胡挺 王曉春 任盈盈

摘 ?要：根據(jù)波音公司和空中客車公司對未來二十年航空市場的預(yù)測報告，超寬體中型客機需求旺盛。文章選取波音公司787和空中客車公司A350中型客機，從性能參數(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計，氣動設(shè)計，舒適性等方面進行比較，總結(jié)了兩種型號飛機的采用的先進技術(shù)，為客戶購買提供參考。

關(guān)鍵詞：空客A350;波音787;比較

中圖分類號：TKl24 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0054-03

1 ?波音公司和空中客車公司對未來航空市場的預(yù)測

2015年6月11日，波音發(fā)布的年度《當(dāng)前市場展望》報告預(yù)測全世界未來20年將需要價值5.6萬億美元的38 050架新飛機，世界民航機隊規(guī)模將翻番，從2014年的21 600架增加到2034年的43 560架。在此期間交付的38 050架新飛機中58%是為了滿足增長需求。截至預(yù)測期結(jié)束，乘機旅客總量將達到70億人次。航空貨運量將年均增長約4.7%。航空客運量將保持4.9%的年均增長率，接近5%的歷史最高水平。波音預(yù)測寬體飛機市場將需要8 830架新飛機，其中以787-8和787-9夢想飛機為代表的200-300座機型為主。2015年的預(yù)測反映了需求繼續(xù)從超大型飛機向以787和777X為代表的高效新型雙發(fā)機型轉(zhuǎn)移的趨勢。

波音同時預(yù)測，20年后全球機隊規(guī)模將達到35 800架。目前全球機隊規(guī)模為19 000架，這意味著飛機數(shù)量每年將增加3.2%，與預(yù)計的經(jīng)濟增速一樣[1]。

2007年底支線飛機是3 160架，單通道飛機是11 450架，雙通道飛機是3 480架，747及更大飛機是910架;未來20年交付支線飛機是2 510架，交付金額是800億美元;交付單通道飛機是19 160架，交付金額是13 600億美元;交付雙通道飛機是6 750架，交付金額是14 700億美元;747及更大飛機是980架，交付金額是2 900億美元;預(yù)計到2027年底，支線飛機數(shù)為2 630架，單通道飛機為23 540架，雙通道飛機為8290架，747及更大飛機為1 340架。

歐洲航空巨頭空中客車公司2014年9月25日發(fā)布全球航空市場預(yù)測[2]，未來20年全球新增寬體客貨飛機需求約9 300架，總價值約2.5萬億美元。其中，250-400座的雙通道寬體飛機需求約7 800架，用于執(zhí)飛最繁忙航線的400座以上超大型寬體飛機需求約1 500架?？湛皖A(yù)測稱，鑒于亞太地區(qū)增長速度超過平均水平以及人口高度集中，約50%的寬體客機將交付亞太地區(qū)運營商。

在航空業(yè)界內(nèi)部素有“得中型機者得天下”的說法，所以波音公司和空中客車公司都陸續(xù)推出寬體中型客機。

2 ?A350XWB和波音787基本參數(shù)及定購量比較

A350XWB系列客機主要包括有三種基本機型：最大起飛總重為245 t270座的A350-800，最大起飛總重為265 t314座的A350-900和最大起飛總重為290 t350座的A350-1000，三款飛機具有同樣的8 500 nm /15 700 km的航程。波音787系列也有三種機型，242座的波音787-9、280座的波音787-8和345座的波音787-3，這三款飛機的航程分別為7 900 nm /14 600 km、8 500 nm /15 700 km和7 700 nm /14 200 km。截至2007年底，波音787的訂購量，見表1，A350的定購量，見表2。A350XWB與波音787的性能比較，見表3，A350XWB-900與波音787-9的性能比較，見表4。

3 ?結(jié)構(gòu)設(shè)計比較

3.1 ?A350的結(jié)構(gòu)設(shè)計

A350XWB 4塊復(fù)合材料壁板+金屬框架示意圖，如圖1所示。

在機身結(jié)構(gòu)選材上，A350采用A380的“混雜結(jié)構(gòu)”原則，即在不同部位采用不同材料。在A350上，CFRP（carbon fiber reinforced polymer）用在了包括機翼、機身、垂尾、襟翼、水平尾翼、后承壓隔框、龍骨、中央機翼翼盒和機翼外翼盒等大量主結(jié)構(gòu)上。60%的主結(jié)構(gòu)采用了先進材料，其中復(fù)合材料占37%，鈦合金占9%，鋁鋰合金占23%，鋁合金占11%，鋼材料占14%，其他材料占6%。新材料的使用使飛機的重量減少了8 t以上。A350的機身蒙皮、桁條、橫梁和座椅滑軌均采用鋁鋰合金，在A350機身上采用的鋁鋰合金的牌號為2198-8X。

第三代鋁鋰合金的鋰含量不到2%，主要特點為：有更高的強度、更高的斷裂韌性、更好的抗腐蝕性能、更優(yōu)化的制造工藝，以及可以節(jié)省更多的重量（整個機身的重量減輕了約700千克）。A350上采用了許多新工藝，比如：飛機前機身和后機身下壁板的蒙皮與桁條采用激光焊;飛機的前機身和后機身縱向壁板的連接采用攪動摩擦焊等。

3.2 ?787的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在材料使用方面，波音787采用了61%的碳纖維復(fù)合材料，20%的鋁，11%的鈦，8%的鋼，如圖2所示。按體積，波音787全機80%采用復(fù)合材料。波音787擁有多項技術(shù)創(chuàng)新，波音78飛機是第一款以碳纖維復(fù)合材料為主的民用噴氣式客機。碳纖維復(fù)合材料有以下幾個優(yōu)點：

一方面碳纖維復(fù)合材料不能隱藏?fù)p傷問題，用多種方法可以較快的發(fā)現(xiàn)損傷;

另一方面，用碳纖維復(fù)合材料制造的機身比較輕，這使得波音787更節(jié)省燃油，速度更快，燃油更省，更具環(huán)保，定檢時間間隔更長，C檢只需3年進行一次。

4 ? 氣動設(shè)計比較

4.1 ?A350氣動設(shè)計

A350XWB的設(shè)計中，空客采用納維-斯托克斯密集的和快速迭代的計算機流體動力學(xué)軟件建立整個飛機CFD模型，完成了4 000 h的風(fēng)洞試驗（其中3/4為低速試驗）。據(jù)A350項目總工程師McConnell說，計算結(jié)果和風(fēng)洞試驗結(jié)果的符合情況很好。A350采用了一種新式的后緣高升力系統(tǒng)--先進凹鉸鏈襟翼（advanced dropped hinge flap），可用來使擾流板和襟翼偏轉(zhuǎn)以控制后緣和襟翼間的間隙。該系統(tǒng)可改善巡航性能，可用于實現(xiàn)機翼變彎度和載荷減輕（load alleviation）。同時A350XWB采用機翼、襟翼導(dǎo)軌整流罩和翼梢小翼的一體化設(shè)計，同時通過安裝在機翼上的大的發(fā)動機短艙的設(shè)計，消除了干擾阻力，通過詳細(xì)設(shè)計機翼-機身交接區(qū)的過渡整流罩，減少了機翼和機身之間的干擾阻力。

同時采用順氣流襟翼偏轉(zhuǎn)設(shè)計以減小阻力，并用7擾流片設(shè)計替代了此前的6片設(shè)計。A350還沿用了如A380的內(nèi)段機翼縫翼前緣下垂設(shè)計，使低速阻力減少了3%，并通過新設(shè)計的飛機尾部，提高了飛機的飛行效率，全面改善了低速大迎角性能。

4.2 ?787氣動設(shè)計

波音787的機翼設(shè)計延續(xù)了波音737NG（Next Generation）和波音777的超臨界機翼設(shè)計。超臨界機翼不僅可以在高次音速時有較好的氣動力效率，而且還可以減少燃料的消耗并增加飛機的性能。除了機翼采用超臨界機翼之外，波音787還采用了流線機鼻、鯊魚鰭式翼尖小翼與尾翼，這些設(shè)計約估計可增加5%的氣動力效率，對節(jié)約燃油非常有幫助，飛機每年的油耗最多可減少30 000加侖。

波音787設(shè)計中的先進空氣動力學(xué)技術(shù)還包括放襟翼時下垂的擾流板和層流型短艙、平滑機翼技術(shù)。這些技術(shù)進步能降低阻力、提高效率、減少油耗和增大巡航速度，波音787的遠程巡航速度能達到0.85馬赫。巡航中后緣裝置可變曲度控制這一技術(shù)可以在巡航中優(yōu)化機翼的形態(tài)，在巡航飛行中，機翼后緣上下調(diào)節(jié)并可以持續(xù)優(yōu)化翼型和效率。波音787還采用了簡單的樞軸后緣襟翼，其襟翼導(dǎo)軌整流罩比傳統(tǒng)飛機的要小得多，因此波音787獲得了降低油耗與成本的、高效的升阻比性能。此外，簡單的樞軸后緣需要更少的零部件，使得維修變得簡單，但性能卻絲毫不受影響。

5 ?舒適度比較

一般客機客艙內(nèi)壓力保持在2 400 m高度水平，高壓氧艙試驗證明，置身于6 000 英尺/1 800 m以下高度水平的乘客頭疼情況減少、疲勞感減輕。而A350XWB客艙的壓力始終保持在 ? ? 6 000英尺/1 800 m或以下高度水平，客艙濕度保持在20%的水平，客艙的空氣分布通過氣流管理系統(tǒng)可以對氣流根據(jù)乘客的多少進行調(diào)節(jié)，利用艙頂壁板和側(cè)壁氣流出口可以保持氣流均勻，空氣循環(huán)中沒有廢氣。A350超寬體客艙將是目前客機中最安靜的。

波音787飛機客艙最高壓力高度為6 000英尺。在整個飛行旅程中，波音787客艙的空氣濕度更高，且與載客量多少無關(guān)，有助于緩解干澀癥狀。在以往的金屬機身的飛機中，隨著濕度的增加，飛機會更易腐蝕，但波音787的機身材料大部分為復(fù)合材料，增加濕度不會對機身造成腐蝕。波音787還將B2轟炸機發(fā)展過來的陣風(fēng)補償系統(tǒng)運用到飛機上，使得飛機的飛行平穩(wěn)度和舒適性進一步改善。

客艙尺寸方面，A350XWB的客艙的整體尺寸都要比波音787更寬：例如在扶手的高度上，A350截面的寬度218 in/554 cm，波音787截面的寬度是的215 in/546 cm，A350比波音787要寬 ? ? ?3 in/8 cm;在人眼睛高度上，A350截面的寬度為211 in/536 cm，波音787的截面寬度為206 in/523 cm，A350比波音787要寬 ? ? ? ? ? ?5 in/13 cm;波音787的經(jīng)濟艙走道寬55 cm，經(jīng)濟艙座椅寬47 cm。A350有兩種布局，一種布局的座椅寬度17.5 ?in/44.5 cm，另一種布局座椅寬度19.25 in/48.9 cm。

6 ?總 ?結(jié)

經(jīng)過對波音787和空客A350各型號飛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、氣動設(shè)計、舒適性等方面比較，兩種飛機各有優(yōu)勢，性能不相上下;A350XWB盡管采用了52%的復(fù)合材料，但A350WXB的機身不是全復(fù)合材料的，只有蒙皮采用復(fù)合材料，框架依然是鋁制的，空客認(rèn)為復(fù)合材料在飛機上的使用量并不是越多越好，空中客車公司對飛機復(fù)合材料在空中遭到閃電擊中后的導(dǎo)電造成的災(zāi)難性后果等問題的有所考慮，而波音公司恰恰在復(fù)合材料雷擊問題上被FAA（美國聯(lián)邦航空局）提出質(zhì)疑。由于A350飛機沒有正式投入運行，波音787和A350的經(jīng)濟性等無法比較。

參考文獻：

[1] 段維祥，郝勁松.飛機系統(tǒng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2000.

[2] 陳支農(nóng).波音、空客兩強決戰(zhàn)亞太市場[J].交通與運輸，2005，（12）.

[3] 趙秀麗.空客“A350”叫板“波音7E7”[J].國際航空，2005，（1）.