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波音2707英語:Boeing 2707)是美國波音公司首次開發的超音速客機計畫,也是美國歷史上至今唯一一種由美國政府直接主導、出資的民航客機研發項目[1]

波音2707
Boeing 2707
Boeing 2707-300 3-view.svg
波音2707-300三視圖
概觀
類型 超音速客機
乘員 200~300人
設計 波音商用飛機公司
產量 0
現況 撤銷
技術數據(波音2707-300,1969年)
長度 76.2公尺(250呎)
翼展 43.59公尺(143呎)
高度 15.2公尺
空重 375噸(750,000磅)
最大起飛重量 340,000公斤
發動機 4具通用電氣GE4渦噴發動機
- 推力 4×24,300公斤(63,200磅)
巡航速度 2.7馬赫(2900公里/小時)
實用升限 18,000~21,000公尺
最大航程 6800公里

1960年代,世界捲起了超音速客機的浪潮,美國也不甘落後,由美國政府主導研製美國的超音速客機,與研製軍用飛機的程序相同,國家招標、廠商競標、國會撥款,波音公司在競標中贏得合約後,波音在西雅圖開始飛機的設計工作。但至1970年代,因反對超音速客機的聲音驟起、研製時遇到技術困難、缺乏明確的市場需求等因素,政府最終在1971年撤銷了對這個項目的資金投入,在2架原型機完成之前就中止了整個計畫。

目錄

發展歷史編輯

背景編輯

1950年代開始,英國法國美國都相繼開始研發超音速客機。美國波音公司也在1952年起開始對超音速客機展開研究工作,1958年起成立常設的研究委員會[2],至1960年波音已經投放了超過一百萬美元的資金。這個超音速客機研究小組提出了多個早期方案,項目代號733。波音最初的方案雖然多,但都不外乎是採用無尾大後掠三角翼的傳統設計。但到了1950年代末波音公司在競標實驗性戰術戰鬥機(Tactical Fighter Experimental,TFX)開始研究可變後掠翼,雖然波音最後敗於通用動力公司F-111戰鬥轟炸機,但波音在參與TFX研發過程中對可變後掠翼的設計累計了大量經驗[2]。波音對可變後掠翼的興趣有增無減,隨後一個採用可變後掠翼的超音速客機新設計方案又被提出,至1960年,在波音公司的內部競爭中,一種採用可變後掠翼、可載客150人進行跨大西洋飛行的超音速客機方案最終脫穎而出,成為波音的主流設計[2]

1962年中,在一次英國飛機公司法國南方飛機公司之間的試探性會談中,雙方透露出共同發展超音速客機的意向;與此同時蘇聯也啟動了圖-144超音速客機的研發計劃;至同年11月,英法政府正式簽署協議,共同開發協和飛機[3]。來自歐洲、蘇聯的超音速客機浪潮無疑是對美國的挑戰,儘管當時美國飛機(如波音707道格拉斯DC-8等)已經迅速占據歐洲民航客機市場的大量份額,但由於超音速客機在當時被視為未來航空運輸的發展方向,美國人也擔心起步落後會在未來的超音速客機市場失去主導地位。因此,美國太空總署也在1962年啟動了「超音速航空運輸」(Supersonic Commercial Air Transport,SCAT)計劃,自行研究超音速客機。

國家主導編輯

1963年6月5日,時任美國總統肯尼迪正式成立「國家超音速客機計劃」(National Supersonic Transport,NST),並承諾美國政府將資助超音速客機研製經費的75%。當時的美國聯邦航空局局長納吉布·哈拉比(Najeeb Halaby)認為設計一種與協和飛機相若的超音速客機會導致正面直接競爭,不利於搶占市場,因此他設定了一個技術更先進、要求更高的超音速客機設計目標。因此,美國的超音速飛機必須比協和飛機更大、載客量更高、速度更快。當時擬定的技術指標為載客250人,飛行速度為2.7—3.0馬赫(約3000公里/小時),並需要達到7200公里(4500英里)的洲際航程。

協和飛機選擇2.02馬赫作為其最高巡航速度,這是由飛機的機體材質決定的。飛機在超音速飛行時,空氣壓力摩擦力會使飛機表面加熱,溫度可高達120度以上,而速度越快,溫度也越來越高,經試驗證明,2.02馬赫已經是硬鋁的高溫極限[4]。英國布里斯托飛機公司曾考慮使用不鏽鋼作為超音速客機的機體材質以令最高速度提升至3.0馬赫,並試製了三架布里斯托188試驗機研究氣動加熱問題,但事實證明不鏽鋼飛機的重量大,生產技術要求高,而且造價過高,其經濟性非民航機用戶所能承擔。然而,美國在這方面經驗豐富,當時已研製成了XB-70轟炸機,雖然本質上XB-70是一架戰略轟炸機,但其大小、結構上已經和中型超音速客機相若。XB-70具有於23,600公尺高空以3.0馬赫(3,200公里/小時)超音速巡航的能力,機體大部分均以不鏽鋼製造。

超音速飛機的設計要求相繼發往美國各主要飛機製造商,其中機身及發動機分開兩部飛競標。機身部分的競爭廠商包括波音洛歇北美航空,而發動機則有柯蒂斯-萊特公司普惠公司通用電氣公司。當時美國聯邦航空局樂觀預計至1990年航空市場將需求約500架超音速客機,雖然美國的超音速客機尚未定型,但已經接到航空公司的訂單[5]

競爭編輯

各公司的原型設計在1964年1月15日遞交予美國聯邦航空局[6]。波音公司的方案仍然與1960年決定的「波音733」可變後掠翼超音速客機設計基本相同,正式官方名稱為波音733-197,但波音同時也對新飛機創造了兩個新名稱,一是1966型(1966 Model),二是波音2707(Model 2707)。後者是最廣為大眾所知的名稱,而波音公司繼續使用733作為項目代號。波音2707的外觀與後來的B-1轟炸機十分相似,但波音2707的四具發動機以獨立吊艙形式分開下掛在機翼下方,而非像B-1轟炸機般的兩具一組方式[6]

而波音的對手方面,北美航空提出了NAC-60(North American NAC-60)方案,無非就是一种放大了的XB-70轟炸機,但對機頭頭錐重新設計,並使用了新的複合三角翼,而設計也保留了XB-70的前鴨翼。洛歇的CL-823(Lockheed CL-823)方案則像放大了的協和飛機,但四具發動機以獨立吊艙形式分開裝置[6]。美國聯邦航空局為縮小選擇範圍,經評選後北美航空NAC-60和柯蒂斯-萊特的發動機首先出局,僅剩下波音和洛歇雙方競爭,並被容許隨意選擇使用餘下兩家公司的發動機。1964年11月,聯邦航空局進行第二次評選,此時波音已經進一步改進了設計,規模在波音733-197的基礎上擴大,載客量增加至250人,稱為波音733-290。為了讓發動機噴流發揮最大效率,4具發動機被移到較後的位置,放置在水平尾翼的下方。當機翼向後收合後,機翼和水平尾翼將接合,形成一整片的三角翼。

至此時,聯邦航空局開始要求兩家公司提供有關方案更加詳細的資料,以便於當局在1966年的最終評選。隨後波音再度擴大飛機規模,發展成載客量達300人的波音733-390波音2707-100)。至1966年9月,波音和洛歇均公開展示了其方案的全尺寸木製飛機模型,最終在1966年12月31日,聯邦航空局宣布波音採用通用電氣GE4渦輪噴氣發動機的波音733-390方案勝出,而洛歇L-2000和普惠的JTF17渦輪風扇發動機落選。

改進設計編輯

波音2707-100也是一架先進、前衛的飛機,事實上它是歷史上最早的寬體客機設計之一,機艙內採用雙走道的2—3—2座位排列方式,艙內空間比當時其他正在營運的民航機都要大。在波音展示的模型內,艙內座位上方設有隨身行李空間,飛機內也有大型行李艙。在設有247個座位的遊客艙內,每隔六排座位就裝有一台可伸縮的電視娛樂系統。在設有30個座位的頭等艙內,每對座椅之間的扶手均裝有小型電視。飛機的窗戶實際大小約6吋,但艙內的內窗卻加大成12吋,給予乘客想象的空間。

波音公司曾預計,假如一切順利,超音速客機的原型機可以在1967年初開始建造,1971年初首飛。而生產型飛機可在1969年初開始建造,1972年末試飛,並在1974年中可取得適航證。

波音又提出了新方案,稱為波音2707-200,其最重要改進是在機首兩側增加了兩片前鴨翼以改善低速時的操縱性,但同時這又進一步增加了額外的重量。隨後,波音公司又在設計機翼時遇到了麻煩。至1968年10月,經聯邦航空局的評估後,波音公司被迫放棄原來的可變後掠翼設計,恢復到傳統的帶水平尾翼的固定三角翼設計,規模上也有所減小,載客量減低至234人,這個方案稱為波音2707-300。波音在1969年9月又製造了一架木製模型,並開始進行兩架原型機的製造工作,而此時已經較原預計進度落後兩年。

環境憂慮編輯

但1960年代末期的形勢對超音速客機變得更加不利,公眾對環境保護、反對超音速飛機造成音爆的抗議越來越激烈。環境保護者是當時最有影響力的群體之一,他們主要的抗爭理由是超音速客機起降和音爆的噪音,以及超音速客機在高空飛行而對臭氧層的破壞[7]。後來又有一個超音速客機影響環境的理據出現,麻省理工學院證實,發動機排放的氮氧化物也會破壞臭氧層[8]

美國人對超音速飛機造成音爆的恐懼和強烈抗議是一個重要的轉捩點。一名反對超音速客機的美國物理學家威廉姆・舒克利夫(William Asahel Shurcliff),編寫和發布了一本名為《超音速客機與音爆手冊》(SST and Sonic Boom Handbook[9])的書籍之後,指出超音速客機每一次飛行都會造成一個長2000英里、寬50英里的音爆區(bang-zone)[9]。1965年,XB-70轟炸機在一次試驗中接近俄克拉荷馬城,即使其音爆區最寬只有16英里,但已經造成嚴重影響,當局事後收到了來自當地居民的9,594個關於音爆造成房屋損壞的投訴,其中有4,629個投訴正式提出索償,但最終只有229個個案獲得總共12,845.32美元的賠償[10]

隨着反對聲音的擴大,反對者所聲稱的超音速飛機負面影響越來越多,也越來越不可思議,例如會影響公眾工作、導致精神問題、危害精神病患者、甚至流產[7],但實際上反對者提出的這些指控並拿不出什麼有效的證據。例如有人指由發動機排放到平流層水蒸氣會不斷累積並包圍地球造成「全球昏暗」(global gloom)。美國環境保護署第一任署長、世界自然基金會名譽主席羅素・埃勒爾・特雷恩(Russell Errol Train)認為,如果有500架超音速客機每天長時間飛行在65,000呎高空,過若干年後平流層的水分含量將大幅增加約50%至100%,造成地表熱量累積,和妨礙臭氧形成[7]

左翼政黨也藉此機會大舉批評政府,除了出於對環境的憂慮,左翼也不滿政府投放大量資金支援商用飛機的研發工作。因此,反超音速客機運動(Anti-SST campaign)主要由民主黨參議員威廉·普羅克斯邁爾(William Proxmire)領導,他視此運動為抗議政府胡亂花費的鬥爭。

面對各方的反對聲音,聯邦航空局局長哈拉比堅持己見,試圖忽略這些聲音,他指出:

終止撥款編輯

1971年3月,儘管美國超音速客機計劃受到時任總統尼克松大力支持,但美國參議院否決了進一步撥款。支持者為了延續這項計劃,打着「為了一架美國超音速客機的國家委員會」(National Committee for an American SST)的旗號,呼籲支持者每人捐款1美元以實現這個理想[11]。隨後來自各地航空愛好者的信件像雪片飛來,總共收集到近一百萬美元的捐款。而工會由於擔心越戰阿波羅計劃的結束會給美國航空工業帶來新一次的蕭條並引起失業,因此也支持超音速客機計劃繼續進行。時任美國勞工聯合會-產業工會聯合會主席喬治·米尼(George Meany)認為,美國起步較晚,在發展第一代超音速客機時已失去優勢,但美國應該儘快準備進入第二代(1980年代至1990年代的超音速客機)的競爭。

儘管分歧仍然很大,美國國會仍如期於1971年5月20日正式舉行有關是否終止超音速客機計劃撥款的投票,而這是一次極具爭議的投票。共和黨領袖傑拉爾德·福特引用喬治·米尼的論點:如果你給予超音速客機一票,您正是在保證現在的13,000個職位和二線的50,000個職位,以及未來十年內每年150,000個職位。而領導反對陣營的薛尼·耶茨(Sidney Yates)更要求舉行一輪公民投票。最終美國國會在215票反對撥款、204票支持的情況下,決議終止超音速飛機計劃的撥款[12]

而在波音2707超音速客機計劃結束之時,美國政府和波音公司已經投資了超過10億美元,當時波音2707擁有來自25家航空公司的115架訂單,協和飛機則有來自16家航空公司的74架訂單[13]。波音正在建造的兩架原型機也無法完成,同時由于波音也失去了部分政府合約,民用航空市場也適逢降溫,波音公司不得不裁員60,000人以維持經營,因此波音2707也被輿論戲稱為「幾乎吃掉西雅圖的飛機」(The airplane that almost ate Seattle)[14]

航空公司訂單編輯

參見編輯

參考文獻編輯

  1. ^ 天鵝之歌:紀念協和超音速客機. [2010-08-22]. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 "Lost Classics - Boeing 2707-200 SST". Unrealaircraft.com. 2005 [2010-08-22]. 
  3. ^ "The History of Concorde". National Museums Scotland. [2010-08-22]. [失效連結]
  4. ^ Eberhart, Jonathan. When the SST Is Too Slow.... Science News (Society for Science & the Public). 1967-06-03, 91 (22): 528–529. 
  5. ^ Aviation: SSTart. 1964-01-24 [2010-08-22]. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 The United States SST Contenders. Flight International: 234–235. 1964-02-13. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Environment: SST: Boon or Boom-Doggie?. Time CNN. 1970-07-01 [2010-08-22]. 
  8. ^ "Environment: Pre-Mortem on the SST". Time. 1974-09-09 [2010-08-22]. 
  9. ^ 9.0 9.1 William A. Shurcliff. SST and Sonic Boom Handbook. Ballantine Books. 1970. ISBN 9780345018717. 
  10. ^ "The Home: Learning to Love the Boom". Time. 1965-05-07 [2010-08-22]. 
  11. ^ Supersonic Counterattack. Time. 1971-05-22 [2010-08-22]. 
  12. ^ The Nation: Showdown on the SST. TIME. 1971-05-29. 
  13. ^ Thomas, Geoffrey. The New 747. Airways. 2006, 13 (122): 16–22. 

外部連結編輯