康琳

材料更耐用

人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，波音787主翼優(yōu)雅地上翹，而傳統(tǒng)機(jī)型只有在飛行過(guò)程中主翼才向上彎曲。波音787是由什么材料制成的呢？以前，用于飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的材料，絕大部分是鋁合金。例如，在此前波音767中，鋁合金材料的比例約為80%。然而，對(duì)波音787而言，其機(jī)身結(jié)構(gòu)的一半左右使用的是更輕、更堅(jiān)固的碳纖維合成材料，鋁合金材料僅占機(jī)身材料的20%。而且，機(jī)身系統(tǒng)的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)了“電氣化”，擁有多項(xiàng)技術(shù)發(fā)明和創(chuàng)新。

波音787使用了約32噸的碳纖維合成材料，正是因?yàn)槭褂昧颂祭w維，所以波音787的主翼才能達(dá)到前所未有的彎度。機(jī)身材料是用直徑幾微米的碳纖維多層重疊，再浸泡黏合劑后加壓燒制固定而成。此前，碳纖維已被用來(lái)制造飛機(jī)尾翼的某些部分，而波音787的主翼和機(jī)身等主體結(jié)構(gòu)也大量采用了碳纖維，成為第一款以碳纖維為主體材料的民用客機(jī)。碳纖維的優(yōu)點(diǎn)很多，它能使機(jī)身更輕、更抗腐蝕、更堅(jiān)固耐用。波音787的重量大幅減輕，僅僅因?yàn)樘祭w維重量輕嗎？也不盡然。其實(shí)，“一體成型技術(shù)”也是功不可沒(méi)。此前，金屬機(jī)身一般由多塊長(zhǎng)方形金屬板構(gòu)成，需要成千上萬(wàn)個(gè)鉚釘來(lái)固定。而波音787使用了一體成型技術(shù)后，能夠把機(jī)身的管狀截面作為一個(gè)整體部件直接制造出來(lái)。這樣的話，部件大大減少，而需要用緊固件（鉚釘?shù)龋┻M(jìn)行聯(lián)接的地方就更少，由此緊固件數(shù)量整整減少了80%。因此，飛機(jī)重量大為減輕，運(yùn)行成本也隨之大幅下降。

發(fā)動(dòng)機(jī)更高效

波音787對(duì)降低燃料消耗貢獻(xiàn)巨大，大幅度提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率。大多數(shù)大中型飛機(jī)都裝有“渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)”（簡(jiǎn)稱(chēng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)）。一般的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是將壓縮空氣和燃油混合燃燒，向后高速排出燃?xì)?，從而產(chǎn)生反向推力。如果燃?xì)馀懦鏊俣冗^(guò)高的話，動(dòng)能損失也將增大，熱效率就會(huì)降低。波音787則是通過(guò)增加低速的排氣流量，獲得更高的推進(jìn)效率。為了獲得更高的推進(jìn)效率，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)除了從中央噴出高溫燃?xì)庵?，還通過(guò)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，在周?chē)纬上鄬?duì)低速的大量氣流。風(fēng)扇吸入的空氣分成兩部分，其中中央附近的空氣流（內(nèi)涵道氣流）經(jīng)壓縮機(jī)、燃燒室及渦輪，然后向后噴出，產(chǎn)生巨大反向推力。其余的空氣（外涵道氣流）則流過(guò)風(fēng)扇，流向中央內(nèi)涵道氣流的外圍。因?yàn)樵诟咚俚呐艢鈿饬髦車(chē)鲃?dòng)著大量的外涵道氣流，所以飛機(jī)能更有效地獲得推力?？諝饷苛鬟^(guò)一次，壓力都會(huì)增大?？諝鈮毫υ酱?，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率也就越高。流經(jīng)周?chē)ㄍ夂溃┖椭醒耄▋?nèi)涵道）的空氣流量之比，稱(chēng)為涵道比。涵道比越大（流經(jīng)周?chē)臍饬髟蕉啵?，發(fā)動(dòng)機(jī)效率越高。波音公司2007年投入使用的發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比為8.5，而現(xiàn)在采用新一代發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的波音787涵道比則為11.0，增幅非常顯著。

另外，除了大幅度提高了涵道比之外，波音787還改進(jìn)了風(fēng)扇形狀及燃燒室的材料，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)本身的燃燒效率。通過(guò)這些創(chuàng)新技術(shù)，波音787比其他同類(lèi)機(jī)型節(jié)省了20%的燃料。波音787還有可圈可點(diǎn)的地方，傳統(tǒng)機(jī)型為了防止主翼結(jié)冰或啟動(dòng)空調(diào)等等，會(huì)使用發(fā)動(dòng)機(jī)排出高溫高壓的空氣，來(lái)帶動(dòng)各種系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，波音787卻幾乎不使用高壓空氣，其主要?jiǎng)恿?lái)源為電力，因此是“電氣化”了的飛機(jī)。這是一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)變。排出高壓氣流會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，而波音787不需要發(fā)動(dòng)機(jī)排出高壓氣流，這正是電動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。雖然保證電動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電力說(shuō)到底也是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的，而這也會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，但比起排出高壓氣流來(lái)說(shuō)，降低的程度要少得多。

乘坐更舒適

現(xiàn)在，大多數(shù)客機(jī)升空后都采用自動(dòng)駕駛，按照預(yù)先設(shè)定的航線自動(dòng)飛行。波音787利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出最佳的機(jī)翼動(dòng)作，能夠更節(jié)能、更平穩(wěn)地飛行，并且更精準(zhǔn)地進(jìn)行自動(dòng)控制。例如，當(dāng)小鳥(niǎo)誤入發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致一側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，駕駛傳統(tǒng)機(jī)型的飛行員必須采取各種緊急措施，才能保持飛機(jī)繼續(xù)平穩(wěn)安全地飛行。但是，當(dāng)波音787碰到這種情況時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)控機(jī)翼動(dòng)作來(lái)保持飛機(jī)的正常飛行。當(dāng)飛機(jī)遇到顛簸氣流時(shí)，這一功能也會(huì)很好地派上用場(chǎng)。與以前的機(jī)型相比，波音787更加平穩(wěn)，減輕顛簸，乘坐起來(lái)也更舒適。

對(duì)乘客來(lái)說(shuō)，波音787營(yíng)造出了更加宜人的客艙環(huán)境，提高了乘客的舒適度。一般來(lái)說(shuō)，空氣濕度越高，機(jī)身材料越容易被腐蝕，因此客艙內(nèi)的濕度通常只有百分之幾。但是，用碳纖維制成的波音787根本不必?fù)?dān)心腐蝕問(wèn)題，因?yàn)檫@些材料不會(huì)隨濕度的增加而受到腐蝕，所以波音787的空調(diào)系統(tǒng)中增加了加濕器功能，將濕度提高到百分之十幾，讓人體感覺(jué)更舒適，這樣就可以減少乘客在長(zhǎng)時(shí)間飛行時(shí)的喉嚨干渴、皮膚干燥等不適現(xiàn)象。

此外，客艙內(nèi)的氣壓也有很大改善。通常，氣壓會(huì)隨著高度上升而降低。傳統(tǒng)機(jī)型的客艙氣壓相當(dāng)于8 000英尺（約2 400米）高度的氣壓（約0.75個(gè)大氣壓），而波音787的客艙氣壓提高到了6 000 英尺（約1 800米）高度的氣壓（約0.8個(gè)大氣壓），更接近于地面氣壓（1個(gè)大氣壓），這樣能讓乘客的血液多吸收8%的氧氣，從而減少頭疼與頭昏，疲勞感減輕。由于客艙內(nèi)氣壓升高，內(nèi)外氣壓差變小，所以機(jī)身受力更大，這就要求機(jī)身材料的強(qiáng)度更高，而碳纖維正好滿足這個(gè)要求。由于氣壓變化，一般飛機(jī)起飛和著陸時(shí)我們常常會(huì)感到耳朵疼痛，并且嗡嗡作響，耳鳴不止。新型波音787則極大地緩解了這一問(wèn)題。未來(lái)，波音787給乘客帶來(lái)的是更舒適、更安全的空中之旅。

波音787因其環(huán)保、續(xù)航能力強(qiáng)和應(yīng)用新技術(shù)最多，目前是全球航空界最受矚目的明星機(jī)型之一。而尤其我們應(yīng)該關(guān)注的是，這款夢(mèng)想飛機(jī)的方向舵、翼身整流罩面板以及垂直尾翼前緣均是“中國(guó)制造”，值得鼓舞的是成飛、哈飛、沈飛分別是上述部件的唯一供應(yīng)商。