波音787(命名为:“梦想”)是
波音公司研制的新一代中型远程双发客机,于2009年12月15日首飞成功。该机具有明显的家族化系列型谱,由波音787-8、波音787-9、波音787-10三种型号组成(以下分别简称波音788/B788、波音789/B789、波音787-10/B787-10,在如无必要做特殊区分时统称波音787或B787),在两舱布局下基本型波音787-8能够搭载242名乘客。
波音787以空中客车公司的A330、A350两个系列为竞争目标,大量使用了
复合材料、电传飞行控制系统、
发动机层流设计、新型机翼形状设计等先进技术,实现了低噪音、低油耗、高效益和高舒适度等一系列目标。
波音787也是
波音公司首次采用全球供应链的生产方式,机体65%的工作量由其他国家厂商完成。
2009年12月15日,波音787首飞。
2011年8月26日,波音787取得了
美国联邦航空局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)的型号认证,标志着波音787飞机将进入向客户交付阶段,并可以投入商业飞行。
2011年9月26日,首架波音787交付启动用户
全日空航空公司(全称全日本空输株式会社,日本的一家航空公司)。
2013年5月28日,
中国民用航空局对FAA颁发的型号合格证予以认可,标志该飞机具备进入中国民用航空市场的资格。
研制历程
研发背景
20世纪80年代初,
波音公司研发的双发宽体中远程
客机波音767投产,
空中客车公司随后推出A330系列与B767争夺市场,B767在长期的市场竞争中处于下风。针对这一态势,波音推出了“音速巡航者”计划,但其油耗过高,且受到
9·11事件影响,计划中止,波音转而将重心转向备用方案B-7E7计划。
在20世纪末21世纪初,世界上关于未来民航发展——尤其是航线结构的发展趋势——有两种不同的观点,分别为:
点对点航线结构和枢纽辐射式航线系统。其中前者是最简单的航线结构,特点为每个城市之间直接以航线连接,而枢纽辐射式航线系统则主张利用支线航班或其他交通方式将大部分乘客向少数大型航空枢纽集中,使用大型或超大型
客机在大型航空枢纽之间输送大量的旅客。
波音公司认为,两个城市之间的点对点直航更符合未来的大众出行需求,因此选定具有超远航程的中型宽体客机方案,将其作为即将推出的重点产品,突出远距离飞行的效率、经济性和舒适性。
项目确定、名称确定
2002年12月20日,时任波音民机总裁兼首席执行官阿伦·穆拉利宣布,波音下一个新产品将是超效、高速、中型市场飞机——B7E7,B7E7的中间字母“E”概括了该机的几大优势,即经济(ECONOMIC)、环保(ENVIRONMENTAL)、上网(E-ENABLE)、舒适(EXCEPTIONALCOMFORTFOR CUSTOMERS)等。7E7计划定位为中型、长航程
客机,与A330竞争。经过向航空公司征求意见后,到2003年,计划中的前两个型号被确定为:7E7-300X,三级布局的客舱为228座,航程14430公里;7E7-400X,加长型,268座,航程13420公里。
2003年5月5日,
波音公司开始向全世界征集波音7E7项目的命名,并最终确定为“Dreamliner(梦想客机)”。
项目推进
2003年6月12日,确认波音7E7的主体结构采用
复合材料。
2003年11月~2004年4月,波音与各供应商商议并确定了合作关系,同时也向航空公司展示了设计模型与销售建议书。
2004年4月26日,
全日空航空公司确认订购50架波音7E7,波音7E7项目正式启动。
2005年1月28日,波音与6家中国航空公司(国航、
中国东方航空集团有限公司、南航、
海航控股、上海航和
厦门航空)签署了总计60架7E7飞机的意向协议,协议签署的同一时间,波音宣布波音7E7项目正式定名为“波音787”。
2007年05月25日,
波音公司在美国埃弗雷特的工厂,开始了第一架波音787飞机的总装。
2007年7月8日,第一架波音787下线。但由于飞控系统的软件没有准备好和
紧固件大量短缺,导致首架原型机的首飞推迟和第2架原型机的装配进度拖后。此后,又先后遇到中央翼盒强度不够需要修改设计、工人连续罢工57天和数个紧固件不合格需要更换等问题,使首飞时间被推迟到2009年第二季度,交付时间则被推迟到2010年第一季度,比最初计划的时间晚了2年。2009年6月23日,
波音公司又宣布发现飞机翼身连接处的结构强度不足,首飞再次推迟。受到波音787进度一再推迟的影响,众多航空公司的发展规划被迫打乱,近百架订单被取消,例如其在中国的订单总数从60架下降到了41架,印度航空等则提出索赔。
2009年12月15日,波音787首次试飞成功。
通过认证、交付客户
2011年8月26日,波音787取得了
美国联邦航空局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)的型号认证,标志着波音787飞机将进入向客户交付阶段,并可以投入商业飞行。同一天,中国民航局对FAA颁发的型号合格证予以认可,标志该飞机具备进入中国民用航空市场的资格。
2011年9月26日,首架波音787(
波音787-8)交付启动用户
全日空航空公司(全称全日本空输株式会社,日本的一家航空公司)。
电池危机
2013 年1 月7日、16日,
日本航空(以下简称日航)、
全日空航空公司旗下的波音787先后发生锂电池故障,并使波音787陷入停飞危机。同年3月14日,
波音公司提出了波音787的锂电池改进方案并获批,从而波音787能够恢复商业运行。
2013年6月1日,日航、全日空的波音787恢复商业飞行。但此后波音787仍然多次出现电池安全事件。
2014年2月,美国国家运输安全委员会发布调查报告,确认波音787使用的锂电池存在设计缺陷,存在电池芯热失控问题。委员会同时对锂电池的制造方——GS汤浅公司发出劝告,要求认证确保生产安电池全的生产流水线,并对从业员进行恰当的培训,并劝告
美国联邦航空局,随新技术改善安全性能评价。尽管电池技术得到了改进,但波音787几次事故中的起火原因始终没有明确。
再次起航
2013 年3 月28 日,在
波音公司提出对锂电池的改进方案后后,波音787就已经恢复了交付。同时波音787在2013 年内还新获得了183 架订单,与2012 年(50架)相比不减反升,即便是在事故刚发生不久的2 月,美国航空仍订购了42 架波音787,可见各航空公司对波音787 的信心。
2014年5月28日,波音787通过了330分钟延程飞行认证。
2014年6月16日,系列的第二个型号波音789获得
美国联邦航空局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)的认证。
2014年7月27日,首架
波音公司789交付
全日空航空公司,全日空成为首家运营波音787-9的航空公司。该机采用商务舱+经济舱布局,总计395个座位,其中商务舱18个,经济舱377个。
后续发展
2013年6月18日,波音宣布启动波音787系列中的一个新型号也是系列第三个型号——
波音787-10的研制工作。这将是波音787家族中机身最长的型号,用于在波音788、789的基础上进一步发展远程飞行的市场。
2014年9月4日,搭载
通用动力GEnx发动机的波音787首次获得适航证,并交付给美国联合航空公司。
2017年2月17日,波音787-10首次亮相。
2018年1月19日,FAA为波音787-10颁发了型号认证修订证书。
2019年1月7日,首架波音787-10投入运营。
2020年7月,
波音公司计划采用阿提哈德航空公司的787-10作为第7架飞行测试平台,继续推进“生态演示验证机”(ecoDemonstrator)计划,主要完成飞机的降噪技术和先进的空中交通管制(ATC)技术这两项飞行测试任务。
型号配置
波音787系列已经实际推出并交付了五种子型号,其中三种面向民航商业航班市场,两种面向公务机市场,且后者是在前者基础上进行内部改装而来,具体如下:
波音787-8
波音788是波音787系列中的基本型号,在采用二级座舱构型时,能够搭载242名乘客,航程可达13620公里,相比其所替代的机型(如
波音767、A330),油耗和排放量可降低20%。
波音787-9
波音789是在基本型上的加长型,使用了相同的翼展和机身截面,但机身增长了6米多,从而载客量、燃油量都有提升,二级座舱载客量提高到290人,航程达到了14140公里。
波音787-10
波音787-10是波音787系列中第三个、也是机身最长的型号。它在
波音公司789基础上再次加长5.5米,使得其二级座舱载客量达到了330人。但为了尽可能减小设计改动对全机的影响程度,B787-10没有在B789的基础上再次增加最大起飞重量,因此燃油和航程有所缩减,航程缩短为11910公里。
波音787-VIP
波音787-VIP是波音787的要员运输/公务型。按基础型号不同,又可细分为BBJ787-8和BBJ787-9两种型号。2016年5月24日,在
日内瓦举行的
欧洲公务航空展上,
金鹿公务成为全球首架波音787VIP公务机的运营商,其首架B787-VIP为BBJ787-7具有15789公里的最远航程, 0.85
马赫的远程巡航速度,可以持续飞行17.5小时,机内拥有包含卧室、客厅、厨房在内的220平米超大空间。
波音787-3
波音787-3是波音787系列中的短程型号。原计划2010年12月投用主要针对高密度短程航线设计,可载客290~330人,机翼重新进行优化设计并减小翼展以利于短程飞行,航程6500km。但最终这个型号没有投入实际使用。
性能参数
技术特点
波音787采用了正常式布局,下单翼、翼吊双发。在研发过程中,采用了许多新技术,具体如下:
机体结构
复合材料大量使用
早在7E7项目阶段,波音即强调这一型号的效率和经济性,在2003年,7E7项目就已经确认主体结构采用复合材料。波音 787飞机设计的一大特点就是复合材料的全面应用,复合材料在波音787的结构重量中占比达到了史无前例的50%。其中,机体的主要结构,如机身、机翼几乎都由碳纤维增强复合材料(CFRP)制成。其他结构如机身蒙皮、隔框、长桁、地板梁、
龙骨梁、机翼蒙皮及翼肋等主要结构件也都全部采用 CFRP材料。仅少数机体部位应用铝合金,以防飞鸟的碰撞和发动机高温的影响。
使用复合材料的优点有:减轻飞机结构重量,进而提高飞机的效率、降低燃油消耗,并且减少维修成本(一般与飞机重量正相关);同时没有材料疲劳问题,能够减少定检次数,进而增加运营时长;复合材料防
冲击性能更优越,还便于外观检查;小面积的复合材料损伤在简单环境下迅速修复,较大面积的复合材料损伤,既可采用与当前飞机相同的修理方式—螺栓修理,也可采用胶接修补。
但复合材料的缺点是内部损伤难以肉眼发现却会威胁结构安全,为了解决这个问题, B787型号在机身里嵌入了能发现因内部损伤而造成
应力变化的电子
传感器,通过计算器实时监测结构状态。
单块式机体结构
在大规模应用复合材料及创新加工工艺的基础上,波音787采用了独特的单块筒体机身结构(OPB)。每个机身分段都由复合材料一次性铺设完成并在热压罐内固化成型,相比传统的壁板式机身结构,OPB结构省去了大量结构连接件、加强筋和蒙皮连接材料,极大地降低了机身重量和维护成本。
波音787的机翼采用了与机身结构相似的一体成型工艺,减轻了结构重量、降低了维护成本。
先进的气动外形设计
机翼外形设计
波音787使用了传统的正常式布局,但在设计中融合了一些先进的空气动力学技术,能够显著提升飞机性能并降低运营成本。
飞机的机翼采用了能够提高临界
马赫、降低高亚
音速阻力的超临界翼型,整个机翼外形平滑,使用了相比其他波音飞机更大的展弦比,提高了飞机的气动效率,翼根的整流罩也更小,能够进一步减少翼根产生的干扰阻力。翼梢处使用了特殊设计的上反角和斜削式的翼梢小翼,小翼与翼尖融为一体,简化机翼结构同时进一步提高了机翼的气动效率。
机翼下吊挂的
发动机短舱也采用了
层流设计理念,能够在最长的距离上保持其表面气流为层流状态,能够显著降低短舱阻力与飞行的油耗。相比传统短舱的,也减少了短舱的震动和噪音。
波音787的机翼上还应用了一项新技术:通过襟副翼、扰流板的配合,在飞行过程中可以调整机翼整体的弯度,即变弯度机翼控制,通过这种方式,可以在飞行过程中持续优化翼型和效率,将油耗降低。
其他气动优化内容
除在机翼上应用众多先进技术与理念外,波音787还设计了流线型机头与鲨鱼鳍式的翼端和尾翼。这些措施总计可以为飞机提高5%的气动效率。
动力系统
波音787可以选用罗罗公司的Trent1000
发动机或通用公司的GEnx发动机。为波音787专门开发的发动机,具有高涵道比(10.0)、高总压比(45.0)、低油耗、低污染与低噪声的特点。
以GEnx发动机为例:通过提高涵道比、总压比,相比其研发时所基于的基础型号
GE90,巡航耗油率降低了6.9%。GEnx发动机风扇叶片和风扇机匣也都由
复合材料加工而成,这是第1次将复合材料用于大型发动机机匣,也减轻了发动机自身的重量。
为了降低飞行中的噪声,波音787所使用的两种
发动机都在外涵道后缘设置了锯齿形的喷口,通过加大喷气流与外界空气流的接触面积,有效地抑制了发动机喷气尾流的噪声。
舱内设计
驾驶舱
波音787使用双人制驾驶舱。作为波音商用飞机家族中的新成员,波音787拥有最先进的驾驶舱,并在通用性和新功能之间取得了平衡。其驾驶舱很大程度上保留了与
波音777等以往典型机型的共同性。波音777的飞行员只需要5天的培训就可以驾驶波音787,而航空公司也可以利用这一点安排波音787与波音777机队的混飞。
波音787的驾驶舱整体布局经过优化,安装了比传统机型大很多的显示器,一共5个12×9.1英寸的显示屏,总面积为546平方英寸, 是波音777屏幕面积的两倍,能够让飞行员看到更多的信息。还使用了双平视显示器(HUB)以及双电子飞行包,能够极大地提高两名飞行员向外观察和获取信息的效率,简化飞行员的操作,减轻负担。
客舱
波音787在设计时就考虑到了乘客的乘坐体验,为此在客舱环境方面应用了很多新的设计。在研究了影响乘客舒适度的诸多因素的基础上,波音787的客舱应用了以下设计或技术:
电传飞控系统
波音787使用了电传飞行控制系统。与传统的机械系统中采用钢缆、液压等机械传动方法来调整机翼和机尾的控制面不同,电传飞行控制系统能够将飞行员的输入转换为电信号,在对这些信号进行转换后,由飞行
计算机调整控制面的位置。该系统已在民用飞机上使用几十年,具有极高的可靠性,它还由多个独立的备用系统组成,可应对失效情况。
波音787上的电传系统能够在飞行过程中实时调节机翼形状(弯度)从而节约燃油。在航行期间,机翼后缘能够自动上下调节以连续实现弯度的最优化并尽可能改善效率,且一般用来控制机翼。飞机上的副翼能够自动调整以实现起飞和巡航过程中机翼的最优化。该先进的电传飞行控制系统也是平稳飞行技术的关键组成部分,该技术是787系列飞机所独有的,能够探测气流并自动调节控制面,从而降低乘客的影响。
环境友好
相比
波音767、
空客A330等,波音787的油耗降低了约20%。相比ICAO2014标准,在一氧化碳、烟雾、氮氧化合物等多种类型的排放量方面波音787都有极其显著的降低。
通过上文中的发动机锯齿后缘、进气道设计等一系列降噪措施,使得波音787在起降时,在机场边界处产生的噪音不超过85分贝,受飞机噪音影响的范围相比过去的机型减少了60%。飞机运行中的噪音相比ICAO标准也降低了约10分贝。
国际合作
波音787飞机是波音公司国际合作生产程度最高的机型。据统计,在波音787飞机的400多万个零部件中,波音公司本身只负责生产大约10%———尾翼和最后组装,其余的生产是由全球40多家合作伙伴完成的。飞机的设计由美国、日本、俄罗斯和意大利共同完成,制造则涉及到美国、日本、法国、英国、意大利、瑞典、加拿大、
韩国、澳大利亚、中国等多个国家和地区的顶级供应商。可参考图片
波音787项目中的主要合作方和供应商有:
美国部分
参与波音787项目的主要美国公司有:
日本部分
参与波音787项目的主要日本公司有:
法国部分
参与波音787项目的主要法国公司有:
英国部分
参与波音787项目的主要英国公司有:
中国部分
参与波音787项目的主要中国公司有:
其他
参与波音787项目的其他国家或地区的公司有:
交付情况
波音787已经交付包括
全日空航空公司、
中国国航、
美国航空、
韩国大韩航空公司等在内的69架航空公司。截至2023年2月28日,交付总数1041架。
截至2019年,波音787已经在1900多条航线上运营,其中有超过235条新的直飞航线由波音787开通。
相关新闻
早期技术缺陷
电池问题
2013年1月7日
日本航空,因电池起火导致
客舱内冒出烟雾。
2013年1月8日 日本航空,在地面发生燃油泄漏事故。
2013年1月9日
全日空航空公司,由于刹车系统故障,航班取消。
2013年1月10日 全日空,因为计算机系统误报故障,导致航班取消。
2013年1月11日 全日空,飞行途中发现驾驶舱玻璃出现裂纹。
2013年1月13日 日本航空,在
东京机场检修时发生漏油。
2013年1月16日 全日空,因
锂电池故障,机舱冒烟紧急降落。
其他问题
2013年6月10日 全日空,起飞前左
发动机故障,飞机返回停机坪,乘客换乘。事故原因为发动机进风口的
传感器故障。
2013年6月11日
日本航空,在
东京羽田国际机场飞往
新加坡过程中防结冰装置故障。
2013年6月12日
全日空航空公司,起飞前右引擎故障,乘客换乘。
2013年6月18日
美国联合航空,飞行途中滤油器故障,飞机备降。
2013年6月25日 美国联合航空,飞行途中刹车故障,飞机返航,无人员伤亡。
2013年7月12日
埃塞俄比亚航空公司,在机场发生火灾。
2013年7月12日 英国汤普森航空,技术故障,航班取消。
2013年7月13日 中国海南航空,机械故障,航班取消。
2013年8月15日 全日空,旗下3架波音787的灭火系统线路发现故障,
日本航空的相同机型一同停飞。
2014年3月13日
波音公司在生产中发现部分波音787机翼产生裂缝,是由有限量剪切力在翼肋上造成的,机翼供应商
三菱重工应当对这一问题负责。
遄达1000发动机中压涡轮问题
2016年8月
全日空航空公司检查发现, 部分波音787使用的达1000发动机涡轮叶片在达到预期寿命前就出现了腐蚀和裂纹, 该公司多架波音787停飞。
维珍航空的波音787也出现同样问题。事故原因是中压涡轮叶片涂层过早脱落, 导致叶片非正常腐蚀而最终出现裂纹。
2016年11月26日 Scoot航空公司,一架波音789,在飞行中发现右侧发动机振动偏大,降落前该发动机停车。飞机单发着陆,无人伤亡。2017年6月10日、7月27日,该公司又两次发生相同事故。事故原因为:中压压气机第1级工作叶片榫根在设计与制造中存在问题。
2018年年初, 罗·罗公司重新设计了中压压气机第1级工作叶片,解决了遄达1000的此类问题,但自全日空出现问题起的一年多时间内,已有多家航空公司受此类问题影响,受影响的机队涉及近200架波音787飞机的约380台
发动机。该类事故严重影响了罗·罗公司和波音787的市场竞争力。
GEnx发动机问题
2012年7月28日 即将交付给印度航空公司的一架波音787飞机在做地面滑行试验时,GEnx发动机发生了一起严重的包容故障, 发动机中损坏的碎片由尾喷口轴向喷出, 对机翼与机体下部造成了小的碰伤与灼伤。事故原因为:低压涡轮轴从前端紧固螺栓的螺纹根部处断裂。
2016年1月29日
日本航空,飞行中发动机风扇叶片结冰,飞机单发备降。
2016年8月6日 捷星航空公司,飞行中右侧
发动机故障,飞机单发飞行370公里后备降。事故原因为换向齿轮箱中的主动锥齿 (或称伞齿轮) 发生共振。
生产安全和质量控制问题
2019年7月1日 波音787涉嫌在生产过程中偷工减料,美国司法部对此事展开调查。
2020年8月28日
波音公司发现波音787的两个制造缺陷可能会损害飞机的结构完整性,所以将其已交付的8架波音787客机进行停飞处理。
2020年9月8日 由于后机身或飞机机体的“不合格”部分达不到工程标准,已完工的波音787需要进行彻底检查,因而降低了交付速度。
2022年4月13日 美国联邦航空安全局(FAA)警告波音787飞机起飞前可能会误启动俯仰控制模式。
2022年4月28日 由于波音787项目中存在的问题,波音或多或少地暂停了该机的生产和交付。这些问题主要涉及质量控制和生产过程,并导致FAA介入。美国政府机构已经撤销了
波音公司对这款飞机的自主认证权。
2023年2月23日 美国联邦航空局(FAA)和波音公司再次暂停了波音787的交付。原因是波音发现供应商在前压舱壁方面存在分析错误。
特别架次
2018年11月,波音787的中国启动用户之一——中国南方航空接收了第787架波音787。
2021年4月,中国南方航空接受了第1000架波音787。
日本降落后引擎冒烟
当地时间2024年8月12日上午7时45分许,一架
新加坡航空的波音787客机搭载276人(包括机组人员和乘客),在日本成田机场着陆后,左侧引擎冒出白烟,机场部分跑道紧急关闭,该事故最终未造成人员伤亡。事发50分钟后,关闭的机场B跑道重新开放。
澳大利亚客机起飞两轮胎爆裂
2025年1月5日,
阿提哈德航空的一架波音客机在
墨尔本机场起飞时,轮胎突然爆裂,被迫中止起飞,当时,飞机时速约300公里。爆胎发生后,机长紧急中止起飞,飞机停了下来,机上289名乘客安全无恙。阿提哈德航空表示,机组人员因“技术原因”决定中止起飞。墨尔本机场方面为防止火灾使用了消防泡沫,在飞机中止起飞后对轮胎喷洒泡沫是“常规预防措施”。由于轮胎损坏,涉事飞机无法被牵引,留在了跑道上,将在现场进行维修后被拖走。当日,在墨尔本机场起降的飞机只能使用另外一条跑道,多个航班出现延误。