Boeing 787 Dreamliner

Tausta

1990-luvun loppupuolella Boeing alkoi suunnitella seuraajaa 767- ja 747-400-malleille, joiden myynti alkoi hiipua. 767 oli jäänyt käyttökustannuksiltaan pahasti Airbusin A330:n jälkeen, ja Boeing menetti yhä useamman mahdollisen 767-kaupan A330-200 -mallille. Boeing tarjosi lentoyhtiöille kahta uutta suunniteltavaa konetyyppiä, 747X:ää sekä Sonic Cruiseria. 747X olisi ollut 747-400:n pidennetty versio, ja Sonic Cruiser olisi ollut noin 15 prosenttia nykyisiä matkustajakoneita nopeampi, mutta kuitenkin alle äänennopeudella lentävä kone, joka olisi valmistettu suurelta osin komposiiteista. Sen nopeus olisi ollut noin 98 prosenttia äänennopeudesta, mutta polttoaineenkulutus olisi ollut kuitenkin vain yhtä suuri kuin 767:llä. Lentoyhtiöt eivät osoittaneet mainittavaa kiinnostusta 747X:ää kohtaan, mutta Sonic Cruiserin vastaanotto oli positiivinen. Suurempi matkanopeus mahdollistaisi useampia päivittäisiä lentovuoroja samalla koneella, mikä parantaisi kannattavuutta ja kompensoisi suurempaa kulutusta. Pidemmillä reiteillä lyhempi lentoaika olisi myös kilpailuetu matkustajien kannalta.
Lentokoneiden kysyntä väheni kuitenkin voimakkaasti 2000-luvun alussa, ja polttoaineen hinnan nousu teki polttoainekustannuksista yhä tärkeämmän valintaperusteen lentokonehankinnoissa. Kiinnostuksen vähennyttyä Boeing keskeytti Sonic Cruiser -ohjelman joulukuussa 2002. Kehitystyötä komposiittikoneesta oli kuitenkin tehty varsin huomattava määrä, ja Boeing päätti hyödyntää sitä tavanomaisemman lentokoneen kehittämiseen. Boeing käynnisti uuden, erityisen taloudelliseksi suunnitellun keskikokoisen laajarunkokoneen suunnittelun tammikuussa 2003 nimellä 7E7. E:n sanottiin tarkoittavan joko ”efficiency” tai ”economy”. Myöhemmin Boeing väitti sen tarkoittaneen yksinkertaisesti ”eight”.

Suunnittelu

Boeing 787 suunniteltiin rakennettavaksi seitsemästä pitkähköstä sylinterinmuotoisesta komposiittilohkosta perinteisten lentokoneiden alumiinipalkeista niittaamalla kootun ja alumiinilevyillä päällystetyn rungon asemesta. Kukin komposiittilohko valmistetaan yhtenä suurena kappaleena. Moottoreiksi uuteen koneeseen Boeing valitsi Rolls-Roycen Trent 1000 -ohivirtaussuihkumoottorin, jonka oli määrä olla ensimmäinen koneessa käyttöön tuleva moottori, sekä General Electricin GEnx:n. Boeing lupasi 787:n kuluttavan 20 % vähemmän polttoainetta matkustajaa kohden kuin 767:n. Kilpailevaan A330:een nähden säästö on pienempi, lentoyhtiöiden kokemuksen mukaan noin 10–12 %. Suurin säästö syntyisi uusista moottoreista, seuraavaksi komposiittien mahdollistamasta keveämmästä rakenteesta ja loput ilmanvirtausten parantamisesta sekä uusista sähköisistä ja vähemmän energiaa kuluttavista laitteistoista. Koneet oli tarkoitus hyväksyttää 330 minuutin ETOPS-standardin (kaksimoottorikoneita koskeva lähimmän varalaskukentän aikaetäisyyttä koskeva normi) mukaisiksi heti valmistuttuaan, mutta ne saivat valmistuessaan ainoastaan 180 minuutin ETOPS-hyväksynnän.
Japanilainen All Nippon Airways (ANA) teki huhtikuussa 2004 ensimmäisen tilauksen koneesta tilaamalla 30 kappaletta 787-3-mallia ja 20 kappaletta mallia 787-8. Toimitusten luvattiin alkavan toukokuussa 2008.

Alihankinta ja kokoonpano

Boeing suunnitteli tekevänsä ainoastaan 787:n loppukokoonpanon valmiista runko-osista omalla tehtaallaan Everettissä. Loppukokoonpanon oli määrä kestää vain kolme päivää konetta kohden. 
Boeingin hallitus ei ollut halukas sijoittamaan koko kehitystyön vaatimaa pääomaa projektiin. Jotta sidotun pääoman tuotto (RONA = return on net assets) saataisiin maksimoitua ja kehityskustannukset minimoitua, alihankkijoille jaettiin kokonaisvastuu paitsi osakokonaisuuksiensa valmistamisesta, myös niiden suunnittelusta ja laadunvalvonnasta.
Vastineeksi myös voitto ja riski jaettiin. 787:n suunnittelun alkaessa Boeing lopetti myös koko lentokone-elektronikkaa suunnitelevan osastonsa, jossa työskenteli 1 200 insinööriä sekä myi Texasissa sijaitsevan lentokone-elektroniikkatehtaansa, jakaen niiden tehtävät alihankkijoille. Eri alihankkijoiden toimittamien järjestelmien yhteensovitus ei jäänyt kenenkään vastuulle. Suunnitelma ei kuitenkaan toiminut tarkoitetulla tavalla. Helmikuussa 2011 Boeingin matkustajalentokoneyksikön johtaja Jim Albaugh myönsi Seattlen yliopiston tilaisuudessa: ”Boeing 787:n tuotannon maailmanlaajuinen ulkoistaminen, jonka oli määrä säästää radikaalisti Boeingin kuluja, epäonnistui totaalisesti ja johti pahoihin laatuongelmiin ja katastrofaaliseen viivästymiseen.”
Osien valmistajia valittiin eri puolilta maailmaa. Hiilikuitukomposiittisten siipien valmistaja on japanilainen Mitsubishi Heavy Industries, keskisiipikotelon valmistaa japanilainen Fuji Heavy Industries. Rungon valmiiksi varusteltujen sylinterinmuotoisten pätkien valmistajiksi valittiin alun perin viisi valmistajaa: Global Aeronautica, Italia; Vought Aircraft Industries, North Charleston, USA; Kawasaki Heavy Industries, Japani; Spirit AeroSystems, Wichita, Yhdysvallat; Korean Air, Etelä-Korea
Korkeusvakaajat tulevat kahdelta valmistajalta: Alenia Aeronauticalta Italiassa ja Korea Aerospace Industriesilta Etelä-Koreassa. Matkustamon hiilikuituiset lattipalkit tulevat Intiasta TAL Manufacturing Solutionsilta ja matkustamon takaosan paineseinä kilpailijalta Airbusilta Saksasta. Laskutelineet valmistaa Messier-Dowty Ranskasta ja sähkökeskukset sekä ilmastointilaitteet Hamilton Sundstrand, Connecticut, Yhdysvalloissa. Muoviosien lujitteena käytettävä hiilikuidun valmistaa japanilainen Toray Industries.
Siivet ja suuret rungon osat kuljetetaan Everettiin käytetyistä 747:stä muunnetuilla neljällä Boeing 747 Large Cargo Freighter -kuljetuskoneilla.
Boeing ei ollut koskaan aikaisemmin ulkoistanut matkustajakoneiden siipien valmistusta kenellekään, vaan pitänyt sitä olennaisena osana suojeltavaa tietotaitoaan.
Japanilaisten toimittajien osuudeksi tuli 35 % kokonaistyön arvosta. Ainoastaan sivuperäsin oli Boeingin omaa tuotantoa.

Tuotanto ja viivästymiset

787:n ensilennon piti alkuperäisessä aikataulussa tapahtua elokuussa 2007. Vastaavasti koneen juhlallinen ensiesittelyseremonia oli määrätty tapahtuvaksi 8. heinäkuuta 2007, mikä vastaa amerikkalaisen päivämääräkäytännön mukaisesti päivää 7/8/07, eli 7/8/7. Valmiiden osakokonaisuuksien kokoonpanoa ei kuitenkaan voitu aloittaa suunnitellulla tavalla suunnitellussa aikataulussa, koska huomattava osa alihankkijoista ei kyennyt toimittamaan sovittuja osakokonaisuuksia, ainakaan valmiina. Boeing määräsi alihankkijat toimittamaan osat Everettiin keskeneräisinä siinä kunnossa kuin ne olivat, jotta yksi kone saataisiin edes ulkonaisesti koottua ensiesittelyseremonian viivästymisen välttämiseksi. Osien saavuttua havaittiin, että lentokoneisiin soveltuvien erikoisniittien tilaus oli tehty liian myöhään, eikä niitä ollut mistään saatavissa ajoissa. Asentajat määrättiin kuitenkin kokoamaan tyhjät varustelemattomat lentokoneenpätkät yhteen lentokoneen rungoksi tavallisilla rautakaupan niiteillä, jotta esittelyseremonia onnistuisi. Ohjaamo oli tyhjä, vailla mitään laitteita, mittareita ja avioniikkaa. Siipien etureunasolakot puuttuivat kokonaan, joten ne valmistettiin maalatusta puusta. Tyhjä runko maalattiin Boeingin väreihin, ja esiteltiin valmiina 787:nä. Koko kone oli suuri Potemkinin kulissi. Juhlallisen seremonian aikana toimitusjohtaja Jim McNerney ilmoitti koneen tekevän ensilentonsa syyskuussa, puolentoista kuukauden päästä, vaikka yhtiön oli pakko olla tietoinen koneen täydellisestä keskeneräisyydestä.
Saman vuoden syyskuussa ilmoitettiin koneen ensilennon viivästymisestä kolmella kuukaudella vedoten niittien puutteeseen ja ohjelmistojen keskeneräisyyteen, mikä kertoi vain pienen osan totuudesta. Ensimmäisen toimituksen luvattiin yhä tapahtuvan toukokuussa 2008. Lokakuussa ilmoitettiin toisesta, nyt puolen vuoden viivästyksestä johtuen ongelmista koneen kansainvälisessä ja kotimaisessa toimitusketjussa, mikä pitikin täysin paikkansa. Samassa yhteydessä 787:n kehitysprojektin päällikkö Mike Bair erotettiin. Tästä eteenpäin Boeing ilmoitti viivästyksistä tipoittain yleensä kolmen kuukauden erissä kertomatta missään vaiheessa projektin todellista tilaa. Viivästymisilmoitukset seurasivat toistaan ensin tammikuussa 2008, sitten saman vuoden huhti- ja marraskuussa ja 11.12.2008.
Boeing joutui maaliskuussa 2008 ostamaan 580 miljoonalla dollarilla pahiten epäonnistuneen alihankkijansa, Vought Aircraft Industriesin saadakseen kyseisen alihankkijan hakoteille joutuneen tuotannon omiin käsiinsä. Myös Alenia Aeronautican valmistamissa osissa on ollut toistuvasti vakavia laatuongelmia, ja toukokuussa 2011 Boeing ilmoittikin ottavansa Alenian valmistamien korkeusvakaajien valmistuksen itselleen Seattleen. Samassa yhteydessä Boeingin pääjohtaja Jim McNerney sanoi: ”Kun ulkoistaa tuotantoa, tulee huomaamaan, että toimittajan valvonta maksaa niin paljon, että tuotteen kokonaishinta tulee kalliimmaksi kuin itse tehtynä. Valitettavasti maksoimme tästä tiedosta miljardeja dollareita.” Jim Albaugh lisäsi: ”Me maksoimme alihankkijoillemme sellaisen tietotaidon kehittämisestä, jota emme nyt kuitenkaan omista, vaan jonka he omistavat.” 
Pariisin ilmailunäyttelyssä kesäkuussa 2009 Boeingin matkustajalentokoneyksikön silloinen johtaja Scott Carson ilmoitti 787:n ensilennon tapahtuvan saman kuun lopussa. Kuitenkin 23. kesäkuuta Boeing ilmoitti, että jo toukokuussa 787:n hiilikuituisten siipien kiinnitykset hiilikuituiseen runkoon olivat murtuneet rasitustestissä jo paljon alhaisemmalla rasitustasolla, kuin mitä matkustajalentokoneilta vaaditaan. Ensimmäinen lento lykättiin epämääräiseen tulevaisuuteen. Syyskuussa Scott Carson erotettiin ja Jim Albaugh nimitettiin tilalle.
Siipien kiinnitysongelman ratkaisuksi kehitettiin titaaniset kiinnityspalat, joiden avulla siipien keskisiipikoteloon välittämät rasitusvoimat jaetaan laajemmalle alalle, ja elokuun 2009 lopulla koneiden toimitusten ilmoitettiin lykkääntyvän jälleen puolella vuodella vuoden 2010 lopulle.
787:n koelento-ohjelma pääsi lopulta käynnistymään koneen lentäessä lopulta joulukuussa 2009 Everettin tehtaan lentokentältä.
Seuraavan vuoden elokuussa ilmoitettiin jälleen uudesta viivästyksestä ja toimitusten lykkääntymisestä helmikuuhun 2011.
Kaikki koelentovaiheessa olevat 787:t määrättiin lentokieltoon marraskuussa 2010 yhden koneen jouduttua tekemään hätälaskun Laredoon Texasiin koneessa syttyneen tulipalon johdosta. Tulipalo sähköjärjestelmässä katkaisi odottamatta virransyötön kokonaan molemmista koneen pääsähköjärjestelmistä, ja suurin osa koneen ohjaamon järjestelmistä ja näytöistä pimeni. Kone laskeutui hätävarajärjestelmänä olevan tuulipotkurin tuottaman sähkön avulla, joka syötti virtaa välttämättömimpiin mittareihin ja järjestelmiin. Koelentäjät ja testihenkilöstö poistuivat savun täyttämästä koneesta evakuointiliukumäkiä pitkin. Toisen sähköjärjestelmän olisi pitänyt pysyä toiminnassa, mutta näin ei tapahtunut. Vian selvittäminen ja korjaaminen aiheutti uuden myöhästymisen. Koneen toimitusten alkaminen lykättiin syyskuun 2011 loppuun.
Testilento-ohjelma päättyi Trent 1000 -moottoreilla varustetun koneen osalta elokuussa 2011.
Yhdysvaltain ja Euroopan unionin ilmailuviranomaiset FAA ja EASA antoivat Rolls-Royce Trent 1000 -moottoreilla varustetulle lentokonemallille tyyppihyväksynnän 26. elokuuta 2011,
 GEnx-1B -moottoreilla varustetun koneen saadessa sen seitsemän kuukautta myöhemmin 20. maaliskuuta 2012.
Ensimmäisen noin yhdeksänkymmenen koneen lopullinen paino on huomattavasti suurempi kuin oli luvattu. Ensimmäinen valmistunut kone, numero 1, joka alun perin oli määrä toimittaa ensimmäiselle tilaajalle All Nippon Airwaysille (ANA), on 9,8 tonnia ylipainoinen. Koneet 7–19 painavat 6,1 tonnia liikaa, koneesta 20 eteenpäin ne painavat neljä tonnia liikaa, ja vasta kone numero 90, joka valmistui vuoden 2013 aikana, oli painonsa puolesta spesifikaatioissaan.
Myös moottorien polttoaineenkulutus osoittautui luvattua suuremmaksi. Kahdesta vaihtoehtoisesta moottorista Rolls-Royce Trent 1000 -moottorin kulutus oli aluksi 4,3 prosenttia luvattua suurempi, ja General Electric GEnx-1B -moottorin 4–5 % luvattua korkeampi. Lentokoneille tämän suuruiset polttoaineenkulutuksen lisät ja ylipainot ovat huomattavia, ja johtavat paitsi lisääntyneisiin kustannuksiin, myös huomattavasti lyhyempään toimintasäteeseen tai vaihtoehtoisesti radikaalisti pienempiin maksimimatkustajamääriin, jolloin suuri osa istuimista kuljetettaisiin tyhjinä. GEnx-1B -moottori pääsi parannusversio II (PIP II) avulla 1–2 prosentin päähän polttoaineenkulutustavoitteesta vuoden 2013 aikana, mutta ei ole vielä vuonna 2014 saavuttanut Boeingin määrittämää tavoitetta. Trent 1000 -moottorin odotetaan pääsevän tavoitteeseensa Trent 1000-TEN -parannusversion avulla, joka tullee käyttöön vuonna 2017.
Yrityksenä vähentää kokonaisviivästystä koneita valmistettiin kaiken aikaa, vaikka koelento-ohjelma oli meneillään. Näihin koneisiin ei luonnollisestikaan voitu sisällyttää koelento-ohjelman tuottamia muutoksia ja parannuksia, eivätkä ne siten olleet tyyppihyväksynnän mukaisia ja sellaisenaan myytävissä. Osasta puuttui myös osia ja laitteita, joita alihankkijat eivät kyenneet ajoissa toimittamaan. Niihin ei myöskään ehditty tehdä rakennetta keventäviä muutoksia, joten ne ovat myös ylipainoisia. Tällaisia koneita on yhteensä noin 50 kappaletta. Ensimmäinen kone, valmistusnumero 1, jota käytettiin ensiesittelyssä, jouduttiin purkamaan suurelta osin heti esittelyn jälkeen, koska kaikki niitit piti poistaa lentokonekäyttöön kelpaamattomina ja puusta tehdyt osat korvata oikeilla. Niitit aiheuttivat myös lisää ongelmia, koska moneen alkusarjan koneeseen asennettiin sinänsä oikeanlaatuisia niittejä suuri määrä virheellisellä tavalla, ja ne jouduttiin kaikki poistamaan ja asentamaan uudelleen oikein.
Jatkuvien ongelmien vuoksi kolmea ensimmäistä konetta jouduttiin purkamaan ja kokoamaan uudelleen niin monta kertaa, että Boeing ilmoitti niiden olevan toimituskelvottomia tilaajilleen ANA:lle ja Northwest Airlinesille. Boeing päätti pitää koneet itsellään ja lisätä niiden saamatta jääneen myyntihinnan kehityskuluihin. Ensimmäisestä ja toisesta koneesta poistettiin moottorit, ja kaikki kolme päätyivät eri museoihin. Numero 1 on museoituna Japanissa Chūbu Centrairin kansainvälinen lentoasemalla, numero 2 Tucsonissa Arizonassa Pima Air & Space Museumissa ja numero 3 Seattlen Museum of Flightssa. Myöskään koneita 4–6 ei toimiteta huomattavan ylipainon vuoksi alkuperäisille tilaajilleen, vaan yritetään myydä alennuksella mahdollisille muille ostajille. Seitsemännestä koneesta eteenpäin koneet oli tarkoitus toimittaa tilaajilleen, mutta vain koneet 7–9 toimitettiin tilaajalleen ANA:lle. Muut alkuperäiset tilaajat (ANA, LAN Chile, Royal Air Maroc) kieltäytyivät ottamasta vastaan koneita 10–19, ja ne jäivät Boeingille, jonka tehtäväksi jäi löytää ylipainoisille ja myöhemmistä sarjakoneista poikkeaville koneille toiset ostajat. Vuoden 2015 loppuun mennessä kone 6 on saatu myydyksi Meksikon presidentin lentokoneeksi sekä kone 11 Korean Airille. Kaikki muut koneet 4–5 sekä 10–19 ovat edelleen vuoden 2016 alussa Boeingilla yli viisi vuotta valmistumisensa jälkeen. Koneesta 20 eteenpäin alkuperäiset tilaajat suostuivat vastaanottamaan koneet.
Etukäteen valmistettujen noin viidenkymmenen koneen saattaminen hyväksyttävään kuntoon osoittautui paljon odotettua hitaammaksi ja työteliäämmäksi, koska useat muutokset edellyttivät jo kootun koneen huomattavaa purkamista. Koneita ei toimitettu tästä syystä valmistusnumerojärjestyksessä, vaan sitä mukaa, kun kunkin koneen muutostyöt valmistuivat. Ensimmäinen kone, johon ei enää tuotantolinjalta valmistumisen jälkeen tehty korjauksia ja muutoksia ja joka oli siten heti valmis toimitettavaksi asiakkaalle, oli valmistusnumero 66.

Lentokielto

ANA:n 787 teki hätälaskun 15. tammikuuta 2013 Takamatsun lentokentälle litium-ioniakun vaurion ja savun hajun vuoksi. Välittömästi koneen pysähdyttyä kapteeni komensi evakuoimaan koneen. Matkustajat poistuivat evakuointiliukumäkiä pitkin rullaustielle. Koneen litium-ioniakusta purkautui savuavaa elektrolyyttiä koneen sähköosastoon ja koneen pohjan läpi kiitotielle. ANA ja JAL määräsivät kaikki omat 787 -koneensa lentokieltoon. 16. tammikuuta 2013 Yhdysvaltain ilmailuviranomainen FAA määräsi kaikki Boeing 787 -koneet lentokieltoon. Lentokielto on ensimmäinen vuonna 1979 McDonnell Douglas DC-10:lle määrätyn kiellon jälkeen. Lentokielto voidaan purkaa vasta, kun on osoitettu, että koneen sähköjärjestelmä on turvallinen. Euroopan EASA ja muiden konetta käyttävien maiden viranomaiset seurasivat FAA:n esimerkkiä ja asettivat koneen samoin lentokieltoon.
NTSB antoi alustavan lausunnon tutkinnan edistymisestä 27. tammikuuta 2013. Lausunnossa viraston johtaja Deborah Hersman painotti, että tulipalo matkustajalentokoneessa on ehdottomasti asia, mitä ei voida hyväksyä. Tutkinnassa Yhdysvalloissa ja Japanissa ei oltu vielä saatu intensiivisestä tutkimuksesta huolimatta selville akustojen syttymisen perussyytä. Kummankaan maan tutkimusviranomaisen loppuraporttia ei oltu vielä julkaistu. Koska syttymisen perussyy oli epäselvä eikä Boeing halunnut vaihtaa akkutyyppiä turvallisempaan, Boeing päätti ratkaista ongelman sulkemalla akut palonkestävään ruostumattomasta teräksestä valmistettuun paineenkestävään suojakoteloon, josta johtaa titaanista valmistettu putki koneen ulkopuolelle mahdollisten palokaasujen turvallista poistoa varten. Akkukennojen lämpöeristystä parannettiin ja koneen sähköjärjestelmään sekä akkujen latausjärjestelmään tehtiin lisäksi turvallisuutta parantavia muutoksia. FAA hyväksyi nämä muutosehdotukset 19. huhtikuuta 2013 ja vapautti Boeing 787:n lentokiellosta 26. huhtikuuta 2013. Kukin kone pitää vielä modifioida FAA:n tarkoitusta varten antaman lentoturvallisuusdirektiivin mukaisesti. Suurin käyttäjä, japanilainen ANA ei ollut täysin tyytyväinen, vaan ilmoitti, että se tulee tekemään korjatuilla koneilla vielä 100–200 koelentoa ilman matkustajia ennen reittiliikenteeseen palauttamista. Euroopan ja Japanin lentoturvallisuusviranomaiset vapauttivat koneen lentokiellosta pian FAA:n jälkeen. NTSB:n entinen puheenjohtaja (1994–2001) James E. Hall arvosteli kovasanaisesti FAA:ta alkuperäisen sertifioinnin leväperäisyydestä sekä liian kevein perustein hyväksytystä lyhytnäköisestä pikakorjauksesta. Parannukset eivät kyenneet poistamaan litiumakkujen syttymissyytä, sillä vielä vuonna 2014 akkukennot syttyivät ja tuhoutuivat JAL:in koneessa. Teräksinen suojakotelo kuitenkin esti tulen leviämisen koneeseen ja palokaasujen poistoputki johti savun koneen ulkopuolelle.
NTSB on julkaissut onnettomuuksia koskevan turvallisuussuosituksen 22. toukokuuta 2014. Suosituksessa edellytetään, että lentokoneiden litiumakuille tehdään rasitustestit, joissa yksi kenno tarkoituksellisesti saatetaan termiseen tuhoutumiseen ja todennetaan, että tuho ei leviä viereisiin kennoihin eikä tuli tai elektrolyytti pääse akkukotelon ulkopuolelle. Tällaista testiä ei tehty Boeing 787:n litiumakuille, vaikka syyskuussa 2004 FAA:n Boeingille antamissa erityisehdoissa vaadittiin, että litiumakkujen rakenteen täytyy estää itseään kiihdyttävä kontrolloimaton lämpötilan tai paineen nousu akkukennoissa.
NTSB:n loppuraportti julkaistiin 1. joulukuuta 2014. Akuston syttymisen syyksi selvisi yhden akkukennon sisäinen oikosulku, joka johti kennon nopeaan kuumenemiseen ja hallitsemattomaan reaktioon, joka levisi akun kaikkiin kennoihin. Haljenneista kennoista vapautunut herkästi syttyvä ja vaikeasti sammutettava elektrolyytti syttyi palamaan, eikä kevytrakenteinen akkukotelo kyennyt estämään tulen leviämistä. Useissa eri akkuyksilöissä esiintyneiden oikosulkujen todennäköiseksi syyksi pääteltiin akun valmistajan, japanilaisen GS Yuasan, täysin virheellinen valmistusprosessi, jossa nauhaa kelaamalla valmistettu sylinterimäinen akkukennokäärö puristettiin litteäksi puristimella, jotta saatiin aikaan litteä suorakulmainen akkukenno. Tällainen muodonmuutos ei ole mahdollinen rypistämättä akkukäärön metallifolioita. Metallifolion rypyt johtivat käytön aikana kennon sisäisiin oikosulkuihin ja siitä seuraavaan tulipaloon. Valmiiden kennojen laadunvalvonta oli toteutettu tomografialla, jonka erotuskyky oli aivan liian huono havaitsemaan akun valmistusvikoja. Tästä syystä lähes kaikki kennot läpäisivät tarkastuksen, vaikka litiumakkujen valmistuksessa tyypillisesti hylätään suuri prosentti valmistetuista kennoista. Valmistaja ei kiinnittänyt mitään huomiota tähän. Valmistajalla ei ollut aikaisempaa kokemusta litiumakkujen valmistuksesta. Raportin mukaan tulipalon aiheuttanutta akkua ei olisi saanut hyväksyä lentokonekäyttöön. Boeing oli testeissään sulkenut pois ylikuumenemisen mahdollisuuden ilman riittävää analyysiä. Myös FAA oli tehnyt virheen hyväksyessään akun lentokonekäyttöön. Boeing ja FAA saivat moitteet suunnittelu- ja hyväksymisprosessissa esiintyneistä akkua koskevista paikkansapitämättömistä ja todentamattomista väittämistä.

Rakenne ja tekniikka

Suunnittelun päätavoitteena oli tuottaa mahdollisimman taloudellinen, 200–300-paikkainen, erittäin pitkän kantomatkan lentokone. Taloudellisuuteen pyrittiin keveydellä, uusilla moottoreilla ja uudella enemmän sähköisellä laitteistoratkaisulla. Hiilikuitukomposiittien käytöllä tähdättiin alumiinirakenteista konetta keveämpään lopputulokseen. Uusille moottoreille asetettiin hyvin kunnianhimoiset kulutustavoitteet ja kaksi valmistajaa, Rolls-Royce ja General Electric otti haasteen vastaan, joskin lupauksen täyttäminen on osoittautunut melko aikaavieväksi. Paineilmajärjestelmän korvaamisella sähköisillä laitteistoilla pyrittiin painon vähentämiseen ja siten pienempään energiankulutukseen. Polttoaineensäästön osalta kone on jo nykyisessä kunnossaan täyttänyt tavoitteensa, tosin tämä on vaatinut sijoittamaan koneeseen enemmän istuimia kuin alun perin suunniteltiin. Turistiluokassa on yhdeksän istuinta rinnakkain alun perin suunnitellun kahdeksan asemesta, mikä pienentää turistiluokan osalta kulutusta matkustajapaikkaa kohden yhdeksän suhteessa kahdeksaan, eli 12,5 prosenttia. Käyttökokemusten mukaan kone kuluttaa jopa yli viidenneksen vähemmän matkustajapaikkaa kohden kuin Boeingin edeltävä hieman pienempi kone, 767-300ER, vaikka ero kilpailevaan A330:een onkin vain 10-12 prosenttia. Painonsäästön suhteen uudet materiaalit ja rakenneratkaisut eivät tuottaneetkaan luvattua etua. Toimitettavien koneiden todelliset tyhjäpainot ovat 787-8:n 120 t ja 787-9:n 129 t. Jopa hieman suurempien ja jo 1990-luvulla käyttöön otettujen perinteistä alumiinitekniikkaa käyttävien kilpailevien Airbus A330-200:n ja A330-300:n tyhjäpainot ovat yllättäen pienemmät 119 ja 124 tonnia, vaikkakaan vertailu ei tee täyttä oikeutta 787:n hiilikuitukomposiittirakenteelle, koska 787 on kantomatkaltaan pidempi kone kuin A330. Pidempi kantomatka vaatii aina jonkin verran painavamman rakenteen, koska suurempi polttoainemäärä on pystyttävä kannattelemaan ilmassa. 787:n polttoainesäästö syntyykin ennen kaikkea uusista viimeisimmän teknologian mukaisista moottoreista ja jossain määrin myös siipien ja rungon parantuneesta aerodynamiikasta.
Koneen tärkein valmistusaine on hiilikuituvahvisteinen epoksimuovi, jota on tilavuuden mukaan laskettuna 80 prosenttia kaikista materiaaleista. Painon mukaan laskettuna puolet on hiilikuitumuovia, 20 % alumiinia, 15 % titaania, 10 % terästä ja 5 % muita materiaaleja.
Koneen runko rakennetaan viidestä sylinterinmuotoisesta palasta sekä lisäksi keulasta ja peräkartiosta. Kaikki palat valmistetaan kelaamalla hiilikuituvahvisteista epoksimuovinauhaa muottisylinterin päälle, kunnes tarvittava ainepaksuus on saavutettu. Muotti nauhoineen paistetaan autoklaavissa, jolloin muovi kovettuu, ja valmis runko-osa voidaan irrottaa muotista. Palat yhdistetään niittaamalla koneen rungoksi. Keskimmäiseen osaan kiinnitetään samoin hiilikuitu-epoksista valmistettu keskisiipikotelo, ja lopuksi hiilikuitu-epoksisiivet kiinnitetään titaanikiinnittimillä keskisiipikoteloon. Hiilikuitukomposiitti ei metallien tavoin väsy eikä ole altis korroosiolle, joten koneen ylläpitokustannusten katsottiin olevan metallirakenteista konetta pienemmän. Komposiitti delaminoituu kuitenkin voimakkaista iskuista, eikä tällaista vauriota ole helppoa havaita päältä päin toisin kuin alumiiniin tulevaa lommoa. Komposiitteja on kuitenkin käytetty matkustajakoneissa jo vuosikausia ilman ongelmia.
Suunnittelun yhtenä tavoitteena oli tehdä koneesta matkustajien kannalta aikaisempia koneita mukavampi. Tätä varten ikkunat tehtiin selvästi perinteisiä lentokoneikkunoita suuremmiksi, ja matkustamon ilma päätettiin tuottaa sähkökäyttöisillä kompressoreilla suoraan puhtaasta ulkoilmasta. Viimeisin 787:ää edeltävä suihkukone, jossa on menetelty näin, on 1950-luvulla suunniteltu ja nykyisin käytöstä poistunut Douglas DC-8. Nykyisissä koneissa matkustamon ilma saadaan valmiiksi paineistettuna suihkuturbiinien kompressorivaiheesta sivu-ulosotolla. Vaikka tämäkin ilma on periaatteessa puhdasta ulkoilmaa, voivat suihkumoottorin akselitiivisteiden vuodot päästää moottorin voiteluöljyä sumuna matkustamoilman joukkoon. Myös matkustamon paineistuksessa valittiin toisena konetyyppinä Airbus A380:n jälkeen korkeampi, 1 800 metrin korkeutta vastaava ilmanpaine, kun aikaisemmin on käytetty 2 400 metriä vastaavaa ilmapainetta. Pimennysverhojen tilalla ikkunoissa on sähköisesti säädettävä tummennus, ja koneessa on ledeillä toteutettu värejä vaihtava tunnelmavalaistus. Matkustusmukavuuden suhteen kone on kuitenkin osoittautunut pettymykseksi. Koneen turistiluokka on osoittaunut erittäin ahtaaksi ja amerikkalaiset matkailualan sivustot kehottavatkin matkustajia välttämään 787:ää. Myös sähköisesti vain osittain tummenevat ikkunat jakavat voimakkaasti mielipiteitä. Matkustajat ovat olleet hyvin tyytymättömiä kapeisiin istuimiin, hartiatilan puutteeseen ja erityisesti kolmasosan jalkatilasta täyttävään metallilaatikkoon, joka pakottaa istumaan vinottain.
Koneen järjestelmät poikkeavat huomattavasti tähän asti yleisessä käytössä olevista lentokonejärjestelmistä. Kone on enemmän sähköinen kuin aikaisemmat koneet ja siinä on luovuttu tähänastisissa koneissa käytössä olevasta, suihkumoottoreista saatavaa kuumaa paineilmaa käyttävästä pneumaattisesta järjestelmästä itse koneen järjestelmien osalta. Vastoin koneen markkinoinnissa esitettyjä väitteitä, moottoreissa on kuitenkin kuuman paineilman sivu-ulosotot, joista saatavalla kuumalla ilmalla huolehditaan moottorin suojakotelon ja ilmanottoaukon jäänestosta, lisäksi sivu-ulosottoja tarvitaan moottorin kompressorin toiminnan säätelyyn. Koneessa on tavanomainen hydraulinen keskusjärjestelmä putkistoineen. Erona perinteiseen järjestelmään on, että hydraulipumput eivät ole paineilma- vaan sähkökäyttöisiä. Osassa hydraulitoimintoja paikallinen sähkökäyttöinen hydraulipumppu käyttää hydraulista työsylinteriä. Perinteisistä järjestelmistä poikkeavaa on, että jään sulatus siivistä, matkustamon ilmastointi ja jopa laskutelineiden pyöräjarrut toimivat sähköllä. Tarkoituksena on ollut ennen kaikkea painonsäästö. Apulaitteiden vaatima energia otetaan joka tapauksessa moottorin turbiinien pyörittämältä akselilta. Paineilmajärjestelmässä energianotto näkyy kompressoriakselin vaatimana suurempana tehona, sähköjärjestelmässä akselita vaihteen avulla otettavana generaattorin pyöritystehona. Mahdollisen polttoaineensäästön määrä riippuu siitä, kumman tehonottoketjun kokonaishyötysuhde on parempi. Selvää paremmuutta kummankaan järjestelmän hyväksi ei ole osoitettu nykyisen tasoisilla järjestelmillä. Moottoreissa olevien generaattorien maksimiyhteisteho on huomattavan suuri, 1,4 megawattia. Koneen sähköjohtimissa kulkevat virrat ovat merkittävästi suuremmat kuin aikaisemmissa koneissa, ja sähköjärjestelmässä on esiintynyt paljon vikoja koneen tultua käyttöön. Toisaalta kahden rinnakkaisen sähköjärjestelmän toimintavarmuus on tälle koneelle elintärkeä, koska niin monet toiminnot ovat sähköisiä ja turvallinen laskeutuminen vaatii huomattavasti sähköä pyöräjarruihin.
Koneelle luvattu kantomatka on 14 200 – 15 200 kilometriä 787-8-mallille ja 14 800 – 15 700 kilometriä 787-9-mallille. Kyseessä on siis pitkille ja erittäin pitkille matkoille suunniteltu kone.

787-8

787-8 on malliston perusmalli, ja ensimmäisenä valmistunut. Sen pituus on 57 m, ja reittilentoyhtiöt sisustavat koneet tyypillisesti 200–250 matkustajalle. Charter- ja halpalentoyhtiöillä matkustajamäärä on 280–335. Boeing ei tehnyt malliin, mahdollisesti kustannussyistä, samoja valmistusta helpottavia muutoksia ja muita parannuksia kuin seuraavaksi valmistuneeseen 787-9-malliin. Tästä syystä mallien yhteisten osien ja komponenttien määrä on paljon vähäisempi, vain noin 30 prosenttia, kuin yleensä kahden eri pituisen saman mallisarjan jäsenen välillä. 787-9 ja 787-10 ovat noin 95-prosenttisesti osiltaan yhteneviä. 787-8 -mallin valmistus on hankalammista ratkaisuista johtuen Boeingille kalliimpaa kuin suuremman 787-9-mallin. Pidennetyllä mallilla on myös parannuksista johtuen pidempi kantomatka kuin lyhyemmällä 787-8-mallilla, mikä on päinvastainen tilanne kuin kahdella eripituisella lentokoneversiolla yleensä. Tämä vähentää ostajien kiinnostusta hankkia lyhempi malli. Uusia valmistettavia tilauksia ei ole tehty lainkaan vuoden 2013 jälkeen, ja vuosien 2007 ja 2012 välilläkin vain muutamia kappaleita, joten mallin myynti on käytännössä loppunut. On todennäköistä, että Boeing on myös itse pyrkinyt ohjaamaan kysyntää suurempiin malleihin, koska niiden myyntihinta on korkeampi ja myyntikate valmistuskustannusten eroista johtuen ratkaisevasti parempi.

787-9

787-9 on ensimmäinen pidennetty versio: pituus on 63 m, ja matkustajaluku on 250–300, charterkäytössä 380–395. Ensimmäinen 787-9 toimitettiin Air New Zealandille heinäkuussa 2014.

787-10

787-10 on kehitteillä oleva, 787-9:ää pidempi versio, jonka matkustajamäärä tulee olemaan 300–330. Koneen on luvattu tulevan käyttöön 2018.

787-3

787-3 oli japanilaisille lentoyhtiöille tarkoitettu lyhyen matkan versio 787-8:sta, jonka matkustajamäärä olisi ollut 290. Pituus olisi ollut sama 57 m, mutta siipien kärkiväli pienempi. Sille oli 43 sitovaa tilausta ANA:lta ja JAL:lta, mutta projektin ongelmien ja viivästyksien vuoksi Boeing lykkäsi koneen valmistumista niin paljon (toimitukset vasta 787-9:n jälkeen), että yhtiöt peruivat kaikki tilauksensa. Tilausten hävittyä Boeing peruutti konemallin 13.12.2010, eikä sitä ole enää tarjolla.

Tilaukset ja toimitukset

Vuoden 2004 loppuun mennessä tilauksia oli saatu 56 kappaletta, joka oli vähemmän kuin tavoitteena ollut 200 tilausta. Boeing käynnisti siksi aggressiivisen myyntikampanjan saadakseen lisää tilauksia. Pyrkimyksenä oli kerätä suurin osa 200–300 paikkaisten koneiden odotettavissa olevista tilauksista seuraavien 5–10 vuoden aikana, jolloin kilpailevalle Airbusille ei jäisi kaupallista tilaa lanseerata omaa samankokoista konettaan, A350:ä. Koneelle luvatut erinomaiset suoritusarvot helpottivat tehtävää, mutta Boeingin johto antoi lisäksi myynnille valtuudet ennenkuulumattoman suuriin alennuksiin, jotta kilpailija saataisiin polvilleen. Kampanjasta tulikin ennennäkemätön menestys, ja vuoden 2008 loppuun mennessä 787:llä oli yli 900 sitovaa tilausta.
Hyville asiakkaille lentokoneen valmistajat myyvät koneensa suuren tilauksen yhteydessä keskimäärin noin 38 prosentin alennuksella listahinnasta. On myös tavanomaista, että ensitilaaja saa koneensa vielä tätäkin edullisemmin, koska ensimmäiset valmistetut kappaleet eivät useinkaan täytä kaikkia sovittuja suoritusarvoja ja ovat muutenkin enemmän tai vähemmän prototyypinomaisia; lisäksi ensitilaajalla on myös suurin riski koneen myöhästymisestä. Täysin poikkeuksellista kuitenkin oli, että useita satoja koneita myytiin täysin ”ulosheittohintaan”, kalleimmillaankin vain 83,5 miljoonaa dollaria kappale. Esim. Qantas maksoi tilaamistaan koneista vain 65,7 miljoonaa dollaria kappale, kun listahinta oli samaan aikaan 150 miljoonaa, eikä Qantas ollut mikään ensitilaaja.
Boeing jäi tavallaan valtavan myyntimenestyksensä panttivangiksi. Boeing on sitoutunut myymään noin 800 konetta erittäin pienellä katteella; itse asiassa koneen pelkät valmistuskustannukset tulevat vielä pitkään ylittämään niistä saatavan myyntihinnan, jolloin jokainen toimitus on tappiollinen. Ensimmäisten noin 50 koneen keskimääräinen valmistushinta on ollut noin 310 miljoonaa dollaria kappale, mihin ei ole laskettu mukaan kehityskustannuksia. Boeingin pörssitiedotteiden mukaan menee vuosia, ennen kuin myydyistä koneista saadaan voittoa. Vielä kauemmin menee, ennen kuin kertyneet myyntivoitot kattavat kehityskustannukset. Koska kone lisäksi myöhästyi kolme ja puoli vuotta, myöhästymiskorvaukset alentavat entisestään koneesta tulossa olevia myyntituloja.
Sitovia tilauksia koneen eri versioille oli 797 kappaletta lokakuussa 2011. Sitovia tilauksia on peruutettu lokakuuhun 2011 mennessä yhteensä 178 kappaletta, viimeisimmät 24 kappaletta lokakuussa 2011 koneen myöhästymisen ja suoritusarvojen täyttymättömyyden vuoksi. Enimmillään tilauksia oli samanaikaisesti voimassa 910 kappaletta. Huomattavan myöhästymisen vuoksi tilauksia peruuttaneet lentoyhtiöt eivät menetä jo maksamiaan varausmaksuja, ja tilauksensa voimassa pitävät yhtiöt ovat sopineet Boeingin kanssa merkittävistä myöhästymiskorvauksista.
Valmiita koneita toimitettiin vuoden 2011 loppuun mennessä kaksi. Maaliskuun 2012 loppuun mennessä on toimitettu kuusi konetta lisää. Vuoden 2012 loppuun mennessä koneita oli toimitettu yhteensä 49 kappaletta. Vuoden 2013 loppuun mennessä koneita oli toimitettu yhteensä 112 kappaletta. Vuoden 2015 loppuun mennessä koneita oli toimitettu 363 kappaletta.