航空科普:“客機(jī)王者”是如何煉成的
發(fā)布時(shí)間:2021-08-17
瀏覽次數(shù):3185

公路上行駛的各種車輛來自形形色色、數(shù)量眾多的汽車制造商。然而,如果問你,你所乘坐的民航客機(jī)是哪家公司生產(chǎn)的,答案很可能只有兩個(gè)——波音(Boeing)和空中客車(Air Bus)。當(dāng)然,在不遠(yuǎn)的將來還會(huì)有一個(gè)新的答案——中國商飛(COMAC)。今天,我們就為大家介紹民航客機(jī)制造業(yè)的兩大巨頭以及我國的新興客機(jī)制造公司,看看一家民航客機(jī)制造公司如何從起步到騰飛!

波音公司波音公司是由木材商人威廉·波音和美國海軍工程師喬治·韋斯特維爾在美國西雅圖共同創(chuàng)立的。他們雖然從事的職業(yè)不同,但都對飛行事業(yè)充滿熱情。于是,二人決心創(chuàng)辦一家能夠制造優(yōu)秀飛機(jī)的公司。

在“一戰(zhàn)”期間,美國海軍向波音公司訂購了700架水上雙翼教練機(jī),這筆訂單奠定了波音公司在飛機(jī)制造業(yè)的地位。在“二戰(zhàn)”期間,波音公司為美軍設(shè)計(jì)制造了B-17、B-29等轟炸機(jī),為戰(zhàn)勝法西斯做出了巨大的貢獻(xiàn),同時(shí),波音公司也從中積累了很多飛機(jī)設(shè)計(jì)制造的經(jīng)驗(yàn)。

雖然設(shè)計(jì)制造軍用飛機(jī)使波音公司收獲頗豐,但戰(zhàn)爭一結(jié)束,波音公司就不得不縮減生產(chǎn)規(guī)模,甚至大量裁員。為了使公司可持續(xù)發(fā)展,管理層決心將主要業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向民航飛機(jī)的制造。借鑒B-29機(jī)型的成功經(jīng)驗(yàn),波音公司推出了波音377,該機(jī)型是波音公司在“二戰(zhàn)”后生產(chǎn)的一款配備活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的遠(yuǎn)程客機(jī)。然而,當(dāng)時(shí)由民航飛機(jī)和軍用運(yùn)輸機(jī)領(lǐng)域的佼佼者——道格拉斯公司生產(chǎn)的DC-3等型號的民航飛機(jī)一度壟斷了全球民用飛機(jī)市場。剛剛進(jìn)入民航市場的波音公司很難與其競爭,所以波音377并未打響第一炮。

幸運(yùn)的是,航空業(yè)當(dāng)時(shí)正處在由活塞螺旋槳?jiǎng)恿ο驀姎鈩?dòng)力升級換代的時(shí)期,波音公司因此決定將研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向噴氣式客機(jī),以求在新的技術(shù)領(lǐng)域占得先機(jī)。同一時(shí)期,波音公司為美軍研制了B-47、B-52等噴氣式轟炸機(jī),在噴氣飛機(jī)的技術(shù)方面獲得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。1954年,采用全新后掠翼、發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙設(shè)計(jì)的波音707原型客機(jī)成功首飛,性能上終于趕超道格拉斯公司生產(chǎn)的DC-8機(jī)型。之后,為了爭取更大的市場份額,波音公司采取了更加靈活的飛機(jī)設(shè)計(jì)策略。按照航空公司的反饋,波音公司在波音707原型機(jī)的基礎(chǔ)上,通過拉長機(jī)身、增加座位、加大油箱、延長航程等方式設(shè)計(jì)出了一系列新的子型號,更好地滿足了市場需求。波音707的這些子型號一經(jīng)推出便大受歡迎,這種飛機(jī)制造方案也成為日后幫助波音公司占領(lǐng)市場的關(guān)鍵策略。

波音707的載客量約為200人,主要執(zhí)飛洲際、長途干線。而從20世紀(jì)60年代開始,噴氣式飛機(jī)開始進(jìn)入中短途航線,各家飛機(jī)制造商紛紛推出了運(yùn)載量在100人左右的單通道客機(jī)機(jī)型。在中短途飛機(jī)市場,波音公司并沒有占得先機(jī),直到其他飛機(jī)型號一一面世后,它才推出了自己的窄體機(jī)型——波音737。在剛剛上市時(shí),波音737并沒有得到太多的關(guān)注,但在后來的發(fā)展中,波音公司再次成功實(shí)施了面向市場需求的設(shè)計(jì)策略,根據(jù)各個(gè)航空公司的反饋推出了波音737的改進(jìn)型737-200。相比于波音737原型機(jī),波音737-200延長了機(jī)身長度,采用了更好的空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu),換裝了推力更大的發(fā)動(dòng)機(jī)和容量更大的油箱。由此一來,波音737-200的性能大幅提升,遙遙領(lǐng)先對手,迅速成為市場的寵兒。波音737系列機(jī)型的推出徹底改變了波音和道格拉斯兩家公司的行業(yè)地位,波音公司終于成為行業(yè)領(lǐng)軍者。在之后近六十年的時(shí)間里,波音737總共發(fā)展出了“初代”“經(jīng)典”“新世代”和“MAX”四代機(jī)型,以及十多種子型號,總計(jì)交付量在一萬架以上,成為世界上最常見的民航客機(jī)機(jī)型。

在波音737大獲成功的同時(shí),波音公司在大型飛機(jī)洲際飛行領(lǐng)域推出了另外一種歷史性的機(jī)型——波音747。波音747的設(shè)計(jì)源于波音公司競標(biāo)軍用運(yùn)輸機(jī)時(shí)使用的方案,龐大的機(jī)身賦予了它強(qiáng)大的載客和載貨能力,最大載客量500多人。和其他成功的機(jī)型一樣,波音747成功地迎合了當(dāng)時(shí)越來越大的洲際旅行需求,極大地縮短了洲際旅行的時(shí)間,降低了遠(yuǎn)距離航線的運(yùn)營成本與機(jī)票價(jià)格,大大擠壓了郵輪在洲際旅行市場上的份額。波音747的輝煌在20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)90年代達(dá)到巔峰,成為跨洋飛行的絕對主力。

波音747使用了4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),可靠性比雙發(fā)飛機(jī)更高,能夠在人跡罕至、沒有備降機(jī)場的大洋上空飛行。不過,隨著航空技術(shù)的進(jìn)步,雙發(fā)飛機(jī)的可靠性也在不斷提高,并逐步獲得了航空管理部門的認(rèn)可。和四發(fā)飛機(jī)相比,雙發(fā)飛機(jī)的運(yùn)營成本更低。波音公司意識到雙發(fā)飛機(jī)的這一優(yōu)勢后,在20世紀(jì)80年代開始了雙發(fā)干線客機(jī)——波音777的研制。和以往一樣,波音777也十分重視航空公司的需求,開展了“Working Together(一起協(xié)作)”計(jì)劃,與美國聯(lián)合航空、美國航空、香港國泰航空、日本航空、澳洲航空等航空公司協(xié)作,共同確定了新飛機(jī)的性能。

波音777的載客量為300~400人。雖然載客量比波音747-400略少,但平均運(yùn)輸每位乘客所消耗的燃油卻下降了約三分之一,飛機(jī)的維護(hù)成本也比波音747更低。波音777運(yùn)營成本的優(yōu)勢使得它成為航空公司替代逐漸老化的波音747-400的最佳選擇。

波音公司從誕生到壯大,它的成功不僅是時(shí)勢造英雄,更是懂得抓住時(shí)機(jī)、傾聽市場需求的結(jié)果。

空中客車公司歐洲各國在航空領(lǐng)域具備雄厚的技術(shù)實(shí)力,但“二戰(zhàn)”給歐洲航空業(yè)帶來了沉重的打擊?!岸?zhàn)”后,民航市場基本由美國飛機(jī)制造商壟斷,雖然法國、英國、德國的航空制造商都能獨(dú)立設(shè)計(jì)制造民航飛機(jī),但是他們意識到,如果歐洲的公司各自為戰(zhàn)就很難和波音、道格拉斯等強(qiáng)大的美國公司對抗,所以合作才是唯一的出路。在1965年的巴黎航展上,歐洲的航空制造商們開始商討合作發(fā)展民航飛機(jī)的計(jì)劃,以此滿足歐洲航空市場的特定需求。他們一致認(rèn)為,當(dāng)時(shí)歐洲市場急需的是一種載客量在200人左右的飛機(jī)。

歐洲各國政府同樣認(rèn)同在歐洲國家間開展合作的必要性,聯(lián)邦德國、法國和英國的政府決定合作建立一家飛機(jī)制造公司,并撥款支持飛機(jī)的研發(fā)。后來,由于在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇上出現(xiàn)分歧,英國政府暫時(shí)退出了合作。隨后,繼續(xù)合作的法國和聯(lián)邦德國在1970年一同正式建立了空中客車公司。在兩個(gè)國家的共同努力下,載客量為300人左右的A300客機(jī)于1972年成功試飛,不但拿到了法國等出資國的航空公司的訂單,還打入了美國航空市場,獲得了美國東方航空的一筆23架訂單。1974年,A300執(zhí)行了從巴黎飛往倫敦的第一班商業(yè)航班。

在當(dāng)時(shí)的歐洲,這個(gè)規(guī)模的飛機(jī)對法國以外的其他國家來說都太大了,因此歐洲還需要一種載客量更小的飛機(jī)。于是,空中客車公司開始了A310的研制工作。1978年,載客量為250人的A310客機(jī)在聯(lián)邦德國的漢諾威航展上正式亮相。與此同時(shí),英國航空業(yè)也經(jīng)歷了一番調(diào)整。英國政府進(jìn)一步認(rèn)識到在當(dāng)時(shí)的形式下,英國無法獨(dú)自承擔(dān)客機(jī)研發(fā)的成本,即便研制成功了也打入不了已經(jīng)高手如云的民航市場,因此決定重新回到歐洲合作的機(jī)制中。同樣在1978年,英國正式與法國、聯(lián)邦德國簽約,成為空中客車的參與國之一,持有空中客車20%的股份。

A300和A310是空中客車公司初試牛刀的成果,雖然取得了一定的銷售額,但仍不能和波音公司等傳統(tǒng)航空巨頭平起平坐。1981年,空中客車公司開始研制A320機(jī)型,瞄準(zhǔn)的是和波音737類似的窄體客機(jī)市場,設(shè)計(jì)載客量在150人左右。人口密集的西歐地區(qū)有許多長度適中的航線正好適合A320來執(zhí)飛。正是A320的成功奠定了空中客車公司在航空界的地位。

A320飛機(jī)創(chuàng)造性地采用了以電傳飛控方式為主的飛機(jī)設(shè)計(jì)理念,飛機(jī)的飛行計(jì)算機(jī)會(huì)對駕駛員通過電子控制操縱桿發(fā)出的控制命令進(jìn)行評估,確認(rèn)安全后再驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的相關(guān)機(jī)械部件進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)一方面更好地保障了飛機(jī)的飛行安全,另一方面也降低了飛行員的體能消耗,因?yàn)轱w行員的操作動(dòng)作不用再費(fèi)力地施加到機(jī)械系統(tǒng)上,而是由液壓系統(tǒng)代為完成。除了電傳飛控系統(tǒng)外,A320系列飛機(jī)還采用了大量電子化、自動(dòng)化的新技術(shù),使得飛機(jī)的操控更加便捷,油耗量也比競爭對手波音737低了50%左右。航空界本來對燃油成本就十分敏感,而當(dāng)時(shí)世界剛剛經(jīng)歷了石油危機(jī),因此油耗量更成了各家航空公司首要衡量的指標(biāo)。油耗量較低的A320上市后便大受歡迎。憑借A320的成功,空中客車公司在民航界站穩(wěn)了腳跟,一躍成為可與波音公司抗衡的航空巨頭。

此后,為了競爭適合洲際飛行的寬體機(jī)市場,空中客車公司開始進(jìn)行雙通道大型客機(jī)的研發(fā)。當(dāng)時(shí),空中客車公司有2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的A330和4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的A340兩種設(shè)計(jì)方案。為了節(jié)約研制成本,也能更好地適應(yīng)不同的需求,兩種機(jī)型共用了大量的部件和技術(shù),還從A320系列飛機(jī)上移植了電傳飛控系統(tǒng)。這樣的思路增強(qiáng)了各機(jī)型的通用性,降低了飛機(jī)維護(hù)的時(shí)間和資金。更重要的是,由于空中客車公司不同機(jī)型的飛機(jī)控制方式類似,因此以往執(zhí)飛A320系列飛機(jī)的飛行員只需經(jīng)過短期的培訓(xùn),就能勝任A330和A340的駕駛工作,為航空公司節(jié)約了人力成本。A330和A340推出后同樣收到了良好的市場反應(yīng),自此空中客車公司在單通道窄體客機(jī)市場和雙通道寬體客機(jī)市場都有產(chǎn)品能與波音公司分庭抗禮了。

中國商用飛機(jī)公司隨著我國民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展,各航空公司的機(jī)隊(duì)規(guī)模不斷擴(kuò)大,我國已經(jīng)成為國際主要的民用飛機(jī)市場之一。然而,由于我國在很長一段時(shí)間內(nèi)沒有自己的大型民航客機(jī)制造企業(yè),所以我們需要的客機(jī)全部依賴進(jìn)口。

實(shí)際上,我們國家也曾經(jīng)進(jìn)行過噴氣式大型客機(jī)的研制工作。1970年,“運(yùn)-10”項(xiàng)目啟動(dòng),代號為708工程,工程師們希望研制一種對標(biāo)波音707的飛機(jī),使用4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、最多可以搭載179名乘客。經(jīng)過10年的研發(fā),運(yùn)-10的樣機(jī)在1980年首飛,后續(xù)試制的樣機(jī)也曾在試驗(yàn)過程中飛臨我國的多個(gè)城市。然而,由于技術(shù)相對落后、故障率和運(yùn)營成本過高,運(yùn)-10項(xiàng)目最終不得不終止。

2007年,我國決定重啟大飛機(jī)項(xiàng)目,組建了中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司(以下簡稱中國商飛),專門負(fù)責(zé)商用民航客機(jī)的研制工作。2008年5月,中國商飛在上海正式成立。公司成立后,除了開始大型窄體客機(jī)C919的研制工作外,還推出了支線客機(jī)ARJ21。這種載客量在70~90人的客機(jī)可以執(zhí)飛一些中小客流的航線,或由一些中小航空公司使用。2008年11月,ARJ21客機(jī)成功首飛。2014年,經(jīng)過數(shù)年的測試飛行后,中國商飛證實(shí)了ARJ21功能的完備性和可靠性,飛機(jī)開始交付商業(yè)客戶。目前,已有47架ARJ21客機(jī)進(jìn)入我國各個(gè)航空公司的機(jī)隊(duì),ARJ21客機(jī)也成為我國首款成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營的噴氣式民航客機(jī)。

與ARJ21相比,中國商飛的另一機(jī)型——C919更令人矚目。雖然ARJ21取得了很大的成功,但這種支線客機(jī)仍然不在“大飛機(jī)”之列。中國人的大飛機(jī)夢,還要靠和波音737、A320系列飛機(jī)載客量相當(dāng)?shù)腃919型客機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在中國商飛和全國各有關(guān)研制單位的共同努力下,C919客機(jī)于2015年11月總裝下線,2017年5月5日成功首飛。

C919的載客量在150人左右,采用了大量新技術(shù),在經(jīng)濟(jì)性和載客量方面相比同類機(jī)型具有明顯的優(yōu)勢,已經(jīng)獲得了國內(nèi)外航空公司300多架的訂單。目前,C919還處在正式投入運(yùn)營前的取證測試階段,相信很快大家就能坐上由C919執(zhí)飛的航班了!

除了C919,中俄聯(lián)合研制的雙通道寬體客機(jī)——C929也已經(jīng)提上日程。在中國航空研發(fā)實(shí)力和民航市場需求日益增強(qiáng)的背景下,中國商飛也將有望在未來成長為國際主要民航制造商之一。

了解了如波音與空中客車這樣的客機(jī)巨頭以及中國商飛這樣的新興飛機(jī)制造公司,你有沒有發(fā)現(xiàn)真正推動(dòng)這些公司騰飛的不是別的,正是技術(shù)和經(jīng)營上的不斷創(chuàng)新。只有創(chuàng)新才能使一個(gè)公司走向強(qiáng)大、跨越世紀(jì)。


歡迎掃碼入群!

深圳科普將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的活動(dòng)和科普好物!




聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普,我們是認(rèn)真的!
掃描關(guān)注深i科普公眾號
加入科普活動(dòng)群
  • 參加最新科普活動(dòng)
  • 認(rèn)識科普小朋友
  • 成為科學(xué)小記者