基本介紹
- 中文名：協和式飛機
- 外文名：concorde
- 速度：2.02倍音速
- 首飛時間：1969年3月2日
- 投入服務時間：1976年1月21日
- 退役時間：2003年10月24日
- 載客數量：120人
研發經歷,背景,英法合作,命名,原型機,服役歷程,技術特點,細長三角翼,配平油箱,發動機,表面加熱,結構強度,起落裝置,輻射量,機艙加壓,可下垂式頭錐,飛行特性,技術數據,商業飛行,乘客體驗,重大事故,
研發經歷
背景
1950年代開始，隨著亞音速噴氣式客機的普及，以及第一種實用化的超音速軍用飛機——F100“超佩刀”戰鬥機的出現，超音速客機在當時被普遍視為未來的發展路向，蘇聯、英國、法國、美國都相繼計畫研發超音速客機。1956年，英國政府成立了超音速運輸飛機委員會（Supersonic Transport Aircraft Committee，STAC），聯合了英國皇家飛機研究院（Royal Aircraft Establishment，RAE）和布里斯托飛機公司（Bristol Aeroplane Company）進行研究，開始探討開發世界上第一種超音速客機的可行性。到了1959年，委員會得出了初步結論，認為超音速客機在技術上是可行的，並建議研究試製兩種超音速客機，分別為1.2馬赫的短程客機和2.0馬赫的中程客機。 當時英國的布里斯托飛機公司獲得了英國政府巨額資助，並根據委員會的建議，提出了布里斯托198（Bristol 198）計畫。布里斯托198的設計是一種裝備6具渦輪噴氣發動機、可載130名乘客並以超音速進行跨大西洋飛行。但由於這種設計理論重量過高，而且裝備6具發動機的經濟性備受質疑，隨後布里斯托飛機公司又推出了布里斯托198的縮小版本——布里斯托223（Bristol 223），設計是一種採用三角翼、裝備4具發動機、巡航速度為2馬赫、可載客約100人並能夠進行跨大西洋飛行的超音速客機。
與此同時，法國也有類似的計畫，而且進度與英國相若。法國南方飛機公司（Sud Aviation）和達索公司聯合進行研究，提出了超級卡拉維爾（Super-Caravelle）的設計方案，這也是一種採用三角翼、巡航速度為2.2馬赫、可載客約70人。
起初，雙方有意建造一種長程（6,000千米）和一種短程（4,400千米）的超音速客機，但與潛在客戶推銷兩種機型後，發現航空公司對短程的超音速客機興趣不大，於是決定取消短程型號。長程型取得超過100架的意向性訂單，啟始客戶包括泛美航空、英國海外航空（BOAC）和法國航空，分別訂購6架協和飛機。其他訂購航空公司包括巴西泛美航空（Panair do Brasil）、美國大陸航空、日本航空、漢莎航空、美國航空、聯合航空、印度航空、加拿大航空、布蘭尼夫國際航空、新加坡航空、伊朗航空、希臘奧林匹克航空（Olympic Airways）、澳大利亞航空、中國民航、中東航空和環球航空。而按照當時最保守的估計，訂單數字將在1975年上升到225架。
在獲得足夠航空公司的支持後，英法合作的超音速客機研製計畫立即展開。按照協定，飛機機體研製將由英國飛機公司和法國宇航公司共同進行，工程分配比例為40%和60%；而飛機的發動機由英國勞斯萊斯公司和法國斯納克瑪公司共同進行，工程分配比例分別為60%和40%，飛機總體組裝地分別設在英國菲爾頓（Filton）和法國土魯斯。最初的計畫是試製兩架原型機，研製費用為1.5億英鎊，計畫售價為每架約1500萬至1700萬英鎊。首架原型機計畫在1966年年底首飛，並預計在1969年取得適航證。至1966年，英法雙方決定擴大研製規模，增加生產兩架預生產機（Pre-production）（生產編號為101和102），和兩架供靜力試驗和金屬疲勞試驗用的量產機（生產編號為201和202），研製費用增加至5億英鎊。
1964年，英國工黨在大選中勝出，哈羅德·威爾遜出任英國首相，面對當時的財政赤字，英國政府有意撤資、退出合作計畫，為此法國總統曾親自出面，強調英國需要履行1962年簽定的一紙協定，以及明白單方面拒絕執行協定的後果。礙於條款，英國被迫繼續投資，於是接連取消多個飛機研製項目，包括AW.681短距起降運輸機（Armstrong Whitworth AW.681）、P.1154超音速垂直/短距起降戰鬥機（Hawker Siddeley P.1154）、TSR-2戰術打擊偵察機等。
英法合作
在研發過程中，兩國的研製團隊關係甚為密切，經常交換意見。至1960年代初，這兩種設計已經初步進入建造原型機的階段，但由於投資龐大，英國政府遂要求英國飛機公司在國際間尋找合作夥伴。與數個國家（包括德國和美國）商討後，只有法國對合作計畫有興趣。英法兩國能夠就超音速客機計畫達成共識並開展合作，主要是因為兩國的設計方案十分接近，在速度、航程、氣動布局等方面均有極大的相似性，合作研製有助於平均負擔費用。另一方面，當時波音707、道格拉斯DC-8迅速占據歐洲民航客機市場的大量份額，法國總統戴高樂不願意看見歐洲市場被美國飛機製造商壟斷，因此也鼓勵兩國合作，加快研發進度，爭取在美國的超音速客機出現之前搶占市場。合作計畫並非由兩家公司制定，而是由英法政府以國際條約的方式商議。在法國總統戴高樂和英國首相麥克米倫提議下，合作計畫草案於1962年11月28日正式簽訂。這個計畫並包括了一項由英方提出的條款，如果任何一方取消合作就必須付出巨額賠償金（英國財政部曾經兩次幾乎取消合作計畫）。此時，布里斯托飛機公司和法國南方飛機公司已經分別與其他公司合併為英國飛機公司和法國宇航公司。
協和式飛機
協和式飛機命名
在1963年1月13日，當時的法國總統戴高樂率先將這一超音速客機研製計畫，以法語命名為“Concorde”（“Concorde”在法語中代表合作、和諧），而英國為了向法國表示對合作的誠意，亦同意採用法語名稱，但後來法國否決英國加入歐洲經濟共同體，時任英國首相麥美倫改變了主意，認為法國總統戴高樂在飛機的命名上忽視英國，決定將“Concorde”改名為英文“Concord”（“Concord”在英語中亦是和諧、協調的意思）。直到1967年12月11日首架協和飛機在法國土魯斯出廠，飛機命名才塵埃落定，同日英國科技部部長東尼·賓特（Tony Benn）宣布英方願意使用最初的名稱，稱協和飛機為“Concorde”。但這也引起了英國國內的爭議，一些英國人認為協和飛機合作計畫是英國先向法國提出的，理應採用英文名稱。為了消除疑慮，賓特隨即解釋了尾詞“e”的意思。他認為“e”可以代表卓越（Excellence）、英格蘭（England）、歐洲（Europe）和摯誠協定（Entente Cordiale）。在其回憶錄中，賓特憶述他當時收到一封由一位蘇格蘭人所寄來的信，信中寫道：“你說‘e’是代表英格蘭，但協和飛機有些部份是蘇格蘭製造的！”。事實上協和飛機的機鼻確實是在蘇格蘭生產組裝，賓特在回信中表示：“‘e’也可以代表‘Ecosse’（法語中蘇格蘭的名稱），但也可以代表揮霍（extravagance）和不斷增加（escalation）！”
1956年至1961年，英、法兩國分別進行超音速客機研究，由於研製費用高，加上兩國方案相近，1962年，英國/法國兩國簽署了一個政府合作協定。在這個協定上提出了SST計畫(Supersonic Transport Program)即超音速運輸計畫。協和超音速客機就是SST計畫的產物。由英法兩國政府平攤巨額研製費。1963年1月，當時的法國總統戴高樂親自將這一研製計畫命名為"協和"。協和原型機於1965年開始製造，法國組裝的第一架協和001飛機於1967年12月11日出廠，1969年3月協和式飛機試飛，同年10月1日進行的第45次試飛時突破了音障。英國組裝的第一架協和002飛機也於1969年4月首飛。1975年底取得兩國型號合格證後開始投入使用，1976年1月21日投入商業飛行。 協和式飛機於1979年停產，總共生產了20架，英法兩國各生產10架。其中2架原型機，2架預生產型和16架生產型。除了2架生產型用於試驗，英國航空和法國航空各有7架，後來法航1架退役。最終協和式飛機於2003年全部退役。
協和式飛機
協和式飛機2003年5月31日，法航的協和客機進行了最後一次商業飛行。2003年10月24日，英航的協和客機結束了最後一次飛行。
原型機
兩架原型機於1965年2月開始建造：001號機由法國宇航在土魯斯建造，而002號機則由英國飛機公司在布里斯托的菲爾頓建造。協和飛機001於1969年3月2日在土魯斯首飛，試飛員為安德烈‧杜加德（André Turcat），並於同年10月1日進行首次超音速飛行並持續了9分鐘，最高速度達到了1.5馬赫 ；1970年11月，成功達到了2.0馬赫。001號飛機後於1971年9月4日飛往南美洲開始進行巡迴展示，這也是協和飛機的首次跨大西洋飛行 。
協和飛機002於1969年4月9日首飛，由菲爾頓飛往位於格洛斯特郡的費爾福德空軍基地（RAF Fairford），試飛員為布賴恩‧杜伯蕭（Brian Trubshaw） 。在1969年至1977年期間，費爾福德空軍基地一直被作為英國生產之協和飛機的試驗中心使用。隨後002號飛機於1972年6月2日啟程飛往中東、遠東地區和澳大利亞等地共12個國家作巡迴展示，總飛行距離達72,500千米。協和飛機（002）在1973年首次飛抵美國，並降落於新建的達拉斯－沃斯堡國際機場，同時標誌著該機場正式開幕。
在1970年大阪世博會上，英法兩國聯合將一部協和飛機的宣傳片帶到了展覽現場，向世界展示了這種完全不同於當時世界上各種民航客機的全新機型，並進行大力推廣。這些巡迴展示為協和飛機帶來超過70架的新訂單，但同時一連串意料之外的不利因素導致大量早期簽訂的意向性訂單被取消，包括1973年石油危機（協和飛機的耗油量比其他亞音速客機高）、部份訂購協和飛機的航空公司出現財政問題、圖-144於1973年巴黎航空展表演時墜毀，以及例如音爆、起飛噪音、污染等環境問題。到了1976年僅餘下四個國家仍然有購買意向，包括英國、法國、中國及伊朗，而最終只有法國航空和英國航空（英國海外航空的後繼者）購買，並且兩國政府都分享部份從營運協和飛機取得的盈利。以英航為例，協和飛機以政府向英航提供的貸款購入，英國政府則收回80%從協和飛機取得的盈利，直到1984年才停止。
踏入1974 年後，英航和法航開始利用協和飛機進行各種示範和飛行測試。協和飛機試飛過程至今仍然保持著多項記錄，原型機、預產機和首架量產機共試飛了5,335小時，當中2,000小時是超音速飛行，試飛總時間遠遠超過同期同等大小的亞音速民航客機達4倍之多。1976年1月，協和飛機正式投入航線上飛行。至此為止，英法兩國政府已經在超音速客機計畫上投資了超過8億英鎊，超過最初預算（1.5億英鎊）近6倍。1977年時，協和飛機實際價格為2,300萬英鎊（4,600萬美元），也超過預計價格600萬英鎊。然而，據當時的預算，協和飛機要售出至少64架才能保本，結果巨額開發成本根本無從收回。
英國飛機公司（後來成為英國宇航）和法國宇航（後來成為歐洲宇航防務集團）是協和飛機型號合格證（type certificate）的共同持有人，空中客車集團成立後把型號合格證轉到空中客車名下，並繼續為協和飛機提供維護和支援工作。
為了滿足長時間超音速巡航的需要，協和飛機採用了高效率的渦輪噴氣發動機、大容量油箱等措施，因此協和飛機也是至今續航能力最強的超音速飛機，單次加油可超音速飛行超過7000千米。但儘管如此，協和飛機的航程仍然比其他亞音速民航機短得多，以波音747-400為例，其航程可達13,450千米。
1976年，在協和飛機投入商業飛行的4個月以後，英國飛機公司和法國宇航公司又共同提出了下一代協和飛機的設計方案，稱為“協和B型”（Concorde B）。協和B型的改進重點在於加大航程，包括加大油箱容量，稍微加大機翼面積，增加前緣襟翼以進一步改善起降時候的低速性能，發動機方面取消了加力燃燒室，以增大壓縮機直徑，增加一級低壓渦輪代替，並加裝噪音消減裝置，這種新型發動機的工作效率比既有的奧林匹斯593型還要高25%。當時預計協和B型飛機的航程可以比協和飛機延長805千米（500海里），同時運載能力也有所增加，這使得航空公司能夠開拓更多超音速航線。但面對協和飛機慘澹的銷情，以及第二次石油危機的影響，協和B型計畫最終取消。
服役歷程
協和飛機在1969年首飛、1976年投入服務，主要用於執行從倫敦希思羅機場（英國航空）和巴黎夏爾·戴高樂國際機場（法國航空）往返於紐約甘迺迪國際機場的跨大西洋定期航線。飛機能夠在15000米的高空以2.02倍音速巡航，從巴黎飛到紐約只需約3小時20分鐘，比普通民航客機節省超過一半時間，所以雖然票價昂貴但仍然深受商務旅客的歡迎。1996年2月7日，協和式飛機從倫敦飛抵紐約僅耗時2小時52分鐘59秒，創下了航班飛行的最快紀錄。
1969年，第一架協和超音速客機誕生，並於1976年1月21日投入商業飛行。協和式超音速客機是世界上為數不多的投入航線上運營的超音速商用客機。協和式飛機一共只生產了20架。英國航空公司和法國航空公司使用協和式飛機運營跨越大西洋的航線。到2003年，尚有12架協和式飛機進行商業飛行。2003年10月24日，協和式飛機執行了最後一次飛行，全部退役。
協和式飛機機翼設計為三角翼，三角翼的特點為失速臨界點高，飛行速度可以更快，且能有效降低超高速抖動時的問題。協和號四具引擎更配備了一般在戰鬥機上才看得到的後燃器(Olympus593,Rolls-Royce)。這架飛機還有個令人津津樂道的特點就是它會“變形”：其一是因為在2馬赫的飛行速度時，空氣摩擦使其機體產生高熱，因熱脹冷縮效應，協和號在飛行時最長會“變長”約24公分；其二是她的可變式機鼻，在飛行時直直挺挺的如一根針以利高速切開空氣，但是在起降時，機鼻可以往下調5至12度以利飛行員的視野-事實上由於有很多先進電腦導航儀器輔助，飛行員也不一定非得看見跑道才能起降，這么做只是求個安心，不過龐大的機鼻角度調整設備卻白白的浪費飛機的寶貴重量與空間。
英航的協和式飛機2000年7月25日，協和號客機班機AF4590在進行起飛時輾過了跑道上另一架美國大陸航空的DC-10脫落的小鐵條，造成爆胎，而輪胎破片以超過音速的高速擊中機翼其中的油箱。之後引發大火，導致飛機於起飛數分鐘後即爆炸墜毀於機場附近的旅館。這是協和號服役期間唯一的一次的重大事故。也是有史以來第一架超音速噴氣式客機失事，這場悲劇造成了113人喪命。 此次失事促使飛機製造商重新改造機體設計，並修補了諸多缺失。甚至利用凱夫拉(Kevlar，常用於製作防彈衣)材料來保護油箱，以避免油箱以後遭到高速的異物的穿刺。但儘管如此，由於整個失事過程都被民眾用家用錄影器材拍攝下來，造成社會大眾心理上的嚴重震撼，不論這家飛機以往聲望有多高，但僅僅一次的失事就讓協和號從此一蹶不振。雖然協和號客機在2001年11月重新啟航，載客量一直都嚴重不足。因為對航空公司虧損嚴重，協和號客機終於在2003年退役。
到2003年4月，尚有12架進行商業飛行。2003年10月24日，協和飛機執行了最後一次飛行。
技術特點
協和式飛機前機身細長，這樣既可以獲得較高的低速仰角升力，有利於起降，又可以降低超音速飛行時產生的阻力，有利於超音速飛行。協和式飛機由於機頭過於細長，飛行員在起降時由於高仰角導致視線會被機頭擋住，同時為了改善起降視野，機頭設計成可下垂式，在起降時下垂一定的角度，可以往下調5至12度，以便飛機在起飛和降落時，飛行員獲得極好的視野，巡航時則轉到正常狀態。不過龐大的機頭角度調整設備占用了飛機的寶貴重量與空間。
協和式超音速客機採用無水平尾翼布局，為了適應超音速飛行，協和式飛機的機翼採用三角翼，機翼前緣為S形。協和式飛機共有四台渦輪噴氣發動機。發動機由英國羅爾斯·羅伊斯公司和法國國營航空發動機公司(Rolls-Royce/SNECMA)負責研製。發動機型號為“奧林帕斯”593Mk610渦輪噴氣式發動機（Olympus 593）。單台推力169.32千牛（38,000 lbs)。發動機具備了一般在超音速戰鬥機上才使用的加力燃燒室(後燃器)。 協和式飛機的飛行速度能超過音速的兩倍，最大飛行速度可達2.04馬赫，巡航高度18000米，巡航速度達到每小時2,150公里。
協和式飛機
協和式飛機協和式飛機是1970年代的產品，但電子設備還是比較先進的。特別是在自動飛行方面，協和式飛機能夠達到Ⅲ級自動降落和起飛，即協和式飛機完全能按照程式和指令，在無飛行員操縱下自動進行起飛與降落。
協和飛機最初的設計主導思想，是立足於1950年代的航空技術水平，避免採用過多未成熟的新技術。但後來在研製過程中發現，超音速客機在空氣動力學、飛行控制系統、發動機等方面的技術難度都超過了預期，過分依靠既有技術難以達到預定的性能指標，所以協和飛機的發展過程中也研究、套用了許多新技術，代表了1960年代歐洲航空技術的最高水平，對以後的民航客機發展具有重要影響，但協和飛機的研製時間也因此大大延長。
高速飛行和飛行性能最佳化： S型前緣雙三角翼；電腦控制的可變發動機進氣坡度，超音速巡航能力；電傳操縱發動機，是今天全許可權數字電子控制（Full Authority Digital Electronic Control）發動機的先驅；可下垂式機鼻，以增加著陸時駕駛艙的能見度；減重和提升性能； 2.04馬赫的巡航速度能帶來最經濟的燃油消耗（雖然渦輪噴氣發動機於高速時能獲得較高的效率，但以2倍馬赫速度巡航能面對最低的激波阻力）；機體主要材質為鋁合金以減輕重量，並以傳統的方式建造以避免未知因素帶來的風險；全權自動駕駛（autopilot）和自動節流閥（autothrottle），容許飛行員於爬升至著陸期間完全不介入飛行操縱；全電子類比電傳操縱飛行控制系統多功能的飛行操縱界面（control surfaces）；部件更輕但壓力高達28Mpa的高壓液壓系統傳輸各項空氣動力學數據（包括總壓力、靜壓力、迎角、側滑等）的數據通道，感測器分布於機身多個位置；全電子控制類比電傳制動（brake-by-wire）系統，採用俯仰配平（Pitch trim），燃油可以在各油箱內轉移以控制飛機重心和升力中心的相對位置；部分部件以雕刻銑削方式從一整塊合金坯料製造成形，以減少零部件數量，同時減輕重量並提高部件強度。
細長三角翼
協和飛機的S型前緣細長三角翼的出現，有功於1950年代至1960年代期間超音速空氣動力學、旋渦動力學的蓬勃發展，許多理論上的預言已經得到了風洞試驗的證實。第二次世界大戰後，後掠翼得到了廣泛的套用，超音速飛行也成為可能。1950年代初，英國皇家飛機研究院（Royal Aircraft Establishment，RAE）空氣動力學部成立了一個研究小組，開始了對超音速客機的初步研究和設計工作。起初研究小組提出過採用後掠翼的方案，但發現這樣雖能提高飛行速度，但也產生了一些問題，最主要是降低了飛機的升阻比，起飛著陸距離長。為了改善飛機的低速性能，研究小組甚至討論過採用可變後掠翼的可行性，但依然存在結構複雜、配平困難等問題。但非常幸運的是，一大批優秀的空氣動力學家，例如迪特里希·屈西曼（Dietrich Küchemann）、約翰娜·韋伯（Johanna Weber）、史密斯（J. H. B. Smith）、馬斯克爾（E. C. Maskell），當時雲集超音速運輸飛機委員會（STAC），為協和飛機的細長三角翼作出重要貢獻。
這些空氣動力學家的研究發現，氣流從渦流發生器（例如細長機翼）前緣通過會分離出穩定的漩渦（脫體渦，trapped vortex），高速旋轉的氣流提高了機翼表面的負壓，漩渦強度隨迎角增大而增大，產生很大的渦升力（Vortex lift），並在升力線斜率上表現出明顯的非線性。這種非線性升力在低速或大迎角狀態下更明顯，所產生的升力更大。1950年代起，跨聲速風洞、超聲速風洞成為試驗超音速飛機氣動性能的最佳途徑。在試驗中，三角翼的優勢越來越明顯。在超音速飛行中，三角翼氣動阻力小，而機鼻形成的衝擊波到達三角翼的大後掠前緣時，會使三角翼產生非常高的氣動效率。另一方面，在大迎角飛行時，三角翼的前沿還能產生大量渦流，附著在上翼面，產生的渦升力能大大提高總體升力。一批三角翼試驗機，如亨德里·佩奇公司的HP.115、費爾雷公司的Delta 1、Delta 2，也驗證了這項特性。然而，普通無尾三角翼的設計也擁有了後掠翼的部分缺點，由於超聲速三角翼飛機展弦比較小，低速飛行時的升阻比低，氣動特性不理想，起飛著陸距離長。因此，協和飛機採用了雙三角翼的設計。雙三角翼的內外側兩個後掠角，靠近機身的翼根位置有較大的後掠角，以降低阻力；而在主要產生升力的機翼外段採用較小的後掠角和較小的機翼弦長，機翼前沿不是直線而是S型的曲線。細長S型前緣三角翼提高了低速時的升阻比，渦流穩定性好，平衡了高速和低速時的要求，對低速起降時的操縱性有所改善。協和飛機的細長三角翼由於有效利用了脫體渦升力，滿足了飛機在低速、大迎角的情況下所需要的升力。此外，S型前緣三角翼的空氣動力中心位於飛機重心之後，最大限度地減少升力中心隨速度的移動；從亞音速過渡到超音速飛行時，機翼壓力中心位置變化較小，提高了飛機的穩定性。
配平油箱
發動機
為了令協和飛機在經濟上可行，它需要飛行一段頗長的距離，這需要一種高效率的發動機。為了適應超音速飛行的需要，因此迎風面積較小的渦輪噴氣發動機是最佳選擇，以減少阻力及產生達超音速的排氣速度，而油耗較低和噪聲較少的高涵道比渦輪風扇發動機則不適合用於超音速客機。每架協和飛機裝配了四具由勞斯萊斯和斯納克瑪公司聯合研製的奧林匹斯593 Mk 610型軸流式雙轉子（twin spool）渦輪噴氣發動機，是當時世界上推力最大渦噴發動機，每具可產生多達18.7噸的推力。奧林匹斯發動機最初是為火神式轟炸機（Avro Vulcan）研製，其後再為協和飛機發展出593型。四具發動機以兩具一組發動機短艙的方式，分別下掛在機翼下側，而沒有發動機支架，減少了氣體湍流，使發動機更加穩定，以免發動機在超音速飛行時脫落。協和飛機也可以使用反推力裝置，以提高下降率及縮短降落距離。當飛機處於亞音速飛行而高度低於30,000英尺（約9144米）時，靠近機身的兩具發動機反推力裝置便可開啟，飛機的下降率可提高至每分鐘10,000英尺（約3048米）。
配平油箱原理
配平油箱原理奧林匹斯593型發動機是西方國家唯一一種帶有加力燃燒室的民用渦噴發動機。協和飛機除了在起飛和跨音速時（0.95馬赫至1.7馬赫之間）使用加力燃燒室外，其餘時段均會關閉。實際上在無加力燃燒室的協助下亦能勉強到達2馬赫，但發現要花更長時間在高阻力跨音速階段的加速過程，耗油量反而更高。由於渦輪噴氣發動機在低速時效率非常低，協和飛機在跑道滑行起飛時就需要消耗超過2噸燃料。由於飛機在經過長時間飛行後飛機重量隨燃油消耗而減輕，飛機降落後在地面滑行時只會使用外側的兩具發動機就能提供足夠推力。如果協和飛機在降落後滑行中途耗盡燃料的話，飛行員會被解僱。儘管如此，當協和飛機以2馬赫速度進行超音速巡航時，奧林匹斯593型其實是世界上效率最高的渦輪噴氣發動機。
在超音速飛行時，進氣道口會產生激波並對空氣進行預壓縮。為了降低超音速激波阻力，並讓發動機維持最佳進氣效率，協和飛機的進氣道也經過了特殊設計。所有常規噴氣發動機都只能吸收速度約0.5馬赫的氣流，因此巡航速度達2馬赫的協和飛機必須將超音速的進氣速度減慢至亞音速，否則發動機效率會大大降低，並可能引發發動機喘振等問題，另外協和飛機也必須控制減慢氣流速度時所形成的激波位置以避免損壞發動機。為解決上述問題，協和飛機採用了可調節進氣道，以一對可移動的大型斜板（Moveable ramp）和一道溢流門（Spill door/Auxiliary flap），按不同的飛行速度和情況，調節進氣速度和激波位置並對引進氣流進行預壓縮。
兩塊斜板位於發動機短艙進氣道頂部，由液壓系統控制，可以向下移動；而溢流門則位於進氣道下方可以向上下開合控制氣流流入或流出。在飛機起飛時發動機進氣需求高，斜板會平放（處於收起狀態），溢流門會向上打開以增加進氣量。當飛機速度到達0.7馬赫時，溢流門會關閉；而速度達1.3馬赫時，斜板會開始移動並將氣流引導出進氣道並用於機艙加壓。當飛機以2.0馬赫進行超音速巡航時，斜板會覆蓋一半進氣口面積，協助壓縮空氣和增加氣流溫度以減輕發動機壓縮段的工作壓力。這套系統對提高發動機效率有很大幫助，協和飛機在超音速飛行時，有63%的推力是由進氣道預壓縮產生。
如果在飛行時發動機失效熄火會為傳統亞音速客機帶來重大問題，不僅是失去部分推力而且還會產生很大的阻力，導致飛機向失效發動機的一方傾斜和偏航。如果這個情況於超音速飛行時出現，幾乎可以肯定會對機體強大產生極大的挑戰 。發動機失效後涵道實際上已經毫無作用並且成為嚴重的阻力來源，所以協和飛機會將失效發動機的進氣道溢流門向下打開，並將斜板完全展開以形成進氣口接近封閉的狀態，將氣流下壓並導向發動機下方通過，將發動機短艙恢複流線型，以減低失效發動機產生的阻力同時提供少許升力。在實際測試中，協和飛機可以在2馬赫飛行途中關閉一側的2具發動機，而不會產生任何操縱問題。而飛行員也需要定期接受培訓，學習應付這種突發情況。
表面加熱
協和飛機在在五萬餘呎高空飛行，機外環境溫度約為零下50℃，飛機在超音速飛行時，空氣壓力和摩擦力會使飛機表面加熱，而且飛機不同部分的升溫情況也有所差異，並且會在機身表面形成溫差。超音速飛機最熱的部份除了發動機之外就是機頭頭錐，協和飛機在飛行時頭錐最高溫度可達127℃，機身後段也可超過90℃。協和飛機主體材質為硬鋁（AU2GN/ASTM 2168飛行器專用鋁材），僅在部分需要長時間承受高溫的特殊部位，例如升降副翼、發動機短艙等處使用鈦合金和不鏽鋼。鋁材在當時已經在飛機製造工業廣泛使用，套用經驗較多，而且價格低廉、建構容易。硬鋁結構穩定，可持續承受達127℃的高溫，因此協和飛機的最高速度被限制在2.02馬赫，而這個速度是硬鋁的高溫極限。假如目標速度超過2.02馬赫，機體則需要大範圍的使用鈦合金或不鏽鋼，大大增加製造成本和飛機重量。
協和飛機于飛行期間會經歷兩個加熱及冷卻的循環。第一次冷卻于飛機起飛爬升時，機身溫度隨高度提升而下降；然後超音速飛行時機體表面加熱，最後于飛機下降、速度減慢時再度冷卻。這些因素都必須於冶金塑模時一併考慮。為此協和飛機在研製時建立了一個試驗平台，對一片全尺寸的機翼進行反覆加熱和冷卻，並定時抽取金屬樣本進行金屬疲勞檢驗。由於熱脹冷縮，協和飛機超音速飛行期間，機身會膨脹延長達300毫米，這個現象最明顯的地方就是飛行工程師的儀錶板與客艙隔板間的距離會在飛行途中增加並形成一條縫隙。所有協和飛機在其退役飛行時，飛行工程師都會將自己的帽子放置於縫隙中，當飛機降落、冷卻後，帽子就會永久被夾在其中。
由於協和飛機具有表面加熱的特性，因此其塗裝亦有所限制。機身表面大部分面積只能塗上具有高反射特性的白色塗料，以避免超音速飛行時產生的高熱影響到鋁製結構和油箱安全 。至1996年，法國航空為了協助百事可樂宣傳，曾將一架協和飛機（登記編號F-BTSD）除機翼以外塗上以藍色為主的廣告塗裝。根據法國宇航和法國航空的建議，這架協和飛機維持以2馬赫的速度飛行不多於20分鐘，而在1.7馬赫下則未有限制。只有F-BTSD被選定用於廣告宣傳，是因為它不需要執行任何需要長時間以2馬赫飛行的定期航班。
結構強度
協和飛機高速飛行時，轉向會為飛機結構帶來巨大壓力，導致結構扭曲變形。為了在超音速飛行時依然能夠維持有效、精確的控制，解決辦法是對機翼內側和外側的升降副翼（elevon），依照不同的速度狀態，進行按比例的調整。超音速飛行時，相對軟弱的機翼外段的副翼控制面將會鎖定在水平位置，而只會操作靠近翼根位置、相對強度較高的內側副翼控制面。
另一方面，細長的機身意味著較低的結構強度。實際上協和飛機飛行時機身會出現少許彎曲，尤其在起飛時這個現象更為明顯 。這個時候當飛行員在機頭回望客艙，就能顯著的看到這個情況，但由於機艙中段設定了廁所，阻隔旅客的視線，所以大多數旅客並未能察覺到機身的變化。
起落裝置
無尾三角翼飛機的起飛（降落）距離和速度都比較高，這對飛機的制動系統和起落架也是一項挑戰。協和飛機起飛速度高達每小時400千米（250哩），為了讓飛機在起飛失敗後迅速減速，協和飛機是首批使用防抱死制動系統（ABS）的民航客機，這是一套具有防滑、防鎖死等優點的安全制動控制系統。傳統制動系統在飛機起飛失敗緊急制動時往往只能抱當機輪，加上前沖的慣性，容易造成側滑、方向不受控制的情況。防抱死制動系統可以防止機輪於制動時鎖死令輪胎的靜摩擦力變成滑動摩擦力而無法控制方向，提高制動效率和操縱性，避免飛機失去控制，這尤其於濕滑地面更為重要。 協和飛機也是全球首種採用碳基（carbon-based）制動裝置的民航機。這是鄧祿普（Dunlop）公司的產品 ，能夠把重達188公噸、時速達305千米（190哩）的協和飛機於1,600米內煞停。完全停止後，制動裝置的溫度會達300℃至500℃，需要數小時才能冷卻。
除此之外，由於協和飛機是無尾三角翼設計，在起飛時需要一個較大的迎角（約18度）才能獲得足夠的升力，因此起落架也需要特別加強，並延長主起落架支架。但這又對起落架的收納產生麻煩，為了減少占用空間，起落架收起時需要伸縮一段距離，否則兩個起落架將會碰撞。另一方面基於大迎角起飛、降落的需要，為避免機尾觸地，協和飛機也在機尾設定了一個小型雙輪輔助起落架，成為協和飛機的一個特色。
輻射量
協和飛機的巡航高度（18,000米）遠高於普通亞音速民航機（12,000米），乘客會因此而承受比普通長途飛行多2倍通量的宇宙射線電離輻射。所以早在協和飛機投入營運之時，就有學者懷疑長時間超音速飛行會增加患上皮膚癌的風險。但實際情況是由於飛行時間相對減少，在同等飛行距離下所吸收的當量劑量（equivalent dose）會較普通客機為少。此外，即使是一些不尋常的太陽活動亦會導致入射輻射大量增加，為保護機內人員，因此駕駛艙內裝有一個宇宙射線測量儀和量度輻射減低率的儀器。一旦入射輻射量過高，協和飛機會下降至14,000米（47,000英尺）以下。量度輻射減低率的儀器讀數會決定是否需要下降到更低高度，減少飛機暴露於危險輻射水平的時間。
機艙加壓
民航客機機艙通常會在飛機爬升到1,800—2,400米（6,000—8,000尺）之間時加壓，而協和飛機只會在6,000尺進行一次加壓。協和飛機的加壓系統也有完善的安全性考量。在15000米以上高空機艙突然失壓所帶來的後果是災難性的，所有乘客和機組人員都會在10至15秒的有效意識時間（從機艙失壓到失去知覺的時間）過後隨即昏迷，而高速飛行所帶來的文丘里效應也會迅速抽走艙內空氣，令艙內氣壓低於艙外大氣壓。由於協和飛機巡航高度非常高，該處的空氣氧氣含量、氣壓極低，即使機艙有一小處缺口也會導致嚴重的失壓和迅速缺氧，所以乘客也難以有足夠時間戴上用於普通民航機的緊急氧氣面罩。協和飛機因此使用面積較小的窗戶以降低失壓的速度，並且還有一套後備的機艙空氣供應系統以儘量在一小段時間內維持艙內氣壓，而飛行員需要使用持續正壓呼吸機（Continuous Positive Airway Pressure，CPAP）以保障飛行員的氧氣供應及其安全，務求令飛機能夠有足夠時間下降到安全高度。美國聯邦航空局要求飛機需要有其最低緊急下降率，並認為協和飛機假如遇到失壓的情況，最佳做法就是將飛機急降。
可下垂式頭錐
可下垂的機鼻頭錐是協和飛機的外觀特徵之一，既能在飛行時保持飛機的流線外型減低阻力，又可以於滑行、起飛和著陸時改善飛行員的視界。為了減少飛行阻力，協和飛機的機頭較其他民航機更長，並呈針狀。三角翼飛機起飛和著陸時的迎角較大，又長又尖的機鼻會影響飛行員對跑道、滑行道的視野，因此協和飛機的機頭設計成可以改變角度以迎合各種操作需要 。另外機頭頭錐也帶有一個整流罩，這個可移動的整流罩具有維持機頭流線型、保護駕駛艙玻璃、阻隔超音速飛行熱力等功能。整流罩會在頭錐下垂前收納到頭錐內，而當頭錐恢復水平時，整流罩會升回駕駛艙擋風玻璃前方，令機頭回複流線外型。
首兩架協和飛機原型機的整流罩只有兩扇小窗。但美國聯邦航空局反對這種嚴重影響飛行員視界的設計，並要求改善設計，否則協和飛機將不予容許在美國營運。因此以後製造的預生產型、量產型飛機整流罩均修改成六扇大窗。
在地面滑行和起飛時，駕駛艙內的控制器能控制整流罩收納到頭錐內並把頭錐角度下調5°。起飛後，整流罩和頭錐都會恢復原位。至飛機降落前，整流罩會再次收納到頭錐內，然後頭錐會下調12.5°以取得最佳前下方視界。而降落時頭錐會迅速回復到5°的位置以避免頭錐觸地。在非常罕有的情況下，協和飛機會將頭錐下調至12.5°起飛。此外，協和飛機也可以僅僅收起整流罩，而頭錐維持水平，但這隻有在清潔擋風玻璃和短時間亞音速飛行時使用。
飛行特性
普通亞音速民航客機由紐約飛往巴黎需要花上8小時，但協和飛機完成同樣旅程僅僅需要少於3.5小時，平均巡航速度達2.02馬赫（2,140千米/小時），最高巡航高度為18,300米，比普通飛機快超過兩倍 。
協和式飛機
協和式飛機在定期航班服務中，協和飛機採用一種較有效率的“巡航爬升”（cruise-climb）方式。隨著燃油消耗，飛機變得越來越輕因而能夠爬升至更高的高度。這樣的方式通常有較高效率，因此普通民航客機亦會使用類似這種方式爬升，名為階段爬升（step climb），但普通飛機需要得到航空交通管制員許可才能爬升至更高高度。在北大西洋航線（North Atlantic Tracks）巡航期間，協和飛機在爬升至50,000英尺後已沒有其他民用客機與其共用空層，因此自50,000英尺起協和飛機能緩慢爬升至60,000英尺。 由於平流層氣流運動穩定，氣流以平流運動為主，超音速飛機的航線是長期固定的，而非像其他飛行在平流層底部的普通民航客機，需要每天根據天氣情況調整航線。
英國航空航班的呼號是“Speedbird”，但唯獨由協和飛機執行的航班是例外。為了提醒航空交通管制員協和飛機獨特的性能和限制，通訊時會在其呼號“Speedbird”後加上“Concorde”，所以協和飛機的航班（BA001—BA004）在通訊中會被稱為“Speedbird Concorde 1”—“Speedbird Concorde 4”。而來往巴貝多的包機服務，及維修後的試驗飛行，其呼號也會使用“Speedbird Concorde”為前綴並加上四位數字的航班號碼。
技術數據
性能數據
最大巡航速度M2.04，海平面爬升率25.4米/秒，最大載重航程5110千米，起飛距離3410米，著陸距離2220米。
噪音特性
起飛噪音119.5分貝，側向噪音112.2分貝，進場噪音116.7分貝。
商業飛行
最初共有18家航空公司隨後承諾訂購77架“協和”，後來各航空公司紛紛終止了簽訂的訂貨契約，最終只能將協和式飛機銷售給自家國營航空公司，也就是英國航空公司和法國航空公司
協和式飛機
協和式飛機1976年1月21日，“協和”客機首次投入商業飛行，英國航空公司首航從倫敦到巴林，法國航空公司首航從巴黎經達卡爾至里約熱內盧。1976年5月，英航和法航同時推出跨大西洋至美國的航線。後來，協和式飛機的定期航班中除了倫敦－紐約，巴黎－紐約的每日往返飛行外，由於噪音及成本等原因，其它都已先後終止了。運營的前六年，英，法航空公司均在賠錢，不過以後航空公司根據協和式飛機在常客（由於其高速特性，協和式的常客往往為往返於美國和英、法兩國之間的工商界、政界高級人士，投資銀行家等人）心目中的形象提高了票價，協和飛機開始盈利。在輝煌時期，英航協和式獲利占英航總盈餘的25%。
提升後協和式飛機票價高昂，親自搭乘協和式班機往返歐美大陸成為許許多多人的夢想。協和式飛機從歐洲到紐約的航程只需要不到三個半小時，且因為倫敦、巴黎與紐約時差六個小時，所以搭乘協和號的旅客最喜歡說：“我還沒出發就已經到了”（因為協和式飛機從巴黎到紐約的飛行時間通常只需3小時15分鐘，而巴黎和紐約的時差是6個小時，因此協和飛機的巡航速度比晨昏線的移動速度更快，令它能夠追上和超越地球的自轉。當乘客飛越大西洋從巴黎到達紐約之後，從時間上來講，乘“協和”客機從巴黎到紐約，乘客實際上“尚未出發，就已到達”）。
提升後協和式飛機票價高昂，親自搭乘協和式班機往返歐美大陸成為許許多多人的夢想。協和式飛機從歐洲到紐約的航程只需要不到三個半小時，且因為倫敦、巴黎與紐約時差六個小時，所以搭乘協和號的旅客最喜歡說：“我還沒出發就已經到了”（因為協和式飛機從巴黎到紐約的飛行時間通常只需3小時15分鐘，而巴黎和紐約的時差是6個小時，因此協和飛機的巡航速度比晨昏線的移動速度更快，令它能夠追上和超越地球的自轉。當乘客飛越大西洋從巴黎到達紐約之後，從時間上來講，乘“協和”客機從巴黎到紐約，乘客實際上“尚未出發，就已到達”）。
從飛行安全性來看，協和式飛機還是非常安全的，到1999年底，總共安全運營了24年，使協和式飛機獲得了全球最安全的客機的名聲。
乘客體驗
作為英航和法航的“旗艦”，協和飛機為乘客帶來的體驗與其他亞音速客機有很多不同之處。英航與法航的協和飛機客艙布局均為單一客艙級別，載客100人。客艙被劃分為前後兩個部分，內部由雷蒙德·羅維設計，前艙載客40人，後艙載客60人，前後艙之間以廁所分隔。座位布置為每排四座、中央單走道。由於協和飛機機身細長，客艙空間受到相當的限制，在近走道一側的座位，客艙淨空只有約1.8米（6英呎），走道淨空最高也只有約1.9米。座椅也比其他亞音速客機頭等艙的狹窄，實際上與普通客機的經濟客艙座位相若。座位間距為38英寸，只比普通經濟艙多約6至7寸。座椅上方行李架的空間也十分有限，所以協和飛機對隨身行李的體積也控制得更為嚴格。
1990年代時由波音747客機飛行的長途航班上，電影娛樂、角度或方向可調的座椅、步行區域是頭等艙和商務艙最常見的服務特點，但這在協和飛機上均一一欠奉，但協和飛機相對較短的飛行時間彌補了欠缺上述設備的缺陷。協和飛機客艙前方裝有一塊等離子顯示屏，顯示當前飛行高度、飛行速度和空氣溫度。協和飛機擁有非常優質、高貴的服務水平，每位乘客均可以免費享用香檳，而飛機膳食均由瑋致活（Wedgwood）生產的陶器和銀餐具侍奉。
協和飛機的巡航高度較亞音速民航機高出一倍，窗外會呈現出地球的曲率，亂流亦很少出現。超音速巡航期間，雖然飛機外部大氣溫度低至零下60 °C，但機身前部的表面加熱會令機體加熱至120 °C，窗戶亦會變得溫暖，前艙室溫亦較後艙為高。
三角翼亦令協和飛機能夠達到較傳統客機更大的迎角，此時機翼上表面會產生大量低壓渦流，以維持升力。在潮濕的天氣環境下，協和飛機甚至會被低壓渦流產生的霧氣包圍。但這些情況只會於起飛和著陸的低速飛行時出現，這時協和飛機或許會遇到一些亂流和振動。
協和飛機的飛行速度加上地球自轉速度所產生的向心力，令飛機由西向東飛行時能令機上人員的體重暫時減少1%，而由東向西行時相對速度增大，向心力增加，體重則增加0.3%。但另一方面由於協和飛機的飛行高度很高，離地心較遠，重量還要進一步下降 0.6%。
由於協和飛機的巡航速度比晨昏線（solar terminator）的移動速度更快，令它能夠追上和超越地球的自轉。在西行航線上，以當地時間計算，抵達時間往往比起飛時間早。一些由巴黎或倫敦飛往美國方向的班機能在日落後起飛，並於中途追上太陽，在駕駛艙中就能看到太陽從西邊升起的景像。換句話說，協和飛機可以讓乘客“在倫敦出發之前就已經到達紐約”；英航亦以這個情形來宣傳，推出口號“出發前就到達”（Arrive before you leave）。
重大事故
2000年7月25日，法國航空4590號班機空難發生。一架協和式飛機在巴黎戴高樂機場起飛後兩分鐘起火墜毀，機上100名乘客，9名機組成員全部遇難，地面另有4名受害者。根據事後調查，協和式飛機在進行起飛時輾過了跑道上另一架美國大陸航空的DC-10的發動機脫落的金屬片，造成爆胎，而輪胎破片高速擊中機翼中的油箱之後引發失火，導致飛機於起飛數分鐘後墜毀。這是協和超音速客機運營過程中唯一的一次造成人員傷亡的重大事故。至此，協和式飛機25年的安全飛行無傷亡記錄被終結。此次失事促使協和式飛機製造商重新改造機體設計，並修補缺陷。甚至利用製造防彈衣(Kevlar)原料纖維B來保護油箱，以避免油箱以後遭到高速的異物擊穿。並且採用了新式的輪胎。但儘管如此，由於整個失事過程都被民眾用家用錄影器材拍攝下來，造成社會大眾心理上的嚴重影響，不論這種飛機以往聲望有多高，但僅僅一次失事就讓協和式飛機從此一蹶不振。
協和式飛機
協和式飛機協和飛機的輪胎一直是其弱點之一，歷史上曾多次在跑道滑行途中因異物導致爆胎事故。最早的一次記錄是在1975年6月20日，一架法國航空的協和飛機在委內瑞拉加拉加斯機場準備起飛時，一個機輪被跑道上的指示燈損壞。而之後協和飛機爆胎事故幾乎每年都會發生。
1977年11月28日，法國航空一架協和飛機（F-BVFD）在達卡機場降落時重著陸。當時飛機以每秒14英尺（4.62米）的下降率著陸，而實際安全標準為最高每秒10英尺（約3米），導致著陸時主起落架嚴重損毀，發動機被拖行數百英尺。這架飛機在1982年5月27日法航結束巴黎—達卡—里約熱內盧的航線後退役封存，1994年拆解。
1979年6月14日，法國航空一架協和飛機（F-BVFC）執行54號班機，由華盛頓杜勒斯國際機場起飛時，主起落架其中2個輪胎爆胎，輪胎碎片擊穿機翼，機翼上出現一個大洞，二號發動機、部分液壓系統和電纜受損，同時引致大量燃油泄漏。事故發生後法國航空部門要求改進協和飛機的機翼設計，當時就提出用防彈物料保護油箱，但並沒有落實執行。這次事故發生一個月後，1979年7月21日，法國航空另一架協和飛機（F-BVFD）在杜勒斯國際機場再次爆胎。
1992年3月21日，英國航空公司一架由倫敦飛往紐約的協和飛機（G-BOAB），在途經美國紐約東北海面17000米上空以2.0馬赫巡航飛行時，方向舵上段大部分脫落，導致飛機劇烈震動及操控困難，飛行員嘗試關閉一台發動機減輕震動並最終成功降落甘迺迪國際機場，意外中沒有乘客受傷。調查發現意外可能是由於維修時的失當，維修時使用的輔料滲入方向舵部件的蜂窩狀結構，導致金屬結構強度減低。事故後，英航加強對協和飛機方向舵的人工和超音波檢查。
2000年7月7日，英國航空公司表示，在旗下6架協和飛機的機尾發現約6厘米至7厘米的“極微小”裂痕，而另一架的機翼出現裂痕更需要停飛檢查，但英航表示這“對安全不構成威脅”。
2000年7月25日，法國航空4590號班機空難發生。法國航空一架協和飛機（F-BTSC）由巴黎戴高樂機場滑行起飛時，被跑道上的一塊由一架美國大陸航空DC-10發動機脫落的金屬薄片割破輪胎，輪胎碎片衝擊油箱造成油箱內部燃油劇烈波動，油箱從內向外破裂，造成協和飛機起火失事。事件造成機上100人全部遇難。
