波音787

title: 发展历史.
title: 背景.
content: 1990年代后期,波音767的销售量正逐步被空中客车的A330系列所蚕食,波音遂研发其取代产品。随着747-400的影响力开始减少,于是便出现了两个计划,分别为音速巡航机及747X。音速巡航机主要为增加至接近音速的飞行速度(约0.98马赫),耗油量则与现有的767及A330-200相近;747X则把现有的747-400机身加长,以及使用复合材料制成的超临界机翼,与空中客车A380竞争。航空市场普遍并不热衷于747X,但对音速巡航机的期望则高得多。美国有不少大规模的航空公司对此概念均表示乐观,认为把航程时间缩短可获不少乘客的好评。  九一一袭击事件后,全球航空市场均受创,而美国的公司更是首当其冲。它们曾经大力支持研发该款音速客机的,对于突如其来的资金流失来个措手不及。在油价上升的情况下,它们认为效益比速度更重要,波音公司遂提供机身构架使用的选择给客户。由于所需成本过高,其需求也大大泡汤,因此波音另提供其他计划给客户,原有的747X计划被取消。  音速巡航机被一新计划取代,称为7E7,当中的E字初期外界猜测有不少解法,例如「Efficiency」(有效率)及「Environmental Friendly」(环保)等。后来,波音宣布「E」只是英文的8(eight)字。自从波音发展出第一架喷射客机以来,波音所有客机都是以7x7来命名,从707、717、727,顺序至现时的777。而所有波音仍处于研制阶段的客机,都会暂时以英文字母命名;当客机方案正式启动后,公司便会以正式的数字编号取代,除了现时的787外,波音757最初是被称为7N7、767是7X7、777是767-X。  787使用了音速巡航机所提出的技术以及惯用的机体设计,波音声称787最多可比同类产品节省近20%的燃料,主要来自效能更高的发动机(占总体燃料节省的1/3)、增加使用较轻的复合材料(也占总体燃料节省的1/3)以减低机身的重量、以及使用了不少新科技(亦占总体燃料节省的1/3),例如使用了以太网路作机内的信号传输,制动系统使用电动控制取代液压控制,而机舱空调用空气,就从以前发动机取用压缩空气,改用电动压缩机。简言之,787的新系统,大体上朝向「电气化」的方向发展。  787与「音速巡航机」使用的科技,将会被用于波音整个飞机系列的替代计划,称为「黄石计划」,而787本身,其「黄石计划」代号为Y2。  2004年4月6日,波音宣布787客机使用的引擎有两个选择,分别为通用电气的GEnx及劳斯莱斯的特伦特1000引擎,这使普惠引擎公司无法推出自家的787用引擎。波音一向仅提供技术成熟的引擎型号予客户,而普惠公司的引擎的风险较高,尤其近期连续出现的故障问题(其中包括普惠近年在区间客机引擎市场的挫败,与及在空中客车A320提供PW6000引擎失败和同时期大量JT9D、JT8D和PW4000的品质问题),这也是波音对该公司引擎却步的原因。  不同厂商的787引擎均有着相同的标准接口,航空公司可把飞机的引擎互换,而不会有兼容问题;这在商用航空业界历史上实属首次。而787飞机引擎的市场预计在未来25年间可达400亿美元。  2003年7月经过50万人的投票,结果将使用「Dreamliner」(梦幻客机)来称呼7E7(即现在的787)。 每当有一款新型号的客机推出,其厂商所声称的产品特色均会受到竞争对手作出质疑的提问,例如波音对A380珍宝客机的怀疑,以及空中客车模仿「音速巡航机」,787也不例外。空中客车的John Leahy对波音787的特点作出种种驳斥,例如认为大量使用复合材料是「荒谬」的,而波音则回应这种技术已在军用飞机上证明是可行的。随着A380将投入营运,空中客车并未减少对波音的威胁。而空中客车也将推出轻量版本的A330向波音的787作出迎击,该型号被命名为A350(旧版),将使用787的新一代发动机,但并不像787般广泛使用复合材料,取而代之使用了铝—锂合金作机身。至2005年10月13日,空中客车已经从十余间公司收到143架A350的订单,但是由于A350的设计出现大幅改变(包含机身加宽及提升复合材料的使用,并命名为A350XWB),预计2013年才能投入服务,比787晚。相比之下,787已经有670架以上的确实订单。  面对A350的挑战,以及满足英国航空及阿联酋航空的要求,并从其取得订单,波音宣布研发787-10型号。该型号是787-9的加长版本,载客量可达290至310人。  2007年5月下旬,首架787开始总装。同年7月8日,首架787下线。波音选在7月8日向外界展示787客机,是因为2007年7月8日的美式写法是「07/08/07」,刚好拼成「787」。  原订于2007年秋季开始试飞的787客机,延期到2007年11或12月中旬,导致了原订2008年5月要交给第一批客户全日空将延后6个月,延到2008年12月才能营运,将错过因应2008年北京奥运的庞大运输量,原订2008年交付的30到35架787延到2009年交机。
title: 设计与制造.
content: 波音使用两款新的发动机来提供787的动力,分别为通用电气的GEnx及劳斯莱斯的特伦特1000引擎,波音宣称这款新发动机将可比波音767增加20%的油耗效率,其中增加40%发动机的效率、增加空气动力的改进效果、增加轻量之复合材料与更先进的系统。787已于2014年5月取得330分钟之双发延程飞行(ETOPS)。  787也是首次采用全球多国之专业厂商共同分摊风险的方式制造787,包含了日本、韩国、欧洲等国家,完成各零件的制造后,再透过由747-400改装而成的波音747-400 LCF将零件送至西雅图的最终组装厂完成飞机的组装,并进行后续之测试、交付。
title: 测试.
content: 2009年12月15日,当地时间早上10时27分(格林威治时间18时27分),首架787(注册编号:N787BA)从位于美国西部华盛顿州(Washington)制造厂附近的潘恩机场(Paine Field)起飞,并于下午1时35分(格林威治时间21时35分)降落。历时3小时的飞行测试。原本预计测试4个小时,因为天候状况不佳而提前结束。波音预计花费9个月完成所有测试。 测试项目总共使用六架飞机,编号由ZA001至ZA006,其中四架装载劳斯莱斯瑞达1000发动机,另两架装载通用电气GEnx发动机。第二架(ZA002)测试机(使用全日空涂装)于2009年12月22日加入测试行列,第三架测试机(ZA004)及第四架测试机(ZA003)分别于2010年2月24日及3月14日首飞。2010年3月24日完成颤振及地面测试,开始进行飞机之极限测试。2010年3月28日完成机翼极限载重测试,该测试需加载150%设计载重并维持3秒钟,机翼在测试时由测试仪器将机翼末端由水平状态往上方翘曲将近。
title: 交付.
content: 历经近三年的延迟,第一架波音787(787-8)于2011年华盛顿州当地时间9月26日交付给全日空开始商业飞行。
title: 产品型号.
content: 波音787梦幻客机是航空史上首架长程中型客机,打破以往长程客机必为大型客机的定律。波音787系列飞机共推出3种超高效机型,能使乘客享受到更加精彩的飞行体验,最初为787-3(已取消)、787-8、787-9等三型,波音日前也在巴黎航展上正式宣布开发更大型的787-10。
title: 787-3.
content: 787-3原本设计是给高密度之短程航线使用,在两级客舱下可乘载290名旅客,满载时续航距离为2,500至3,050海里(4,650至5,650公里)。使用787-8相同之机身,但是改用了传统的翼尖小翼,使得翼展缩小大约7.6米,让787-3更能够符合国内线的登机门,尤其是日本的机场。此型号之最大起飞重量减至165,000kg。  2010年12月,波音正式取消787-3的生产计划。
title: 787-8.
content: 787家族之基本型号,三级客舱下有242座位,长57米、翼展60米,续航距离为7,650至8,200海里(14,200至15,200公里)。同时,也是波音第三种广体客机翼展宽度比机身长度还长之型号(747SP与777-200LR)。已于2011年10月投入服务,启动客户为全日空。目标是扩大到新的不中停航线,但不足以使用大飞机营运之市场。787-8之ICAO机型代号为B788。 2015年,波音将首架波音787-8原型机(N787BA,ZA001)捐赠给日本名古屋,在中部国际机场静态展览。目标将取代767-200ER与767-300ER,并与空中客车A330-200和空中客车A350–800竞争。
title: 787-9.
content: 787-9是基本型号之加长版,机身长度63米,于三级客舱下可容纳280名旅客,满载时之续航距离为8,000至8,500海里(14,800至15,750公里)。此型号与787-8有几处不同处,如:机身长度、更大的油箱(原先与787-8一样)与更高的最大起飞重量,但跟787-8一样的翼展。787-9之ICAO机型代号为B789。同时起落架控制方式亦有改良,加入Early Doors Operation(EDO)技术,即是于起飞后机轮离地1至2秒后,主起落架舱门会预先自动打开,从而减少收机轮所需的时间,如果在主起落架舱门打开超过半分钟没有收起机轮的操作,舱门会自动关闭。787-10有同样的设计。  最初计划于2011年投入服务,但2011年10月时计划自2014年开始交付给客户。波音用来目标取代767-400ER,并与空中客车A330-300竞争。如同787-8一样,787-9也可开航新的不中停航线。2010年7月,飞机之配置定案。  787-9的原型机于2013年9月17日首飞,2014年6月16日取得美国联邦航空总署(FAA)与欧洲航空安全局(EASA)之认证,启动客户新西兰航空于2014年7月8日接收第一架787。虽然新西兰航空是最先接收787-9的航空公司,但最先开始787-9的商业运行的是全日空,于2014年8月7日开始国内线(东京─福冈)服务,而新西兰航空则于2014年8月9日开始奥克兰至悉尼之商业运行。目前最长之787不中停商业运行航线为联合航空之洛杉矶至新加坡。
title: 787-10.
content: 787-10为68.3米长之机身,满载航程可达7000海里(12,964公里),为787家族中最大的型号。787-10相较于787-9于机翼前增加10英尺(3.05米)、机翼后方增加8英尺(2.44米),目标与787-9有90%以上的共通性。航程可涵盖90%之广体客机航线,如美国西岸至欧洲或跨太平洋航线,在三级客舱下可乘载330名乘客。目标是取代777-200、空中客车A330与空中客车A340,并与空中客车A350-900竞争。新加坡航空为其启用客户。787-10之ICAO机型代号为B78X。  波音于2015年12月2日完成细部设计,2016年3月开始主要零件的组装,并于同年11月30日送到南卡罗来纳州北查尔斯顿,也是787-10唯一的最终组装厂(因787-10的零件较大,无法运至西雅图的工厂,同时也是波音首次有非于西雅图生产的型号)。首架787-10已于2017年2月17日下线并于2017年3月31日首飞。2018年3月已交付给新加坡航空。新加坡航空将其787-10的首航"新加坡-大阪"的航线。参照这里为新加坡航空787-10的舱位安排。 <br>新加坡航空及其子公司 — 酷航是第一家营运所有787机型的母子航空公司(酷航 - 788,789),(新航 - 78X)。 联合航空则是第一家营运所有787机型的航空公司。
title: 先进技术.
content: 为了达到787的性能目标,波音在飞机各部分采用了不同程度的先进设计,以符合目前全球对环保的要求。
title: 气动力设计.
content: 目前对于787气动力设计有关的资料非常少,仅知787的机翼设计在737NG (Next Generation)/777的超临界机翼设计基础上启用全新的U型机翼。除机翼采用U型超临界机翼之外,其余增加气动力的设计还有流线机鼻与鲨鱼鳍式翼尖小翼与尾翼,估计这些设计约可增加5%的气动力效率。
title: 结构设计.
content: 波音787使用了音速巡航机所提出的技术以及惯用的机体设计。其中受瞩目的为波音787主体结构的大部分(包含机身和机翼)将采用复合材料设计,而不是现在常用的铝合金,此外还使用钛合金,其中复合材料所占质量比例提高至50%,而飞机的形状设计也因此而变得更动感。复合材料不像铝合金那样容易发生疲劳和腐蚀现象,密度也比铝合金小,具有高比强度和易于设计的优点,因此波音787的维修费用会较同级机型更低,而最大速度更大,更节省燃油,更环保。
title: 材料应用.
content: 787发展之初,为了要选用复合材料还是铝料做过多次的比较。铝的优点是其施工容易且技术成熟,价钱方面也能够降低成本,但近年来复合材料的发展,对于复合材料的特性已经完全能掌控,质轻强度够是复材的优点,且复合材料能够埋入光纤管来监控飞机的状况,对于后期的维护成本跟安全上都能达到最新的飞机需求,就是至少能够性能提升20%以上。因此波音最后决定大量使用复合材料来当做787的主要机身、结构,且复合材料应用在发动机压缩器叶片跟主叶片的技术已经纯熟,也将复合材料大量应用在发动机的叶片、发动机罩等部分。波音787复合材料的用量达到了50%,性能得到较大提高。不过,复合材料虽然寿命较长,但是强度却会逐年小幅下降,而且碰撞时无法轻易修复,可能使高龄飞行器容易因操作不当,维修费昂贵导致提早退役的情况。  787为了能够跟市场竞争,并吸引航空公司的买气,因此在概念设计时就已经定义出飞机的性能要超越旧型至少20%以上,且重点在维修成本的降低跟维修的方便性与产品的可靠度,以下是波音在简报上所提的性能需求:  由上面的需求可以知道为什么787要用复合材料来当做飞机的主要材料,因为只有复合材料才能符合新的性能需求:
title: 发动机.
content: 波音787除具有特殊机鼻设计、新翼端概念与雕塑垂尾结构等外型设计外,并提供两种发动机架构作为选择,分别为通用的GEnx及劳斯莱斯的特伦特1000发动机,不同厂商的787发动机均有着相同的标准接口,因此航空公司可把飞机的发动机互换,不存在不相容的问题。
title: 客舱设计.
title: 灯光设计.
content: 机舱内以发光二极管提供照明,取代传统使用的荧光灯。飞机入口配以新颖的照明灯光,营造出头顶即是天空的感觉,天空特色的舱顶一直贯穿整个客舱,而客舱设计则沿袭自波音777系列的「波音概念客舱」设计。机组还可以在飞行中控制天空特色舱顶的亮度和颜色。需要时,乘务员可以为乘客提供白天的感觉,而当乘客需要休息时,舱顶则可模拟美丽的夜色。  机舱以「波音概念客舱」设计、动态照明以及飞行中可以由乘客调整透明度的电子遮光帘为特色,并利用可以变幻色彩及明亮度的LED阵列营造出模拟「天空」的天花板效果。
title: 舷窗设计.
content: 787的舷窗比目前民用飞机(A330)中的大一倍,窗的位置亦更高,所以无论坐在飞机的什么位置,乘客都能看到地平线。机身舷窗有别于过往使用隔板,而改用电致变色的原理调整明暗,减少窗外射入的眩光及维持透明。然而此设计亦招致大量批评,被指为“纯粹方便乘务的设计”。舷窗即使最暗也依旧无法与传统遮光板媲美,日间飞行光线仍可以透过窗户,影响乘客睡眠。在部分航空论坛亦有抱怨称“蓝色舷窗就是个特大号滤镜,根本没法好好拍照,剥夺了乘机最后一点乐趣”。
title: 其他空间设计.
content: 顶部行李舱是目前业内最大的,每个乘客都可将任一尺寸的拉杆式箱包置于舱内,而宽敞的洗手间大得足以容纳一个标准尺寸的轮椅。  波音787的空间设计概念提供顾客良好的机舱航行环境和舒适性,其加大空间让乘客有更宽广的活动空间,特殊灯光设计与发光二极管使用让人有种新奇的感觉。
title: 事故记录.
title: 787客机停飞事件.
content: 2013年1月7日,日本航空8号班机的787客机,在完成东京-波士顿共12小时左右的飞行后,该机在波士顿洛根机场停放时,电子舱的电池发生起火爆炸。  隔日,从波士顿飞往东京成田的日本航空7号班机,同为787客机在滑行时左侧引擎发生漏油事件,机上200人紧急疏散。在同一日,联合航空的一架787客机在进行检查时,该公司维修人员发现配线错误的情形。  在接连10日内,日本航空以及全日空两家日籍航空公司旗下的787客机接连发生诸多故障,全日空在该月16号紧急停飞旗下共计17架的787客机,全日空因此事件造成约14亿日圆的损失。  美国联邦航空总署(FAA)则发布命令让所有登记于美国的787客机强制停飞,并要求波音公司彻查787客机的安全性,日本政府也设立小组对一连串事故进行调查。这是美国联邦航空总署在1979年美国航空DC-10客机坠机事故后,首度颁布停飞指令。欧洲航空安全局(EASA)也立刻发布停飞相关命令,印度民航局亦要求印度航空停飞该机,接着全球各地陆续停飞787客机。 2013年1月19号,波音公司在事故后发表将暂停交付787客机,直到问题解决为止,但仍会持续生产。在调查后,各项证据直指787客机所使用的锂电池系统为首要原因,波音公司对此问题进行一连串的改良、测试后,2013年4月26日,美国联邦航空总署正式解除787客机的停飞命令。  但在复飞后,787客机的系统仍存有问题,后续造成多起故障、起火事故,让多间航空公司都蒙受巨额损失,波音公司至今仍无法确认导致这些问题的根本原因。 波音公司的主要对手,欧盟飞机制造商空中客车高层,销售总监约翰·莱希在交付第1000架A330客机的庆祝仪式上首度针对787客机造成波音公司的困境发表评论:「这款飞机(787客机)很显然地并不可靠,也不具备成熟的系统。」他说:「他们(波音公司)推出的是一个不成熟的构造。虽然它最终会完善,但将会付出庞大的时间与资金,还会造成大量的航班被迫取消。也许要重新设计飞机上许多系统。」
title: 性能规格.
content: 资料来源:787-8 fact sheet, 787-9 fact sheet,787-10 fact sheet,波音787机场规划报告

Summary: ,是波音公司最新型号的广体中型客机,由波音民用飞机集团负责开发,于2011年投入服务。787在典型3级舱等配置下可载242至395人。燃料消耗方面,787比起767更省油,效益高出许多。此外在用料方面,787是首款主要使用复合材料制造的主流客机。也是波音公司第二款使用线传飞控之飞机,使机师可轻易地从777转训至787。