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泰坦的战争——波音与空客大型客机之争

发布时间:2013-05-05  原作者:晨枫   点击数:

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  泰坦是希腊神话里的巨神,顶天立地,力大无比。在民航飞机的世界里,波音和空客无疑就是这样的两个泰坦。

波音和空客,就像民航飞机世界里的两个泰坦

  波音在 50 年代以波音 707 远程喷气式客机为契机,一举把因循守旧的道格拉斯从王座上打了下来。道格拉斯再也没有恢复过来,先被麦克唐纳收并,最后落到世仇波音的篱下。在历尽惊险、成功地推出波音 747 后,波音无可争辩地登上了民航飞机世界的王位。

尽管英国的彗星和苏联的图-104 更早投入使用,波音 707 才真正将世界民航带入了喷气时代

作为世界上最大的民航客机,波音 747 独占王座 30 年,是把波音扶上王座的功臣

  在经历了从彗星式喷气客机到协和式超音速客机的挫折后,欧洲航空工业的散兵游勇们痛定思痛,联合起来组建了空客。空客的故事充满了远见、雄心、艰难和辛酸。空客用 A300 进占了中短途宽体市场,A320 进占了窄体市场,占领了桥头堡。随后,空客开始向远程宽体的王座发起了冲击,从 A330/340 到 A380,前赴后继,攻城掠地。波音以 777、787和“先进”747 发动了帝国反击战,空客则进一步推出 A350 应对。战斗正在白热化,鹿死谁手,尚未可知。但这场战争的结局将影响未来 30 年民航工业的走向。

空客的合家欢,现在要再加上 A380 了。机身上德拉柯罗瓦的名画“自由领导人民”既艺术又含蓄地表明了空客的雄心

  在酝酿 A300 的时候,空客就对 A300 的型制和未来的发展作了大量的预研。预研方案中不光有双发中程型号,用于中短途高流量航线;还有四发远程型号,用于取代正在进入退役阶段的波音 707、DC-8。经过仔细研究,空客将最初的切入点定为中短途高流量航线。这是符合欧洲市场特点的:大城市多,对噪声和污染控制的要求严格,航线距离短,航班周转时间短。北美市场也有很大的需求。最后机身长度适中的宽体双走廊双发 B1 方案获选,成为最终的 A300。A300 获得初步成功后,空客推出了缩短机身的 A310,以适应客流稍小的航线。日后 A300 也增加了加长的 A300-600。空客接下来向更小的波音 737、DC-9 的市场进军,这就是非常成功的窄体单走廊 A320。

在空客研究的各种方案中,B1 后来成为 A300,TA9 是加长的 B1,后来成为 A330 的基础

TA11 则日后成为 A340 的基础

  四发大型远程客机的梦并没有消逝,但分歧出在先研制双发的 A300 的后续机以和波音 767 竞争,还是先研制四发大型远程客机。80 年代时,双发客机仍然受 ETOPS(Extended Twin engine OperationS,意为双发运行)规则限制,在整个航线上不能远离沿线的任一备降机场多于相当于 60 分钟飞行时间的距离,以免单发失效时无法安全降落,所以太平洋上的越洋航线必须用四发。四发除了可靠性较好外,也不需要过分的备用推力以保证单发失效时仍然能够安全起飞和降落。比方说,四发的每台发动机只需要 33%的备用推力就可以补足单发失效时的推力损失,而双发就需要 100%的备用推力才能补足。这额外的推力在用不到的时候,在重量、耗油和迎风阻力上都是一个浪费。所以从某种意义上说,四发耗油、阻力、重量、复杂性、成本上的缺点部分被备用推力要求的下降所弥补,所以也不是一无是处的。北美的航空公司强烈倾向于较省油的双发,亚太的航空公司强烈倾向于远程、中程通吃的四发,欧洲的航空公司骑墙,对两者莫凌两可,空客为此左右为难。

  转机出现在空客总设计师 Jean Roeder,他提出用同一副机翼和机身,同时适应双发和四发的要求,内侧发动机的位置固定,四发的外侧发动机为机翼卸载,以适应增大的飞机重量。这个想法并不像表面上看起来那么简单自然。由于机翼设计对整个飞机的气动和结构有至关重要的影响,将决定飞机的制造成本和运营效益,长期以来机翼都是为飞机量身定做的。Roeder 的共用机翼是在对气动和结构的理解已经炉火纯青的基础上提出的,大大节约了工程开发的成本,也缩短了总的研制时间。于是空客决定用共用的机身和机翼,同时上双发和四发的型号。Roeder 的机翼在气动设计上也有独到之处,在机翼最厚的的地方稍后开一道细细的缝隙,使机翼上表面的激波前锋产生的高压可以通过这道缝隙泄放到前下方压力较低的区域,削弱了激波的作用,减少了升力和阻力的损失。同时,机翼的襟翼在飞行中可以后退,以改变机翼的弦长和剖面形状,根据大气状态、载荷和燃油的消耗,优化升力产生的位置,用较简单的技术达到“任务适应机翼”的效果。为了适应更重的四发 A340 的需要,主起落架除了在机身两侧各有一副外,在机身下再增加了一副。对于较轻的双发 A330 来说,中间的起落架没有必要,这个空间就被用来作为额外的油箱,多载燃料。随着时间的推移,A340 的设计目标也上调,不再以替代波音 707、DC-8 为目标,而以 DC-10、L-1011 和更先进的 MD-11 为目标。四发首先推出,命名为 A330,双发一年后推出,命名为 A340。但空客的市场部强烈反对这样的命名法,指出要是 330 是四发,340 反而是双发,肯定要把公众绕糊涂了,所以还是一反按时间顺序命名的惯例,后推出的双发命名为 330,先推出的四发命名为 340。两者在 1987 年的巴黎航展上正式公布,A340 在 93 年开始投入航班服务,A330 在 94 年也开始投入航班服务。A330 和 A340 采用从 A320 开始的电传操纵,三型飞机之间操纵完全相同,飞行员不需额外培训就可直接操纵不同的飞机,为航空公司大大节约了飞行员培训的时间和经费,成为空客的一大卖点。A330/340 和 320 也形成了一个完整地产品系列,为航空公司使用统一的空客产品提供了条件。推出了基本型之后,A330 和 A340 都推出加长型、增程型、货机型等,以适应更宽广的市场需求。

A330 是 A300 的现代化翻版

A340 和 A330 共用一副机翼,因而大大节约了研发和工装的成本,其内侧发动机位置和 A330 相同,外侧发动机正好为机翼卸载

  A330/340 的故事中,还有一个有趣的插曲。道格拉斯自从被波音用 707 抢了先之后,一直没有在民航客机市场翻过身来,67 年被二战中的后起之秀麦克唐纳收并后,合组为麦道。但合组并没有为道格拉斯的民航机带来新的生机,DC 系列客机依然每况愈下。到 80 年代时,麦道已经在世界上到处抛媚眼,寻求合作伙伴,这里面包括空客。麦道极力游说空客的各成员国,要合伙对付“西雅图的那个大熊”,放上台面的主要方案就是用 MD-11 的机身和 A300 的机翼,推出一架双发宽机身客机。新飞机有一个名字,叫 AM300。但空客和麦道各怀鬼胎,在三发还是双发、机身截面宽度(MD-11 采用和 DC-10 一样的机身截面,所以 5.64 米的 A300 的机身截面比 6.19 米的 MD-11 窄)上双方都拒绝让步,最后合作流产了,空客推出了 A330/340。空客的做法对麦道是有点落井下石的,麦道再也没有在民航机领域有所作为。美国国会对此恼羞成怒,开始指控空客成员国的不正当补贴,空客则反唇相讥,指控波音得益于美国的军购和NASA。双方都把官司打到关贸总协定去,并由今天的世贸继承了下来。这笔官司到现在也没有打完,不过双方都正式表示,美欧之间有太多的政治经济联系,不应也不会为此阻碍双方的合作。看来这就是一场公关秀,国内压力大了,就拿出来演一演;压力过去了,就束之高阁,谁也不把它当真的。

  A300 成功的最大因素有两个:双发和宽机身。双发省油,噪声低;比波音 767 宽、比波音 747 窄的宽机身既使机舱宽大舒适,又使地板下的货舱正好适合标准航空集装箱的形状和大小。A330 和 A340 继承了 A300 的机身截面,A330 加长了机身,增加载油量和载客量,定位于波音 767 的高端和波音 777 的低端之间,适用于北美到欧洲或北美西海岸到东北亚太平洋沿岸目的地的航线;A340 面向远程民航市场,定位于 DC-10、L-1011 和 MD-11,以及较早的“经典”波音 747(指波音 747-300 以前的型号)。A340-600 在公布时是世界上机身最长的民航客机,A340-500 则是航程最远,达到 15,700 千米,使空客首次进入了一直被波音 747-400 所把持的超远程亚太航线,如北美西海岸到澳大利亚或东南亚的航线。这也是欧洲在战后首次有了可以挑战美国在大型远程民航客机的绝对优势的资格,尽管还只是挑战而已。波音 747-400 依然稳坐王座。事实上,A340 也是到后来才敢于“怯生生”地挑战“经典”波音 747,从来没有打算直接和波音 747-400 竞争。

A300 的机身截面是 A300 一直到 A340 成功的秘诀。和窄体的波音 707/727/737/757 当然不能比,即使和半宽体的音 767 相比,A300 的机身空间也更合理,可以并派装下两个 LD3 航空集装箱

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