2009年12月15日,波音公司的革命性作品波音787成功完成首飛。與以往客機不同的是,波音787預(yù)先進行了充足的調(diào)研,然后依靠雄厚的技術(shù)積累,采用全球制造和電子化運營的方式來進行生產(chǎn)。這些革新思想讓波音787落地成虎,帶著一種與生俱來的王者霸氣。
波音787被波音稱為“夢想客機”,寄予了很重的期望。
2009年12月15日上午10時(北京時間16日凌晨2時),美國波音公司的波音787客機從埃弗雷特潘恩機場首次起飛成功,這是波音787客機發(fā)展的一個重大的里程碑,標志著這型新型客機向投入營運飛行又邁進了一大步。
做為新世紀波音公司也是當今民機工業(yè)最為重要的飛機研制計劃,波音787被稱為新世紀的“夢想客機”。這個夢想包括新世紀客機的標準以及波音公司力圖在新世紀保持民用飛機領(lǐng)域領(lǐng)先地位,由此可見這個型號對于波音公司的重要意義。波音787的市場反應(yīng)極為熱烈,客戶來自世界六大洲—非洲、亞洲、澳洲、歐洲、北美洲和南美洲,合同儲備訂單總價值達到1400多億美元。中國訂了57架,包括國航、東航、南航、海南航空和上海航空。
A380代表著空客對未來民航樞紐模式的預(yù)測。
當今民機市場基本被波音與空客壟斷,當然這也沒什么意外,這后面是美國與西歐強大的經(jīng)濟技術(shù)實力做后盾的結(jié)果,通常這兩家公司會推出差不多的客機,互相競爭,爭奪市場,但在本世紀初,兩家公司分別推出迥然不同的重大飛機研制計劃,即空客的A380大型客機與波音的波音787中型客機。這兩者似乎并不存在競爭,更象一種互相相互配合的關(guān)系,實際上這后面是兩家公司對于未來民航客運模式預(yù)測的差異。
要樞紐還是要直達
空客公司認為未來民航“車輪輻射式”即人們支線客機到達中心機場,然后搭載大型客機到達另外一個中心機場,再通過搭乘支線飛機到達最終的目的地。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展,客流量也隨之猛增,因此中心機場之間需要大型客機運輸,以減少所需要的飛機架次,降低中心機場調(diào)度、維護等方面的壓力,所以空客決定研制超大型客機-A380,進入長期被波音壟斷的超大型客機領(lǐng)域。
波音767雖然性能較好,但是去競爭不過空客,即將停產(chǎn)。
而波音公司也認為未來民航客流會有顯著增加,但是波音公司認為隨著信息社會的發(fā)展,人們工作及生活節(jié)奏加快,車輪輻射式航線運營模式由于需要多次轉(zhuǎn)機,已經(jīng)不能適應(yīng)旅客需要,而經(jīng)濟的發(fā)展,以及空中管制的開放,已經(jīng)可以讓越來越多的城市可以修建更大的規(guī)模的機場,開辟更多的航線,這就為發(fā)展直達航線,也就是所謂點對點航線運營模式打下了基礎(chǔ)。這個結(jié)果讓波音有點哭笑不得,因為點對點模式最需要的是中型寬體客機,而這個領(lǐng)域恰恰是波音產(chǎn)品系列中最薄弱的一環(huán)。
搶占中型客機市場
我們知道,當年空客瞅準波音產(chǎn)品系列中波音747與波音757之間的空檔,研制成功第一型雙發(fā)寬體客機A300,成功打破了美國在民航領(lǐng)域的壟斷地位,并以之為基礎(chǔ)發(fā)展出A310、A330、A340等客機,在中型寬體客機中形成了完整的產(chǎn)品系列。
憑借777的成功救駕,才讓波音在中型客機得以站穩(wěn)腳跟。
盡管波音后來推出了波音767與之競爭,但是由于B767機身較窄,舒適度不如A330,同時由于貨艙容積有限,因此其在與A330競爭中敗下陣來,讓出了中型客機領(lǐng)頭的位置。
在這種情況下,波音公司在上世紀90年代研制了波音777客機,該機也不負厚望,成功的擊敗A340,占據(jù)了中型客機高端的位置,但是從整個產(chǎn)品系列中,空客利用A330、340形成較好的高低搭配,雖然A340的在競爭中落敗,空客則在A330的基礎(chǔ)上推出了A350與波音777競爭,由于波音767在本世紀初停產(chǎn),因此波音公司就需要一種新的飛機與波音777形成高低搭配,全力搶占中型客機市場,這也是為什么波音要把新的機型定位在中型寬體客機的根本原因。
波音787油耗達到了驚人的2.4升/100公里。
波音公司在中型客機被空客壓制一個重要的原因就是在這個領(lǐng)域,波音客機在經(jīng)濟性和舒適性被對手超出,我們知道A300采用較為先進的機翼設(shè)計,在耗油率超過當時的波音飛機,盡管一開始A300并沒有得到市場的認可,空客在圖盧的總裝廠最多時有近20架“白邊”飛機-沒有航空公司訂貨的飛機,但是隨著石油危機的來臨,A300終于得到客戶認可。
每座百公里油耗僅為2.4升
在新世紀油價更加高漲的時代,成本或者說經(jīng)濟性顯然更加引起航空公司的重視,因此波音公司在787的研制中把降低油耗和成本做為首要的目標來抓,即要求787比現(xiàn)有的客機的油耗降低20%,座/英里成本要降低10%。根據(jù)有關(guān)資料:787的座公里油耗(平均每座飛行100公里的油耗)為2.4升/100公里,而747是16升/100公里,而空客的A330大約是7升/100公里,最新的A380則達到2.9升/100公里,要想實現(xiàn)這個目標需要在三個方面做出努力才能做到;即飛機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、空氣動力的進步及發(fā)動機的升級。
波音787使用復(fù)合材料的比例已經(jīng)達到了50%。
大量運用復(fù)合材料
降低油耗和座/英里成本最直接的方法莫過于降低飛機的重量,也就是說以最低的重量得到最大的乘客人數(shù)同,為此波音公司在波音787的結(jié)構(gòu)中大量運用了復(fù)合材料,其復(fù)合材料的使用比例達到50%,包括45%的碳纖維復(fù)合材料和5%玻璃復(fù)合材料,實際上787的機身與機翼都是由碳纖維增強復(fù)合材料制成的,僅少部分采用金屬材料,飛機結(jié)構(gòu)有20%采用的是傳統(tǒng)的鋁合金。
根據(jù)波音公司的說法;由于大量使用復(fù)合材料讓787的重量從采用傳統(tǒng)鋁合金要輕4.5噸,由此其油耗比傳統(tǒng)飛機要低3%,除了降低油耗之外,復(fù)合材料的耐久性也讓787的維修間隔大為增加,其外場維修間隔可以達到1000小時,幾乎是767的兩倍,比A330也高于近50%,維修成本隨之下降30%左右,復(fù)合材料還提高了飛機的舒適性,由于其抗?jié)?、腐蝕、疲勞等性能比鋁合金要好的多,因此設(shè)計人員可以提高機艙的溫度、溫度和壓強,并且可以采用更大尺寸的舷窗,從而可以為乘客提供更加舒適的旅行環(huán)境,
波音787采用了較為先進的氣動力設(shè)計,注意其機翼的上帆角設(shè)計。
優(yōu)化空氣動力性能是降低油耗的另外一個方面,根據(jù)波音公司的資料在設(shè)計787的過程中,其通過大量的風(fēng)洞試驗及計算讓該機在空氣動力方面擁有最佳的優(yōu)化,787采用了新一代民航機的超臨界翼型,超臨界翼可以提高飛機在高亞音速度下的空氣動力效率,并且減輕結(jié)構(gòu)重量,除了高效率的機翼外,787還采用比較獨特的翼小上帆角,這種設(shè)計可以降低翼尖渦造成的誘導(dǎo)阻力國,降低繞流對升力的破壞,提高飛機的升阻比,從而時一步降低飛機的油耗,這方面的貢獻幾乎與大量使用復(fù)合材料機身相同,也可以達到3%左右。
油耗降低最大貢獻來自發(fā)動機
當然對于降低油耗最大貢獻來源于發(fā)動機的進步,目前787備選的發(fā)動機有羅羅公司的和通用電氣的GENX兩型發(fā)動機,這兩型發(fā)動機可以互換,由于787對于油耗嚴格的要求,兩家公司在新的發(fā)動機采用開創(chuàng)性的技術(shù)來降低發(fā)動機油耗。
787使用的GENX發(fā)動機短艙采用鋸齒邊,可降低發(fā)動機噪聲。
其中羅羅公司采取了從發(fā)動機中壓轉(zhuǎn)子提取功率的技術(shù),我們知道傳統(tǒng)飛機的采用的是從發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子提取功率來滿足飛機對于用電量的需求,但是787的用電量是過去飛機的4倍,如果繼續(xù)采用這種辦法將會影響發(fā)動機的喘振裕度,因此羅羅公司采用了從中壓轉(zhuǎn)子中提取功率的辦法來發(fā)送發(fā)動機的喘振裕度,同時降低發(fā)動機的耗油率,根據(jù)有關(guān)資料;遄達1000在中低途時耗油率大約可以降低60%以上,慢車油耗可以降低50%,其中下降時的可以節(jié)油近300公斤,由于具備較低的慢車推力,還可以降低發(fā)動機的噪聲和剎車磨損。
而通用電氣的GENX基于波音777的GE90發(fā)動機,采用了復(fù)合材料風(fēng)扇葉片,其數(shù)量從GE90的22個減少到18個,由于風(fēng)扇葉片的減少簡化了發(fā)動機的結(jié)構(gòu),降低了重量,提高了效率,同時其采用新的燃料室技術(shù),讓燃料在點火前達到最佳的混合,從而降低了油耗,由于采用了新型發(fā)動機不但提高8%的降低油耗,并且提高了787執(zhí)行遠程航線的能力,可以在一些客流量不能支持大型機使用的遠程航線提供不經(jīng)停直航服務(wù),從而擴大的787的運營范圍。
波音787大量采用電力系統(tǒng),為乘客提供更舒適的旅行環(huán)境。
"全電飛機"進一步節(jié)油
波音787余下的6%節(jié)油貢獻來源于飛機系統(tǒng)的一體化設(shè)備及系統(tǒng)的創(chuàng)新,比如波音787的系統(tǒng)綜合程度更高,其只需要大約30個計算機系統(tǒng)就可以完成全機各系統(tǒng)操縱,而波音777一共需要80個計算機系統(tǒng),這樣就節(jié)省大量的電力。波音787還在飛機各系統(tǒng)中大量使用電力系統(tǒng),讓其成為第一架“全電飛機”,其中最重要的莫過于用電機驅(qū)動的客艙增壓系統(tǒng)替代了原來從發(fā)動機引氣的客艙增壓系統(tǒng),根據(jù)波音公司的說法以,采用電客艙增壓系統(tǒng)最大的優(yōu)點可以根據(jù)用電需要來控制電機狀態(tài),從而降低油耗,同時還可以降低飛機的結(jié)構(gòu)重量。
正是因為通過這幾個方面的技術(shù)進步,成功實現(xiàn)了787在研制中提出的E系列目標,即效率-( e f f i c i e n c y ) 、經(jīng)濟性( e c o n o mi c )、乘坐舒適性(( e x t r a o r d i n a r y c o mf o r t a n d c o n v e n i e n c e)、便利性( c o n v e n i e n c e ) 、 出色的環(huán)保性能( e n v i r o n me n t a l p e r f o r ma n c e),為其創(chuàng)造良好的市場業(yè)績打下了堅實的基礎(chǔ)。
全球化生產(chǎn)的波音787,中國生產(chǎn)了它的方向舵。
在787的E系列目標還包括兩個E,即全球化協(xié)作生產(chǎn)環(huán)境(Global Collaboration Environment)和電子化運營環(huán)境(e-Enabled)不僅僅通過產(chǎn)品本身來降低航空公司的成本與費用,而是從源頭控制飛機成本,降低航空公司的采購費用,再從運營上降低航空公司的所需要的壽命,真正建立全壽命費用控制的概念。
一級供應(yīng)商數(shù)量大大減少
在全球化協(xié)作生產(chǎn)環(huán)境中,波音公司首次由主機商變成系統(tǒng)綜合集成商,即原來波音公司也把客機的部件轉(zhuǎn)包給其他廠商,但是兩者僅僅是產(chǎn)品的買賣關(guān)系,這些產(chǎn)品交付給波音前需要生產(chǎn)廠商進行相關(guān)的測試,然后在裝配到飛機前,波音還要進行一次測試,從而造成時間和成本上的浪費。
因此致787客機的研制中波音公司決定減少一級供應(yīng)商,而讓有實力的供應(yīng)商成為系統(tǒng)綜合設(shè)計/生產(chǎn)商,讓他們擔負起各系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)任務(wù),如波音公司把飛機電氣及客航增壓系統(tǒng)交給了漢勝公司,起落架交給了道蒂公司,結(jié)果就是將一級供應(yīng)商由777項目中上百個降低不到50個。
波音開創(chuàng)了一種全新的電子運營環(huán)境,大大降低了成本。
為了讓在分布在全球系統(tǒng)研制、生產(chǎn)商的系統(tǒng)能夠在西雅圖順利總裝,波音公司以全球化協(xié)作為依拖,建立了單一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源,單一的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo),以及統(tǒng)一的軟件、數(shù)據(jù)格式及管理系統(tǒng),使有關(guān)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)暢通而準確地由研制的上游向下游流動,以及各部門之間數(shù)據(jù)的準確而快速地交換,真正實現(xiàn)了產(chǎn)品的并行協(xié)同設(shè)計與制造。
與供應(yīng)商,航空公司形成緊密產(chǎn)業(yè)鏈
這一舉措為波音公司取得了巨大的經(jīng)濟與社會效益,在飛機交付客戶,可以利用波音公司建立的電了化運營環(huán)境,即實現(xiàn)波音、航空公司與合作伙伴之間數(shù)據(jù)的有機聯(lián)接與交換,形成了覆蓋研制人員到航空公司經(jīng)理、飛行員及地勤人員等有關(guān)飛機的重要人員無線網(wǎng)絡(luò),可以及時的把信息提供給最需要的人,可以為航空公司提供更好的產(chǎn)品服務(wù)與解決方案,從而提高航空公司飛機的利用效率,包括飛機調(diào)度的有效性、降低航班延誤,根據(jù)飛機的實時狀態(tài)信息來確定零備件庫存等,從而有效的提高航空公司的利潤率,也打開了波音飛機通向市場的大門。
波音形成了從供應(yīng)商到航空公司的緊密產(chǎn)業(yè)鏈。
通過全球化生產(chǎn)環(huán)境和電子運營化環(huán)境,波音公司形成從上游部件供應(yīng)商到下游航空公司聯(lián)系緊密的產(chǎn)業(yè)鏈,即實現(xiàn)了從部件到飛機到航空公司三者之間的良性循環(huán),即通過對部件的優(yōu)化得到性能更好、更加便宜的飛機,再把航空公司對于飛機的使用意見反饋給部件生產(chǎn)商,實現(xiàn)飛機性能的不斷改進和提高。
更重要的是實現(xiàn)三者利益的共享,對于上游部件生產(chǎn)廠商來說,參與設(shè)計程度越深,飛機的銷售與自己聯(lián)系更加緊密,而航空公司也希望得到更好的飛機為乘客提供更好服務(wù)以占領(lǐng)更大的市場份額,特別是對于由于一些國家與地區(qū)出于扶植本土企業(yè)的角度出發(fā),可以會采取加大采購飛機的辦法來間接為企業(yè)提高支持,也可以在一定程度增加了787的銷量。
空客也開發(fā)了A350,但是市場反應(yīng)不佳。
無論一架飛機概念多么前衛(wèi)、技術(shù)多么先進,但其成功與否還要市場來決定,波音787創(chuàng)造了一個記錄;第一架飛機還沒有首飛就開始盈利的飛機,目前波音公司拿到的訂單高達接近800架之多,這充分表明了市場對于波音公司在787運用的技術(shù)、概念及其對未來民航運營模式的認可與贊同,相比較之下空客在研制A380之后,不得不研制與其787相近的A350,在指責787大量使用復(fù)合材料不安全之后,又不得不把A350推倒重來,研制采用同樣復(fù)合材料比例的A350XWB,這些都表明在與波音公司進行這個回合較量中,空客明顯居于劣勢和下風(fēng)。
波音公司表現(xiàn)出來王者歸來的風(fēng)范,并不是偶然。源于其對市場的準確預(yù)測和雄厚了技術(shù)實力,而這些正是波音從一個無足輕重的民用飛機研制廠商,成為當今民機市場的霸主的關(guān)鍵因素。
對市場準確的判斷和預(yù)測
在波音公司發(fā)展歷史上,特別是民機發(fā)展歷史上,其表現(xiàn)出了對民機市場驚人的預(yù)測能力,夠準確的掌握市場,意味著可以先對手一步向客戶提供其需要的客機,在客戶中形成先入為主的使用習(xí)慣和偏好,這是一個產(chǎn)品成功的先決條件。
波音787后面是深厚的技術(shù)積累和充足的市場調(diào)研。
如在50年代老牌民機研制廠商因為噴氣發(fā)動機的可靠性而對噴氣式客機畏縮不前的時候,波音準確預(yù)測社會節(jié)奏加快對于快速客機的需求,把產(chǎn)品研制重點由轟炸機轉(zhuǎn)向民用客機,研制出波音707,一舉躍升為民機市場最重要的客機提供商,在60年代又能準確預(yù)測超音速客機的成本不適合民航對于客機經(jīng)濟性要要求,研制出波音747,從而壟斷了民航超大型客機市場,而這次又準確預(yù)測出未來民航運營模式,為787取得成功打下了重要的基礎(chǔ)。
雄厚的技術(shù)實力
雄厚的技術(shù)實力,波音公司之所以在787大量使用先進技術(shù)是因為其擁有雄厚的技術(shù)實力做后盾,如這次波音787大量使用復(fù)合材料,是因為波音公司在此領(lǐng)域擁有較高的技術(shù)水平,參加了NASA兩個重要的復(fù)合材料飛機結(jié)構(gòu)的研究計劃,并且擁有大量相關(guān)技術(shù)專利,并且在軍用飛機領(lǐng)域及民用領(lǐng)域有著豐富的相關(guān)材料的使用經(jīng)驗,所以盡管看起來波音的運用新技術(shù)比較大膽,但實際上這種大膽也是建立在大量的科學(xué)研究與豐富的實用經(jīng)驗之上的,而技術(shù)創(chuàng)新是又飛機性能提高最有力的翅膀,也是吸引客戶的主要因素。
中國目前也在發(fā)展自己的客機,盡管從各方面來講,中國民機工業(yè)與波音公司相比幾乎是天壤之別,但是從787項目上我們能夠找到值得借鑒的經(jīng)驗——比如對于市場準確的把握、對于新技術(shù)大量,長期的預(yù)先研究、全壽命使用成本費用概念、構(gòu)建自己的電子化運營服務(wù)系統(tǒng)等等,為國產(chǎn)民用客機科學(xué)發(fā)展打好基礎(chǔ)。




