Hur Concorde utvecklades och testades: Inuti Supersonic Airliner-programmet

Överljudsflygplanet Concorde förblir en av 1900-talets mest ikoniska ingenjörsbedrifter – ett lysande exempel på vad internationellt samarbete och flygteknisk innovation kan åstadkomma.

Utvecklad genom ett banbrytande partnerskap mellan Storbritannien och Frankrike var Concorde både ett teknologiskt mästerverk och ett kommersiellt experiment inom ultrahastig transatlantisk flygtrafik.

Denna artikel undersöker hur Concorde utvecklades och i synnerhet hur och var den testades – en avgörande fas som formade dess arv och driftsäkerhet.

Tidig utveckling: en transnationell vision för överljudsflyg

Ursprunget till Concorde går tillbaka till 1954, då luftfartsmyndigheter i både Storbritannien och Frankrike började blicka bortom de subsoniska passagerarflygplanen. De brittiska insatserna leddes av Supersonic Transport Aircraft Committee (STAC), medan fransmännen bedrev parallell forskning inom Sud Aviations egna utvecklingsprogram. Det anglo-franska fördraget från 1962 förenade dessa parallella projekt formellt, där British Aircraft Corporation (BAC) och Sud Aviation (senare Aérospatiale) delade ansvaret för flygplansstruktur, avionik och framdrivningssystem.

Sir Archibald Russell vid BAC och Lucien Servanty vid Sud Aviation ledde konstruktionsteamen. Russell hade erfarenhet av deltavingedesign från projekten Bristol Britannia och Vulcan-bombaren, medan Servanty bidrog med sin expertis från det experimentella jetplanet SO.6000 Triton och Caravelle, Europas första framgångsrika jetflygplan för passagerartrafik. Flygplanets deltavinge och smala flygkropp möjliggjorde stabil flygning vid Mach 2,04 (över 2 180 km/h) samtidigt som konstruktionen kunde hantera de termiska påfrestningarna vid överljudshastigheter (Russell, 2003).

Ett enormt åtagande

Enligt författaren Stephen Skinner, var Concordes test- och certifieringsprogram ”en kolossal utmaning som tog nästan sju år och omfattade mer än 5 000 flygtimmar – dubbelt så många som för Airbus A380.”

Concorde flög på betydligt högre höjder än konventionella passagerarflygplan, vilket gjorde att testingenjörer bar flygdräkter och syrgasmasker under testerna. Testpersonalen hade även särskilda nödutgångar för att kunna evakuera vid en nödsituation.

Ingenjörerna utrustade Concordes testflygplan med tonvis av signalbehandlingsförstärkare, instrumentbandspelare och sensorer. Begränsad data kunde överföras till marken under flygning via radiotelemtri. Detta var innan datorbaserad DAQ (dataförvärv), så man använde en-tums magnetband för att spela in tusentals kanaler med sensordata, inklusive acceleration, temperatur och belastning. Majoriteten av datan kunde inte observeras under flygningen utan analyserades först senare på marken.

Alla aspekter av det nya flygplanet testades omfattande, med särskilt fokus på nya funktioner såsom överljudshastighet och det articulerade nospartiet, som kunde ställas in i tre olika vinklar beroende på flygfas. Buller från de kraftfulla motorerna, särskilt sonic boom vid överljudsflygning, var en oro redan från början. Dessutom testades alla typiska egenskaper inom flygplanetets flygområde, inklusive stabilitet, det moderna fly-by-wire-systemet, kabintryck och temperatur, flygkontroller, hydraulik, bränslehantering, landningsställ, bromsar, avisning och strukturell integritet.

Nyckelpersoner bland Concordes testpiloter och testingenjörer

Concordes utveckling och testning var beroende av dess konstruktion och modet samt precisionen hos en liten grupp elit-testpiloter och ingenjörer. Dessa individer förvandlade ritningar och simuleringar till verklighet vid överljudshastighet, och pressade ofta både flygplanet och sig själva till gränserna för fysik och mänsklig uthållighet.

André Turcat (Frankrike, 1921–2016) tjänstgjorde som chefstestpilot för det franska Concorde-programmet och är ihågkommen som mannen som flög det första Concorde-prototypen (001) från Toulouse den 2 mars 1969. Turcat, tidigare militärpilot och veteran från Frankrikes Mirage IV-bombprogram, spelade en avgörande roll i utvärderingen av Concordes högfartstabilitet och landningsegenskaper. Efter pensioneringen blev han ledamot av Frankrikes nationalförsamling och författare inom flygtekniska ämnen (Turcat, 1989)..

Testpilot Jean Pinet (Frankrike, 1929–) genomförde många av de mest komplexa höghastighets- och hög höjd-testflygningarna, inklusive tester av bränsleöverföringssystem och tyngdpunktkontroller. Han var den första som flög Concorde vid överljudshastighet. I oktober 1969 flög han Concorde 001 över Frankrike med 1 151 km/h (715 mph) på 11 000 m (36 000 fot). Pinet var även djupt involverad i utvärderingen av flygplanets hantering och författade senare Facing the Unexpected in Flight: Human Limitations and Interaction with Technology in the Cockpit, ett banbrytande verk om pilotbeteende och cockpitergonomi (Pinet, 2015).

Lucien Servanty (France, 1909-1973), chefsingenjör vid Sud Aviation, spelade en nyckelroll i Concordes flygkroppsintegration och systemarkitektur. Servanty hade redan visat sin expertis med Caravelle, Europas första framgångsrika kortdistansjet, och bidrog med denna erfarenhet till Concordes trycksystem, strukturella design och aerodynamik vid hög höjd (Wood, 2002).

Testingenjör Pierre Chanoine-Martiel (France, 1921-2019) var avgörande för att förfina Concordes flygkontrollsystem. Han tjänstgjorde som generalsekreterare för National Union of Airline Pilots (SNPL) 1952–1956 och var senare president för Aéroclub de France 1992–1995. Hans fokus låg på stabilitet vid Mach 2 och en smidig övergång genom transsoniska hastigheter. Hans arbete påverkade direkt justeringarna av fly-by-wire-förstärkningssystemet och sidkontrollens respons under de tidiga testflygningarna (Gunston, 2005).

På den brittiska sidan var, Brian Trubshaw den första att flyga den UK-byggda Concorde 002, med start från Filton den 9 april 1969 och säker landning vid RAF Fairford. Trubshaws bakgrund i RAF och erfarenhet som testpilot för V-bombarflygplanen gjorde honom särskilt lämpad för att utvidga Concordes flygplansomfång. Han mottog flera utmärkelser för sina insatser inom brittisk flygindustri, inklusive Royal Victorian Award, OBE och CBE. Trubshaw skrev sina memoarer med titeln “Concorde: The Inside Story” (Trubshaw, 1999). 1998 blev han inducerad i International Air & Space Hall of Fame, International Air & Space Hall of Fame, tillsammans med kända astronauter, kosmonauter och piloter.

John Cochrane (UK, 1930-2006), testpilot för British Airways och Concorde-kapten, arbetade med operativa tester, särskilt i prestandautvärdering, nedstigningsprofiler och motorbortfallprocedurer. Han spelade en avgörande roll i att förbereda Concorde för kommersiell trafik och tränade den första gruppen flygplanspiloter för överljudsflygning. Fem veckor efter den första franska Concordeflygningen tjänstgjorde Cochrane som andrepilot tillsammans med chefs-testpilot Brian Trubshaw på den första Concorde 002-flygningen (Winchester, 2006).

Chefsdesigner Sir Archibald Russell (UK, 1904-1995) vid British Aircraft Corporation ansvarade för Concordes deltavinge- och smala kroppskonfiguration. Russell blev adlad 1972 och hans aerodynamiska vision formade Concordes hantering vid både subsoniska och supersoniska hastigheter. Han hade tidigare lett konstruktionerna av Bristol Britannia och Avro Vulcan, båda viktiga steg mot Concorde-konceptet (Russell, 2003).

BAC Flight Test Engineer Tom Irwin (UK) arbetade med Concorde-programmet baserat vid Fairford under slutet av 1960-talet och början av 1970-talet. Han tillhandahöll bilder och kommentarer om de tidiga testflygningarna.

Primära testplatser och anläggningar

I Gloucester, England, erbjöd RAF Fairford en lång landningsbana och låg befolkningstäthet, vilket var avgörande för säkra överljudsflygtester och bullermätningar. Toulouse fungerade som Frankrikes främsta flyg- och rymdnav och blev senare centralpunkt för Airbus-verksamheten.

Ytterligare platser som användes för specifika testfaser inkluderade:

• Centre d'Essais en Vol (CEV) (Flight Test Center) Brétigny, Frankrike – Instrumentering och telemetriövervakning

• Tangier Ibn Battuta Airport, Marocko – Provflygningar vid hög temperatur för start och landning

• Casablanca och Dakar, Västafrika – Varmvädertester och bullerevalueringar

• Shannon Airport, Irland – Nödlägeslandningsträning

• BAC Weymouth, England – Akustiska tester

• NASA Plum Brook (nu Armstrong), USA – Hög höjd-kammartester

• Alaska, USA – Kallvädertester

• Biscayabukten och Nordalanten – Överljudsrutter över vatten

• ONERA, Frankrike – Vindkanalstester

• Royal Aircraft Establishment (RAE), Farnborough, UK  – Vindkanalstester

Ett rigoröst testprogram

Concorde-programmets testfas var utan motstycke när det gäller omfattning, komplexitet och internationell samordning. Concorde genomförde mer än 5 000 testflygningar och loggade över 5 000 flygtimmar, varav hälften vid överljudshastigheter.

Strukturella och aerodynamiska tester

Initiala strukturella tester utfördes på fullskalemodeller av flygkroppen vid Filton och Toulouse. Ingenjörer utsatte flygkropparna för simulerade flygspänningar, temperaturväxlingar från 60 till +127 °C (140 till 260 °F) samt upprepade tryckcykler. Dessa tester var avgörande för att validera Concordes egenskaper vid expansion och kontraktion. På grund av uppvärmning sträcktes flygkroppen cirka 25 cm (~10 tum) under långvarig Mach 2-kryssning på grund av hudens uppvärmning (Gunston, 2005).

Vindkanalstest utfördes vid ONERA i Frankrike och Royal Aircraft Establishment (RAE) i Farnborough, Storbritannien. Både subsoniska och supersoniska tunnlar användes för att finslipa flygplanets distinkta ogival-deltavingeform, motorintagens utformning och luftflödets separationsbeteende vid höga anfallsvinklar.

Ungefär 400 personer arbetade med Concorde vid Fairford, England. De flesta hade bakgrund inom Royal Air Force eller flygindustrin i allmänhet. Utöver Tim Irwin var John Dickens projektkontrollant för flygtester, och flygtestadministratören Peter Stone ledde sektionen som ansvarade för att erhålla certifikatet som skulle möjliggöra Concordes inträde i trafik.

Buller, överljudsmuller och miljötester

Bedömning av bullerpåverkan var en av de mest kontroversiella aspekterna av Concordes testprogram. Concordes efterbrännande jetmotorer skapade intensiva startbullernivåer, vilket ledde till omfattande tester av ljudutbredning i och runt flygplatsmiljöer. Miljöbullerstudier genomfördes vid London Heathrow, Paris Charles de Gaulle och John F. Kennedy International Airport i New York.

Att flyga snabbare än ljudets hastighet skapade en impopulär överljudsmullereffekt (sonic boom). Detta testades över obebodda områden i Frankrike och Storbritannien. Trots försök att mildra effekten genom optimering av höjd och flygbanor blev Concorde förbjudet att flyga över land i supersonisk hastighet i USA, en begränsning som kraftigt inskränkte dess kommersiella rutter.

BAC Weymouth – akustiska mätningar 

Dick Hale var medlem i BAC Weybridge Acoustics-avdelningen från 1967 till 1987. De hade ansvaret för att utföra bullermätningar på Concorde. Han återberättade vad som hände under markmotortesterna vid St. Martin, Toulouse, i mars 1968:

Efter att den preliminära motorn startats nära monteringsbyggnaden utfördes efterföljande tester vid en specialbyggd markbas belägen vid sidan av den nybyggda, men ännu inte operativa, Concorde-banan. BAC Weybridge Acoustics Department fick uppdraget att genomföra de första fjärre-fälts-bullermätningarna på de installerade Olympus-motorerna.

Det var sex personer i BAC-teamet, alla i tjugoårsåldern, och vår teamledare var endast 24 år. Jag var en nyutexaminerad ingenjör, bara sex månader efter min lärlingstid, och hjälpte till med att ställa upp utrustningen, kalibrera den och driva inspelningsförstärkarna och bandspelaren. Det var en fantastisk upplevelse för oss alla.

Mätningarna utfördes kring en 60-metersradie centrerad på styrbordens motorer och täckte ett vinkelområde från 25 till 180 grader i förhållande till jetutblåset. Dessa relativt nära mätningar genomfördes för att minimera effekterna av vind- och temperaturgradienter på ljudspridningen.

Väderförhållandena var långt ifrån idealiska, med mycket vind och regn. Marken över vilken mikrofonkablarna lades var genomblöt, och fukten trängde in i mycket av mätutrustningen, vilket orsakade många tillförlitlighetsproblem. Efter tre till fyra veckors intermittent testning erhölls dock en komplett uppsättning inspelningar, som inkluderade enkel- och fler-motordrift, drift av SNECMA-spade-dämpare samt kvalificering av fasta markdrivna dämpare.

De inspelade data analyserades spektromässigt, vilket bildade en bas för projektioner under flygning och studier av installationspåverkan hos nära sammankopplade motorer.

Vid denna tidpunkt var flygplanet utrustat med markdrivna motorer (inte flygkvalificerade). Bilden i sidvy visar att en del av fenan, rodret och bakre flygkroppen hade ett blyimpregnerat vinylskikt fäst på strukturen för att öka dämpningen och skydda mot sonisk trötthetsskada. Skiktet togs bort innan den första flygningen, cirka 11 månader senare.

Det mest pinsamma ögonblicket inträffade när vi väntade på att spela in den första installerade motorns efterbrännarprov. Våra franska kollegor meddelade via radio att efterbrännaren var tänd, vi tryckte på inspelningsknappen, och nätströmmen till vår testutrustning försvann. Vi tittade ut genom fönstret på inspelningsvagnen och såg att nätkabeln fladdrade i Olympus-motorns avgaser. Vid denna hög effekt eroderade motorns utblåsning marken under nätkabeln, vilket exponerade kabeln och drog den ur kopplingsdosan. Nästa gång begravde vi den djupare!

Weybridge Acoustics Department rekryterade många unga ingenjörer för att hantera den stora arbetsbelastning som Concorde och våra andra subsoniska projekt skapade. Concorde påverkade oss alla starkt…

Motortestning och termisk hantering

På bilden ovan testas Concordes motorer vid full effekt framför en dämpningsanläggning, även kallad “hush house”. Denna struktur byggdes på flygplatsen med två stora kanaler för att leda utblåsningsgaserna säkert och minska ljudnivån.

En annan anglo-fransk gemensam ingenjörsinsats var Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 turbojetmotorerna som drev Concorde. Motorerna, som kraftigt modifierats från sina militära ursprung för kommersiellt bruk, var de enda turbofläktmotorerna i världen med “reheat” – även kallat efterbrännare. Reheat ökade dragkraften med upp till 50 %, vilket ibland krävdes för start eller supersonisk flygning.

Marktestbänkar byggdes vid Rolls-Royces anläggning i Derby, där ingenjörer testade dragkraftsprestanda, efterbrännarbeteende och styrning av insugsnospetsen. Enligt ett bilateralt avtal genomgick motorerna även höjdtester vid NASA:s Plum Brook (numera Neil A. Armstrong Test Facility) High-Altitude Test Facility i Sandusky, Ohio, vilket gjorde det möjligt för ingenjörerna att simulera hög-hastighet och hög-höjdskryssningsförhållanden.

Termiska tester visade behovet av specialmaterial och värmetåliga smörjmedel. Trots att Concordes aluminiumlegerade hud var lättare än titan, satte den en maximal kryssningshastighet på Mach 2,04 för att undvika skador.

Köldtester i Alaska

Under kallvädertester i februari 1974 utsattes Concorde 002 för Alaskas extrema klimat i Nordamerika. Under testerna var omgivningstemperaturen -45 °C (-49 °F) och temperaturen inuti flygplanet -27 °C (-17 °F).

Foto: Frederic Beniada och Michel Fraile

Nödstoppstester

På grund av Concordes aldrig tidigare skådade hastigheter utvecklades och testades flera nödstoppmetoder. Dessa inkluderade en bromsskärm som kunde fällas ut vid landning för att bromsa flygplanet samt en elastisk spärr placerad i slutet av landningsbanan. Det visade sig dock att ingen av dessa metoder var nödvändig, och de kom därför aldrig att användas i drift.

Flygtester och överljudsprov

Flygtesterna inleddes på allvar år 1969. Den franska prototypen 001 lyfte från Toulouse den 2 mars, och den brittiska prototypen 002 följde den 9 april från Filton. Efterföljande flygplan, såsom Concorde 101 och 102 (förproduktionsmodeller), utökade testprogrammet. Överljudstester genomfördes ofta över Biscayabukten och norra Atlanten, långt från befolkade områden för att minimera effekten av ljudbangar.

De huvudsakliga målen för flygtesterna var att:

• Verifiera ”droop nose”-funktionen för förbättrad sikt vid start och landning

• Bedöma luftintagens reglering och kompressormarginal vid olika höjder

• Testa tyngdpunktsförskjutning via bränsleöverföringssystemet

• Utvärdera styrsystem och hydraulrespons under höga dynamiska tryck

Ett särskilt uppmärksammat test simulerade ett hydraulsystemsfel, där testpiloterna tvingades landa Concorde med endast de mekaniska backupsystemen. En annan testserie undersökte motorbortfall vid marschfart, vilket visade att flygplanet kunde sjunka säkert och omdirigeras med reducerad dragkraft.

Certifiering och kommersiell drift

Concorde genomgick dubbel certifiering via UK Civil Aviation Authority (CAA) och Franska luftfartsmyndigheten (DGAC). USA:s Federal Aviation Administration (FAA) granskade också flygplanet och beviljade särskilda landningstillstånd, men införde restriktioner kopplade till bullernivåer.

Concorde togs officiellt i kommersiell drift den 21 januari 1976. British Airways inledde flygningar till Bahrain, medan Air France flög till Rio de Janeiro. Efter långdragna juridiska och offentliga diskussioner godkändes New York och Washington, D.C. som destinationer.

Trots att flera flygbolag lade beställningar blev British Airways och Air France de enda operatörerna av det banbrytande överljudsflygplanet.

När testprogrammet avslutades hade Concorde verifierat flera nya flygtekniska system, inklusive inertinavigering, automatisk motorstyrning och fly-by-wire-kompensation – system som idag är standard i moderna jetflygplan.

Framtiden för överljudsflyg

Franska och brittiska piloter och ingenjörer bildade ett tvärnationellt team som bevisade att ett civilt överljudsflygplan kunde vara säkert, stabilt och kommersiellt genomförbart. Deras detaljerade rapporter, telemetridata och flygerfarenheter lade grunden för kommande flygprogram. Concorde var i drift i 27 år (1976–2003) och halverade flygtiden mellan Europa och Amerika till strax under 3,5 timmar. Under hela sin livstid inträffade endast en dödsolycka. Den ljudbang som orsakades vid överljudsfart var dess största nackdel och föremål för omfattande debatt redan från programmets start. Som en följd av detta avbröts USA:s planerade överljudsprojekt Boeing 2707 1971 innan prototyperna färdigställdes.

Idag pågår flera initiativ för att återuppliva överljudstransporten (SST). NASA finansierar projektet X-59 QueSST, en prototyp utvecklad av Lockheed Martin, som tack vare sin unika förlängda flygkropp minskar ljudbangens intensitet till ett svagt ”dunk”.

Dessutom utvecklar privata företag, som Boom Supersonic ett civilt SST-flygplan. Deras prototyp XB-1 flyger i Mach 1,1 och genererar ingen hörbar ljudbang som når marknivå.

Slutsats: Ett överljudsarv byggt på testning

Concordes testprogram var utan tvekan ett av de mest omfattande och kostsamma i civilflygets historia. Flygplanet genomgick en global valideringskampanj, från varma klimatprov i Afrika och Mellanöstern till vindtunneltester i Europa och motortester i USA. Även om kommersiella begränsningar och miljökrav slutligen ledde till dess pensionering 2003, lade flygplanets rigorösa tester grunden för framtida överljuds- och hypersonisk forskning. Concordes arv lever vidare i museer, och dess inflytande syns i alla högpresterande och högfartflygplan som designats sedan dess.

För läsare med intresse för rymd- och flygteknik, se dessa relaterade artiklar:

How They Did it: Testing the Boeing 747 Jumbo JetThe Boeing 747's journey began with a US military competition in 1963, leading to its development as a groundbreaking commercial passenger jet for Pan American Airlines. It overcame challenges, underwent extensive testing and evolved into various versions, serving unique roles like carrying the Space Shuttle and serving as Air Force One.

How Did They Do It? Testing the Saturn V RocketThe article discusses the testing methods used for the Saturn V rocket, which was the largest and most powerful rocket ever built and played a crucial role in the Apollo Moon missions. The testing program involved various procedures to ensure the rocket's reliability and performance.

The History of Aerospace TelemetryAerospace telemetry has evolved from early radio systems to sophisticated digital technology, enabling real-time monitoring and control of spacecraft and aircraft. This technology has supported critical missions from early aviation to the space race and modern commercial ventures. Today, telemetry integrates advanced technologies like AI and quantum encryption, remaining essential as space exploration advances toward deep space missions and potential Mars colonization.

How Aerospace Telemetry Works and Why It’s Crucial for Space MissionsAerospace telemetry collects and transmits critical data—such as temperature, pressure, and speed—from onboard sensors to ground stations for real-time monitoring and analysis. Using specialized sensors, commutators, robust RF links, and synchronized ground receivers, telemetry guarantees accurate, time-aligned data that underpins mission safety and success.

Understanding eVTOL: A Complete Guide to Electric Vertical Takeoff and Landing AircrafteVTOL (Electric Vertical Take-Off and Landing) aircraft transform urban mobility by combining electric propulsion with vertical takeoff and landing capabilities, perfect for congested areas. Emerging in the 2010s, driven by advances in propulsion and battery tech, eVTOLs reduce noise and emissions and can be autonomous or piloted.

Automating Aircraft Wheel and Brake TestingDewesoft provided the solution for a wide variety of tests to ensure the proper and safe operation of aircraft wheels and brakes for Parker Hannifin.

Referenser

1. Russell, A. (2003). Concorde: The Inside Story. Haynes Publishing.

2. Gunston, B. (2005). The Development of Jet and Turbine Aero Engines. Haynes Publishing.

3. Winchester, J. (2006). The Aviation Factfile: Concorde. Grange Books.

4. Wood, D. (2002). Concorde: Flying Supersonic. Tempus Publishing.

5. Smithsonian National Air and Space Museum. (n.d.). Concorde.

6. FlightGlobal Archive. (1976). Concorde Certification Special Report. Reed Business Information.

7. Concorde SST Website - with a special thanks for Gordon Roxburgh and Dick Hale.

8. Photos by Frederic Beniada and Michel Fraile from a Concorde Facebook group.

9. Technical data from former Concorde engineers

10. Skinner, S (2023) Concorde: How the Supersonic Airliner was Tested and Certified

Bildkrediter

Franska hjältar bakom Concorde:

• André Turcat photo by André Cros, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

• Lucien Sevanty photo by André Cros, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

• Jean Pinet photo by Guy Lebègue, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

• Pierre Chanoine Martiel photo by  Hugcha, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons