波音在50年代以波音707远程喷气式客机为契机,一举把因循守旧的道格拉斯从王座上
打了下来。道格拉斯再也没有恢复过来,先被麦克唐纳收并,最后落到世仇波音的篱
下。在历尽惊险、成功地推出波音747后,波音无可争辩地登上了民航飞机世界的王位。
在经历了从彗星式喷气客机到协和式超音速客机的挫折后,欧洲航空工业的散兵游勇们
痛定思痛,联合起来组建了空客。空客的故事充满了远见、雄心、艰难和辛酸。空客用
A300进占了中短途宽体市场,A320进占了窄体市场,占领了桥头堡。随后,空客开始向
远程宽体的王座发起了冲击,从A330/340到A380,前赴后继,攻城掠地。波音以777、
787和“先进”747发动了帝国反击战,空客则进一步推出A350应对。战斗正在白热化,
鹿死谁手,尚未可知。但这场战争的结局将影响未来30年民航工业的走向。
在酝酿A300的时候,空客就对A300的型制和未来的发展作了大量的预研。预研方案中不
光有双发中程型号,用于中短途高流量航线;还有四发远程型号,用于取代正在进入退
役阶段的波音707、DC-8。经过仔细研究,空客将最初的切入点定为中短途高流量航线。
这是符合欧洲市场特点的:大城市多,对噪声和污染控制的要求严格,航线距离短,航
班周转时间短。北美市场也有很大的需求。最后机身长度适中的宽体双走廊双发B1方案
获选,成为最终的A300。A300获得初步成功后,空客推出了缩短机身的A310,以适应客
流稍小的航线。日后A300也增加了加长的A300-600。空客接下来向更小的波音737、DC-9
的市场进军,这就是非常成功的窄体单走廊A320。
冲锋80,波音707的前身
空客对四发大型远程客机的梦并没有消逝,但分歧出在先研制双发的A300的后续机以和
波音767竞争,还是先研制四发大型远程客机。80年代时,双发客机仍然受ETOPS(Exte
nded Twin engine OperationS,意为双发运行)规则限制,在整个航线上不能远离沿线
的任一备降机场多于相当于60分钟飞行时间的距离,以免单发失效时无法安全降落,所
以太平洋上的越洋航线必须用四发。四发除了可靠性较好外,也不需要过分的备用推力
以保证单发失效时仍然能够安全起飞和降落。比方说,四发的每台发动机只需要33%的备
用推力就可以补足单发失效时的推力损失,而双发就需要100%的备用推力才能补足。这
额外的推力在用不到的时候,在重量、耗油和迎风阻力上都是一个浪费。所以从某种意
义上说,四发耗油、阻力、重量、复杂性、成本上的缺点部分被备用推力要求的下降所
弥补,所以也不是一无是处的。北美的航空公司强烈倾向于较省油的双发,亚太的航空
公司强烈倾向于远程、中程通吃的四发,欧洲的航空公司骑墙,对两者莫凌两可,空客
为此左右为难。
转机出现在空客总设计师Jean Roeder,他提出用同一副机翼和机身,同时适应双发和
四发的要求,内侧发动机的位置固定,四发的外侧发动机为机翼卸载,以适应增大的飞
机重量。这个想法并不像表面上看起来那么简单自然。由于机翼设计对整个飞机的气动
和结构有至关重要的影响,将决定飞机的制造成本和运营效益,长期以来机翼都是为飞
机量身定做的。Roeder的***用机翼是在对气动和结构的理解已经炉火纯青的基础上提出
的,大大节约了工程开发的成本,也缩短了总的研制时间。于是空客决定用***用的机身
和机翼,同时上双发和四发的型号。Roeder的机翼在气动设计上也有独到之处,在机翼
最厚的的地方稍后开一道细细的缝隙,使机翼上表面的激波前锋产生的高压可以通过这
道缝隙泄放到前下方压力较低的区域,削弱了激波的作用,减少了升力和阻力的损失。
同时,机翼的襟翼在飞行中可以后退,以改变机翼的弦长和剖面形状,根据大气状态、
载荷和燃油的消耗,优化升力产生的位置,用较简单的技术达到“任务适应机翼”的效
果。为了适应更重的四发A340的需要,主起落架除了在机身两侧各有一副外,在机身下
再增加了一副。对于较轻的双发A330来说,中间的起落架没有必要,这个空间就被用来
作为额外的油箱,多载燃料。随着时间的推移,A340的设计目标也上调,不再以替代波
音707、DC-8为目标,而以DC-10、L-1011和更先进的MD-11为目标。四发首先推出,命
名为A330,双发一年后推出,命名为A340。但空客的市场部强烈反对这样的命名法,指
出要是330是四发,340反而是双发,肯定要把公众绕糊涂了,所以还是一反按时间顺序
命名的惯例,后推出的双发命名为330,先推出的四发命名为340。两者在1987年的巴黎
航展上正式公布,A340在93年开始投入航班服务,A330在94年也开始投入航班服务。A3
30和A340采用 从A320开始的电传操纵,三型飞机之间操纵完全相同,飞行员不需额外
培训就可直接操纵不同的飞机,为航空公司大大节约了飞行员培训的时间和经费,成为
空客的一大卖点。A330/340 和320也形成了一个完整地产品系列,为航空公司使用统一
的空客产品提供了条件。推出了基本型之后,A330和A340都推出加长型、增程型、货机
型等,以适应更宽广的市场需求。
A330/340的故事中,还有一个有趣的插曲。道格拉斯自从被波音用707抢了先之后,一
直没有在民航客机市场翻过身来,67年被二战中的后起之秀麦克唐纳收并后,合组为麦
道。但合组并没有为道格拉斯的民航机带来新的生机,DC系列客机依然每况愈下。到80
年代时,麦道已经在世界上到处抛媚眼,寻求合作伙伴,这里面包括空客。麦道极力游
说空客的各成员国,要合伙对付“西雅图的那个大熊”,放上台面的主要方案就是用MD
-11的机身和A300的机翼,推出一架双发宽机身客机。新飞机有一个名字,叫AM300。但
空客和麦道各怀鬼胎,在三发还是双发、机身截面宽度(MD-11采用和DC-10一样的机身
截面,所以5.64米的A300的机身截面比6.19米的MD-11窄)上双方都拒绝让步,最后合
作流产了,空客推出了A330/340。空客的做法对麦道是有点落井下石的,麦道再也没有
在民航机领域有所作为。美国国会对此恼羞成怒,开始指控空客成员国的不正当补贴,
空客则反唇相讥,指控波音得益于美国的军购和NASA。双方都把官司打到关贸总协定去
,并由今天的世贸继承了下来。这笔官司到现在也没有打完,不过双方都正式表示,美
欧之间有太多的政治经济联系,不应也不会为此阻碍双方的合作。看来这就是一场公关
秀,国内压力大了,就拿出来演一演;压力过去了,就束之高阁,谁也不把它当真的。
A300成功的最大因素有两个:双发和宽机身。双发省油,噪声低;比波音767宽、比波音
747窄的宽机身既使机舱宽大舒适,又使地板下的货舱正好适合标准航空集装箱的形状和
大小。A330和A340继承了A300的机身截面,A330加长了机身,增加载油量和载客量,定
位于波音767的高端和波音777的低端之间,适用于北美到欧洲或北美西海岸到东北亚太
平洋沿岸目的地的航线;A340面向远程民航市场,定位于DC-10、L-1011和MD-11,以及
较早的“经典”波音747(指波音747-300以前的型号)。A340-600在公布时是世界上机
身最长的民航客机,A340-500则是航程最远,达到15700千米,使空客首次进入了一直被
波音747-400所把持的超远程亚太航线,如北美西海岸到澳大利亚或东南亚的航线。这也
是欧洲在战后首次有了可以挑战美国在大型远程民航客机的绝对优势的资格,尽管还只
是挑战而已。波音747-400依然稳坐王座。事实上,A340也是到后来才敢于“怯生生”地
挑战“经典”波音747,从来没有打算直接和波音747-400竞争。
原创泰坦的战争(二) 23 晨枫 2007-04-01 10:29:58
波音当然没有睡大觉。在历尽惊险推出波音747后,波音很快着手研制已经陈旧的波音
707、727、737的替代产品。波音用727的机身,配以先进的机翼和双发,推出了波音7
57,用于取代波音737和727,用于中等流量的中程航线。同时波音推出半宽机身的双发
波音767,用于在高流量中程航线上和A300竞争。757 和767在83年和82年分别投入航班
服务,从销售量来说,波音757和767不可谓不成功,757和767在民航界也是率先采用双
人座舱的,大大节约航空公司的空勤人员开支,但从产品周期和对民航业的影响来说,
这两姐妹可比没有碰上白马王子的灰姑娘,对内夹在747、777和新一代737之间,对外
也受到A320和A300的挤压,总是有点灰头土脸。波音757的尴尬在于737实在太成功了,
新一代737在载客量和航程上都不逊于757,但经济性要更优秀。结果,757本来要取代
737,现在反而早早被新一代737所取代了。
767的优点和缺点都在于半宽机身。相比于747的6.47米、DC-10的6.19米(244英寸)和
A300的5.64米(221英寸),767的4.72米(186英寸)只比707的3.76米(148英寸)宽,
但比其他所有宽机身的客机都要窄。这样的好处是机身截面小,气动阻力小(波音估算
可以省油达2%),靠窗或靠走廊的乘客的比例达到80%,不受欢迎的中间座位比较少。
但真正的宽机身的好处也是明显的:每排乘客量多,同样两条走廊占用的“无效面积”
相对较小,机舱侧壁更接近垂直,这样可以避免弯曲侧壁对乘客造成的不适,天花板较
高较宽,头顶上的行李箱比较深而不会被向中间弯曲的侧壁吃掉很多有用空间,宽大的
货舱也容易安排集装箱和散货。为了吸引航空公司,波音推出加长机身的767,加长航
程的767也足够飞诸如温哥华到北京的跨太平洋航线,但航空公司依然钟情于真正的宽
机身,波音必须面对现实。
波音在研制767的同时,本来打算在双发的基础上研制三发的波音777,用于和DC-10、
L-1011、MD-11那样的三发宽机身客机竞争,填补767和747-400之间的空档。利用和767
同样的机身开发新的777,在技术上风险小,开发成本低,在波音的心目中是少花钱、
多办事的大好事情。在波音信心满满地准备推出时,突然发现应者寥寥。88年10月波音
董事会开会时,不但质问产品开发团队的短视,还问及还有什么别的方案。出乎所有人
的意料,波音开发团队根本没有考虑过其它方案,而这时空客已经在将A330/340作为一
个“家族”在成功地推销了。波音董事会责令产品开发团队在年底之前一定要拿出一个
新方案来。在董事会上备受蹂躏的产品开发团队痛定思痛,推开所有的定见,从白纸上
重新开始。
失掉先机也有后发制人的好处。86年12月,麦道宣布推出MD-11,87年空客宣布推出A33
0/340。至少波音在重起炉灶时,已经清楚对手的底牌。波音就从这里入手,放弃三心
二意的半宽机身,做真正的宽机身,比MD-11和A330/340都要宽的宽机身,机身截面达
到6.19米(244英寸)。增大的机身截面除了前面提到的好处外,还是波音第一次为客
机设计一个简单的圆形截面的机身。在此之前,为了使机舱侧壁接近垂直,和机舱内便
于乘客直立,机身截面都是“蛋形”的,以在保持机舱高度的同时,减小截面积和迎风
阻力。但这样一来,在同样的截面积下,机身总的“浸润面积”(也称“湿面积”)就
大,材料用料多,机身重量大,摩擦阻力也大。采用圆形截面同时解决了这些问题。说
来有趣,这也是波音第一次在喷气客机上采用圆形截面。相比之下,A300/330/340都是
圆形截面。波音的第二个重大决定就是要决定发动机布局。波音研究了双发、三发和四
发。三发需要特别设计的后机身和垂尾,很早就决定不用。四发不仅耗油高、造价高,
而且市场上没有合适的180kN级的发动机,A340用的CFM56只有135kN级,更大的都太大,
经济性不好,所以也放弃了。在另一方面,双发宽机身在经济性上的优势从A300开始就
十分引人注目,波音决定采用双发。当然,双发也有双发的问题,双发所需要的360kN
级的发动机还不存在,但这是方向所在,波音把赌注下在了这里。新设计重新启用777
的名字。
波音在双发宽机身的基本布局确定后,做了两件对777计划的成功至关重要的事:一是
在777投运之前,就得到ETOPS 180的认证;二是邀请8家主要航空公司参加设计。
波音从767就开始推行ETOPS 120,并向ETOPS 180扩展。ETOPS 120使得波音767可以用
于美欧之间的北大西洋航线,省油的767很快取代了四发的707、DC-8,并开始侵蚀三发
的DC-10和L-1011的市场。然而,ETOPS 180把更为广泛的亚太市场也打开了,不仅可以
用于亚太航线,也可以用于欧亚航线。过去的惯例是,双发客机需要相当的安全航班运
行时间才能申请ETOPS扩展,但波音777在一开始就获得了ETOPS 180的认证,并获得FAA
的特别许可,可以在紧急情况下(比如沿途备降机场因为天气或人为原因而关闭)延长
15%,达到ETOPS 207。这样,波音777几乎可以用于全球所有航线,航空公司再也不需要
在双发的经济性和四发的远程性之间犹豫不决了。有了ETOPS 180,波音开始大力推动超
远程双发,最终导致波音777-200LR,航程达到17446千米,可以直飞纽约-新加坡航线,
为现在的世界之最。
邀请航空公司参加设计是民航客机设计中的另一个革命,可以在飞机公司的自以为是和
航空公司的信口开河之间达到一个实际、有效、经济的最优选择。另一方面,也可以更
有效地劝使航空公司早早下订单。不过邀请航空公司参加设计是一个很冒险的举动,8
个航空公司提出16个相反的建议是完全可能的事情。果然,全日空希望加长777基本型
的机身,损失一点航程,但适应高密度的日本国内航线需要;国泰希望进一步加宽机身,
最好达到747的宽度,好为远程越洋航线的乘客提供更多的舒适;英航要求777的人-千米
运营成本至少要比A330低10%,还要求增加机载自诊断系统,以减少地面维修周转时间。
联航(United)的要求最苛刻,要能在投运之初就能从海拔很高的丹佛直飞太平洋中间
的夏威夷,这实际上就是一投运就要达到ETOPS 180。波音在争执不休、互相矛盾的用户
建议中,最后达成了一个成功的折衷。
波音的另一个革命性的设计是折叠机翼。波音777的翼展很宽,为了在机场靠上登机口时
节约占地(机场费也可以按照较小的飞机收取),波音提议将777的机翼做成可以折叠的
,就像海军的舰载飞机在航母上可以折叠起来一样。事实上,波音就打算用大大放大的
A-6的机翼折叠机构。但是,这样要增加机翼的重量,这就意味着要增加油耗;折叠起来
的外翼段也不能用作翼内油箱,用以增加航程。最后没有一家航空公司选择了这个选项,
波音也就悄悄地取消了这个选项。固定的外翼段最后也用于增大的翼内油箱,用于增加
航程。
波音在777上采用了号称“无纸设计”的全面计算机辅助设计,和计算机辅助制造直接相
连,省却了大量的模型和匹配试验。这是制造业的一场革命。777上采用的通用电气GE90
-110B和-115B号称是世界上最大的发动机,直径比波音737的机身还大。波音也在777上
首次采用电传操纵,但在控制设计的理念上和空客有所不同。空客的电传操纵有硬性设
定的安全极限,飞行员的动作超过极限时,控制系统会否决过度的动作,以确保飞行安
全。然而,有时在特别危险的情况下,暂时超越极限是必要的,可以避免撞山或其他危
险情况,只要过后及时恢复就可以了。空客的电传操纵有很多模式,有的是专用于起飞
、着陆的,有的是专用于巡航的,不能乱用。要是模式用错了,或者发生了意外,飞控
电脑会否决飞行员的“非法”动作,导致事故。A320的几次撞山和“降落”进森林而拉
不起来,都是这样造成的。波音的飞控电脑容许飞行员暂时超过极限,只是操纵杆可以
明显感觉到超过极限,像汽车进倒档一样,用力拉,就可以拉过极限。由于需要特别用
力,飞行员不会糊里糊涂地超越极限。一般认为,这个方式比较好。
A300从来没有和波音竞争过,A320和波音737、757竞争,但这是半路里杀出的程咬金,
空客有意,波音无心。A330/340和波音777,这次双方都是有备而来,真是棋逢对手了。