夢(mèng)想客機(jī):美國(guó)波音787

作為美國(guó)波音公司歷史上最成功的新機(jī)型，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”在世界上最大的建筑物內(nèi)制造，每架僅用四天時(shí)間即可組裝完畢，此外，它還是世界上第一種采用碳復(fù)合材料制造的商業(yè)飛機(jī)。

“造夢(mèng)工廠”揭秘

在美國(guó)西北角，距西雅圖以北大約48公里的地方，坐落著世界上最大的建筑物——“造夢(mèng)工廠”埃弗雷特鎮(zhèn)。它長(zhǎng)1.2公里，寬530米，混凝土地板下面是多條長(zhǎng)達(dá)2英里(約合3.2公里)的人行隧道；一個(gè)遍布整個(gè)區(qū)域的五層樓高的結(jié)構(gòu)內(nèi)，設(shè)有會(huì)議室、辦公室和咖啡廳。在這個(gè)奇特、龐大的“宮殿”內(nèi)，居民或乘高爾夫球車，或騎自行車四處活動(dòng)。由于整個(gè)建筑如此之大，雨水溢流池(西雅圖冬天必需之物)足以令一艘遠(yuǎn)洋客輪漂浮起來，另外，它還配有自己的消防隊(duì)……但“造夢(mèng)工廠”埃弗雷特最令人矚目的地方既不是它的結(jié)構(gòu)本身，也不是其城鎮(zhèn)大小的規(guī)模，而是其中蘊(yùn)藏的故事。

在同一個(gè)屋檐下，共有26輛安裝在屋頂?shù)牡踯嚭鸵话偃f個(gè)電燈泡，大約3.3萬人正在參與一場(chǎng)關(guān)系到航空旅行未來的價(jià)值數(shù)十億美元的“賭博”。據(jù)了解，設(shè)在埃弗雷特的波音工廠最初是專門為波音747建造的，它可以容納15架處于不同制造階段的噴氣式飛機(jī)以及大量機(jī)翼、機(jī)尾等其他機(jī)身零部件。在其中一個(gè)車間，停放著4架噴氣式客機(jī)，技術(shù)人員和工人們正蜷縮在里面工作。在尋常人看來，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”與別的客機(jī)無異：圓形頭部、三角形尾部、細(xì)長(zhǎng)的管狀機(jī)身和優(yōu)雅的弧形機(jī)翼。但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，如果說波音787“夢(mèng)想客機(jī)”正在改變世界航空業(yè)，那它也是以一種無形的方式改變：人們即便不進(jìn)行深入探究也可以明白，發(fā)生在埃弗雷特的故事將對(duì)客機(jī)的設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)生革命性影響。

波音787“夢(mèng)想客機(jī)”是波音公司啟動(dòng)“波音777計(jì)劃”14年后推出的首款全新機(jī)型，每架造價(jià)在1.5億至2億美元之間，它采用的是英制勞斯萊斯發(fā)動(dòng)機(jī)，如果按市值計(jì)算，波音787四分之一算是“英國(guó)造”。作為第一種主要采用碳復(fù)合材料制造的商業(yè)客機(jī)，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”于2009年12月首次亮相，那次從埃弗雷特飛往不遠(yuǎn)處的波音機(jī)場(chǎng)(位于西雅圖以南的一個(gè)機(jī)場(chǎng))的短暫航程帶給了人們無限的驚喜。但“夢(mèng)想客機(jī)”的未來卻任重道遠(yuǎn)。

波音“夢(mèng)想客機(jī)”全球造

據(jù)了解，碳纖維合成技術(shù)至今已有數(shù)十年的歷史，自20世紀(jì)80年代以來，該技術(shù)就已廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)飛行和軍事航空領(lǐng)域。波音787作為第一種主要采用碳纖維材料制造的商業(yè)客機(jī)，其機(jī)體的70％全部采用合成材料制造。碳纖維技術(shù)即把碳纖維絲植入樹脂中，然后將一層層的碳纖維夾在別的材料之間以使碳纖維絲處于不同方位。研發(fā)人員指出，利用這種技術(shù)制造的材料不僅輕便，而且其硬度可達(dá)到鋼材的四倍。在結(jié)構(gòu)上，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”機(jī)身全部由長(zhǎng)方形的金屬板構(gòu)成，關(guān)鍵部位由成千上萬個(gè)鉚釘固定，然后再使用合成材料打造整個(gè)機(jī)身的管狀截面，最后，只需通過很少的扣件就可以達(dá)到固定少數(shù)部件的效果。值得一提的是，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”的制造過程突破了以往先將機(jī)身結(jié)構(gòu)組裝完畢，再安裝所有的布線、管線和其他機(jī)載系統(tǒng)的陳舊方法，開創(chuàng)性地采用了先將機(jī)身整個(gè)部分外包，造好以后再在埃弗雷特進(jìn)行組裝的先進(jìn)技術(shù)。

波音史上最成功的機(jī)型

預(yù)計(jì)到2013年，波音計(jì)劃每個(gè)月可交付10架波音787，任何時(shí)候都有4架波音787在生產(chǎn)線上等待組裝。屆時(shí)，竣工的飛機(jī)會(huì)被很快拖上波音架設(shè)在外面的一條專用橋梁，再直接運(yùn)往附近的機(jī)場(chǎng)使用。此外，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”還使用了“音速巡航者”提出的技術(shù)以及慣用的機(jī)體設(shè)計(jì)理念。但其中最受矚目的還是全面采用復(fù)合材料設(shè)計(jì)的波音787主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研發(fā)人員將該復(fù)合材料的比重提高了50％以使飛機(jī)的造型更富動(dòng)感。此外，復(fù)合材料也不會(huì)像鋁合金那樣容易發(fā)生疲勞和腐蝕現(xiàn)象，不僅重量輕便，而且更加節(jié)能環(huán)?！ㄒ?87“夢(mèng)想客機(jī)”因使用了新型發(fā)動(dòng)機(jī)、更多輕便型復(fù)合材料、更高效的系統(tǒng)及先進(jìn)的氣動(dòng)性能，所以它可比當(dāng)今同尺寸的飛機(jī)節(jié)省多達(dá)20％的燃油。

在內(nèi)部設(shè)計(jì)上，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”還采用經(jīng)過聲學(xué)處理的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和鋸齒形短艙。此設(shè)計(jì)主要是在發(fā)動(dòng)機(jī)后部配有特色鋸齒形邊緣及針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)外殼進(jìn)行的其他特殊的設(shè)計(jì)處理，以確保所有的85分貝噪音(等同于在路邊聽到的喧鬧的車流聲)不超出機(jī)場(chǎng)邊界。

長(zhǎng)途旅行變得更舒服

從乘客角度看，波音787“夢(mèng)想客機(jī)”的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，它可有效減少乘客暈機(jī)、嘔吐現(xiàn)象的發(fā)生。由于波音787“夢(mèng)想客機(jī)”塑料機(jī)身強(qiáng)度較以前有顯著增加，因此其客艙舷窗比任何現(xiàn)役或研發(fā)中的機(jī)型都要大——比波音747的舷窗長(zhǎng)約8公分，比波音767的面積大65％。屆時(shí)，坐在中間座位的乘客可以看到地平線，這不僅改善了機(jī)上的景觀，而且還可以讓乘客感到舒適。其次，舷窗使用了會(huì)“自動(dòng)變暗”的智能玻璃設(shè)計(jì)，波音稱此種智能玻璃為“電子窗簾”。使用者只需按一下按鍵，舷窗就會(huì)慢慢變暗，直到幾乎完全不透光。此外，客艙照明全部采用LED燈，此種燈光可以有效減少乘客頭痛、暈眩及疲勞癥狀的發(fā)生。而可增大到1800米高度氣壓的客艙設(shè)計(jì)，不僅“可讓乘客血液中多吸收8％的氧氣”，而且還可通過增加濕度來改善乘客的旅行環(huán)境。

(作者為中國(guó)科學(xué)院教授、知名科普作家)