787夢想客機的(Dreamliner)名字是網上征名投票來的,但是我覺得這個名字特別好。它不僅能表達787所套用技術的先進,還要一層重要的含義,它的定義和先進技術所達到的的高效實作了二線城市跨洲國際航班的夢想。
787計畫的由來
不同於汽車工業,幾年就有一次型號叠代,新技術投入的周期非常短,在航空工業,這一切的發生都是慢動作。作為一架全新設計(clean sheet)的飛機,波音在787激進地套用了大量革新技術。
其實最初波音提出了一個更為大膽的飛機型號音速巡航者(sonic cruiser),這台長相怪異的客機可以以0.98馬赫(也就是貼近音速)巡航,超過現有客機0.9馬赫。然而代價是15-20%更多的燃油消耗,對於旅客來說可以更快達到目的地,對於航空公司來說,可以在同樣時間內飛更多往返,能賣多幾遍機票。
然而911事件後,航空市場和航空工業爆冷。油價上漲,雖然油價上漲通常對於新機市場更有利,但是誰讓這玩意油耗比現有機型還高。音速巡航者流產,波音要做一台更高效,油耗更低的飛機,2005年,波音正式授予它波音家族命名,787。
787的技術先進性
787在777的超臨界機翼上又進行了改進,其融合式翼尖小翼效率也超過傳統鯊魚鰭小翼,尾翼的氣動也套用了更先進的設計。
787的機頭氣動外形也更為流線,而一個已經存在的機型更新是無法修改機頭氣動外形的。因為這樣做就需要改駕駛艙,從而使得飛行員需要重新培訓,為航空公司帶來巨量營運成本,不會有人買賬。
即使是對飛機毫無sense的人也能從787優雅的外形感受到,貌似這飛機比其它先進那麽一丟丟。
787機身機翼套用非常大量的復合材料,比例達到了50%。而這部份生產工作,很多都是在日本完成的,所以日本的航空工業實力非常強,絕不能小看。
碳纖維不同於鋁合金,這玩意不導電,在雷擊面前脆弱不堪。所以787的碳纖維編織中加入了金屬網,來防雷擊。此外,787的復合材料中還埋入了光纖以檢測機身狀況。除了先進的復合材料以外,還增加了鈦合金的套用。
GE的GEnX和羅羅Trent1000作為787的發動機選項,這兩款都是非常高效先進的發動機,比早了幾年的A380配套發動機GP7200和Trent900都要先進一個台階。
兩款發動機外殼還都裝了鋸齒形噴嘴(chevron nozzle)降低了排氣噪音,提高乘坐舒適性。
而787還史無前例的允許飛機隨時更換另外型號的發動機,這兩款發動機都有相同的標準介面,相互相容。(發動機就不多寫了,航發的內容可以看我其它回答文章)
787的客艙也換上更高效的LED光源,而在乘客角度,它最有辨識度的就是它的窗戶了,不光尺寸巨大,還能變色。
不同於其它所有型號窗戶有個遮光板,787的玻璃采用了套用電致變色原理的玻璃,可以說非常有科技感了。
但是從航空工程師角度,787最革新的技術還是它更大量電氣化設計理念(more electric aircraft)。例如制軔系統使用電驅動,而不是以往的液壓,機內數據傳輸則是透過電腦區域網路。
而其中最大的亮點在於它的客艙進氣不再來自於發動機壓氣機抽氣。
傳統噴射式客機的客艙進氣都是來自於發動機壓氣機的抽氣,這不可避免的會摻入極少量飛機發動機軸承潤滑油蒸汽,這玩意有一定毒性,雖然計量小不太影響,但是能避免也是極好的。飛機例如機翼的除冰也靠發動機抽氣,但是787改用電加熱了,大幅提高效率。
除了發動機進氣口的除冰以外,787沒有地方再需要發動機抽氣了。避免了抽氣引起的發動機效率下降。而客艙進氣則是來自於一套復雜的空調系統,這套系統使得客艙氣壓更高(更接近於地面),配合飛機其它系統設計,濕度也更高,大幅提高乘坐體驗。
787套用的先進技術遠不止上面提到的,但是光是這些也足夠撐起「夢想」這兩個字了,但「夢想」還有另外一層含義。
787獨特的定位
通常飛跨洲遠端航班的飛機是比較大的,載客量比較大,二線小城市的跨洲航線不太容易塞滿,航空公司肯定不願意去開這種航線。
但是787-9(用-9舉例子)雖然三級布局僅有260座,但是航程卻達到甚至超過了有點喪心病狂的15000公裏。而略大的空客A330航程只有11750-13450公裏。
座位數少容易塞滿,兩台發動機維護成本低於四台,而且效率很高,每座油耗並沒有因為飛機尺寸小而上升反而低於其它市場現有更大的飛機。這就可以實作二線城市跨洲直飛的夢想,航空公司同樣也可以賺到錢。
開辟跨洲航線,不僅是可以提高城市國際形象(為啥國內二線城市對國際航班瘋狂補貼?),還能增加國際間的經濟往來,跟「要想富,先修路」一個道理。往往這些城市的經濟存在不足以支撐大型客機的定期航班。
所以787這麽小的寬體機,卻有這麽大的航程,它的成功不僅是先進技術的支撐,更有它精準的市場定位和頂層設計定義。
技術上再優秀的飛機,頂層設計定義沒有符合市場需求,結果也難好,比如空客A380: