777X成熟機(jī)型潛力有多大？

塵囂

“如果評(píng)選世界最美客機(jī)，你會(huì)選誰(shuí)？”

“波音777-300ER?！?/p>

“為什么？”

“修長(zhǎng)、豐滿(mǎn)、端莊、大氣。777-300ER是我覺(jué)得最具美感的民航客機(jī)?！?/p>

這是很多人對(duì)波音777-300ER的評(píng)價(jià)。截至2017年11月30日，波音777系列飛機(jī)共獲得了1 959架訂單，已經(jīng)交付1 526架，這一數(shù)字無(wú)異使777系列成為全世界最受歡迎的寬體客機(jī)之一。其中777-300ER更是以760架的訂單在777系列中高居榜首。

為什么？因?yàn)樵陔p發(fā)大載客量超長(zhǎng)航程的機(jī)型中，波音777曾一度沒(méi)有對(duì)手。20年前，中國(guó)南方航空使用波音777-200ER飛機(jī)從廣州直飛洛杉磯，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)航空史上首次使用雙發(fā)飛機(jī)不經(jīng)?？缭教窖蟮纳虡I(yè)飛行，這一里程碑式的創(chuàng)舉為此后航空公司使用雙發(fā)客機(jī)執(zhí)行超遠(yuǎn)程跨洋航線開(kāi)辟了先河，航空公司的遠(yuǎn)程機(jī)隊(duì)組成自此發(fā)生了巨大變化。目前，以747和A380為代表的4發(fā)寬體機(jī)在全球?qū)掦w機(jī)數(shù)量的比例中從1990年的30%逐漸降低至不到10%，未來(lái)雙發(fā)遠(yuǎn)程寬體機(jī)的市場(chǎng)，將會(huì)由777系列和A350家族占據(jù)。其中，777系列中將以777-300ER和它的后輩777X為主，A350家族中則是A350-1000型與前者競(jìng)爭(zhēng)。

那么作為波音系列飛機(jī)中最新的一款，777X擁有哪些不一樣的選擇與設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)其設(shè)想的美好藍(lán)圖呢？這些當(dāng)從777X的心臟——GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)說(shuō)起。

唯一的發(fā)動(dòng)機(jī)選型

獲得ETOPS-180甚至更高等級(jí)的認(rèn)證是GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)成為777X動(dòng)力的必要條件之一，否則，即使777X的載油量再多，航程再遠(yuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的ETOPS等級(jí)不夠，也無(wú)法幫助777X實(shí)現(xiàn)17 000千米超遠(yuǎn)航程的飛行。

為了配合777X，通用電氣公司在2012年發(fā)布了GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)，相比前一代主要安裝在777-300ER翼下的GE90-115B，GE9X的風(fēng)扇直徑高達(dá)3.35米，超越-115B成為全球直徑最大的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但推力卻略有下降。這樣設(shè)計(jì)的原因是為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更大的涵道比，以提升燃油效率。而102 000磅（約46噸，單發(fā)） 的最大推力足以滿(mǎn)足777-9X的需求。

關(guān)于選型，只提供一型發(fā)動(dòng)機(jī)的做法引來(lái)了一些航空公司的爭(zhēng)議，畢竟在此之前，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商普惠和羅羅公司也分別為777X給出了各自的方案。波音方面給出的回答是，主要是因?yàn)榧夹g(shù)規(guī)范，從發(fā)動(dòng)機(jī)推力、效率和能力來(lái)選擇，GE9X是唯一滿(mǎn)足這些技術(shù)規(guī)范的發(fā)動(dòng)機(jī)。換言之是普惠和羅羅的方案不達(dá)777X需求的標(biāo)。但是，還有一個(gè)觀點(diǎn)，隨著飛機(jī)在減阻增效方面的設(shè)計(jì)逐漸趨于瓶頸，飛機(jī)在氣動(dòng)效率上的優(yōu)化應(yīng)該從更微觀和更宏觀的角度解決，微觀層面包括對(duì)機(jī)翼、機(jī)身層流效應(yīng)的研究，宏觀則是將發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)看作一個(gè)整體，而非可以選擇更換的兩個(gè)部分分別設(shè)計(jì)，使用單型發(fā)動(dòng)機(jī)真的可以從幾乎沒(méi)有空間的傳統(tǒng)氣動(dòng)效率中榨出優(yōu)化空間。空中客車(chē)也曾指出，設(shè)計(jì)一架可以裝配不同發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)會(huì)增加數(shù)百萬(wàn)美元的成本，這一觀點(diǎn)刊登在2014年7月15日的 《華爾街日?qǐng)?bào)》上。普惠公司則表示，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)以后不會(huì)是商品，發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)兩者的優(yōu)化會(huì)變得更加密切。

折疊翼尖的挑戰(zhàn)

為了在現(xiàn)行的機(jī)場(chǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和更優(yōu)化的飛行效率之間尋求平衡，777X采用了可以折疊的翼尖設(shè)計(jì)。飛行時(shí)，折疊翼尖展開(kāi)，71.8米的翼展為777X帶來(lái)無(wú)與倫比的飛行效率，落地后，折起的翼尖是777X的翼展變?yōu)榕c777-300ER相同的64.8米，這可以使777X和777系列的其他機(jī)型共用停機(jī)坪，降低了航空公司的使用條件限制。

折疊機(jī)翼的設(shè)想早在777-200時(shí)就已提出。為節(jié)約停機(jī)坪使用成本，波音曾給出過(guò)折疊機(jī)翼的方案，達(dá)美航空也對(duì)該方案頗感興趣，但折疊機(jī)構(gòu)增加了機(jī)翼重量，增加油耗，同時(shí)，折疊的外側(cè)機(jī)翼內(nèi)也無(wú)法有效安裝翼內(nèi)油箱，這使達(dá)美航空最終放棄了該方案。

折疊翼尖的可靠性是人們最關(guān)注的問(wèn)題。為了避免對(duì)采用新一代復(fù)合材料重新設(shè)計(jì)的777X的整個(gè)機(jī)翼造成影響，可折疊的部分僅限于翼尖必要的3.5米，而非此前777-200折疊翼設(shè)計(jì)近1/3的機(jī)翼，遠(yuǎn)離電子和其他機(jī)械設(shè)備的折疊機(jī)構(gòu)降低了使用風(fēng)險(xiǎn)。

說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但對(duì)于民航業(yè)中出現(xiàn)的新事物，F(xiàn)AA卻顯得有些緊張，為此提出了數(shù)條針對(duì)性的安全要求。FAA指出，折疊翼尖在起飛前如果沒(méi)有正常放下，駕駛艙內(nèi)需要有聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)3方面的提示，并確保翼尖沒(méi)有展開(kāi)時(shí)，飛機(jī)無(wú)法起飛，這類(lèi)似自動(dòng)擋汽車(chē)必須踩著剎車(chē)才能掛擋;飛機(jī)一旦升空，所有可能觸發(fā)翼尖解鎖的動(dòng)力源必須被物理隔離，所有機(jī)構(gòu)必須能承受飛行時(shí)產(chǎn)生的載荷;整個(gè)翼尖結(jié)構(gòu)必須能承受任何方向上65節(jié)（約120千米/小時(shí)）的陣風(fēng)，特別是翼尖折疊時(shí)遇到強(qiáng)側(cè)風(fēng)，必須確保飛機(jī)能處于安全可控狀態(tài);折疊機(jī)構(gòu)必須能確保翼尖在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并確保鉸鏈結(jié)構(gòu)能承受翼尖運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性負(fù)載。此外，任何單一故障都不能影響折疊翼尖的狀態(tài)，這要求777X的折疊翼尖擁有冗余的控制與作動(dòng)系統(tǒng)。

還有一個(gè)有意思的地方，F(xiàn)AA在文件中補(bǔ)充說(shuō)，地面翼尖折疊時(shí)，不能影響翼尖航向燈的能見(jiàn)度，同時(shí)需要適當(dāng)?shù)毓潭ㄒ砑?，以防止?duì)地面人員造成不必要的傷害。從目前波音公布的777X效果圖來(lái)看，左紅右綠的翼尖航向燈位于不可折疊的機(jī)翼末端，這樣設(shè)計(jì)是為了使777X在地面滑行時(shí)（特別是夜間），更好地展示整個(gè)機(jī)翼的水平高度，但豎起的高達(dá)3米多的翼尖是否需要燈帶顯示位置避免剮蹭，波音和FAA目前都沒(méi)有明確的解釋或說(shuō)明?，F(xiàn)在偶爾發(fā)生兩架飛機(jī)機(jī)翼剮蹭的事件，未來(lái)會(huì)不會(huì)發(fā)生在777X上翹的翼尖呢？

缺失的層流尾翼

這是一個(gè)很小的科技亮點(diǎn)，關(guān)鍵詞是“混合層流控制減阻系統(tǒng)（HLFC）”。當(dāng)氣流流經(jīng)物體表面時(shí)，靠近表面的氣流會(huì)因摩擦而降低流速，形成湍流，湍流會(huì)極大增加氣流與物體表面的摩擦力，如何消除或控制這層不友善的氣流，成為近些年飛機(jī)制造商開(kāi)始研究的課題。2017年9月26日，歐洲清潔天空項(xiàng)目就利用A340“嫁接”層流機(jī)翼進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。波音和美國(guó)宇航局（NASA）則在2013年對(duì)757飛機(jī)的垂直尾翼進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，研究了層流控制的相關(guān)方案，并在波音787-9飛機(jī)的垂直和水平尾翼上應(yīng)用。

波音采用的技術(shù)是一種通過(guò)尾翼表面的小孔吸附附面層上的氣流，延后湍流發(fā)生的位置，以此降低摩擦阻力的設(shè)計(jì)。這是微觀層面優(yōu)化飛機(jī)氣動(dòng)的方法之一。直至2014年范堡羅航展，外界都認(rèn)為這個(gè)新的氣動(dòng)減阻技術(shù)會(huì)成為未來(lái)波音所有產(chǎn)品的標(biāo)配，包括787-10和777X。但在2015年，波音決定不在777X上使用HLFC技術(shù)，原因聽(tīng)上去也很不一般。

“我們確實(shí)不需要額外的性能了?！辈ㄒ裘裼蔑w機(jī)發(fā)展高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理斯科特·芬奇（Scott Fancher）說(shuō)：“777X的設(shè)計(jì)非常順利，我們沒(méi)有過(guò)分在重量、油耗或空氣動(dòng)力學(xué)性能上追求極致，現(xiàn)在的指標(biāo)已經(jīng)在基線設(shè)計(jì)之上，我們的工程師要認(rèn)真的完善他們的設(shè)計(jì)思想，使飛機(jī)更具制造性和維護(hù)性?！辈贿^(guò)他也承認(rèn)，“HLFC系統(tǒng)的工作方式與777X機(jī)翼的尺寸配合并不完美?！?/p>

最終，我們不能在777X身上見(jiàn)到HLFC這樣的層流控制技術(shù)。這是一個(gè)“妥協(xié)”的結(jié)果，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候把所有最先進(jìn)的技術(shù)放在一起并不能得到最優(yōu)秀的產(chǎn)品，飛機(jī)的進(jìn)步不是技術(shù)的簡(jiǎn)單堆砌，合適的妥協(xié)可能才會(huì)獲得更完美的飛行。

清晰的市場(chǎng)定位

雖然是波音的新旗艦機(jī)型，擁有400座級(jí)的載客量定位，但是從目前的訂單來(lái)看，777X似乎沒(méi)有獲得強(qiáng)勢(shì)的市場(chǎng)表現(xiàn)。從2013年11月阿提哈德航空和漢莎航空各25和20架的啟動(dòng)訂單，到2017年6月新加坡航空的20架訂單，777X在5年的時(shí)間里只獲得了共326架訂單。777X的未來(lái)真的不好么？

當(dāng)然不是。777X的兩個(gè)子型號(hào)-8和-9，傳統(tǒng)兩艙布局時(shí)前者擁有365個(gè)座位，訂單更多的-9X則高達(dá)414座，這在所有雙發(fā)寬體客機(jī)中都是前所未有的，相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，A350-1000目前最多也只能排387座。777-9在同座級(jí)機(jī)型中沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的分析，波音發(fā)現(xiàn)有一些遠(yuǎn)程國(guó)際航線平均每年飛機(jī)座椅供應(yīng)數(shù)會(huì)增長(zhǎng)1%，777X會(huì)很好地滿(mǎn)足這一發(fā)展趨勢(shì)，尤其是對(duì)一些主干的遠(yuǎn)程航線來(lái)說(shuō)。

另外，同樣達(dá)到400座級(jí)的波音747飛機(jī)這些年也在大量退役，單是2017年，長(zhǎng)榮航空、美聯(lián)航和達(dá)美航空等多家航空公司的747客機(jī)相繼宣告退役，人們?cè)谂e行儀式紀(jì)念的同時(shí)，也在尋找747的替代品，擁有與其相當(dāng)載客量，超長(zhǎng)航程與更低油耗的777X成為了不二之選。

如此看來(lái)，波音在雙發(fā)寬體機(jī)的產(chǎn)品線上，通過(guò)從787-8/-9/-10到777-8/-9，實(shí)現(xiàn)了250座級(jí)到450座級(jí)的全覆蓋。特別是-9，巨大的載客量將使其成為未來(lái)所有民航飛機(jī)中單座運(yùn)營(yíng)成本最低的機(jī)型。波音認(rèn)為，777-9對(duì)于運(yùn)營(yíng)樞紐對(duì)樞紐之間的航線十分合適，-8則更適合航空公司進(jìn)一步拓展航線網(wǎng)絡(luò)，例如從北京直飛巴拿馬或南美洲的其他城市，這些都將與787家族形成非常好的互補(bǔ)組合。

由此可見(jiàn)，波音對(duì)其產(chǎn)品線的認(rèn)識(shí)與規(guī)劃相當(dāng)清楚，也頗有信心。尤其是在外界不太看好777X未來(lái)銷(xiāo)量的時(shí)候，波音民機(jī)全球銷(xiāo)售副總裁伊薩森·穆尼爾（Ihssane Mounir）在2017年9月表示，他并不擔(dān)心市場(chǎng)對(duì)777X的需求不足，因?yàn)橹袊?guó)有望在2030年成為全球最大的航空旅行市場(chǎng)，但到目前為止，中國(guó)的幾大航企也只是買(mǎi)了很少的飛機(jī)，一旦中國(guó)政府制定好新的五年計(jì)劃（2021年開(kāi)始的“十四五”），波音飛機(jī)的需求將會(huì)激增。

作為一款在成熟、成功機(jī)型上發(fā)展出來(lái)的新旗艦，777X不會(huì)像787那樣經(jīng)歷全新客機(jī)成長(zhǎng)中的坎坷，又能使用比787更先進(jìn)的翼型和發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù)。777X，未來(lái)的市場(chǎng)潛力的確給人們帶來(lái)了無(wú)限的遐想空間。

責(zé)任編輯：陳肖