“梦想之翼”波音787

康琳

材料更耐用

人们惊奇地发现，波音787主翼优雅地上翘，而传统机型只有在飞行过程中主翼才向上弯曲。波音787是由什么材料制成的呢？以前，用于飞机机身结构的材料，绝大部分是铝合金。例如，在此前波音767中，铝合金材料的比例约为80%。然而，对波音787而言，其机身结构的一半左右使用的是更轻、更坚固的碳纤维合成材料，铝合金材料仅占机身材料的20%。而且，机身系统的动力实现了“电气化”，拥有多项技术发明和创新。

波音787使用了约32吨的碳纤维合成材料，正是因为使用了碳纤维，所以波音787的主翼才能达到前所未有的弯度。机身材料是用直径几微米的碳纤维多层重叠，再浸泡黏合剂后加压烧制固定而成。此前，碳纤维已被用来制造飞机尾翼的某些部分，而波音787的主翼和机身等主体结构也大量采用了碳纤维，成为第一款以碳纤维为主体材料的民用客机。碳纤维的优点很多，它能使机身更轻、更抗腐蚀、更坚固耐用。波音787的重量大幅减轻，仅仅因为碳纤维重量轻吗？也不尽然。其实，“一体成型技术”也是功不可没。此前，金属机身一般由多块长方形金属板构成，需要成千上万个铆钉来固定。而波音787使用了一体成型技术后，能够把机身的管状截面作为一个整体部件直接制造出来。这样的话，部件大大减少，而需要用紧固件（铆钉等）进行联接的地方就更少，由此紧固件数量整整减少了80%。因此，飞机重量大为减轻，运行成本也随之大幅下降。

发动机更高效

波音787对降低燃料消耗贡献巨大，大幅度提高了发动机效率。大多数大中型飞机都装有“涡轮风扇发动机”（简称涡扇发动机）。一般的喷气式发动机是将压缩空气和燃油混合燃烧，向后高速排出燃气，从而产生反向推力。如果燃气排出速度过高的话，动能损失也将增大，热效率就会降低。波音787则是通过增加低速的排气流量，获得更高的推进效率。为了获得更高的推进效率，涡轮风扇发动机除了从中央喷出高温燃气之外，还通过风扇转动，在周围形成相对低速的大量气流。风扇吸入的空气分成两部分，其中中央附近的空气流（内涵道气流）经压缩机、燃烧室及涡轮，然后向后喷出，产生巨大反向推力。其余的空气（外涵道气流）则流过风扇，流向中央内涵道气流的外围。因为在高速的排气气流周围流动着大量的外涵道气流，所以飞机能更有效地获得推力。空气每流过一次，压力都会增大。空气压力越大，发动机的效率也就越高。流经周围（外涵道）和中央（内涵道）的空气流量之比，称为涵道比。涵道比越大（流经周围的气流越多），发动机效率越高。波音公司2007年投入使用的发动机涵道比为8.5，而现在采用新一代发动机技术的波音787涵道比则为11.0，增幅非常显著。

另外，除了大幅度提高了涵道比之外，波音787还改进了风扇形状及燃烧室的材料，从而提高了发动机本身的燃烧效率。通过这些创新技术，波音787比其他同类机型节省了20%的燃料。波音787还有可圈可点的地方，传统机型为了防止主翼结冰或启动空调等等，会使用发动机排出高温高压的空气，来带动各种系统运转。然而，波音787却几乎不使用高压空气，其主要动力来源为电力，因此是“电气化”了的飞机。这是一个巨大的转变。排出高压气流会降低发动机的效率，而波音787不需要发动机排出高压气流，这正是电动系统的优点。虽然保证电动系统正常运转的电力说到底也是由发动机提供的，而这也会降低发动机的效率，但比起排出高压气流来说，降低的程度要少得多。

乘坐更舒适

现在，大多数客机升空后都采用自动驾驶，按照预先设定的航线自动飞行。波音787利用计算机设计出最佳的机翼动作，能够更节能、更平稳地飞行，并且更精准地进行自动控制。例如，当小鸟误入发动机导致一侧发动机出现故障时，驾驶传统机型的飞行员必须采取各种紧急措施，才能保持飞机继续平稳安全地飞行。但是，当波音787碰到这种情况时，计算机会自动调控机翼动作来保持飞机的正常飞行。当飞机遇到颠簸气流时，这一功能也会很好地派上用场。与以前的机型相比，波音787更加平稳，减轻颠簸，乘坐起来也更舒适。

对乘客来说，波音787营造出了更加宜人的客舱环境，提高了乘客的舒适度。一般来说，空气湿度越高，机身材料越容易被腐蚀，因此客舱内的湿度通常只有百分之几。但是，用碳纤维制成的波音787根本不必担心腐蚀问题，因为这些材料不会随湿度的增加而受到腐蚀，所以波音787的空调系统中增加了加湿器功能，将湿度提高到百分之十几，让人体感觉更舒适，这样就可以减少乘客在长时间飞行时的喉咙干渴、皮肤干燥等不适现象。

此外，客舱内的气压也有很大改善。通常，气压会随着高度上升而降低。传统机型的客舱气压相当于8 000英尺（约2 400米）高度的气压（约0.75个大气压），而波音787的客舱气压提高到了6 000 英尺（约1 800米）高度的气压（约0.8个大气压），更接近于地面气压（1个大气压），这样能让乘客的血液多吸收8%的氧气，从而减少头疼与头昏，疲劳感减轻。由于客舱内气压升高，内外气压差变小，所以机身受力更大，这就要求机身材料的强度更高，而碳纤维正好满足这个要求。由于气压变化，一般飞机起飞和着陆时我们常常会感到耳朵疼痛，并且嗡嗡作响，耳鸣不止。新型波音787则极大地缓解了这一问题。未来，波音787给乘客带来的是更舒适、更安全的空中之旅。

波音787因其环保、续航能力强和应用新技术最多，目前是全球航空界最受瞩目的明星机型之一。而尤其我们应该关注的是，这款梦想飞机的方向舵、翼身整流罩面板以及垂直尾翼前缘均是“中国制造”，值得鼓舞的是成飞、哈飞、沈飞分别是上述部件的唯一供应商。