當(dāng)?shù)貢r(shí)間2005年4月27日上午10時(shí)29分,法國小城圖盧茲,伴隨著四臺(tái)羅爾斯·羅伊斯遄達(dá)900發(fā)動(dòng)機(jī)巨大的轟鳴聲,世界上最大的客機(jī)——藍(lán)白相間的空客A380在布拉尼亞克機(jī)場首次騰空而起,飛上藍(lán)天。在場見證這一偉大歷史時(shí)刻的5萬多民眾歡呼雀躍,激動(dòng)不已。而在大西洋彼岸的西雅圖,波音總部卻是另一番滋味。雖然在口頭上表示祝賀,但熟悉航空業(yè)的人們都明白,波音品嘗到的滋味是獨(dú)特和酸澀的,因?yàn)?,波?47獨(dú)霸大型客機(jī)市場三十多年的時(shí)代,結(jié)束了。
而一年之后的2006年6月14日,空客宣布部分A380客機(jī)將推遲交貨6~7個(gè)月的消息,其母公司歐洲航空防務(wù)和航天公司(EADS)的股票在巴黎股市暴跌26.32%,收于每股18.73歐元。僅僅一天,EADS市值便縮水60億歐元。此后,更傳出了空客高層利用內(nèi)部信息事先拋售股票的丑聞,空客和EADS的CEO雙雙辭職。一時(shí)間,A380再次陷入漩渦的中心,似乎前途黯淡。那么,A380究竟是什么樣的飛機(jī)呢?
出身名門
提到A380,就不能不提到空中客車(Airbus)公司。上世紀(jì)70年代初歐洲還沒有強(qiáng)大的民用飛機(jī)工業(yè)。為了改變世界民用航空的格局,當(dāng)時(shí)德國的德意志航空公司(后來的戴姆勒—奔馳航空公司)、法國的法國宇航公司、英國的霍克·西德利公司和西班牙航空航天公司共同組建了空中客車工業(yè)公司,傳奇開始了。
空客首先推出了寬體客機(jī)A300/A310,然后在上世紀(jì)80年代推出了迄今為止最暢銷的飛機(jī)家族之一——A320系列,之后推出了遠(yuǎn)程飛機(jī)A330/A340。上世紀(jì)末,經(jīng)過二十多年的虧損和政府補(bǔ)貼之后,空客終于贏利了。但這種贏利背后,卻有空客無法抹去的失落和痛楚,那就是在洲際航線上,A340還無法撼動(dòng)波音747的霸主地位。波音747,成了跨洋航行的代名詞。
空客決心改寫歷史,1994年,空客著手啟動(dòng)超大型飛機(jī)項(xiàng)目,當(dāng)時(shí)取名為A3xx:1997年巴黎航展上展出了機(jī)身剖面的全尺寸模型,2000年,A3xx項(xiàng)目名稱確認(rèn)為A380并取得先鋒用戶訂單,2005年1月18日,首架A380下線;直到2005年4月27日,波音747首飛36年后,比它更大的民用客機(jī)首飛了。
巨無霸
A380機(jī)身長72.75米,翼展79.8米,高24.08米,它的高度相當(dāng)于7層樓那么高,水平尾翼和支線飛機(jī)的機(jī)翼一樣大。為了給跨洋飛行的乘客提供舒適的環(huán)境,機(jī)艙內(nèi)的裝修如同泰坦尼克號(hào)一般,設(shè)有臥艙、商務(wù)中心、健身房、醫(yī)療中心、圖書館、餐廳及酒吧,極盡奢華。全經(jīng)濟(jì)艙布局下,載客量為840人,若采用三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)布局,載客量555人。當(dāng)它作貨機(jī)使用時(shí),貨艙容積為1132立方米,載重量為150噸。采用三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)布局時(shí),A380航程達(dá)15,000千米。
A380之前,最容易辨認(rèn)的民航客機(jī)是波音747,這得益于747頭部隆起的頂部客艙?,F(xiàn)在最容易辨認(rèn)的可能是A380了,為了滿足載客量,并且將機(jī)身體積控制在一定范圍之內(nèi),A380采用了豎卵形機(jī)身橫截面,這是目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)的艙內(nèi)容積截面最大、同時(shí)又能滿足限定的條件。采用這種機(jī)身截面之后,整個(gè)機(jī)身長度范圍內(nèi)都采用了雙層客艙,主層艙容納一排10座旅客、上層艙一排8座旅客。因此,A380也被稱為世界上第一種純粹的雙層客艙飛機(jī)。
先進(jìn)的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)
合理的氣動(dòng)外形是確保飛機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)性能的先決條件。別看客機(jī)外形都差不多,但工程師們?nèi)匀挥性S多工作要做,這樣做的目的只有兩個(gè),一個(gè)是減小阻力,另一個(gè)是增加升力。因?yàn)槟呐率俏⑿〉囊稽c(diǎn)改進(jìn),都意味著更高的效率和商業(yè)競爭力的提升。
在研發(fā)A380的時(shí)候,空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)已經(jīng)超越了完全依賴于風(fēng)洞吹風(fēng)的時(shí)代,這得益于計(jì)算流體力學(xué)(CED)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。CFD技術(shù)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行氣動(dòng)分析,可以在很短的時(shí)間內(nèi)得到結(jié)果并且節(jié)約試驗(yàn)成本,因此可以快速地對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比分析。A380是空客家族中首次對(duì)機(jī)體采用CFD技術(shù)進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的產(chǎn)品。
一般而言,機(jī)翼對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)性能影響最大,但空客并沒有放棄對(duì)機(jī)身外形的優(yōu)化。僅為確定駕駛艙的位置,前后就花了4年時(shí)間,作了多次修改。最終的設(shè)計(jì)使全部流經(jīng)機(jī)頭上部的亞音速氣流流速控制在大約0.85馬赫(0.85倍音速),并且在速度高達(dá)0.89馬赫時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生激波,這就意味著A380的巡航效率提高了。據(jù)測算,利用CFD技術(shù)對(duì)機(jī)身外形進(jìn)行優(yōu)化后,A380的總體阻力減少了2%以上。工程師還對(duì)A380的機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙進(jìn)行了優(yōu)化,減小了發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙和機(jī)翼之間的干擾,進(jìn)一步減少了2%的阻力。
先進(jìn)的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)大飛機(jī)一直是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)榇箫w機(jī)不是小飛機(jī)的簡單放大。打個(gè)比方,如果把一個(gè)人按比例放大到原來的10倍,那么他的腿的面積會(huì)是原來的100倍,而體重會(huì)是原來的1000倍——早就把他的腿壓斷了。因此,既要把飛機(jī)做大,還要盡可能地減輕飛機(jī)的重量,工程師只有兩個(gè)方法,一個(gè)是采用更先進(jìn)的材料,另一個(gè)是采用更先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。
作為前所未有的超大型民用客機(jī),A380增加了新型材料的用量。鈦合金是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,鈦合金具有很高的強(qiáng)度重量比和很好的抗腐蝕性,一直是代替飛機(jī)結(jié)構(gòu)中鋼材的理想金屬材料,但鈦合金不好加工并且價(jià)格昂貴。在A380上,鈦合金的用量已經(jīng)從原來占空客飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的5%一7%增加到了10%。
另一種新型材料是復(fù)合材料,復(fù)合材料是將高強(qiáng)度的纖維埋在樹脂之中得到的一種先進(jìn)材料,具有重量輕強(qiáng)度高的特點(diǎn)??湛褪亲钤鐚?fù)合材料廣泛用于大型客機(jī)的飛機(jī)制造商。A320率先在客機(jī)上采用了全復(fù)合材料尾翼:A340飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料重量占結(jié)構(gòu)重量的13%,到了A380,復(fù)合材料的用量增加到了22%。A380首次將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用到左右機(jī)翼的對(duì)接部分,與采用鋁合金材料相比,該部分重量就減輕了1.5噸。
A380采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),全機(jī)采用法國達(dá)索公司的CATIA V5軟件建立虛擬樣機(jī)。值得一提的是,在研發(fā)過程中,工程師大量采用了計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)和優(yōu)化技術(shù)。采用計(jì)算機(jī)對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化,常常得到有悖于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方案,能夠在保證原有性能不降低的同時(shí)減輕飛機(jī)重量。
命運(yùn)多舛
A380為空客帶來了巨大的榮譽(yù),卻也麻煩不斷。2005年6月,空客宣布首批A380推遲交貨。2006年2月,爆出了A380未能通過靜力試驗(yàn)的消息,A380的機(jī)翼在達(dá)到145%限制載荷時(shí)發(fā)生斷裂,而按照要求,機(jī)翼必需要能夠承受150%的限制載荷。2006年6月14日,空客宣布由于在電路系統(tǒng)和終端線束的確定、生產(chǎn)和安裝過程中形成了生產(chǎn)瓶頸,影響了飛機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)度,對(duì)A380的交付再次延遲6~7個(gè)月。此后就出現(xiàn)了本文開頭的一幕。
在航空史上,有很多耀眼的明星,比如波音747,它們就像常青樹一樣幾十年占據(jù)統(tǒng)治地位,婦孺皆知。但也有不少流星,它們可能技術(shù)先進(jìn),但卻生不逢時(shí)。典型的例子就是超音速客機(jī),例如蘇聯(lián)的圖144超音速客機(jī),其優(yōu)美的外形用今天的眼光來看仍然很前衛(wèi),卻因?yàn)樵诎屠韬秸沟囊黄鸱潜緳C(jī)原因的墜機(jī)事故而斷送了前程。
但并不是所有的明星走過的路都是一帆風(fēng)順的,回顧波音747的歷史,可能會(huì)有一些啟示。由于機(jī)體龐大,通用電氣和英國羅爾斯·羅伊斯公司不能提供合適的發(fā)動(dòng)機(jī),波音只得轉(zhuǎn)向普惠公司。普惠在開發(fā)過程遭遇重重困難,要求延期,波音不但不同意,還逼迫普惠從現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中擠出更多的動(dòng)力,結(jié)果導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱和超重。波音747的試飛過程中使用了87臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),竟然完全報(bào)廢了60臺(tái)。波音向用戶隱瞞了真相,后來泛美航空公司威脅要起訴波音,并迫使波音以每架飛機(jī)降價(jià)500萬美元私了。這期間,波音差點(diǎn)因?yàn)椴荒馨磿r(shí)交付飛機(jī)而破產(chǎn)。直到上世紀(jì)70年代中期,普惠才解決了發(fā)動(dòng)機(jī)的問題,從此波音747的時(shí)代降臨。
如果目光長遠(yuǎn)一點(diǎn),今天A380遇到的困難也許不值一提。因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域,所有技術(shù)上的先驅(qū)者基本上只有兩種命運(yùn),要么因生不逢時(shí)而轉(zhuǎn)瞬即逝,要么成為下一個(gè)時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者。
[責(zé)任編輯]唐 字