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科普知識:為什么波音飛機越來越少?

舊飛機網 / 2019-03-11

 波音在 50 年代以波音707 遠程噴氣式客機為契機,一舉把因循守舊的道格拉斯從王座上打了下來。道格拉斯再也沒有恢復過來,先被麥克唐納收并,最后落到世仇波音的籬下。在歷盡驚險、成功地推出波音 747 后,波音無可爭辯地登上了民航飛機世界的王位。

在經歷了從彗星式噴氣客機到協和式超音速客機的挫折后,歐洲航空工業的散兵游勇們痛定思痛,聯合起來組建了空客。空客的故事充滿了遠見、雄心、艱難和辛酸。空客用 A300 進占了中短途寬體市場,A320 進占了窄體市場,占領了橋頭堡。隨后,空客開始向遠程寬體的王座發起了沖擊,從 A330/340 到 A380,前赴后繼,攻城掠地。波音以 777、787和“先進”747發動了帝國反擊戰,空客則進一步推出 A350應對。戰斗正在白熱化,鹿死誰手,尚未可知。但這場戰爭的結局將影響未來 30 年民航工業的走向。

在醞釀 A300 的時候,空客就對 A300 的型制和未來的發展作了大量的預研。預研方案中不光有雙發中程型號,用于中短途高流量航線;還有四發遠程型號,用于取代正在進入退役階段的波音 707、DC-8。經過仔細研究,空客將最初的切入點定為中短途高流量航線。這是符合歐洲市場特點的:大城市多,對噪聲和污染控制的要求嚴格,航線距離短,航班周轉時間短。北美市場也有很大的需求。最后機身長度適中的寬體雙走廊雙發 B1 方案獲選,成為最終的 A300。A300 獲得初步成功后,空客推出了縮短機身的 A310,以適應客流稍小的航線。日后 A300 也增加了加長的 A300-600。空客接下來向更小的波音 737、DC-9 的市場進軍,這就是非常成功的窄體單走廊 A320。

四發大型遠程客機的夢并沒有消逝,但分歧出在先研制雙發的 A300 的后續機以和波音 767 競爭,還是先研制四發大型遠程客機。80 年代時,雙發客機仍然受 ETOPS(Extended Twin engine OperationS,意為雙發運行)規則限制,在整個航線上不能遠離沿線的任一備降機場多于相當于 60 分鐘飛行時間的距離,以免單發失效時無法安全降落,所以太平洋上的越洋航線必須用四發。四發除了可靠性較好外,也不需要過分的備用推力以保證單發失效時仍然能夠安全起飛和降落。比方說,四發的每臺發動機只需要 33%的備用推力就可以補足單發失效時的推力損失,而雙發就需要 100%的備用推力才能補足。這額外的推力在用不到的時候,在重量、耗油和迎風阻力上都是一個浪費。所以從某種意義上說,四發耗油、阻力、重量、復雜性、成本上的缺點部分被備用推力要求的下降所彌補,所以也不是一無是處的。北美的航空公司強烈傾向于較省油的雙發,亞太的航空公司強烈傾向于遠程、中程通吃的四發,歐洲的航空公司騎墻,對兩者莫凌兩可,空客為此左右為難。

轉機出現在空客總設計師 Jean Roeder,他提出用同一副機翼和機身,同時適應雙發和四發的要求,內側發動機的位置固定,四發的外側發動機為機翼卸載,以適應增大的飛機重量。這個想法并不像表面上看起來那么簡單自然。由于機翼設計對整個飛機的氣動和結構有至關重要的影響,將決定飛機的制造成本和運營效益,長期以來機翼都是為飛機量身定做的。Roeder 的共用機翼是在對氣動和結構的理解已經爐火純青的基礎上提出的,大大節約了工程開發的成本,也縮短了總的研制時間。于是空客決定用共用的機身和機翼,同時上雙發和四發的型號。Roeder 的機翼在氣動設計上也有獨到之處,在機翼最厚的的地方稍后開一道細細的縫隙,使機翼上表面的激波前鋒產生的高壓可以通過這道縫隙泄放到前下方壓力較低的區域,削弱了激波的作用,減少了升力和阻力的損失。同時,機翼的襟翼在飛行中可以后退,以改變機翼的弦長和剖面形狀,根據大氣狀態、載荷和燃油的消耗,優化升力產生的位置,用較簡單的技術達到“任務適應機翼”的效果。為了適應更重的四發 A340 的需要,主起落架除了在機身兩側各有一副外,在機身下再增加了一副。對于較輕的雙發 A330 來說,中間的起落架沒有必要,這個空間就被用來作為額外的油箱,多載燃料。隨著時間的推移,A340 的設計目標也上調,不再以替代波音 707、DC-8 為目標,而以 DC-10、L-1011 和更先進的 MD-11 為目標。四發首先推出,命名為 A330,雙發一年后推出,命名為 A340。但空客的市場部強烈反對這樣的命名法,指出要是 330 是四發,340 反而是雙發,肯定要把公眾繞糊涂了,所以還是一反按時間順序命名的慣例,后推出的雙發命名為 330,先推出的四發命名為 340。兩者在 1987 年的巴黎航展上正式公布,A340 在 93 年開始投入航班服務,A330 在 94 年也開始投入航班服務。A330 和 A340 采用從 A320 開始的電傳操縱,三型飛機之間操縱完全相同,飛行員不需額外培訓就可直接操縱不同的飛機,為航空公司大大節約了飛行員培訓的時間和經費,成為空客的一大賣點。A330/340 和 320 也形成了一個完整地產品系列,為航空公司使用統一的空客產品提供了條件。推出了基本型之后,A330 和 A340 都推出加長型、增程型、貨機型等,以適應更寬廣的市場需求。

 

道格拉斯自從被波音用 707 搶了先之后,一直沒有在民航客機市場翻過身來,67 年被二戰中的后起之秀麥克唐納收并后,合組為麥道。但合組并沒有為道格拉斯的民航機帶來新的生機,DC 系列客機依然每況愈下。到 80 年代時,麥道已經在世界上到處拋媚眼,尋求合作伙伴,這里面包括空客。麥道極力游說空客的各成員國,要合伙對付“西雅圖的那個大熊”,放上臺面的主要方案就是用 MD-11 的機身和 A300 的機翼,推出一架雙發寬機身客機。新飛機有一個名字,叫 AM300。但空客和麥道各懷鬼胎,在三發還是雙發、機身截面寬度(MD-11 采用和 DC-10 一樣的機身截面,所以 5.64 米的 A300 的機身截面比 6.19 米的 MD-11 窄)上雙方都拒絕讓步,最后合作流產了,空客推出了 A330/340。空客的做法對麥道是有點落井下石的,麥道再也沒有在民航機領域有所作為。美國國會對此惱羞成怒,開始指控空客成員國的不正當補貼,空客則反唇相譏,指控波音得益于美國的軍購和NASA。雙方都把官司打到關貿總協定去,并由今天的世貿繼承了下來。這筆官司到現在也沒有打完,不過雙方都正式表示,美歐之間有太多的政治經濟聯系,不應也不會為此阻礙雙方的合作。看來這就是一場公關秀,國內壓力大了,就拿出來演一演;壓力過去了,就束之高閣,誰也不把它當真的。

A300成功的最大因素有兩個:雙發和寬機身。雙發省油,噪聲低;比波音768寬、比波音747窄的寬機身即使機場寬大舒適,又使地板下的貨艙正好適合標準航空集裝箱的形狀和大小。A330和A340繼承了A300的機身界面,A330加長了機身,增加載油量和載客量,定位于波音767的高端和波音777的低端之間,適用于北美到歐洲或北美西海岸到東北亞太平洋沿岸目的地的航線;A340面向遠程民航市場,定位于DC-10、L-1011和MD-11。以較早的“經典”波音747(指波音747-300以前的型號)。S340-600在公布時是世界上機身最長的民航客機,A340-500則是航程最遠,達到15,700千米,使空客首次進入了一直被波音747-400所把持的超遠程亞太航線,如北美西海岸到澳大利亞或東南亞的航線。這也算歐洲在戰后首次有了可以挑戰美國在大型遠程民航客機的絕對優勢的資格,盡管還只是挑戰而已。波音747-400依然穩坐王座。事實上,A340也是到后來才敢于“怯生生”地挑戰“經典”波音747,從來沒有打算直接和波音747競爭。

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