Boeing 787 Dreamliner
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. lähde?
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 osoittautunut 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 akselilta 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. lähde?
Koneelle luvattu kantomatka on 13 530 kilometriä 787-8-mallille, 13 950 kilometriä 787-9-mallille ja 11 750 kilometriä 787-10-mallille. Kyseessä on siis pitkille ja erittäin pitkille matkoille suunniteltu kone.