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   通用飞机
波音787


简介

      波音787亦称梦幻客机(英语:Dreamliner),是波音公司最新型号的广体中型客机,现时由波音民用飞机集团负责开发,于2011年投入服务。787可载210至330人,视乎座位编排而定。燃料消耗方面,787比以往的产品省油,效益更高。此外在用料方面,787是首款主要使用复合材料建造的主流客机。

  最早于2005年1月28日,787在拥有正式名称之前,被称为7E7。在2006年4月26日,即研发计划推出的一年后,波音在787客机的外观设计作出改动,包括机鼻长度被改短。

  第一架波音787于太平洋时间2009年12月15日10时27分起飞,成功的完成3小时的首次测试飞行。

基本信息

波音787系列属于200座至300座级客机,航程随具体型号不同可覆盖6500至16000公里。波音公司强调波音787的特点是大量采用复合材料,低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境,可实现更多的点对点不经停直飞航线。以及较低噪音、较高可靠度、较低维修成本。波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机,打破以往一般大型客机与长程客机挂勾的定律。预计2010年787的单位造价为$1.38--1.88亿美元。

       最早于2005年1月28日,波音787在拥有正式名称之前,被称为「7E7」。2004年4月,随着全日空确认订购50架波音787飞机,该项目正式启动。波音787原型机2006年开始生产,2009年12月15日成功试飞。全球首架波音787客机于西雅图当地时间2011年9月26日9时20分(北京时间9月27日0时20分)正式交付全日空航空公司。

  787在技术和设计上的突破,使中型尺寸的787具有在同座级的飞机中,无以伦比的航程能力与英里成本经济性。倘若乘客偏爱不经停直飞服务及更高航班频率,那么787就是开辟这种新航线的完美机型,尤其是不适合大型飞机的客源少的远程航线。波音787除了让中型飞机尺寸与大型飞机航程的实现结合,还以0.85倍音速飞行,这也使其点对点远程不经停直飞能力得以更好的体现,从而能在450多个新城市对之间执行点到点直飞任务,这让运营商能更灵活地把机型与市场相匹配。首架787客机在美国西雅图埃弗雷特波音工厂向日本ANA航空公司交付使用。

成本

  在同座级的飞机中,787具有无以伦比的航程能力与座英里成本经济性。这一切都归功于787在技术和设计上的突破,归功于以不断增长的航空旅行市场为核心的产品战略。要满足航空旅行市场不断增长的需求,就要不断开辟新的直飞航线并增加航班频率。作为767与A330家族理想的替代机型,787-8拥有恰当的尺寸,能开启航空公司开发重要的航线网络收益优势的先河。融合航程、运力与经济性优势的787-8,将让航空公司入主其它任何机型都望而却步的细分市场。

  在这些新市场上与787-8一起大显身手的787-9,运力与效率均比787-8略胜一筹。倚仗旗鼓相当的航程、速度与座英里经济性,以及可轻松进行混编机队飞行的驾驶舱设计,787与777成为超高效中远程航线网络中的完美组合。与787-8同样超高效但重量较轻的787-3,也理所当然地成为短程区域性市场上现有双通道飞机的替代机型。

特点

宽体机,机内两行通道

  巡航速度:0.85马赫(水平面速度约每小时561海浬或903公里)。续航距离:8,500海浬(15,700 公里),可由洛杉矶直飞伦敦,或纽约直飞东京

  使用物料(按重量):61℅复合物料(碳纤维),20℅,11℅钛,8℅。按体积,占787全机物料的80℅均为复合物料。

  生产线只要3天(以生产线达至全力全速而言计算)便可完成一架787的装配,而737则需要11天。

比其他民航机拥有更大的窗户,窗的位置亦更高。乘客可以看见地平线。窗中以液晶体调校机舱的光暗,减少窗外射入的眩光及维持透明。

  机舱内以发光二极管提供照明,取代萤光管,节省约一半电力消耗。

  机舱气压以电动的空气压缩机维持,不使用引擎放气带入的空气;加上机身物料的空气密封功能,比旧款民航机更能保持机舱湿度。

  机内用以太网路提供驾驶室及各部分的资料通讯。

  无需放气的涡轮风扇发动机,减少各式热空气管道,以电力系统取代。

参数

  机型 787-3、787-8、787-9

  机组驾驶员人数 2人

  座位数 290~330、 210~250、 250 ~ 290 长度 55.5~61.6米

  翼展 50.3~58.8米

  后掠翼 32.2°

  高度 16.92 m

  机身高 5.91 m

  机身宽 5.75 m

  座舱宽 5.49 m

  载货容量 124.6立方米~152.9立方米

  空重 101,151kg、109,769kg、115,213kg

  最大起飞重量165,108kg、219,539kg、244,940kg

  巡航速度 0.85马赫(903 km/h,561英里(mph),487节(knots)) 最大速度 0.95马赫(1010 km/h,631 英哩,553节)

  满载航距 4,650~5,650km、14,200~15,200km、14,800~15,750km

  最大燃油容量 126,918 L~138,898 L

  发动机(×2) 通用电气GEnx 或劳斯莱斯(Rolls-Royce)Trent 1000

  最大推力 235.8 kN、 284.7 kN、 311.4 kN

研发过程

背景

  波音公司

  在1990年代后期,随着民用飞机市场份额不断流失给其欧洲竞争对手空中客车公司(Airbus)。波音767在与空中客车A330的竞争中处于下风,波音公司决定研发其取代产品。向市场推出“音速巡航者”(Sonic Cruiser),强调在燃油消耗与波音767和A330相当的情况下,接近音速的飞行速度(约0.98倍的音速,即0.98马赫)。当时美国不少大规模的航空公司对「音速巡航者」的概念表示乐观。因把航程时间缩短可获乘客好评而大力支持研发该款客机。

  9.11事件发生后,全球航空市场均受创,而美国的航空公司更是首当其冲,“音速巡航者”难以获得计划启动的足够订单。在油价上升的情况下,效益比速度更重要。波音公司最终决定放弃「音速巡航者」,提出新计划取代,称为「7E7」,当中的“E”可解释为「Efficiency」(效率)、「Economics)(经济性)、此外也可解释为「Environmentally Friendly」(环保)、「Extraordinary comfort and convenience」(超凡的乘坐舒适性和便利性)、以及「E-enabled」(电子化系统)等。「7E7」又称为「梦想飞机」(Dreamliner),波音公司认为,波音7E7将为航空公司降低运营成本,创造更多利润,同时为乘客提供更舒适的客舱环境,以及更多的不经停直飞航线。

项目

  2004年4月,波音宣布7E7客机使用的发动机分别为通用电气的GEnx及劳斯莱斯的遄达(Trent)1000。不同厂商的787发动机均有着相同的标准接口,航空公司可把飞机的发动机互换,这在商用航空业界历史上实属首次。随着全日空确认50架飞机订单,该项目正式启动,全日空航空公司的订单是历史上对波音新型民用飞机最大的启动订单。2005年1月28日,波音公司为7E7梦想飞机确定了正式的机型代号——787。

  「7E7」方案正式启动后,波音公司以正式的数字编号取代,7E7梦想飞机正式命名为787。

    自此,该飞机被称为波音787梦想飞机。按照波音公司解释,以往使用7E7这一名称是为了突出该飞机出色的效率(Efficiency)优势。这也是波音的传统做法,在飞机的研发阶段给其一个字母代号,例如,波音757在开始研发时被称为7N7,波音767被称为7X7,而波音777则被称为767-X。而在项目启动后为其确定一个数字。波音公司所有喷气式客机是从707、717、727......顺序至777。而按顺序,继1993年推出波音777之后就应是787这个代号。

研发

  2005年4月26日,即研发计划推出的一年后,波音在787客机的外观设计作出改动,包括机鼻长度改短。

  2007年5月下旬,首架787开始总装。计划同年7月8日,首架787下线,有一种说法是,波音选在7月8日向外界展示787客机,是因为2007年7月8日的美式写法是“07/08/07”,刚好拼成“787”。可是,由于设计进展顺利,第一架波音787“梦想客机”下线的时间不是在2007年7月8日,而是提前到6月25日,比原计划的客机公开亮相的时间提前了将近两周时间。但这架下线的787“梦想客机一号”还有几大部分的结构没有完工。波音也承认,第一架出厂的波音787因市场上缺乏碳纤维,所以只是用其他材料暂时遮盖。这样的事情并不鲜见,1968年波音第一架747下线时,也只是完工了78%的工作量,严格说来,那并不是一架完整的飞机。 波音787客机在埃弗雷特组装厂正式开始组装其实是在2008年3月,直到这时,波音才发现,从世界各地的合作伙伴那里汇集到组装厂的部件经常出现尺寸误差超标的问题,比如,各部分机体,竟然无法接合。毫无疑问,供货链出现问题了。

首飞

  波音公司最初计划在2008年上半年交付给日本全日空航空公司第一架飞机,但由于某些零部件进度拖延及新产品陆续出现问题以及罢工事件使波音公司的工厂被迫停工的影响,波音公司已经先后五次推迟了787客机的首航计划。原定于2007年秋季开始试飞的787客机,延期到2007年11或12月中旬,导致了原定2008年5月要交给第一批客户全日空延后6个月,推迟到2008年12月才能营运。这样,全日空就错过了2008年北京奥运会的庞大运输量。在波音历来众多产品的首名买家中,以787的全日空所斥资金额为最大,总高达约60亿美元。全日空和澳大利亚航空一度考虑向波音索赔。当时间到了2009年,6月23日,因为飞机结构问题,波音第五次宣布推迟787“梦想飞机”首飞的时间。

  终于,美国西雅图12月15日上午10时(北京时间16日凌晨2时),在华盛顿州埃佛瑞特潘恩机场,两名飞行员迈克尔·卡瑞克尔和兰多尔·内维勒驾驶的波音787飞机顺利升空,在飞行了大约四个多小时后返回地面,试飞成功,这标志着9个月的空中测试正式拉开序幕。

  波音公司预计2010年第四季度交付第一架用于商业飞行的波音787客机。截至2009年12月15日试飞成功,波音787梦想飞机收到了来自世界六大洲的57家客户878架飞机的订单,合同储备订单总价值达到1400多亿美元。

飞机硬件

发动机

  干扰阻力最小的发动机

  波音的发动机合作伙伴 - 通用电气与罗尔斯·罗伊斯公司为787提供了新一代发动机技术。波音的专有技术与计算机流体力学(CFD)优化了发动机与787机身的整合,将干扰阻力降至最小,让这些技术进步的效益达到最优化。787新型发动机建立在成功的通用电气GE90与罗尔斯·罗伊斯遄达(Trent)发动机产品家族的基础上。这些产品家族历来以卓越的性能与可靠性著称。这两款发动机都将取得在“开箱”投入使用时进行双发延程飞行(ETOPS)认证。

  787先进的发动机其函道比约为10, 而当前发动机的函道比约为5。成倍增加的函道比,让787发动机的社区噪声更低,油耗显著减少。更低的排放与油耗,能降低787运营商的成本,减少飞机对环境的影响。短舱上的锯齿边大幅降低了后舱的减震舱噪声。机翼上装备的787发动机可互换,这样能尽可能减少构型与系统的易变性,实现更轻松、更经济的重新构型、升级以及飞机在不同机队之间过渡时的改装。这种标准化和简化的方式增加了收益潜能,降低了运营成本,并赋予787折现能力与较高的残值。

特点

  787型“梦想”飞机具有以下特点:

  一、更轻。由于大量采用更轻、更坚固的复合材料,飞机重量大大减轻,运行成本也大幅下降;

  二、更节能。波音787型飞机要比其他同类飞机节省20%的燃料,同时释放更少的温室气体;

  三、噪音更低。起飞和降落时的噪音要比其他同类飞机低60%;

  四、更卫生。波音787型飞机具有更好的气体过滤设施,从而保证机内空气质量更佳;

  五、更耐用。与其他同类飞机相比,使用期更长,检修率要低30%。

复合材料

  波音公司在波音787上使用了“音速巡航者”所提出的技术以及机体设计,并决定在7E7的主体结构(包括机翼和机身)上大量采用先进的复合材料。波音787拥有多项技术创新,其中最引人注目的是波音787机体结构的一半左右都用更轻、更坚固的碳纤维合成材料代替铝合金,是第一款以碳纤维合成物为主体材料的民用喷气式客机。一方面是因为金属能够隐藏损伤问题,这种损伤很难发现,直到碎裂时才会被发现,而合成材料就不存在这种问题;另一方面,用合成材料制造的机身比较轻,这使得波音787将比现在的飞机节省燃油,而且也可以节省在维护方面的花费。这种合成材料类似于一级方程式赛车中所使用的碳纤维合成材料。

  1985年,空中客车公司率先将这种合成材料用于飞机制造,制造A310客机的尾翼,随后空中客车公司还将这种合成材料用于制造A350客机的机翼。波音787将这种技术全面运用到787飞机上,机身、机翼等主要的部件,都采用这一新技术,重量比例将超过50%,此前这个比例只有20%。复合材料也大量应用在发动机的叶片、发动机罩等部份。波音787也因这种新技术的广泛应用而被称作“梦想”飞机(· 使用物料(按重量):61%复合物料(碳纎维),20%铝,11%钛,8%钢)。

发展历史

  2003年5月7日,波音公司发布了超效7E7飞机的最新设计方案。

  2004年4月19日,波音7E7主要合作伙伴团队组建工作宣布完成。

  2005年1月28日,波音公司与中国政府官员签署了60架波音787飞机购买协议。

  2006年6月30日,波音及其合作伙伴富士重工庆祝首架787梦想飞机进入组装阶段

  2007年7月8日,波音公司在西雅图波音总部举行787梦想飞机下线仪式。

  2009年12月15日,上午10时(北京时间16日凌晨2时)波音787客机从埃弗雷特潘恩机场首次起飞。

  2011年8月8日,波音公司参加第十届莫斯科航展,787客机与空客“巨无霸”同台竞技。

  2011年9月26日,波音公司向全日空交付首架波音787客机。

  2011年9月27日,在美国华盛顿州埃弗里特,第一架787“梦想客机”准备首航。美国波音公司交付全日本航空公司的第一架787“梦想客机”定于27日执行“处女航”,从华盛顿州埃弗里特飞往日本东京,全日空总裁兼首席执行官伊藤真一郎将搭乘这架客机,于28日抵达东京羽田机场。

  2013年5月20日,经过长达123天的停飞,波音787梦想客机将在美国重启商业飞行。

飞机设计

机身

  波音787机身截面形状采用双圆弧形,顶部空间也进行了优化设计,可为乘客提供更宽敞的空间。波音787的机翼设计延续波音737NG(Next Generation)/777的超临界机翼设计。超临界翼的好处在于在高次音速时有较好的气动力效率,可以减少燃料的消耗并增加飞机的性能,如飞行距离等。787还装备了垂直阵风抑制系统 ,能感知湍流并指挥机翼操纵面应对湍流,从而大幅提高飞行的平稳性。

发动机

  通用电气公司与劳斯莱斯为787提供了新一代发动机技术。787的发动机建立在成功的通用电气GE90与劳斯莱斯遄达(Trent)发动机产品的基础上。这两款发动机都将取得在“开箱”投入使用时进行双发延程飞行(ETOPS)认证。此外,波音的专有技术与计算机流体力学(CFD)优化了发动机与787机身的整合,将干扰阻力降至最小,让这些技术进步的效益达到最优化。短舱上的锯齿边大幅降低了后舱的减震舱噪声。

  787机翼上的发动机可互换,这样能尽可能减少构型与系统的易变性,实现更轻松、更经济的重新构型、升级以及飞机在不同机队之间过渡时的改装。这种标准化和简化的方式增加了收益潜能,降低了运营成本,并赋予787折现能力与较高的残值。

  波音787的发动机其涵道比约为10,而之前发动机的涵道比约为5。成倍增加的涵道比,让787发动机的社区噪声更低,油耗显著减少。更低的排放与油耗,能降低787运营商的成本,减少飞机对环境的影响。

力学设计

  787设计中融合先进的空气动力学技术,显著提升飞机性能并降低运营成本。先进的空气动力学技术包括平滑机翼技术与在放襟翼时下垂的扰流板。除机翼采用超临界机翼之外,其余增加气动力的设计还有流线机头与鲨鱼鳍式翼端与尾翼,估计这些设计约可增加5%的气动力效率。这些技术进步能降低阻力、提高效率并减少油耗。787空气动力学技术,能让787的巡航速度达到0.85马赫,与波音747和777相当,这与现时速度最快的民用客机速度相同。

  787通过精巧的设计创造了保持层流型短舱部分长度之最,其结果是阻力降低,飞机每年的油耗最多可减少30,000加仑。

  787采用了简单的枢轴后缘襟翼,其襟翼导轨整流罩比传统飞机的要小得多。得益于这一特性,787获得了降低油耗与成本的、高效的升阻比性能。此外,简单的枢轴后缘需要更少的零部件,维修也随之减少,但这种更轻、更简单的高升力系统的性能丝毫不受影响。

  巡航中后缘装置可变曲度控制,能在巡航中优化机翼形态,在枢轴后缘装置与下垂扰流板技术的基础上,这种可变曲度控制技术才得以实现。在巡航飞行中,机翼后缘上下调节,持续优化翼型和效率,将油耗降低。

客舱设计

  航空旅行的相关调查揭示了对乘客飞行体验产生负面影响的各种症状与抱怨。调查结果直接影响了787系统的设计,使787的设计能营造更宜人的客舱环境,如更平稳的飞行、更低的座舱高度、更清新的空气以及更安静的客舱。提升整体的乘客飞行体验。

  ●空气更清新

  与当前的民用飞机相比,除了装备当前飞机使用的、用于消除细菌、病毒与真菌的高效空气粒子(HEPA)过滤器之外,787系统中还额外引入了一种新型气体过滤系统,用以去除异味、刺激物与气态污染物。这样能减少乘客头疼、头昏,以及因干燥引起的咽喉刺激与眼部刺激,787客舱的空气将更清新。

  ●更低的座舱压力高度

  787的客舱最高压力高度为6,000呎,而不是其它飞机的8,000呎。高压氧舱试验表明,置身于压力高度为6,000呎的787客舱还能让乘客的血液多吸收8%的氧气,从而减少头疼与头昏,疲劳感减轻。铝制飞机因材料疲劳或重量原因而无法实现6,000呎的压力高度。787复合材料机身不会疲劳,因此,既能应对更低高度的座舱压力,又不对重量产生影响。

  ●更高的客舱空气湿度

  787的客舱更高的客舱空气湿度,以提升乘客舒适度。787客舱可比金属机身飞机中的空气湿度更高,且与载客率的大小无关。787的复合材料机身不会随着湿度的增加更易腐蚀。

  ●灯光设计

  787客舱内以发光二极管(LED)提供照明,取代传统使用的荧光管。营造出头顶即是天空的感觉,天空特色的舱顶一直贯穿整个客舱,机组还可以在飞行中控制天空特色舱顶的亮度和颜色。需要时,乘务员可以为乘客提供白天的感觉,而当乘客需要休息时,舱顶则可模拟夜色。机舱以重复的大弧度拱形结构、动态照明以及飞行中可以由乘客调整透明度的电子遮光帘为特色,并利用可以变幻色彩及明亮度的LED数组营造出仿真「天空」的天花板效果。

  ●舷窗设计

  787的舷窗设计增大一倍,窗的位置亦更高,所以无论坐在飞机的什么位置,乘客都能看到地平线。窗中则以「液晶体」调较机舱的光暗,减少窗外射入的眩光及维持透明。

驾驶舱设计

  787驾驶舱还与以777为代表的其它波音机型保持了通用性。787驾驶舱装备的是熟悉的波音操纵系统、显示器与程序。这一切,能在较短的时间内让机组从波音飞机家族其他机型改装到787,并能实现经济的混编机队飞行。在无需地面助航设备的情况下,787能够通过点到点的方式着陆到跑道的任何一端。787还拥有许多其它先进的功能,如综合通信、综合数据链、双重监视与保护系统及电气跳开关等等。

  787驾驶舱中集成了开放式构架设计,升级通过软件进行,而不需要进行更为昂贵的硬件更换或升级。通过“软键”菜单,能融合未来的管制要求与通信、导航、系统与空中交通管理等领域的变更与技术升级。

  787驾驶舱仅装备13个航线可更换组件(LRU),零部件及其成本仅相当于777和747的一半。更少的零部件与更完善的设计,能降低运营成本,提高可靠性。五个多功能显示器实现了许多标准功能,如进行地面滑行的高清晰度的机场滑行道地图,以及增强型垂直状况显示,提供进近区地形剖面图。每个显示器都能提供双窗口(分屏显示),或配置为提供大型策略地图。

  787驾驶舱装配了一整套导航与通信无线电设备及航空电子设备。无需额外的选装件和费用,也不必另行认证,787标准化飞机在交付时即可“投入运营”。双平视显示器(HUD)、非常大型的多功能平板显示器、双电子飞行包以及一个电子检查表,都是标准配置。

  ■双平视显示器(HUD):作为基本配置的双平视显示器,能让机长与副驾驶在更多地了解“驾驶舱外的情况”下飞行。无论能见度好坏,双平面显示器都能增强所有飞机阶段的安全性,还能降低最低起飞能见度标准。双平视显示器能让副驾驶在成长为机长的过程中熟练掌握平视显示器的使用。

  ■双电子飞行包(EFB):787的双电子飞行包可通过触摸屏、边框按键、光标控制或键盘操作。其它航空电子设备、飞行管理计算机、通信设备与驾驶舱打印机,均有接口与电子飞行包相连。通过提供标准化的软件套件,电子飞行包减少了大量的驾驶舱纸质文件。该软件套件包含各种机载维修功能、一个性能工具、电子日志及文件浏览器。电子飞行包还为各种选装系统进行预留,如终端图、飞机视频监视,并能适应未来的改进。

斜削翼尖小翼

  波音787的斜削翼尖小翼还应用于波音747-8客机上。

机型介绍

  波音787系列飞机当前共推出三种机型在研制生产中,其包含787-3、787-8、787-9,787-10等三型。

787-8

  波音787的基本型号,标准三级客舱布局有223座位,航程达15700公里(8,500海浬),已于2009年完成首飞,2011年首次交付全日空投入使用。

787-3

  主要针对高密度短程航线设计,机翼重新进行优化以利于短航程飞行,标准三级客舱布局有296座位,航程6500公里(3,500海浬),预计2009年完成首飞,2010年投入使用。

787-9

  787-8的加长型,机身加长了6米,采用标准三级客舱布局有259座位,美国航空公司已确认订购42架波音787-9。预计2010年投入使用。

787-10

  面对A350的挑战,以及满足航空公司的要求获取订单,波音公司宣布研发“787-10”型号。该型号是“787-8”的加长版本,载客量可达290至310人。2007年开始研发,2012年投入使用。

交付中国

交付时间

  延迟交付三年之后,波音787“梦想飞机”于2011年9月27日零时20分交付全日空。作为波音787订单大户,中国预订了57架“梦想飞机”,明年中旬中国将迎来自己的波音787。

  波音787梦想飞机被誉为承载着人类“飞翔新梦想”,这是波音公司自推出777机型14载后研发的首款全新机型。据全日空介绍,这架787的国际航线将于12月启动,执飞羽田-北京,每周一班。

  “梦想飞机”中也凝聚了中国制造业的梦想。成飞、哈飞、沈飞均是该项目相应部件的唯一供应商。

飞抵北京

  12月4日,波音787“梦想”飞机抵达北京首都国际机场。当日,波音787“梦想”飞机飞抵北京。此次飞行正式启动了该机型为期六个月的全球巡展活动“梦想之旅”。    

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