波音787—10取證——「夢想飛機」計劃收官

波音787-10

波音787-10裝配的羅羅發動機

最新出版的英國《國際航空》雜誌載文，介紹了波音787-10取證的情況。1月19日，波音公司獲得美國聯邦航空局（FAA）為波音787的第三種機型——波音787-10頒發的型號認證修訂證書，為其投入商業運營掃清了道路。型號合格證修訂證書的獲得，為2017年3月開始的試飛項目畫上句號，試飛中共有3架飛機進行了約900小時的試驗。試飛項目團隊讓飛機經歷了一系列試驗，旨在確認飛機的操縱品質、機載系統和整體性能滿足設計要求，並達到確保安全飛行所需的取證標準。

波音787是由787-8/-9/-10三個機型組成的客機系列，作為波音787-9的加長型，波音787-10保持了與前者95%的共通性，同時具有更多座位數和載貨量。波音787-10設立了燃油效率和運營經濟性的新行業標準，每座油耗和排放較其替換機型降低25%。這種機型可以在典型兩級客艙中載客330人，航程達11910千米。迄今，波音已經從全球9家客戶獲得超過170架波音787-10訂單，預計在2018年上半年向新加坡航空交付首架飛機。

波音787-10的主要特點

波音787-10是該系列中機身最長、運力最大的機型。雖然和波音787-8和-9擁有一樣的翼展（60米）、同樣的機高（17米）和同樣的機身橫截面（5.74米），但它的機身更長，達到68米，比波音787-9長5.4米，比波音787-8長11.5米。如此長的機身使該機有更大的運力。按標準的兩級艙位布局，波音787-10可攜載330位旅客（公務艙32人，經濟艙298人）；若全部為經濟艙位，則可容納440名旅客，比波音787-9增加14%，比波音787-8增加36%。波音787-10的下層貨艙容積為175立方米，在前艙可容納22個LD-3集裝箱（每個容積4.5立方米）、後艙容納18個LD-3。總共40個LD-3集裝箱的容積比波音787-9多4個，比波音787-8多12個。散裝貨艙還有11.4立方米的容積。因此，總的載貨量比波音787-9多15%，比波音787-8多41%。從載荷/航程性能來看，波音787-10的最大起飛重量和波音787-9一樣，為254噸，而波音787-8的為250噸。波音787-10在兩級配置情況下，航程為11910千米，波音787-8的航程通常為13620千米，而波音787-9的則為14140千米。

波音787-10是波音787-9的加長型。機身加長了5.4米，3米在機翼之前，2.4米在機翼後面。從結構角度看，機翼前面增加了5個結構艙，後面加了4個艙。波音試飛副總裁韋恩·泰吉特表示，波音787-10不同於其他波音787-8和-9型的主要特點在於它的半槓桿式起落架，這改變了飛機旋轉時所環繞的樞軸點。泰吉特說，「起落架上增加的助力器鎖定後，飛機得以繞後輪旋轉，而不是像其他機型那樣繞起落架的中間點，特別是起飛時，就繞著後輪轉了。」

和半槓桿式起落架一起研發的還有電傳操縱系統（FCS）的新控制律，如泰吉特所述，「每當你改動一架飛機，或是加長它，它的操縱特性就會有所改變。」波音公司之所以要調整FCS控制律，目的是使其與母型機的差別盡量縮小。在波音787-10上採用的新控制律，使升降舵產生使機頭向下的動作，以調整機身姿態防止機尾觸地。這增加了機身和跑道之間的距離，從而增加了旋轉和拉平時的安全性，使波音787-10可採用更長的機身。研發半槓桿式起落架和FCS控制律，是波音商用飛機設計中採用「異花授粉」獲得成果的一個實例。波音最初研發這些技術是在本世紀初的波音777-300ER上。

在發動機選擇上，客戶可以為波音787-10選用通用電氣公司的GEnx-1B或是羅羅公司的遄達1000 TEN發動機，這兩型發動機都可提供338千牛的起飛推力。兩家供應商都提升了原來的GEnx-1B和遄達1000發動機的性能。其中，通用電氣採用了提升性能的改進包，而羅羅則採用了B包和C包來改進遄達1000。羅羅公司認為它為787-10研製的遄達1000 TEN是「遄達1000設計中的階段性變革」，在其基礎上又帶動了為空客A350設計的遄達XWB研發的技術。羅羅公司指出，遄達1000 TEN有一個新的壓縮機系統，其中採用了為空客A350-900上的遄達XWB-84研發的按比例減少中壓和高壓壓氣機，而高壓渦輪結構是採用為空客A350-1000研發的遄達XWB-97發動機上的。

遄達1000 TEN和遄達1000 C發動機組件之間的差別還在於一個模塊式空氣系統，更多使用複合材料，重新設計了各外部系統，一個新的外齒輪箱和一個改進的發動機控制系統（羅羅將其稱之為採用「新一代先進壓氣機技術」的控制系統）。遄達1000 TEN的設計目標是可作為所有波音787機型的動力裝置，不僅是為波音787-10。該發動機於2017年8月獲歐洲航空安全局（EASA）的許可證，於11月投入波音787-9使用。

波音表示，波音787-10和其他兩型之間的通用性高於95%，它們在主要結構、組件和系統方面都是相似的。和其他兩型一樣，波音787-10機體重量的近50%是先進的碳纖維複合材料，包括機身、尾翼和機翼。其餘還採用了20%的鋁、15%的鈦、10%的鋼和5%的其他材料。碳纖維複合材料有兩種。一種是碳層壓板，另一種是碳夾層結構。用於機身、垂直和水平安定面、機翼外殼及前緣的碳層壓板是將樹脂熔入多層碳纖維帶中，使之固化成一個構件；而用於垂直、水平安定面和機翼的碳夾層結構，則是把兩片薄且很堅實的蒙皮粘在重量輕而厚的芯上。

波音787另一個重要特性是電氣結構和動力分配系統。在傳統的結構中，從發動機出來的高壓放氣有多項功能，包括給輔助動力裝置（APU）的啟動器、發動機起動機、液壓裝置以及機翼防冰和機艙環境控制系統（ECS）做動力。相比之下，波音787的這些功能都是採用電氣系統。每台發動機上的發電機和APU直接連接到發動機減速器，以此獲得動力，帶動一個後電氣/電子艙和遙控配電裝置。

泰吉特強調說，波音787-10尺寸雖大，但並不影響到其結構。他說，「各系統並沒有重大的變化，只需要滿足其較大功率的需求，即增加長度的布線、增加必要的面積。」為此，波音提升了電氣驅動的HP壓縮機、低壓空調組件及其相關的布線的功率，就解決了系統的工作。例如，波音787-10的座椅數量較多，意味著需要增加機艙的環境控制和滅火能力。

大運力是波音787-10的優勢

如前所述，波音787-10不能飛的和波音787-8/-9那麼遠。該機列出的航程也比空客A350-900的15000千米少2037千米。

波音指出，航程長短取決於所採用的一套規則。波音表示，它若用於空客A350-900同樣的一組規則來分析，波音787-10則可飛13186千米。這意味著，波音787-10的11910千米的航程能力只比空客A350-900少1278千米。但是，大運力而不是航程能力才是波音787-10的特點所在。波音計算過，波音787-10的運力使它在經濟上有優勢。波音787-10的設計使它在用於取代航空公司主幹線網路中最常用的波音777-200ER和空客A330-300和A340-300時，更省油，減少了每座經營成本，並使它飛這些航班更高效。

在2013年啟動波音787-10時，波音就大膽地預測，該機將成為「迄今研發的最省油的中遠程噴氣客機」。公司聲稱，該機將比325座的空客A350-900節省8%的經營成本和少用9%的燃油，比波音777-200ER和空客A330-300少用25%的燃油。

波音787-10的座位數和貨運能力的設計是為航空公司提供可增加能盈利的航班頻度的新一代平台。例如，歐洲與北美之間的航線、歐洲與亞洲之間以及亞洲範圍內航線，最迫切需要效率好的大運力飛機。比如：波音787-8和波音787-9，適於開拓航線網路，而波音787-10則可載更多的旅客和下層艙貨物，使航空公司增加運力。

試驗與生產

第一架波音787-10是N5282C （c/n60256），於2017年1月在波音位於南卡羅萊納州的北查爾斯頓工廠出廠，於3月31日首飛。隨後，另外2架（N5482C和N5652C）加入到試飛和取證試驗之中。其間，3架飛機累計試飛900小時。

試飛中，主要是評估飛機的操縱、各系統和總體性能，不僅要確保波音787-10符合製造商的內部要求，更主要是符合FAA提出的FAR第25部的標準和EASA關於大型渦噴飛機的規章。泰吉特說，「像波音787-10這樣的改型機在進行試驗時，習慣從漸進的角度去看待飛機的變動。這些變動是如何融入進去的，它們又如何影響到規章和要求的，於是，我們相應地設計試驗計劃。至於波音787-10，其中有些是對派生型機的典型要求，因為已經相當程度地影響到操縱特性了。」除了取證工作之外，波音公司還利用波音787-10的試驗，來評估結構和系統的不同對運營、維護的影響。

波音787系列都在南卡羅萊納州北查爾斯頓的廠區里完成。所有波音787都是由國際供應鏈共同完成的，涉及波音公司以及它在北美、歐洲和亞洲的合作夥伴。第41段是前機身，包括機頭、駕駛艙，是由堪薩斯州威奇塔精神航空系統公司生產的，該公司還負責供應機翼的固定和活動前緣。第43段（前-中機身）是由日本名古屋的川崎生產的，在日本名古屋生產的還有富士工廠製造的第45段（機翼翼盒）、機翼（三菱重工）、機翼固定後緣、主起落架機輪艙（川崎重工）。

義大利格羅塔里的萊奧納多公司生產了第44和46段（中機身）。澳大利亞墨爾本的波音航空結構公司生產了機翼的活動後緣。波音公司在猶他州鹽湖城或華盛頓州弗雷德里克頓工廠里生產垂尾，但是其活動舵面是由航空工業成飛製造的。波音公司在加拿大溫尼伯的工廠生產機翼/機身整流罩和起落架艙門。翼梢小翼、襟翼支撐整流罩和48段（後機身段）來自韓國釜山的宇航公司。起落架是由加拿大多倫多的賽峰起落架系統公司生產的。客艙艙門由法國圖盧茲的拉特克埃爾公司生產，貨艙門則來自瑞典林克平。

波音787-10的總裝延續以前在波音787-8、波音787-9上已經建立起來的程序。每架飛機分5步往前走。在0工位，機翼和中機身相連接；1號工位是前、後機身和尾翼與中機身相連，還包括安裝地板架、起落架、液壓和電氣系統。在2號工位，工人安裝座椅，飛機通電，機輪上帶負重。在3號工位安裝發動機，同時進行生產試驗和座艙壓力試驗。在4號工位，發動機和內飾安裝全部完成，還要進行電氣、液壓和機械系統的測試。隨後，每架波音787拉進北卡爾斯頓噴漆廠房按客戶的要求噴塗標識。噴完漆之後秤重量，檢查燃油系統、泵、閥門、油箱、輔助動力裝置等，校正羅盤。總之，所有系統都要測試，發動機開車，輪胎、減震支柱、液壓油……測試。在座艙里，技術人員檢查各個系統的功能，內飾是否達到FAA規定的標準。然後，飛機推上試飛線。最後，待客戶在文件上簽字接收後，飛機交付。

訂單前景

航空租賃公司的CEO斯蒂文·伍德瓦爾·哈齊在2013年波音787-10推出時訂購了25架，他說，「波音787-10無論大小、運力和運營成本，都十分理想。」儘管有讚揚的聲音，但波音787-10的銷售還是緩慢的。截至2015年底，波音787-10有149架訂單。2017年3月，新加坡航訂購了19架波音787-10和20架波音777X。2017年11月，在迪拜航展上，阿聯酋宣布購買40架。截至目前，波音售出了200餘架。

影響到訂單狀況的還有更多的因素。新一代更高效的寬體產品，無論是波音的，還是空客的，近年來都銷售的很慢，無論它們是完全新設計，如波音777和空客A350，還是現有飛機的改型機，如波音777X及空客A330neo。其中部分原因在於，已經有很多沒有交付的訂單影響到交付進度。例如，若阿聯酋的波音787-10訂單還不最終敲定，那麼它到2022年還拿不到其中的第一架。這也可能影響到航空公司下訂單的願望。同樣，自2014年以來，油價較低也打壓了市場對引進新的更節油機型的需求。

無論如何，波音希望未來787-10有一個健康的發展。波音於2017年6月最新發布的《到2036年的長期市場前景展望》中預測，從現在到2036年，對新的小型寬體機的需求為5050架，對新的中型寬體機（包括波音787-10）的需求為3160架。波音把787-8和787-9定為200～340座級的小型寬體機，而把波音787-10定為340～450座級的中型寬體機，波音777和波音777X也屬此類。波音的目標是，對寬體機市場需求做到全覆蓋。即用它的波音787、波音777和波音777X在座位、航程、有效載荷和功能方面互相補充，來驅動其銷售。就是說，波音787系列飛機在其中低端，波音777在其頂端，在每個系列中，和兩個系列之間，要提供系統和培訓方面的通用性。

許多航空公司對此方案表示出歡迎的態度。全日空、英航、阿提哈德航空和新加坡航空都訂購了787-10，作為對已有的波音777的補充，而全日空、英航和阿提哈德航空還訂購了波音787的其他機型。隨著波音787-10開始投入使用，運營商將有機會在每天的使用中來測評該機的前景。波音787-10會成為將來數十年中，銷售最好的商用噴氣航線飛機之一。

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