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泰坦的战争(续)——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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  二战后的头 20 年,世界大型民航客机几乎是美国的一统天下,除了苏联在自己的小圈子里耕耘着一亩三分地,西欧几乎没有像样的可以和波音、道格拉斯、洛克希德竞争的大型民航客机,直到 70 年代空客组成。A300 的头一炮打出去,憋了近十年以后才响,但这毕竟是世界民航工业的新的一章的开始。自此,空客和波音捉对厮杀,道格拉斯和洛克希德则滑落到历史的灰尘堆里去了。

  波音和空客的争斗是一场真正的泰坦的战争,在民航的世界里打得天昏地黑。但最近的回合是 A380 对波音 787 对 A350 的奇怪的战争。A380 是空客把波音打下巨型宽机身客机王座的终极努力,波音的回应不是研制自己的巨无霸,而是剑走偏锋,推出远程中型客机波音 787。

  波音 787 的故事开始于波音 767 的衰落。波音 767 是所谓的半宽机身客机,既有一点宽机身的舒适,又减小宽机身较大的横截面积带来的额外阻力。但是 A330 证明了真正的宽机身对航空公司的不可阻挡的诱惑,舒适和高容量才是赢利的诀窍,技术进步也使 A330 的油耗比“传统”宽机身客机大有改善。波音的回击是推出“音速巡航者”,耗油率不超过波音 767,但用 M0.98 的跨音速使旅客可以更快地到达目的地,或者使航空公司可以通过更快的周转来提高盈利。但“音速巡航者”的速度提高不过 15%,对于真正需要大幅度降低旅行时间的越洋飞行来说,要是不能提高到至少两倍音速都没有什么实际意义。越洋飞行经常是过夜飞行,多一个小时并不是问题,少一个小时也没有实质性的帮助。“音速巡航者”没有得到任何订单,很快无疾而终了。

  但波音在设计“音速巡航者”的同时,还设计了常规方案用于比较。“音速巡航者”无疾而终后,常规方案被拿出来,作为波音 7E7 推向市场。波音还是长记性,波音 7E7 不再强调速度,而是强调经济性,号称比同类飞机节油 20%,但最大的特点还是远程点到点飞行。近 20 年来,出行的人们不再愿意忍受通过拥挤的中心城市机场的转机,而更偏爱就近到发的直达航线。波音 787 提供了前所未有的远程点到点能力,使中型城市之间也能经济地维持直达航线。

波音 7E7 铝的用量仅占机体重量的 20%

  在技术上,波音 7E7 大量采用复合材料,机身和机翼是全复合材料的,复合材料占全机重量的 50%。相比之下,波音 777 的复合材料用量只有 17%。复合材料不仅强度高,大大降低飞机的重量,还抗腐蚀,提高飞机寿命。波音7E7的另一个创新是采用全电系统,用电动机驱动空压机和液压泵,比通常的用发动机引出气流驱动涡轮的系统要节油。额外的供电能力也便于实现机上电子娱乐系统。

波音 787,波音公司的最新飞机,号称“梦幻客机”

目前已经有 50 多个公司共 900 架订货

采用了包括全复合材料机体和机翼、全电系统等先进技术

发动机喷口的锯齿形将能够降低噪声

宽大的穹顶和先进的灯光设计使客舱更加舒适、宜人

连色彩也精心设计

波音号称将给旅客带来全新的感受

  由于复合材料机体的强度高,抗腐蚀性好,波音把客舱里的压力上调到相当于 1,800 米高度,而不是通常的 2,400 米高度,还适当增加客舱空气湿度,增加旅客的舒适度。波音 7E7 还采用新颖的穹顶客舱设计,先进的灯光设计,更大的电控透明度的机窗,使旅客的主观感觉更宽敞、宜人。波音 787 还将使用从 B-2 轰炸机发展过来的阵风补偿系统,进一步改善飞行的平稳度,提高舒适性。其他先进技术包括全电子飞行包(包括全套飞行计划,不再需要纸面的地图、手册和签单)、平视显示器、双余度全冗余 Ethernet、机上系统自检和实时机修数据链、旅客用机上无线网络(可以通过卫星联上互联网)等,尽管这些不一定是波音的特有技术。波音 787 可以采用罗尔斯罗伊斯 Trent1000 或者通用电气 GEnx 涡扇发动机,采用标准的电气接头。任何用户只要不超过 24 小时就可以从一种发动机换到另一种,大大方便了用户的选择。

  波音的新设计获得了市场的热烈回应,2004 年 4 月,全日空首先订货 50 架,当年年底订货就达 237 架,至今累计订货已近 900 架左右,累计订货价值高达 1,500 亿美元以上。波音 7E7 在 2005 年改名为波音 787,并取名为“梦幻客机”。2007 年 7 月 8 日,首架波音 787 下线。用美式日历标注法,这个日子就是 7/8/7。波音计划在 2007 年 9 月首飞,但波音 787 的梦幻开始退色了。

波音 787 的首机如期总装完成

下线仪式上人们也十分雀跃,以为两个月后就可以按计划首飞

但人们所不知道的是,这是用临时紧固件撮合起来的,很多关键系统还没有装上,根本谈不上首飞

  波音在历史上也是自己生产一切,然后自己总装。从波音 767 开始,波音逐步增加外包部件的比重,以降低成本。但直到波音 777,外包的部件都是按散件或者小件运回美国,在波音组装成模块,然后总装。波音 787 不仅极大地提高外包地比重,还采用模块外包,然后用特别改装的波 音747LCF 大肚子运输机运回美国,波音只制造少量部件和模块,主要负责总装。前机身、中翼段和主起落架舱在日本制造,襟翼、副翼在澳大利亚制造,整流罩在加拿大制造,罗尔斯罗伊斯发动机在英国制造,尾翼、刹车和后机身(除机尾)在意大利制造,地板下的大梁在印度制造,起落架和旅客门在法国制造,其他舱门在瑞典制造。这是符合近年来美国制造业外包的潮流的,把一切非关键和半关键的模块尽量外包,只保留核心技术部分,这不光降低自己的生产和物流成本,还转嫁场地、工装和员工投资。在销量达不到预期的时候,还可以转嫁解雇员工和闲置设施的压力。欧洲空客早就这么做了,不过空客还不完全是外包,而主要是在成员公司之间的分工,但就分布式制造这一点来说,还是一致的。

787 部件的来源图

  然而,波音的分布式制造出了问题。第一架波音 787 总装完毕后,超重 2,270 公斤。实际上,第一架波音 787 下线时,是用很多临时紧固件把飞机撮合在一起的,根本不是即将试飞的状态。很多关键系统也没有装上飞机。更要命的是,漫长的供应链没有像波音希望的那样完美地运转起来,交货拖延,技术认证没有完成,技术文件不全,连紧固件的供应也出了问题。软件和关键系统的研发也拖了后腿。2007 年 9 月本该首飞的时候,波音宣布首飞延期三个月。到 10 月,波音再次宣布首飞进一步推迟三个月,交货推迟 6 个月。2008 年 1 月,波音被迫再次宣布首飞延期三个月。到了 4 月,波音很难为情地宣布交货将延期到 2009 年第二季度开始,整整推迟了 15 个月。在 2008 年上半年还预计年底之前首飞,但现在已经推迟到2009年中了,交货只可能进一步推迟。

号称“梦幻运输机”的波音 747LCF 是波音 787 分布式制造的关键

波音 747LCF 的机身可以打开,用于从世界各地把超大部件和模块运到美国总装

  这还不一定就是一系列推迟的结束。波音计划只用 9 个月就完成试飞,而已经十分紧凑的波音 777 用了 11 个月的时间。美国 FAA 对波音 787 的设计有一些质疑,其中一个是旅客用的空中互联网是和飞机的导航、通信和控制系统共用卫星通信模块,这可能导致意外的或者非法的接触飞行控制数据。FAA 也对波音采用的复合材料的安全性有疑问,据波音自己的工程师告发,波音 787 使用的复合材料机体在空中遭到闪电击中或者在坠机冲撞中可能着火。这是很可能的,复合材料导电性不好,遭到电击后,能量无处释放,高温可能引起着火。至于坠机,全复合材料机体的 F-22 在试飞着陆中由于飞控系统诱导震荡而坠毁,大火无法扑灭,最后只有等它自己熄灭。波音向 FAA 保证将满足所有安全要求。但共用卫星通信模块得问题或许可以用防火墙和物理隔离解决,复合材料受电击或在坠机中容易着火的问题不好解决。更糟糕的是当前的世界性经济萧条,几乎所有公司都在紧缩开支,推迟项目。由于漫长的供应链牵涉极广,波音 787 受到直接、间接的影响将不可避免,进一步推迟似乎是不可避免的事。

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