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波音和空客的下一个战场

发布时间:2017-12-19  原作者:晨枫   点击数:

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  2017年巴黎航展前夕,美国《航空周刊》与美林-美洲银行联合向世界各国航空公司调查,发现90%要求少于250座,76%要求不低于9200公里的航程。换句话说,航程优先,载客量则不必太大。这是和点到点、“薄”航线、分散化的大趋势符合的。这决定了NMA更可能是单通道。250座差不多是单通道的极限,波音757-300就是243座(两级布置,单级高密度可达280座,但没人这么做)。250-270座区间就放给波音787了。历史数据也表明:貌似缺乏发展余力的加长单通道卖得红火,A321NEO还没有交付,已经有1400架以上的订货(还可加上1600多架A321CEO,其中1200多架已经交货;对比之下,波音757总产量只有1050架);更加舒适、貌似更有发展潜力的波音767-200则早早铩羽而归,波音767的所有型号至今总产量也只有1100架。事实上,历史上的短宽体都不成功,波音787-3、波音767-100都在孕育中就夭折了,空客A310也是空客历史上最不成功的型号。

  历史数据也表明,航空业界对单通道的销售预测经常低估,但对双通道则经常高估。波音每年发布《当前市场预期》(简称CMO),预测未来20年的民航市场,一般认为至少是有关市场预测中最靠谱的。就2007-26年区间而言,现在正好是中间点。2006年CMO指出,在2007-26年间,将有17650架单通道飞机的需求(指波音737、A320和庞巴迪尔CS系列,没有计入俄罗斯MC-21和中国C919),6290架双通道的需求和960架超大飞机(A380、波音747)的需求。超大可以按照典型的1.3倍因子折算为双通道,这样双通道总数为7538架。

  但在2007-16年间平均下来,单通道实际交付为916架/年,波音和空客现在都预计未来10年将继续增加到1100架/年,甚至可能达到1500架/年。但双通道的交付数量显著低于预期,把算入等效的超大飞机,在2007-16年间实际交付2890架,也就是说,要达到预期,后10年要交付4648架才行,显然不现实。

  事实上,只要有可能,航空公司宁愿勉为其难也要用单通道飞远程航线,如挪威航空用波音737MAX飞北大西洋航线。这意味着理论上更加适合的小双通道的市场可能被加长的单通道吃掉,登机口周转时间短的优点也不足以扭转这样的情况。

  当然,NMA最大的问题是众口难调,到底是要更大的载客量,还是要更大的航程,还是载客量、航程都要,这对NMA的单通道还是双通道的选择最后有最大的影响。

  波音有可能对椭圆截面和2+3+2是认真的,但双通道能用的新技术也可以用于单通道,使得双通道由于结构重量劣势而永远吃亏。更大的重量不仅耗油,还增加了机场着陆费用,跑道使用是按飞机重量计价的。双通道还要求双倍的乘务员,同时对两个通道两边的乘客提供机上服务。

  双通道的舒适性优点在某种程度上几乎不重要,绝大多数旅客按票价订票,绝少有按飞机型号订票的。最重要的是,波音NMA需要竞争的不仅是现在的A321NEO,还有空客必然跟踵而来的应对。波音有过推出“音速巡航者”而有缩回去的前科,当年这正是作为波音767的换代提出来的,撞墙后改用波音7E7的名义再推出,最后成为波音787。事实上,波音在造势已久后,在2017年巴黎航展上最后还是没有公布NMA。

  另一方面,NSA和NMA要是共享机体,可以大量节约工程设计和制造工装的开支。传统的圆筒-机翼布局之所以经久不衰,部分原因在于制造上的便利,圆筒的受力情况良好,框架和蒙皮结构容易批量制造,降低成本。共用相同的机体直径和基本结构设计的话,不仅减少工程研发开支,还有规模经济的好处。

NSA和NMA要是共享机体,可以大量节约工程设计和制造工装的开支
NSA和NMA要是共享机体,可以大量节约工程设计和制造工装的开支

  空客A320的机体比波音737加宽6英寸,使得座位可以从17英寸加宽到18英寸,赢得了舒适的口碑。NMA/NSA要重夺制高点,并打退包括C919、MC-21的挑战者,可能需要比A320进一步加宽6英寸。这给NMA/NSA前所未有的自由度,既可以为NMA加宽座椅,改善舒适,又可以为NSA加宽通道,加速登机、离机。据研究,30英寸的通道可以并排容纳一个旅客及其滑轮箱,使得单通道的登机、离机效率接近双通道。

  单通道的NMA/NSA可以通过拉长和缩短满足不同的座位数要求,但要在航程上取得一致就难了。NSA肯定不需要9000-10000公里的航程,按照那个要求设计,对于大量现用波音737的用户就太浪费了。

  要达到大航程,传统做法是增加燃油量和最大起飞重量。客机的油箱主要在机翼内,增加翼展一方面增加升力,容许更大的最大起飞重量,另一方面也加大翼内油箱容量。但单纯增加翼展和翼面积是面多了加水、水多了加面的“笨”办法。增加展弦比提高升阻比,用较小的阻力代价获得较大的升力,这才是巧办法。

  展弦比越高,机翼越是细长,空气可以在更大的展长上得到加速,产生升力,但加速的幅度不必太大,减少了气流分离和种种畸变,提高产生升力的效率,提高升阻比,同时降低了对后掠的要求。后掠翼延迟了激波的形成,有利于提高速度,但斜掠不可避免地产生气流的展向流动,导致一定的升力损失。在不影响飞行速度的情况下,降低后掠角有利于提高升阻比,极端情况当然就是平直翼。滑翔机的机翼就是典型的大展弦比平直翼。但细长机翼的受力不好,气动弹性变形可能造成多种气动反常,如翼尖失速造成机头不可控上扬,或者襟翼副翼动作导致机翼扭转而造成气动控制反转,补强则带来重量增加,抵消了细长机翼的增升作用。复材机翼解决了这些问题,波音787、A350、MC-21都采用了复材,展弦比已经比从传统的9增加到11,后掠角也有所减小,提高了升阻比。采用更先进的主动颤振控制和阵风抑制技术的话,可望把展弦比进一步提高到15。

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