退役20年无人超越｜协和号完结篇：57次爆胎之后，仅用90秒改写了超音速客机的命运

《飞机的账本》系列。每一个设计背后，都有人在付账。第一期拆了进气道——那根3米长的管子贡献了63%的推力，靠激波减速，靠冲压增压。第二期拆了热力牢笼——127°C的铝合金极限、膨胀15到25厘米的机身、燃油同时充当散热器和配重的三位一体绑定。两期讲的都是"怎么造的"。这些天才设计是怎么让一架飞机在两倍音速下安全巡航了24年的。这一期，我来讲它怎么没的。

全文硬核长文，建议先点赞收藏，慢慢看。

一、57次

协和号服役24年间，轮胎相关事故一共出现了57次。信号一直在响。

在2000年7月25日之前，协和号的安全记录表面看上去确实很漂亮。

从1976年投入商业运营到2000年，整整24年，法航和英航加起来飞了大约25.5万个小时，期间没有摔过一架。这在商用航空的世界里算是漂亮的履历。

但是有一组数字藏在这份履历的里面。

从1976年到2000年，协和号机队发生了57次有记录的轮胎爆裂或失压事件。

记录的足足有57次。

这57次里，有一些是在滑行中，有一些是在起飞滑跑中。

碎片弹进机翼蒙皮、打坏起落架舱门、打断液压管路、甚至是穿透了油箱。这种事一直在反复发生，一直没停过。

为什么这个数据这么高？

因为协和号的起飞方式和普通的民航客机完全不同。

我在上一期写过，协和号的三角翼在低速时升力是严重不足的，必须要用大迎角去"骗"更多的升力。这也意味着起飞时需要非常高的速度才能抬轮离地，起飞速度会超过400km/h。作为对比，同时期的波音747的起飞速度大约在280到310km/h。

道理也很简单，速度越高，轮胎承受的热量和应力越大。期间只要碾上跑道上任何一点碎片或者坚硬的污染物，像金属条、螺栓、甚至别的飞机掉下来的小零件，轮胎在这个速度下会以极高的能量爆裂。

橡胶碎片不是软绵绵地散开，是像子弹一样飞出去。

而协和号的油箱就在机翼里。蒙皮下面的几厘米就是满载的航空煤油。铝合金蒙皮没有任何额外的防护层。

这颗雷从画图纸设计的那天就埋在那里了。

最危险的一次发生在1979年6月14日，华盛顿杜勒斯机场。

那天，一架协和号在起飞滑跑时，左主起落架的两个轮胎同时爆裂。高速飞溅的橡胶碎片直接击穿了机翼下蒙皮，事后发现足足击穿了三个油箱，切断了多条液压管路和电缆，还在机翼上表面撕开了一个大洞。

航空煤油立刻从破损的油箱中大量泄漏。

如果当时起了火，那就是2000年巴黎事故的预演。飞机还在地面，但是因果链几乎一模一样：爆胎→碎片击穿油箱→大量漏油。

那次只是运气好，漏油没有被引燃。飞机带着一身伤最终着陆了。

美国国家运输安全委员会（NTSB）在事后发出了明确的安全警告：轮胎爆裂对协和号构成"潜在的灾难性威胁"。

警告的核心信息很直白，油箱的蒙皮太脆弱了，需要额外的防护。

制造商收到了这份警告。

但是油箱没有加固。

随后轮胎继续接着爆。1981年，又一次爆胎打坏了油箱区域的蒙皮。1993年，还是爆胎，碎片又进了起落架舱。

24年里57次。没有一次导致坠机，所以从统计学上看，它还是"安全"的。

警报信号一直在响。只是从来没有人动手去拔那根保险丝。

二、90秒

AF4590最后的飞行轨迹。从松刹车到坠毁，只有不到90秒。

2000年7月25日，星期二，巴黎。

戴高乐机场26R跑道。下午2点42分。

法国航空4590航班，一架协和号客机，编号F-BTSC，准备起飞前往纽约肯尼迪机场。

机上100名乘客（几乎全是德国旅行团，准备在纽约登上一艘加勒比海邮轮）、9名机组人员。

机长克里斯蒂安·马蒂（Christian Marty），资深协和号飞行员。副驾驶让·马尔科（Jean Marcot）。飞行工程师吉勒·雅里迪诺（Gilles Jardinaud）。

从松刹车到坠毁，全程不到两分钟。

以下的数据，来自驾驶舱语音记录器（CVR）和飞行数据记录器（FDR）。

14:42:31　机长松开刹车，四台奥林帕斯593开加力，飞机开始加速。

此时在跑道上，距离协和号前方大约1400米处的路面上，有一样之前遗落的、43厘米长的钛合金磨耗条（wear strip）。

这条金属条不属于协和号。

五分钟前，一架大陆航空（Continental Airlines）的DC-10从同一条跑道起飞，发动机反推装置外罩上一块固定用的磨耗条脱落掉在了跑道上。

这块金属条本该用不锈钢制造，但大陆航空的休斯敦维修基地用了一块钛铝合金替代品，铆钉孔也没有按标准来钻。

调查人员确认：这条磨耗条来自一架几分钟前起飞的DC-10。

协和号的飞行员不知道跑道上有异物（FOD——跑道异物），塔台也不知道，没有人知道。

14:42:54.6　副驾驶报出："100节。"

速度还在持续增加。四台发动机全力输出，协和号在跑道上加速滑跑，轮胎承受着巨大的热量和离心力。

14:43:03.6　副驾驶报出："V1。"

V1。决断速度。过了这个点，就算发动机起火也不能中断起飞，跑道剩余长度已经不够刹住这架飞机了，强行制动就会冲出跑道。

过了V1，按标准操作程序，唯一的选项就是飞起来。

V1之后，不到一秒。

左主起落架的前右轮碾上了那条43厘米的钛合金磨耗条。

调查人员后来的复现实验。在接近起飞速度时，这条钛合金磨耗条足以像刀一样切开轮胎。

轮胎在超过300km/h的速度下被金属条割裂。不是我们平时想的慢慢漏气，是一瞬间炸裂。一整条轮胎在零点几秒内碎成数块高速飞散的碎块。

其中最大的一块橡胶碎片重4.5公斤。它以大约140m/s的速度，相当于510km/h，从跑道弹起，砸在了左翼的底部。

这一击没有直接穿透油箱壁。但接下来发生的事更严重。

协和号复杂的燃油转移系统。燃油不仅是推进剂，也是配平系统的一部分。

第二期讲过，协和号的油箱就在机翼结构里面。5号油箱在那一刻是满的，装满了几乎不可压缩的液态航空煤油。4.5公斤的碎片以510km/h的时速砸中一个完全充满液体的密封金属容器，这就是水锤效应（Hydrodynamic Ram）。

调查人员后来的复现实验。真正击穿油箱的，不是碎片本身，而是燃油内部形成的压力冲击波。

水锤效应我们在日常生活中可能遇到过：

突然关上水龙头时，水管会发出"咣"的一声闷响并剧烈震颤——管子里流动的水突然被截停，动能无处释放，瞬间转化为一道沿管壁传播的压力脉冲。这个脉冲的力量远大于水的正常压力。

协和号油箱里发生的是同一件事的放大版。碎片的冲击在密封的燃油中激起一道压力脉冲，这道脉冲在油箱内壁之间来回反弹，油箱底板承受的瞬时压力远远超过了它被设计来承受的区间范围。

跑道上的黑色烟迹与未燃烧燃油痕迹，事故链在飞机离地前就已经开始。

一块25cm×32cm的油箱底板被内部压力从里向外顶开，整块脱离了机翼结构——不是从外面打进来的，是直接从里面炸出去的。

航空煤油开始以大约每秒60公斤的速率从裂口涌出。换算一下，相当于每秒接近100升。

几乎是瞬间，漏出来的燃油被引燃了。最可能的点火源是爆胎碎片同时切断的起落架舱内电缆，断裂的电线产生了电弧。不过也有可能是高温的发动机部件直接引燃了喷涌而出的煤油。

无论是哪种方式，一团巨大的火焰在左翼下方显现。

14:43:13　机长开始拉杆抬头。与此同时，塔台管制员在无线电中对机组叫道：

"你后面起火了。你后面起火了。"

塔台最后看到的画面。此时AF4590已经过了V1。飞机无法中断起飞。

另外的目击者片段

但飞机已经过了V1。机组已经无法中断起飞。

14:43:20.4　飞行工程师雅里迪诺的声音出现在CVR上："发动机故障……二号发动机故障！"

第一期解释过sympathetic surge，连锁喘振：协和号同一侧的两台发动机共享一个短舱（nacelle），在速度达到1.6马赫以上时，一台喘振会传染另一台。

但此时的AF4590离超音速还远着呢。这里发生的是另一种更直接的失效：大火产生的大量高温燃烧废气裹挟着碎片，被左侧的两台发动机（1号和2号）直接吸进了进气道。

发动机吸进去的不是空气，是滚烫的废气和碎片。压气机被烫得喘振，推力直接没了。

14:43:22.8　驾驶舱里响起了2号发动机的火警铃。

14:43:24.8 - 14:43:29.3　飞行工程师呼叫关停2号发动机。机长执行发动机灭火程序，直接拉出火警手柄。

左侧两台发动机中的一台被手动关停。另一台，1号发动机——仍然在喘振中挣扎，推力时有时无。

飞机只剩右侧两台发动机在正常工作。

与此同时，还有一个问题，起落架也收不起来。

大火和碎片损坏了起落架的收放装置。起落架像一排巨大的减速板，硬生生挂在机腹下面，产生着巨大的气动阻力。

局面当时显然已经无解了。

第一期讲过，协和号的三角翼在低速时依赖涡升力，需要高速度和大迎角才能维持飞行。现在，两台发动机的推力没了，起落架还产生着巨大的阻力，飞机根本无法加速。

速度就卡在了200节上不去。高度也卡在了大约60米。

200节不够。在这个重量和阻力下，飞机需要更多速度才能维持住升力。但已经没有推力来加速了。

飞机既爬不动，也快不了。就这样在一个不上不下的地方被火烧着，慢慢地、不可逆地失去能量。

不久后，1号发动机彻底停转。

大火开始烧毁左翼后缘的升降副翼控制面。第二期讲过，升降副翼是协和号三角翼上负责俯仰和滚转的核心控制面，没有常规的水平尾翼来分担。升降副翼一旦失效，飞机的姿态控制就名存实亡了。

飞机开始不可控地向左倾斜。翻滚角超过100度，随后机头下栽。

14:44:31　协和号F-BTSC，以接近垂直的姿态，坠入巴黎戈内斯镇的一座名叫Hôtelissimo的酒店。

从松刹车到撞击地面，整整两分钟。从轮胎碾上金属条到坠毁，大约90秒。

机上100名乘客、9名机组人员全部遇难。地面4人遇难，113条人命。

协和号24年的安全记录，在这一刻归了零。

AF4590最终坠毁在戴高乐机场西南方向数公里外。它甚至没来得及真正开始跨洋飞行。

三、被吃掉的余量

事故发生后，法国民航事故调查局（BEA）主导了调查。

BEA的最终结论很明确：事故的直接原因是跑道上大陆航空DC-10遗落的钛合金磨耗条。

金属条切破轮胎 → 碎片击中油箱 → 燃油泄漏起火 → 发动机失效 → 坠毁。因果链干净利落，环环相扣。

但是围绕这个结论，从来不缺质疑。

调查人员后来的结构模拟。爆胎冲击引发的压力波最终撕裂了油箱结构。

因为除了那个金属条之外，AF4590的起飞条件已经处于多个异常因素的叠加之下。每一个单独看都不是致命的，叠在一起就是一道几乎没有余量的钢丝绳。

下面这五笔账，每一笔都在悄无声息地吃掉安全余量。

第一笔：缺失的垫片。

事故发生前几天，法航的维修团队刚刚更换了F-BTSC左主起落架的一根承力梁（bogie beam）。更换流程要求在两个轴承衬套（bearing spacer）之间安装一块约30厘米的铝制垫片，用来保证前轮组不会跑偏。

但这块垫片没有被按规定装回去。

爆胎之后，起落架系统承受了异常侧向载荷。

后果是什么？前轮组失去了横向上的固定，轮组在滑跑中可以偏转最多3度——轮子歪着走，以一个微小的偏角被拖着前进。

这个偏角带来了额外的摩擦力。摩擦力拖慢了左侧主轮的加速。我翻了大量相关资料和分析文章，在FDR数据中有一个细节很少被提及：飞机在起飞滑跑中出现了明显的左偏趋势——也就是说，左侧的轮子在"拖后腿"。

这起事件的独立调查人，包括前协和号机长马里·肖夫（Jean-Marie Chauve），认为这个偏转造成了两个后果：

一是让飞机加速更慢，需要更长的跑道距离才能达到V1；二是让那条被拖着走的轮胎在碾上金属条之前就已经承受了超出正常的应力和温度。

他们的推论比这更大胆，轮胎可能在碾上金属条之前就已经处于濒临破裂的状态。那个金属条只是补了最后一刀。

BEA的官方结论是：缺失的垫片对事故"没有显著影响"。

两种说法，至今没有共识。

第二笔：超重。

F-BTSC那次起飞的实际重量，比协和号的最大结构起飞重量重了大约810公斤到一吨。

超出来的重量来自两个地方。第一，燃油加得比航线所需的多。第二，在起飞前不久，19件未登记的行李被临时追加装进了货舱，这些行李的重量最后都没有被计入起飞重量和重心计算中。

但多出来的这一吨，每一公斤都在减少安全余量。

意味着飞机需要更高的速度才能安全离地。意味着轮胎在整个滑跑过程中承受了超过设计标准的负荷。意味着只要出现任何紧急情况，飞机的爬升能力比正常状态表现会更差。

每多一公斤重量，物理给这架飞机的容错空间就少一点。

事故调查中的重量数据。AF4590起飞时确实处于超重状态。

第三笔：8节的顺风。

飞机滑行到跑道头准备起飞时，风向发生了变化。变成了8节的顺风。

顺风起飞在民航运行中通常是要避免的。飞机的升力产生于机翼和空气之间的相对速度，逆风起飞时，还没加速就已经有了一定的空速；顺风起飞时，飞机的地面速度必须额外弥补那段风速差。

8节顺风意味着起飞滑跑距离变长、安全余量变小。按照标准操作程序，如果风向条件显著变化，机组应该重新计算起飞性能数据，或者申请更换到逆风方向的跑道。

当时机组既没有重新计算，也没有换跑道。

如果把顺风因素纳入起飞性能限制，按照协和号的性能手册，8节顺风条件下的最大允许起飞重量应该降低约6吨。

回头再看那个数字：飞机本就已经超重约1吨。而顺风修正后的限重又降了约6吨。两笔账加在一起，F-BTSC实际上超出了当时条件下的规定限重将近7吨。

第四笔：重心。

加多了的油、追加的行李、装载位置，这些因素叠加在一起，让F-BTSC的重心紧贴后限。

第二期讲过协和号的配平逻辑：飞行工程师靠在17个油箱之间转输燃油来精确调节重心位置。这套系统的前提是重心在起飞时就处于一个合理的范围内。

重心这么靠后，飞机的纵向稳定性就处于最差的状态。一旦机头开始上仰，纠正的力矩余量最小。而当左翼油箱被击穿、燃油大量泄漏后，重心会进一步后移——因为泄漏掉的油来自机翼中段，等于从天平的中间位置移走了重量，相对而言后方就更重了。

第五笔：7.6米。

FDR数据显示，飞行工程师在飞机离地高度仅约7.6米时就关停了2号发动机。

协和号的标准程序规定：发动机灭火程序应在飞机达到稳定飞行状态、高度至少120米以上时执行。 7.6米刚刚离开地面。四台发动机中已经有两台不正常工作，在这个时刻再手动关掉一台，即便是那台已经在火警的，等于在飞机最脆弱的阶段主动放弃了一个推力来源。

这个操作至今仍然还有争议。支持方认为火警就是火警，拖延可能导致更大的灾难。反对方认为一台喘振的发动机仍然会间歇性地提供部分推力，在7.6米这个高度，任何一点推力都是救命的。

BEA在最终报告中没有将飞行工程师的操作列为事故原因或促成因素。

归因。

回头看这五笔账：缺失的垫片、超重、顺风、重心后限、过早关停发动机。

任何一条单独拿出来，可能都不会导致最后的事故。

但它们不是单独出现的。它们同时存在于同一架飞机的同一次起飞中。

再加上前一架大陆航空麦道DC-10遗落在跑道上的那条金属条。

BEA给出了事故调查意义上的直接原因链：金属条→爆胎→油箱破裂→大火→坠毁。这条因果链在物理上成立，足以解释坠毁本身。

但是独立调查者和部分前协和号飞行员认为，这条链只回答了"怎么坠毁的"，没有回答"为什么这架飞机在那天没有留下任何转机"。他们的观点可以浓缩成一句话：

AF4590不是被一个金属条毁掉的。它是被推到了悬崖边上，那个金属条只是最后的临门一脚。

大陆航空成了法律上的责任方，或者说，是顶锅人、替罪羊。2010年，巴黎一家法院判定大陆航空对事故负有刑事责任，罚款20万欧元，大陆航空的维修工约翰·泰勒（John Taylor）被判15个月缓刑。法航的相关人员全部无罪。

两年后，2012年，法国上诉法院推翻了全部刑事定罪。大陆航空和泰勒的刑事罪名被撤销。但民事赔偿责任维持——大陆航空仍需承担70%的赔偿。

从定罪，到翻案，再到民事责任保留。

这里我想多说一句。我之前写过麦道系列，有些读者看到"DC-10"三个字，可能条件反射地就把账算到了麦道头上。

但是这件事上必须把话说清楚：那条金属条是大陆航空的维修问题，用了不合规的材料，钻了不规范的铆钉孔。DC-10反推装置的设计本身并没有导致这个磨耗条脱落。严肃的事故分析不是站队，是严格的举证。每一笔账该算到谁头上，就算到谁头上。

法律给出了它的答案。但是法律的答案和工程的答案从来不是同一件事。

在工程的逻辑里，一个系统的崩溃从来不会只有一个原因。它有直接原因，也有早就把安全余量一点点蚕食殆尽的背景。

57次爆胎、不设防的油箱、缺失的垫片、超重、顺风、重心后限，这些全是背景。金属条是临门一脚。

它们整整齐齐地排着队等着，等一个同时到场的契机。

四、复飞、9.11与终曲

事故之后，协和号全部停飞。法英两国民航当局暂停了协和号的适航许可。

要让这架飞机重新飞起来，必须从根上修补那条在24年间一直存在的致命短板：油箱没有防护。

英法两国的民航当局在2001年9月发布了三项强制改装指令。总花费：1700万英镑。

第一项：凯夫拉（Kevlar）油箱内衬。

在最容易受到跑道碎片冲击的油箱下表面，安装柔性凯夫拉防弹内衬。凯夫拉是防弹衣的材料。设计逻辑是：即便铝合金蒙皮再次被碎片或水锤效应击穿，凯夫拉内衬仍然能保持完整或大幅限制燃油的泄漏速率——就算油箱被打破，燃油也只会慢慢渗出来，不会像之前那样瞬间喷涌。

这个改装的意义在于承认了一件事：蒙皮本身挡不住高速碎片。从开飞到事故前的24年里一直挡不住。现在终于加了一层防护内衬。

第二项：NZG防爆轮胎。

米其林专门开发了一种新型的子午线轮胎，近零膨胀（Near Zero Growth, NZG）结构。NZG轮胎的强化结构让它几乎不会整条爆开。

即便被切割或刺穿，它的碎裂方式也和旧轮胎完全不同：旧轮胎爆裂时会产生大块的重碎片（4590事故中那块重4.5公斤）；NZG轮胎的碎片更小、更轻、动能更低，不足以引发水锤效应。

轮胎从根源上被重新设计了。

第三项：电气线束屏蔽。

起落架舱内的电缆用不锈钢编织护套（braided stainless steel sleeve）包裹，防止碎片打断电线产生电弧，消除了最可能的点火源。

三项改装完成后，协和号获准复飞。

2001年11月7日，英航的协和号重新投入商业运营。

但就在复飞的两个月前，世界风云也骤变了。

2001年9月11日之后，全球航空客运量断崖式下跌。跨大西洋的商务客流，协和号的核心客群，几乎一下蒸发了。恐惧、安检升级、经济衰退，三重打击同时的到来。

协和号一共就100个座位，每张票还要一万多美元。它的商业模式建立在一个非常窄的赛道上：永远有足够多的人愿意花这个价钱，就为了3个半小时到纽约。

9.11打破了这个假设。上座率暴跌，航线亏损的趋势无法逆转。

与此同时，另一笔账也在找上门来。

协和号是1960年代设计、1976年投入服务的飞机。到2003年，最年轻的一架也已经服役了27年。

铝合金蒙皮经历了上万次从常温到127°C的热疲劳循环。机翼上在事故前就已经发现了微裂纹，2000年7月事故前几天，英航旗下的7架协和号，每一架的机翼上都查出了细小的疲劳裂纹。

液压系统的滑动膨胀接头密封件在反复的热胀冷缩中老化，4000 psi的高压液压油渗漏越来越频繁。1998到1999年的11个月里，内部记录显示了130起各类故障报告，液压泄漏、发动机问题、空调系统烟雾告警。

维修成本在攀升，零部件的供应在萎缩。

压垮骆驼的最后一根稻草是空客拒绝继续为协和号的老化机体和发动机部件提供技术支持。

这意味着制造商也撤手了。

没有制造商支持的飞机，适航证的续签就成了一个无底洞。每一次结构检查、每一个关键部件的更换，都失去了原厂的数据兜底。

2003年，英航和法航共同宣布：协和号退役。

法国航空的最后一次商业飞行：2003年5月30日。

英国航空的最后一次商业飞行：2003年10月24日。 伦敦希思罗机场专门搭建了看台，让公众目送协和号最后的降落。

而最后一次飞行，不是商飞，是回家，发生在2003年11月26日。编号Alpha Foxtrot的协和号从希思罗起飞，飞往布里斯托尔菲尔顿机场。菲尔顿是协和号英国部分的制造地。从哪里造出来，就回到哪里落幕，落叶归根。

从此之后，20架协和号（只造了20架），18架保存在欧洲和北美的各个博物馆里。

2003年11月26日之后，再没有一架民航客机飞上过2马赫。

至今也没有。

尾声

到目前为止，三期关于协和号的内容写完了。

第一期的账，是能量。进气道用激波把2马赫的空气减速到0.5马赫，把动能压缩成压力，光这一根管子就贡献了63%的净推力，再加上尾喷管的29%，发动机核心只出了8%的力。能量守恒从来不打折，省下来的效率，全变成了温度。

第二期的账，是时间和温度。127°C的铝板在45000飞行小时里缓慢蠕变、慢慢老化。机身每飞一次就伸长20厘米再缩回去。燃油同时充当推力源、散热器和配重，一损俱损。

第三期的账，是代价。57次爆胎警告被搁置。一条43厘米的金属条碾碎了轮胎。90秒内，油箱、发动机、起落架、控制面，一个接一个失效。113条人命。然后是停飞、改装、复飞、9.11、再到退役。

三笔账加在一起，就是协和号完整的账本。

从1969年首飞到2003年退役，34年。从投入商业运营到停飞，24年。从最后一次飞行到今天，超过22年。这22年里，没有任何一架民航飞机再次突破过音速巡航。

2003年11月26日，协和号最后一次飞行。从哪里起飞，最终又飞回到了那里。

协和号的进气道效率没有被超越。它的推进系统整体热效率43%，至今仍是商用动力系统的标杆之一。

它是第一架使用电传飞控（Fly-by-wire）的商用客机。它开创的数字式进气道控制、超音速巡航、燃油配平系统，直接影响了后来的空客飞控架构和波音777的设计。

但它也证明了一件事。

我们可以造出一架在2马赫飞了27年的飞机。我们也可以用激波当刹车、用铝板抗127度、用一百吨煤油同时解决推力、散热和配重三个问题。我们也可以把物理定律压榨到极致。

但是代价终归会来，有时候是一笔一笔慢慢到的维修账单。有时候是90秒内一次性提前结清。

「飞机的账本」系列。写飞机，不是因为它很酷。是因为它很贵。贵的不只是钱。

协和号的三期账本到此合上。

向物理借的每一笔钱，迟早都是要还的。

协和号系列完结。如果这三期有哪一句让你重新看待了身边某个"足够安全所以不用管"的系统，点赞、收藏、转发给需要的人。关注公众号「平流层散步着」，「飞机的账本」专栏下一个系列见。