超音速客机“协和号”和他的发动机——“奥林普斯”

文/王亚男

50年前的1968年2月25日，摄影师在法国图卢兹布拉尼亚克机场（Toulouse-Blagnac）试验区按下了快门，留下了这张珍贵照片。照片上，001号“协和”原型机正停放在一台大型专用发动机测试设备前方，正准备测试它借以实现超声速飞行的动力之源——4台“奥林普斯”593（Olympus 593）涡轮喷气发动机。“奥林普斯”593由英国罗罗公司和法国斯奈克马公司联合研制，巡航状态推力32 000磅（140千牛），加力推力38 050磅（169千牛），能推动“协和”以每小时2 158千米的速度飞行，这一速度相当于声音传播速度的2.02倍。这张照片拍摄一年后的1969年3月2日，“协和”完成了首次试飞。如果翻看图卢兹档案机构的旧照，你会发现如今空客总部所在地，当年就曾是法国航空业的重心所在。“协和”不过是众多闪光点中的一个。

1967年，第一架001号“协和”原型机被推出了厂房。从此，在这个世界上超声速客机从概念变成了现实，这也是欧洲航空工业——主要是英国和法国两个工业强国希望用速度魅力征服全球商业航空运输市场的雄心体现。

为了赋予“协和”强劲的心脏，英国拿出了航空动力的看家本领，直接借用了冷战概念武器BAC TSR-2先进攻击/侦察机的动力——“奥林普斯”22R，在此基础上改进出一款民用涡喷发动机，定名为“奥林普斯”591，1964年进一步演进出“奥林普斯”593。为了研制“奥林普斯”593，研究人员在发动机的燃油消耗率、增压比，外形尺寸和涡轮进口温度方面动足了脑筋，采用了许多创新点子。最终的“奥林普斯”593为一款双轴加力涡喷发动机，高低压压气机各有7级，由两级涡轮驱动。在马赫2巡航速度下，发动机进气温度超过120摄氏度，为此压气机叶片和叶盘大部使用钛合金制造，只有最后4级高压压气机为镍基合金——过去镍基合金仅用于高温涡轮区，为了承受累次压缩升温的进气环境，研究人员特地把它转岗到了高压压气机。此外，高低压涡轮也都采用了冷却技术。英国人显然清楚航空发动机意味着什么，为此在与法国的分工协作中，放弃了机体部分大部工作量，选择占据动力系统的绝大份额。布里斯托尔-西德利负责发动机主体及其附件开发，而BAC则负责可调进气道和整体布局设计，法国斯奈克玛负责发动机喷管、反推机构以及加力燃烧室等部分。

1969年3月2日001号“协和”原型机首飞时，在加力模式“奥林普斯”593推动下，飞机在380千米/小时速度下升空，起飞滑跑距离1.4千米。

人们并非不清楚涡喷发动机是个油老虎。技术人员曾慎重考虑过涡喷发动机和涡扇发动机两种选择，但直径较小的涡喷发动机有利于降低阻力，更容易实现超声速飞行，成为最后的方案。苏联图-144超声速客机最初也打算使用加力型涡扇发动机，最终由于发动机技术所限只能选择无加力涡喷发动机。

“奥林普斯”593总共生产了67台。英国和法国没有外界想象的那样短视。英国曾计划推出改进型Mk 622型发动机，这是一种无加力发动机，排气速度更低，有利于降低噪声，燃油经济性也将显著提高。英法打算把它用于航程更大的“协和”B，开辟跨美洲大陆航线和跨太平洋航线。要不是“协和”糟糕的订单情况，Mk 622项目完全有可能修成正果。英法原本以为，超声速概念足以颠覆占据统治地位的亚声速商用航空市场，人们会愿意为此付出更多的成本，并接受其维护性和噪声水平的不足。当时人们乐观地幻想，只要超声速客机振臂一呼，全球商用航空市场就会立时为之倾倒，滚滚而来的订单会为后续问题的解决提供充分条件。但后来的事实充分说明，对于新概念无可避免地存在冲动情绪的永远是人类，商业市场不会。