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航空航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征是大尺寸硬殼結(jié)構(gòu)，而離散制造與高度國(guó)際化專業(yè)分工又是其產(chǎn)業(yè)的基本特征。因此解決長(zhǎng)距離、超大體積、非標(biāo)部件的國(guó)際運(yùn)輸問(wèn)題就成了剛性需求 。超級(jí)運(yùn)輸機(jī)是國(guó)際航空供應(yīng)鏈的中堅(jiān), 圖片來(lái)自空客
原理上，航空運(yùn)輸本身非常適用于長(zhǎng)距離、高價(jià)值的“拋貨”。超級(jí)運(yùn)輸機(jī)就是為運(yùn)輸大尺寸航空航天部件而誕生的，其最主要的特征是有巨大的貨艙門和貨艙容積。例如，即便對(duì)比最大的運(yùn)輸機(jī)安-225，最新的超級(jí)運(yùn)輸機(jī)空客BelugaXL在貨艙容積方面為其2.2倍（見上表）。現(xiàn)在，大家對(duì)用飛機(jī)運(yùn)輸大型航空結(jié)構(gòu)件已經(jīng)習(xí)以為常，當(dāng)年卻是件不可思議的創(chuàng)新！ 本文通過(guò)分析供應(yīng)鏈需求的變化，回顧一下超級(jí)運(yùn)輸機(jī)的前世今生。 始于個(gè)人創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的“彩虹魚”第一代超級(jí)運(yùn)輸機(jī)Pregnant Guppy，來(lái)自NASA超級(jí)運(yùn)輸機(jī)誕生的時(shí)代是美蘇航天展開熾烈競(jìng)爭(zhēng)的1960年代初。NASA的主要火箭發(fā)射基地在弗羅里達(dá)卡納維拉爾角，而主要部件制造卻在西海岸的加利福尼亞。火箭助推器等部件的尺寸超大，無(wú)法方便的進(jìn)行陸路運(yùn)輸，而海路運(yùn)輸每次需要通過(guò)巴拿馬運(yùn)河，單程需要數(shù)周時(shí)間。極具創(chuàng)新精神的前美國(guó)空軍飛行員約翰·康羅伊(John Conroy)，在一次與朋友的聚會(huì)中想到可以通過(guò)加大當(dāng)時(shí)退役的C-97(波音377軍用型，部分設(shè)計(jì)繼承自B-29)機(jī)身來(lái)勝任跨越北美大陸運(yùn)輸航天部段的任務(wù)。 NASA設(shè)施的分布圖，來(lái)自NASA官網(wǎng)這個(gè)想法當(dāng)時(shí)看起來(lái)過(guò)于激進(jìn)，無(wú)人看好?？盗_伊抵押了自己的房子來(lái)籌款，成立了航空宇航運(yùn)輸公司(Aero Spacelines)并完成了飛機(jī)的改裝。孕婦彩虹魚(Pregnant Guppy)本是NASA某官員起的具有諷刺意味的名字，卻成了改裝后飛機(jī)的正式名稱，也成為超級(jí)運(yùn)輸機(jī)的起源。裝載水星4號(hào)部段的孕婦彩虹魚，NASA歷史圖片
“彩虹魚”飛機(jī)在1962年首飛，1963年即開始運(yùn)輸任務(wù)。這架獨(dú)特的飛機(jī)讓初次見到它的人感到不可思議，甚至懷疑其是否真正能飛行。但事實(shí)勝于雄辯，彩虹魚能把從加州到發(fā)射場(chǎng)的運(yùn)輸周期從18天縮短到18小時(shí)，取得了出人意料的成功。Aero Spacelines很快推出了改進(jìn)的后續(xù)機(jī)型，新飛機(jī)被稱為超級(jí)彩虹魚(Supper Guppy)，換裝了新的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)修改了機(jī)翼和機(jī)尾。其最終的改進(jìn)型SGT使用了Allison 501-D22C渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，重新制造了機(jī)身，貨艙地板加寬到4.0 m。機(jī)艙的總長(zhǎng)度增加到34米，改進(jìn)的機(jī)身和發(fā)動(dòng)機(jī)使最大負(fù)載提高到20噸以上。裝載兩架T-38的Super Guppy，視頻來(lái)自NASA
SGT僅保留了波音377的駕駛艙、機(jī)翼、機(jī)尾和主起落架。前起落架是從波音707上移植來(lái)的，可調(diào)節(jié)角度使飛機(jī)的機(jī)頭高度略低，使貨艙地板保持水平并簡(jiǎn)化了裝載操作（參考以上視頻）。裝載土星五號(hào)部段，圖片來(lái)自NASA超級(jí)彩虹魚取得了巨大的成功，NASA評(píng)價(jià)說(shuō)如果沒(méi)有這種特殊的飛機(jī)，就不可能在1969年完成人類首次登月。轉(zhuǎn)戰(zhàn)歐洲的Supper Guppy，圖片來(lái)自空客歷史照片超級(jí)運(yùn)輸機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)輸能力給空客泰斗羅杰·貝泰耶留下了深刻印象，1970年代初，空中客車公司開始使用兩架Super Guppy將航空部件從分散的在歐洲的制造廠運(yùn)輸?shù)椒▏?guó)圖盧茲的總裝線。上圖說(shuō)明了1970年代A300國(guó)際分工情況和運(yùn)輸路徑?？梢钥吹娇湛偷膶I(yè)化分工的格局已經(jīng)經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，自A300時(shí)代以來(lái)，各個(gè)國(guó)家的能力就聚焦在專業(yè)化的基礎(chǔ)之上，例如英國(guó)的機(jī)翼制造和西班牙的機(jī)尾制造等。順時(shí)針序：ATR垂平尾、A320機(jī)翼機(jī)身和A340機(jī)身
Super Guppy系列飛機(jī)在空客公司的國(guó)際專業(yè)分工中發(fā)揮了極其重要的作用。1982年和1983年，在空中客車公司獲得了特許生產(chǎn)權(quán)之后，法國(guó)聯(lián)合運(yùn)輸工業(yè)公司（UTA）又在法國(guó)建造了另外兩架。空客公司把4架飛機(jī)重新命名為Skylink1~4。90年代中后期Skylink開始被空中客Beluga取代，其中的最新的一架Skylink4回到美國(guó)，在NASA管理下執(zhí)行國(guó)際空間站相關(guān)的運(yùn)輸任務(wù)，目前仍在服役。空客供應(yīng)鏈的中堅(jiān)力量“大白鯨”1988年，空客推出了暢銷的A320系列飛機(jī)。通過(guò)總結(jié)空客成立以來(lái)的各機(jī)型歷年的交付速率情況，可以看到90年代以來(lái)，A320的交付速率突破10架份/月，此后一路攀升。四架由波音飛機(jī)改裝的第一代超級(jí)運(yùn)輸機(jī)顯得運(yùn)力不足。1991年10月，空中客車當(dāng)時(shí)的兩個(gè)主要成員—法國(guó)宇航(Aérospatiale)與德國(guó)DASA 戴姆勒·奔馳宇航(Daimler-Benz Aerospace,EADS的前身）成立了一家專業(yè)子公司SATIC來(lái)負(fù)責(zé)新一代專用運(yùn)輸機(jī)的研發(fā)與制造，其成果就是A300-600ST 大白鯨 (Beluga)。
A300-600ST超級(jí)運(yùn)輸機(jī)是以A300飛機(jī)作為基礎(chǔ)研發(fā)。由于巨大的貨艙與造型獨(dú)特機(jī)頭，A300-600ST的外觀非常像一只鯨魚，因而得到“Beluga”（大白鯨）的昵稱，共生產(chǎn)了5架。 A300-600ST（大白鯨機(jī)頭），空客歷史資料Beluga雖是一種新研發(fā)的飛機(jī)，但其設(shè)計(jì)沿用了很多超級(jí)彩虹魚的設(shè)計(jì)理念：例如從前部裝載，機(jī)頭下沉，貨艙地板平齊與原飛機(jī)地板平齊，巨大的非增壓貨艙等。Beluga的工作包的分工情況如下：A300-600ST 機(jī)體通用部分工作包分工，空客歷史資料A300-600ST 改裝部分工作包分工，空客歷史資料首架機(jī)于1993年于9月13日在圖盧茲進(jìn)行首飛，在數(shù)年的試飛之后，600ST在1996年1月正式取得各國(guó)航空主管機(jī)關(guān)的認(rèn)證，并在1月15日很快投入了運(yùn)營(yíng)。
Beluga自90年末服役以來(lái)，成為了新的航空供應(yīng)鏈中堅(jiān)力量。600ST的貨艙全長(zhǎng)37.7米，但其中55%長(zhǎng)度為接近2/3圓的巨大斷面，內(nèi)部空間呈一個(gè)完整的圓柱體狀。貨艙門超過(guò)7米，其地板寬度達(dá)5.11米，容納不到4米直徑的單通道機(jī)身空間綽綽有余。對(duì)比最大的運(yùn)輸機(jī)安-225，Beluga高達(dá)1400立方米的貨艙容積超過(guò)安-225的1000立方。裝載A320機(jī)頭與前機(jī)身段，空客圖片裝載A350機(jī)頭與前機(jī)身段，空客圖片裝載A350機(jī)翼，圖片來(lái)自ADSA320、A330以及A350均使用Beluga運(yùn)輸大型部件。A380因?yàn)槌叽绯螅匀皇顷戇\(yùn)和海運(yùn)，穿越歐洲部分市區(qū)街道，難度極大。甚至被拍成了多部紀(jì)錄片。市場(chǎng)需求不足的決定性因素以外，供應(yīng)鏈組織難度大，成本高昂，也是A380停產(chǎn)原因之一。如果說(shuō)Beluga運(yùn)輸機(jī)助力空客完成了產(chǎn)業(yè)躍升并不夸張。空客的成功案例也對(duì)787的全球供應(yīng)鏈的構(gòu)建起到了良好的示范效用。波音在787研發(fā)的同時(shí)，改裝制造了4架747LCF(Large Cago Freight)，使得其貨艙容積幾乎為-400的三倍，最終官方將其命名為Dreamlifer。波音早在2004年10月時(shí)就已經(jīng)確定LCF的基本設(shè)計(jì)，令人耳目一新，恍然大悟。艙門開啟狀態(tài)的Dreamlifter，圖片來(lái)自波音與一般大型貨機(jī)常采用機(jī)頭向上打開的貨艙門開啟方式不同，LCF在裝卸貨物時(shí)LCF的貨門是以后機(jī)身橫向的方式開啟，主要優(yōu)點(diǎn)有：- 氣動(dòng)外形變化小，飛行品質(zhì)類似747-400，飛行員的適應(yīng)性好。
- 實(shí)際上把機(jī)尾段作為艙門，降低了成本。
- 非新造飛機(jī)，由747-400型客機(jī)與747SP改裝而來(lái)，分別是國(guó)航的原B-2464，臺(tái)灣地區(qū)的中華航空的原B-18271和B-18272及馬來(lái)西亞航空的原9M-MPA。
筆者個(gè)人很喜歡這類可以'化繁為簡(jiǎn)'的創(chuàng)新型工程方案，值得學(xué)習(xí)。747LCF的工作包分工，圖片來(lái)自Manuel Negrerie與787的全球外包一樣，747LCF的設(shè)計(jì)同樣利用了全球資源。位于俄羅斯莫斯科的波音設(shè)計(jì)中心負(fù)責(zé)LCF大幅擴(kuò)大的上層機(jī)身的設(shè)計(jì)。西班牙的Gamesa（后剝離了航空事業(yè)部）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)LCF機(jī)尾處橫開式貨艙門，荷蘭Fokker（后并入GKN）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)隔框組件，最后由臺(tái)灣長(zhǎng)榮航太（長(zhǎng)榮航空與GE合資企業(yè)）進(jìn)行改裝。國(guó)航747-400，圖片來(lái)自Airliners.net首架747LCF改裝自國(guó)航747-400，新機(jī)時(shí)于1992年2月1日首飛, 3月20日由國(guó)航接收，2001年8月22日賣回給美國(guó)波音公司。2006年完成改裝，2007年6月重新獲得適航證。首飛前的747LCF，圖片來(lái)自長(zhǎng)榮航空首飛前的747LCF，圖片來(lái)自長(zhǎng)榮航空長(zhǎng)榮航空成功完成747LCF的改裝項(xiàng)目贏得了國(guó)際聲譽(yù)。如此大型的超級(jí)客改貨項(xiàng)目順利完成樹立了公司的品牌，后多次被業(yè)內(nèi)專業(yè)媒體評(píng)為亞洲最佳MRO企業(yè)。2020年，長(zhǎng)榮與GE又新成立了發(fā)動(dòng)機(jī)維修的合資公司。
787機(jī)體結(jié)構(gòu)的35%由日本供應(yīng)商制造。2020年2月10日，三菱重工生產(chǎn)的1000架份機(jī)翼從日本名古屋中部國(guó)際機(jī)場(chǎng)裝載到LCF上發(fā)往美國(guó)。相比直筒段的機(jī)身，形狀不規(guī)則的機(jī)翼的運(yùn)輸難度更大?？梢钥吹?，747LCF的開口設(shè)計(jì)為787機(jī)翼量身打造：連同裝運(yùn)工裝，一副機(jī)翼剛好可以塞進(jìn)貨艙。在名古屋裝載第1000架份787機(jī)翼，圖片來(lái)自朝日新聞在意大利裝載第787中機(jī)身段，圖片來(lái)自朝日新聞相對(duì)于以傳統(tǒng)的海運(yùn)的方式，以波音747LCF空運(yùn)787的大部段可減少30%的運(yùn)輸成本，而耗時(shí)則由海運(yùn)的30天縮短到僅需1天。完成改裝后的747LCF將主要自日本名古屋與意大利等地運(yùn)送787到南卡羅來(lái)納州查爾斯頓（Charleston），最終再運(yùn)送到波音在華盛頓州西雅圖地區(qū)的Everet工廠進(jìn)行總裝。空中客車超級(jí)大白鯨BelugaXL（A330-700L），主要以A330-200型客機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)而成。作為空中客車Beluga的后續(xù)機(jī)種，繼承了前一代的基本設(shè)計(jì)，于2018年7月19日完成首飛，2020年年初進(jìn)入運(yùn)營(yíng)。空中客車超級(jí)機(jī)體結(jié)構(gòu)分工情況沿用了空客的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈格局。Stelia負(fù)責(zé)機(jī)頭、前機(jī)身部分以及巨大的前貨艙門，非氣密的貨艙由德國(guó)企業(yè)負(fù)責(zé)，西班牙企業(yè)負(fù)責(zé)機(jī)尾。為了增加航向穩(wěn)定性，BelugaXL的垂直尾翼增大了50%，并在水平尾翼末端增加兩片垂直小翼，同時(shí)在機(jī)尾下方的機(jī)腹加裝兩片腹翼。A350產(chǎn)業(yè)鏈與Beluga XL新一代大白鯨的主要目的之一就是運(yùn)輸A350的部件。如前文所述，此前空客A380大部段并不空運(yùn)，A330/A340系列的年交付速率不足百架。像A350這樣的中大型寬體客機(jī)的上速率對(duì)國(guó)際物流是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。A350產(chǎn)業(yè)鏈分布（注意-1000的起落架是UTC制造），圖片來(lái)自國(guó)泰航空A350作為新一代寬體客機(jī)，是空客最近的主力機(jī)型。目前月產(chǎn)速率已達(dá)10左右。而A350機(jī)型中除了沉重起落架主要由陸運(yùn)以外，主要機(jī)體結(jié)構(gòu)件均由航空運(yùn)輸。BelugaXL正是為了保障A350的供應(yīng)鏈而研發(fā)。新一代BelugaXL的優(yōu)勢(shì)在于超大的貨艙容積，能一次運(yùn)輸兩個(gè)A350機(jī)翼，而以往僅能運(yùn)輸一個(gè)。BelugaXL容積還超越了747LCF，突破了2000立方米，是目前容積最大的運(yùn)輸機(jī)。時(shí)間是最寶貴的資源。使用超級(jí)運(yùn)輸機(jī)最大優(yōu)勢(shì)是節(jié)省時(shí)間，極大的提高了國(guó)際航空供應(yīng)鏈的彈性，在確保航空大部段交付方面可謂大顯身手?？梢钥吹剑沙?jí)彩虹魚到大白鯨XL，超級(jí)運(yùn)輸機(jī)隨著民機(jī)生產(chǎn)量的提高而進(jìn)化?？梢哉f(shuō)，一代機(jī)型也對(duì)應(yīng)一代超級(jí)運(yùn)輸機(jī)。超級(jí)運(yùn)輸機(jī)為了航空結(jié)構(gòu)件而進(jìn)化成的一種特種飛機(jī)。對(duì)于A350和787這樣的主流機(jī)型的供應(yīng)鏈需求，一般4到5架即可滿足需要，建造數(shù)量有限；而改裝后的飛機(jī)還需要重新試飛取證，因此是一種高門檻的解決方案。其他應(yīng)用場(chǎng)景是有限的。空客曾希望生產(chǎn)20架左右的Beluga，因缺乏訂單而作罷。我國(guó)引進(jìn)的運(yùn)輸A320機(jī)翼的蝴蝶拖車，來(lái)自航空工業(yè)
超級(jí)運(yùn)輸機(jī)起源于航天需求，發(fā)展于歐洲大協(xié)同，成熟于產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)際化。我國(guó)幅員遼闊，航空航天事業(yè)均在高速發(fā)展，如果想進(jìn)一步提升效率，建造一架或數(shù)架國(guó)產(chǎn)超級(jí)運(yùn)輸機(jī)將會(huì)是一個(gè)方向。筆者認(rèn)為，相比全新建造，類似747LCF的改裝思路就更值得借鑒。此類飛機(jī)也能極大的提升我國(guó)飛機(jī)改裝的工程能力和特種飛機(jī)適航取證能力。大白鯨等超級(jí)運(yùn)輸機(jī)因其獨(dú)特的外形，也常常成為一般大眾的喜愛(ài)的機(jī)型，可謂既是大眾偶像，又是產(chǎn)業(yè)明星。本文轉(zhuǎn)載自：航空產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
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