不同的型号机上的燃油可以提供提供的航程，早期使用库兹涅佐夫NK-144系列涡扇发动机开加力巡航的时候，仅有2920 km的续航里程，在后续的图-144LL版本使用NK-321引擎，已经可以实现6500 km的航程，最大实用升限为18,000m，完全达到预期的设计需求。

在起落架设计上，Tu-144超音速客机选择前三点式起落架，前起落架为双轮结构，可以在起飞之后向前收入机身内部，主起落架为八轮为一组的双轴小车形，支撑采用高强度合金钢和钛合金的混合结构，用四重钢盘刹车。

安装在发动机舱部位，在起飞之后转90°向前收入进气道中间，跟欧洲的协和客机将起落架直接收在机腹中有所区别，这种收纳方式后来也被用在了Tu-160战略轰炸机上。

Tu-144超音速客机在降落的时候进场速度非常快，在加装鸭翼之后依然达到了315-335 公里/小时。

当然，类似设计的欧洲协和客机也遇到类似的问题，协和客机的方案是在引擎喷口处加装反推挡板，在降落的时候打开实现反推。

苏联的Tu-144 没有设计反推装置，起落架刹车系统和襟翼无法满足正常降落，所以设计师在机尾安装了民航飞机中罕见地减速伞协助减速，这种方案很不利于商业运行，所以Tu-144是世界上最后一款采用减速伞减速的客机。

在Tu-144超音速客机在1975年12月 26日正式投入客货运使用，主要在莫斯科和阿拉木图之间进行邮件和货运，真正进行客运是在1977年11月，当时的经济舱单程票价是82卢布，这个价格是非常低的，相对于协和客机高昂的票价来说，只能算是面子工程亏本运营。

并且乘坐体验非常差，而在1978年5月23日的一次全新型号试飞中，注册号77111的新飞机上燃油突然大量泄漏引起2台引擎停车，飞行员发现后紧急迫降在雅格耶夫斯克野外造成8名机组成员中两名随行工程师丧生。

空难发生后，俄罗斯国际航空于同年6月1日把图-144退出客运行列，结束了仅仅历时半年的客运生涯，在这段时间中一共完成55次航班，载客总数仅有3284人。

Tu-144超音速客机可以说是世界第一款超音速客机，整体的技术需求水平超过了前苏联当时航空工业的水平大概10至15年，甚至是完全脱离市场实际需求的国家竞赛特殊环境下催生出来的早产儿，在退出客运之后计划改装军事用途也未能实现，最终只能保留当做科研测试，包括后来苏联解体之后美国也参与进行了试飞试验，但是也未能拯救其服役生涯。