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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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  在日益增加的点到点航线的潮流中,另一个潮流同样不可忽视,那就是亚太地区日益增加的空运流量。和相对成熟的欧美市场相比,亚太市场依然在迅猛地发展。东南亚市场发展迅猛,在 97 年被金融危机敲了当头一棒后,也正在迅速恢复。中国、印度等新兴市场的发展势头更是不可估量。这些人口密集、幅员巨大的市场要求特别大载客量的客机。另一个市场是中东石油国家。这些国家在油田和炼油厂、化工厂大量雇用欧美技术人员,这些人除了大事小事都要到欧美出差外,每年都要回欧美度假,客流量相当大。据说在波音和空客征询亚太航空公司意见多大的客机才符合需要,回答是你们能造多大的,我们就要多大的。每天中午从纽约相隔 10 分钟接连向东京发两班波音 747-400 的美国联航在这时提出了 650 座客机的要求,远远超过“只有”416 座的波音 747-400。

Roeder 的横 8 字布局,用两个 A340 的机体并排组成,所以看起来很肥。宽大的机体本身也可以产生一定的升力

空客曾研究过的几个机体截面方案,最后采用的是上左的椭圆截面

A3XX(后 A380)和波音 747-400 的机身截面对比,如果按照 747 的密度,A380 在下舱每排 11 座都可以,而上舱的双走廊明显比 747 宽敞

  在 A330/340 成功地推向市场后,空客开始考虑更大的客机,向波音 747 的传统领地进军。但是进一步加长 A340 已经不现实,必须考虑全新的设计。Jean Roeder 再次发挥想象力,提议最大限度地利用 A340 的技术,用加法设计新的超大型客机。Roeder 建议将两个 A340 的机身并成一个横 8 字,外面包覆一个椭圆形的蒙皮,就像双层壳体的潜艇一样,受力的机身还是里面的两个 A340 机身。这样的好处是可以利用扁宽的机身产生部分升力,所以新机可以采用 A340 的机翼,最大限度地利用现有生产线。横排双筒机身具有很大的地板下货舱空间,可以并排放 4 个 LD3 航空集装箱,载客量当然也是双倍于 A340。但是这样的机身截面积较大,阻力增大,坐在中间的乘客远离机窗,容易产生压抑感,也难于在紧急疏散中及时离机。预计的机体产生的升力在风洞试验中没有体现出来,由于种种实际限制,结构上和 A340 的通用性实际上也难以实现,承力的横 8 字加上不承力的椭圆形外机身的重量也大,最后这个方案放弃了。空客研究过圆形截面,但圆形截面的上层不大好安排,天花板向里倾斜得太厉害,座位难以布置到靠墙的位置,空间不好利用。下层里装载航空集装箱也有一样的问题。空客还琢磨过其他非常规截面,比如将一个 A320 机身放在一个 A340 机身上的葫芦形截面,但最后回到较常规的椭圆形截面,这样可以一较小的截面积获得最大的载客空间,早期的波音 707 就是近似椭圆的蛋形截面。不同的是,空客的椭圆形截面是双层的,上下两层都乘载乘客,两层都很宽大,便于座位布置和载货。空客将其命名为空客 2000,后改名为 A3XX。

空客超大型客机方案的演变,P405 还是单层的;P510 和波音 747 相似,是部分双层的;要到 P502 和 A3YY 才是双层的

冻结到双层之后,空壳依然在做细微的调整,Status 3 是较早的,Status 10 是最后定型的

A3XX 的研究方案之一:ASX600 方案

空客的德国成员公司 DASA 的 A2000 方案,载客 615 人,经济性比波音 747-400 高 15%,这最终演变成今天的 A380

两层的 A3XX,上层按经济舱布置,下层按头等舱布置,在实用中,上下层可以交错布置

  波音当然对超大型客机的市场不可能无动于衷,毕竟这是旗舰波音 747 的生命线所在,也是利润的大头。波音 747 的前机身是双层的,但双层部分并不贯通整个机长,事实上连一半都不到,所以有天然的扩充潜力。但波音在研究了各种 747 的加大方案后,发现如果只对 747 的上层作有限的延长,增加的载客量并不显著,比 747-400 没有明显的优越性。如果上层延长超过中机身的机翼处,后机身必须重新设计,否则将严重破坏跨音速面积率,增大高亚音速巡航阻力,这就得不偿失了。另外,整个机体粗短,在气动上不利。而重新设计整个后机身,重新设计机翼,还不如摆脱 747 的束缚,直接设计全新飞机。大大加长机身也有很多具体的技术问题,后机身也要完全重新设计,气动上也不好。最终的结论是波音 747 的寿数尽了,再要榨出很多油水已经很难了。最大的问题是,在加长机身后,航程只能达到波音 747-400 的 80%,不能适应亚太航空公司的要求。波音最后决定重起炉灶。波音的超大型客机(NLA,New Large Aircraft,意为新型大飞机)的机身是品字形截面,由三个圆筒组成,结合了纵 8 字和横 8 字的优点,从侧面看有点像波音最后的螺旋桨客机波音 377,在半腰上有一条明显的折线。但是不久波音就回到更常规的圆形截面,直径达 8.46 米,上层每排 8 座,中层每排 12 座,下层每排 3 个 LD3 集装箱。机翼翼尖可以像波音 777 一样折叠,使 NLA 可以停靠在不宽于波音 747-400 的登机位子上,方便现有机场容纳 NLA。

全长双层的波音 747 方案,整机比较粗短,机舱是一个完整的压力容器,两端是半球形,正式名称是 pressure bulkhead,像潜艇一样,但全长双层之后,上层往后延伸,机尾斜着往上形成尾锥,机尾的半球就很不好办,太靠前了上层延伸的好处利用不起来,太靠后了下层就包括不进去

波音的超大型客机方案。可以看到半腰上的折线。波音曾打算称最终产品为波音 787 或 797

  但是波音对开发 747 的经历心有余悸,对一头扎进又一个高风险的项目很是犹豫。但在另一方面又不愿意让空客独抢风头,于是使出一个怪招,直接和空客的成员公司德国 DASA 接触,联合开发超大型客机,称为 VLCT(Very Large Commercial Transport,意为超大型商用运输机),以避免恶性竞争。波音绕过了空客总部,坚持这个合作制是波音和 DASA 之间,而不是和空客的。波音要求合作的用意很难理解,说不定根本就不是认真的合作,而是要在空客成员之间挑拨离间,至少是拖延空客的超大型客机计划。这是阴险的一招。空客到 90 年代为止,是按法国的一个独特的商业概念 GIE(Groupement d'Intérêt Economique,大意为经济利益共同体)建立起来的,相当于成员公司的邦联,或者说只是一个负责规划和销售的架子公司。空客对成员公司没有指手画脚的权力,成员公司在空客产品范围外,有权自主和其它公司合作。波音就钻了这个空子。但最后空客总部还是参加了。按规定,波音-空客的合作要双方共享资料,除了市场要求,还分享机场设施、紧急疏散、噪音等共同关心的问题。随着波音对超大型客机的温度越来越冷,波音也对空客是否从合作中获得比波音更多的东西而心存疑虑。另外,空客也开始或明或暗地表示,空客很难在其它所有产品上竞争,而在超大型客机上和波音合作。DASA 最后也承认,不可能同时参与空客单干的超大型客机和与波音的合作。波音在美国也面临与空客合作是否触犯反垄断法的问题。联航对 650 座客机的要求也使波音和空客在 VLCT 的容量上产生巨大分歧,空客想要更大的,波音不想超过 650 座的容量。不管波音的用意是什么,空客对此合作也是三心二意,合作很快就中止了,空客加速独立研制。据说空客跳过 350 到 370 而直接将 A3XX 命名为 A380,是因为其 8 字形的双层的机身截面,也为了在亚太地区讨口彩,更是为了传递 A380 将在很长一段时间内作为空客的旗舰的含义,而避免波音 757、767 比 747 小、低档的尴尬。

波音和 DASA 的 VLCT 方案,这时已经回到常规的圆形截面了

  这期间,麦道的道格拉斯分部在 90 年代已经步履维艰,面临要么轰然倒下,要么悄然死去的尴尬局面。道格拉斯在 90 年时还有 188 架订货,91 年就跌到 37 架,92 年 1-6 月只有 4 架 MD-80/90 的订货,MD-11 一架也没有。麦道长期以来依靠 MD-80/90 和 MD-11 两个产品系列,产品范围窄,产品之间的空隙大,不便于航空公司用麦道飞机形成一个完整的机队。麦道计划将三发的 MD-11 加长,以和波音 747 竞争,但机身要加宽到每排 20 座才能达到所需要的经济性,太不实际了。麦道最后破釜沉舟,直接研制双层机舱的超大型 MD-12,翼下四发,容量达 450 座(按全高密度的经济舱布置的话,可以高达 620 座),超过波音 747-400,并且在座-公里效益上比波音 747-400 至少提高 15%。麦道还打算推出双发型,用于高流量短程航线。MD-12 也是椭圆形截面,机身长度和 MD-11 相似,但宽度比 A3XX 还要大,达到 7.39 米。麦道还突破了宽机身飞机双走廊的常规,将 MD-12 设计成三走廊,这样不光方便乘客走动,也使更多乘客坐在靠走廊的位置,而不是挤在中间。但是这时麦道的经济状况已经十分糟糕。这也是麦道和上飞合作的时代,目的无非是利用中国便宜的劳动力,和在有巨大潜力的中国市场插一只脚。但麦道的时机不好,中国市场远水解不了近渴。麦道又把脑筋动到台湾去了,希望用技术转移和股份分享的诱饵,诱使台湾慷慨解囊,救麦道于水火之中,甚至提出出售 40%的股份给台湾。台湾不知道是迟钝还是精明,迟迟没有决定,最后麦道的这根稻草也没有捞到。但麦道饥不择食的作法使航空公司寒了心,谁都明白麦道已经是出的气比进的气多了,不愿花巨资购买明摆着要后继无人的产品系列。这进一步加深了麦道的困境。就这样,MD-12 非但没有救了麦道,反而在棺材上钉上了最后一根钉子。在 ATF 和 JSF 战斗机投标失败后,麦道很不情愿地落到了案板上,被波音大卸八块吞噬了。麦道的 F-15、F-18 战斗机业务被波音接了过去,原打算用于 MD-12 的机翼“发散后缘技术”(Divergent Trailing Edge,在作用上相当于空客为 A330/340 研制的变弯度机翼,可以提高气动效率 3-4%)也被波音坐享其成,用在 747 的加长型计划上。具有光辉历史的道格拉斯在 MD-90 短暂地按波音 717 的名目浮现后,沉入了历史的大海深处。

麦道的 MD-12 方案。从某种意义上说,MD-12 在技术上走得最快、最远,如果不是麦道不合时宜的早夭,有可能抢在 A380 之前成功

麦道 MD-12(右)和波音 747-400(左)机身截面的比较,可以看到 MD-12 下舱是三走廊,这是首创,可惜连面世的机会也没有得到

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