■ Thierry Dubois

通常，使用民航退役或老齡飛機(jī)改裝貨機(jī)，是貨運(yùn)航空公司出于成本考慮的首選方案，但當(dāng)前受電商行業(yè)持續(xù)繁榮的影響，貨機(jī)改裝過程中開始更加關(guān)注艙內(nèi)容積而不是載重量，此外對(duì)艙內(nèi)集裝箱預(yù)留位多少以及裝卸便利等要求更感興趣。

在飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來重量是最重要的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，而載重量則是客戶選擇飛機(jī)的主要考慮因素。但在客改貨飛機(jī)這一細(xì)分市場(chǎng)上，電商行業(yè)的發(fā)展不僅推動(dòng)了飛機(jī)客改貨市場(chǎng)的繁榮，而且讓艙內(nèi)容積成為了比載重量更為重要的性能指標(biāo)。因?yàn)殡娚贪奶攸c(diǎn)是體積大、密度小，所以客改貨飛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)之一是客戶更加關(guān)注艙內(nèi)容積這一指標(biāo)。

在航空貨運(yùn)領(lǐng)域，一直以來的一個(gè)問題是飛機(jī)利用率低，這意味著大多數(shù)情況下購(gòu)買新貨機(jī)在經(jīng)濟(jì)性上是不劃算的，而將提早退役的客機(jī)改裝成貨機(jī)似乎成了唯一經(jīng)濟(jì)可行的選擇。

專業(yè)從事飛機(jī)客改貨業(yè)務(wù)的Precision Aircraft Solutions公司認(rèn)為，現(xiàn)在的貨機(jī)都是還沒達(dá)到最大載重就已經(jīng)裝滿。因?yàn)榭者\(yùn)貨物的密度大多較低，基本為每立方米95～103千克?？爝f公司和電商巨頭更多是在大量運(yùn)輸“氣泡袋”和“紙箱”，就像我們每次打開包裹看到的一樣。

因此，飛機(jī)客改貨市場(chǎng)需求正在朝著3個(gè)趨勢(shì)方向發(fā)展。首先是電商對(duì)運(yùn)送時(shí)間的要求更高；第二是電商包裹密度低的特點(diǎn)使得艙內(nèi)容積的重要性超過了載重量；第三是上下層貨倉(cāng)內(nèi)的包裹都越來越多地采取預(yù)先裝在航空集裝箱里的方法以縮短裝卸時(shí)間，通常要求每次裝卸最多不能超過2小時(shí)。其中，對(duì)艙內(nèi)容積的要求就相當(dāng)于對(duì)客改貨飛機(jī)的尺寸大小提出了要求。以色列飛機(jī)工業(yè)公司（IAI） 認(rèn) 為，以波音767為代表的中大型飛機(jī)的艙內(nèi)容積較為適合當(dāng)前市場(chǎng)需求。

盡管通常貨運(yùn)航空公司是直接裝托盤或集裝箱，而且也是按照托盤或集裝箱所占用空間量收費(fèi)的。但在設(shè)計(jì)客改貨方案時(shí)有些重要的因素是不變的，如載荷、應(yīng)力、損傷容限和疲勞性能等。這也是貨機(jī)區(qū)別于民航客機(jī)的一些重要設(shè)計(jì)要求。因?yàn)槊窈斤w機(jī)是專門針對(duì)載客飛行優(yōu)化設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)相對(duì)輕量化，而貨機(jī)在設(shè)計(jì)上需要考慮較重貨物的承載能力。

飛機(jī)客改貨的重點(diǎn)是通過結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和更換新的更結(jié)實(shí)的零件和組件以強(qiáng)化機(jī)體結(jié)構(gòu)，尤其是客艙地板結(jié)構(gòu)等。IAI公司在中大型飛機(jī)客改貨方面的做法是更換整個(gè)客艙地板，在小型飛機(jī)方面則是對(duì)客艙地板進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。除此之外，客改貨過程中另一個(gè)設(shè)計(jì)要素是更寬的重心包線。

客改貨的主要改裝之一是在貨倉(cāng)地板內(nèi)加裝一種集成的動(dòng)力滾輪貨物裝卸系統(tǒng)。

Precision Aircraft Solutions公司正在研發(fā)空客A321客改貨的改裝方案。

客改貨過程中的另一個(gè)改裝重點(diǎn)是改變貨物裝卸系統(tǒng)，如采用集成在貨倉(cāng)地板內(nèi)的動(dòng)力滾輪系統(tǒng)，以及對(duì)艙內(nèi)氣壓和空調(diào)進(jìn)行控制的環(huán)境控制系統(tǒng)，因?yàn)樨洐C(jī)的艙內(nèi)環(huán)境控制要求與客機(jī)不同，而且還要安裝無死角的煙霧和火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。此外，在駕駛艙后面還需安裝一個(gè)特制的隔板，也叫“剛性屏障”。這是一個(gè)額外的安全功能，它將貨物與駕駛艙分隔開來，在貨物出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)該隔板可以承受全部貨物重量9倍的沖擊力。有時(shí)會(huì)把客機(jī)原來的登機(jī)艙門去掉，在駕駛艙位置加裝一個(gè)小的機(jī)組登機(jī)門。

Precision Aircraft Solutions公司擁有豐富的波音飛機(jī)客改貨經(jīng)驗(yàn)，目前正在開發(fā)其首個(gè)空客A321客改貨方案。該公司表示，空客飛機(jī)在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)非常優(yōu)化。它們的結(jié)構(gòu)重量很輕，結(jié)構(gòu)力學(xué)效率很高。所以在加裝貨艙門時(shí)，需要通過精密計(jì)算和使用最新的工程設(shè)計(jì)工具去驗(yàn)證修改設(shè)計(jì)的合理性、結(jié)構(gòu)的可承受性，同時(shí)確保不超過重心包線的范圍。因此，空客飛機(jī)的客改貨工作相比之下難度更高，但最終產(chǎn)品在飛行效率和燃油效率上也會(huì)更高。

有的機(jī)型結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)新增的重量會(huì)超過拆除多余組件的重量，使得改裝后的貨機(jī)空重超過原來的客機(jī)空重，例如EFW公司的空客A330P2F改裝方案就是如此，根據(jù)原客機(jī)子型號(hào)差異，改裝后的貨機(jī)比客機(jī)重1～2噸。但在其空客A320和A321改裝方案中，重量控制的情況則要好得多。

在Precision Aircraft Solutions公司的空客A321客改貨方案中，客艙設(shè)備移除減輕的重量要超過新增系統(tǒng)的重量，包括貨物裝卸系統(tǒng)、駕駛艙儲(chǔ)藏室模塊（包括放行李的空間和一個(gè)小“廚房”）、主貨艙門和防貨物沖擊隔板。這4個(gè)新增的貨運(yùn)組件的重量分別1600磅、225磅、800磅和700磅。其結(jié)果是改裝后的貨機(jī)空重比原來的客機(jī)空重要輕幾千磅。同樣的情況也出現(xiàn)在Precision Aircraft Solutions公司的波音757改裝方案中。

EFW公司表示，把一架客機(jī)改裝成貨機(jī)通常需要4～6個(gè)月的時(shí)間，當(dāng)然具體周轉(zhuǎn)時(shí)間取決于具體機(jī)型，以及同時(shí)進(jìn)行的基礎(chǔ)維修和其他改裝工作。例如，Precision Aircraft Solutions公司的空客A321和波音757改裝通常需要3～3.7個(gè)月，包括飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商選擇利用客改貨期間完成的一些同步大修工作。IAI公司執(zhí)行一架飛機(jī)客改貨所需時(shí)間在4個(gè)月左右，而且也包括同時(shí)進(jìn)行的一些大修和改裝工作在內(nèi)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)客戶會(huì)選擇利用這段時(shí)間完成一些大修、發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他設(shè)備的更換工作。

Precision Aircraft Solutions公司的空客A321改裝方案計(jì)劃于2020年5月接受美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）和歐洲航空安全局（EASA）的授權(quán)批準(zhǔn)。當(dāng)前最艱巨的任務(wù)之一是開發(fā)一個(gè)機(jī)身改裝過程的有限元分析模型。要構(gòu)建此模型，工程師必須獲得充足的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)也只能基于其他分析工具以及從試飛中獲得。

由于空客旗下的EFW公司和Precision Aircraft Solutions公司是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，空客公司曾保證過會(huì)為Precision Aircraft Solutions提供客機(jī)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，但不會(huì)對(duì)改裝方案提供支持。所以Precision Aircraft Solutions公司選擇自己購(gòu)買了一架空客A321飛機(jī)的機(jī)身，將其拆解并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后按照自己的原則獲得應(yīng)力載荷數(shù)據(jù)和試飛數(shù)據(jù)，進(jìn)而確保飛機(jī)改裝后的適航性。

Precision Aircraft Solutions公司的空客A321改裝方案有一個(gè)特別之處是駕駛艙能容納6人。該公司認(rèn)為這比EFW公司的方案更優(yōu)，因?yàn)閮杉夜镜腁321改裝方案在貨倉(cāng)都有14個(gè)集裝箱位?？纱钶d6個(gè)人的駕駛艙將可讓航空公司更方便利用貨機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)飛行員和機(jī)械師。

Precision Aircraft Solutions公司的秘訣是把最后一個(gè)集裝箱縱向設(shè)置在機(jī)尾處，該布局最大程度地利用了艙內(nèi)空間，而且還保留了客機(jī)原來的登機(jī)艙門，而不是取消登機(jī)艙門后再加裝一個(gè)小的機(jī)組登機(jī)門。

該方案的載重量和艙內(nèi)容積分別是27噸和226.5立方米。在89噸最大起飛重量和最大載重的情況下，航程為3760千米。Precision Aircraft Solutions公司計(jì)劃形成產(chǎn)能后每年完成10架空客A321的客改貨工作。

Precision Aircraft Solutions公司認(rèn)為，在客改貨的工程設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)工具的進(jìn)步正在拉平OEM與非OEM廠商之間的技術(shù)差距。

總部位于俄勒岡州的Precision Aircraft Solutions公司從2002年開發(fā)波音757-200的客改貨方案起步，在2005年通過了該型客改貨飛機(jī)的監(jiān)管認(rèn)證，迄今已為17家客戶交付了115架客改貨飛機(jī)。包括美國(guó)和中國(guó)的工廠在內(nèi)，Precision Aircraft Solutions公司的年產(chǎn)量約為11架波音757。該公司表示，盡管當(dāng)前市場(chǎng)上仍約有200架波音757的飛行時(shí)間不足28000個(gè)循環(huán)，這些都是合適的改裝候選對(duì)象，但預(yù)計(jì)在未來4～5年內(nèi)該型飛機(jī)客改貨產(chǎn)量將會(huì)下降。

總部位于德國(guó)東部德累斯頓市的EFW公司表示，EFW的方案可將所有貨機(jī)功能完美整合到原機(jī)的駕駛艙電腦系統(tǒng)中，改造后的貨機(jī)更像是新出廠的貨機(jī)而非客機(jī)改裝貨機(jī)。

IAI公司擁有波音737、767和747飛機(jī)客改貨的補(bǔ)充型號(hào)合格證。該公司在墨西哥和中國(guó)也有自己的工廠，預(yù)計(jì)2019年將完成15架波音767和5～6架波音737飛機(jī)的客改貨項(xiàng)目，此外還將獲得波音737-800客改貨的補(bǔ)充型號(hào)合格證。例如，亞馬遜公司約80%的貨機(jī)都是以色列IAI公司改造的波音767貨機(jī)。波音767客改貨的機(jī)源對(duì)象通常機(jī)齡為15～30年，發(fā)動(dòng)機(jī)、APU和起落架壽命處于中期的客機(jī)。這樣的飛機(jī)購(gòu)進(jìn)價(jià)格僅需1000萬～1200萬美元，加上改造費(fèi)用1400萬美元和大修費(fèi)用約150萬美元，全部成本僅為2500萬美元左右，而一架同級(jí)別的新貨機(jī)的價(jià)格可能是這個(gè)價(jià)格的5～6倍。