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波音787

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波音787夢幻客機
All Nippon Airways Boeing 787-8 Dreamliner JA801A OKJ in flight.jpg
全日空的波音787-8,於日本岡山機場。
類型 廣體客機
生產公司 波音民用飛機集團
首次飛行 2009年12月15日
服役 2011年10月26日(全日空
使用狀態 生產中、服役中
主要用戶 全日空
阿提哈德航空
聯合航空
日本航空
美國航空
英國航空
生產年份 2007年
生產數量 292(截至2015年6月)
計畫耗資 320億美元[1]
單位造價 787-8:2.426億美元(2015年)[2]
787-9:2.646億美元(2015年)[2]
787-10:3.061億美元(2015年)[2]

波音787夢幻客機英語Boeing 787 Dreamliner),是波音公司最新型號的廣體中型客機,由波音民用飛機集團負責開發,於2011年投入服務。787可載242至395人,視座位編排而定。燃料消耗方面,787比起767更省油,效益高出20%。此外在用料方面,787是首款主要使用複合材料建造的主流客機。也是波音公司第二款使用線傳飛控之飛機,並可輕易地從777轉訓至787。[3]

最早於2005年1月28日,787在擁有正式名稱之前,被稱為7E7。在2006年4月26日,即研發計劃推出的一年後,波音在787客機的外觀設計作出改動,包括機鼻長度被改短。

波音787於2009年12月15日進行首次測試飛行,並於2011年中完成飛行測試。2011年8月獲得美國聯邦航空總署(FAA)與歐洲航空安全局(EASA)之認證。2011年9月交付給啟動客戶全日空。2013年1月16日,由於連續出現安全故障,美國聯邦航空總署宣布暫時停飛所有波音787。但是再經過修改電池設計之後,美國聯邦航空總署於2013年4月25日同意修改後的波音787客機恢復飛行[4],但造成原本鋰電池起火的原因仍未找出[5]。改良後的鋰電池已進行超過10萬小時測試,沒有安全問題,並已為787客機的電池添加多重保護,包括將電池裝入可保持無氧狀態的不鏽鋼容器,降低起火的可能。

發展歷史[編輯]

背景[編輯]

1990年代後期,波音767的銷售量正逐步被空中巴士A330系列所蠶食,波音遂研發其取代產品。隨著747-400的影響力開始減少,於是便出現了兩個計劃,分別為音速巡航機及747X。音速巡航機主要為增加至接近音速的飛行速度(約0.98馬赫),耗油量則與現有的767及A330-200相近;747X則把現有的747-400機身加長,以及使用複合材料製成的超臨界機翼,與空中巴士A380競爭。航空市場普遍並不熱衷於747X,但對音速巡航機的期望則高得多。美國有不少大規模的航空公司對此概念均表示樂觀,認為把航程時間縮短可獲不少乘客的好評。

九一一襲擊事件後,全球航空市場均受創,而美國的公司更是首當其衝。它們曾經大力支持研發該款音速客機的,對於突如其來的資金流失來個措手不及。在油價上升的情況下,它們認為效益比速度更重要,波音公司遂提供機身構架使用的選擇給客戶。由於所需成本過高,其需求也大大泡湯,因此波音另提供其他計劃給客戶,原有的747X計劃被取消。[6]

音速巡航機被一新計劃取代,稱為7E7,當中的E字初期外界猜測有不少解法,例如「Efficiency」(有效率)及「Environmental Friendly」(環保)等。後來,波音宣布「E」只是英文的8(eight)字。自從波音發展出第一架噴射客機以來,波音所有客機都是以7x7來命名,從707、717、727,順序至現時的777。而所有波音仍處於研製階段的客機,都會暫時以英文字母命名;當客機方案正式啟動後,公司便會以正式的數字編號取代,除了現時的787外,波音757最初是被稱為7N7、767是7X7、777是767-X。

787使用了音速巡航機所提出的技術以及慣用的機體設計,波音聲稱787最多可比同類產品節省近20%的燃料,主要來自效能更高的發動機(佔總體燃料節省的1/3)、增加使用較輕的複合材料(也佔總體燃料節省的1/3)以減低機身的重量、以及使用了不少新科技(亦佔總體燃料節省的1/3),例如使用了乙太網路作機內的信號傳輸,制動系統使用電動控制取代液壓控制,而機艙空調用空氣,就從以前發動機取用壓縮空氣,改用電動壓縮機。簡言之,787的新系統,大體上朝向「電氣化」的方向發展。

787與「音速巡航機」使用的科技,將會被用於波音整個飛機系列的替代計畫,稱為「黃石計畫」,而787本身,其「黃石計畫」代號為Y2。

2004年4月6日,波音宣布787客機使用的發動機有兩個選擇,分別為奇異GEnx勞斯萊斯特倫特1000發動機,這使普惠發動機公司無法推出自家的787用發動機。波音一向僅提供技術成熟的發動機型號予客戶,而普惠公司的發動機的風險較高,尤其近期連續出現的故障問題(其中包括普惠近年在區間客機發動機市場的挫敗,與及在空中巴士A320提供PW6000發動機失敗),這也是波音對該公司發動機卻步的原因。

不同廠商的787發動機均有著相同的標準介面,航空公司可把飛機的發動機互換,而不會有兼容問題;這在商用航空業界歷史上實屬首次。而787飛機發動機的市場預計在未來25年間可達400億美元

2013年7月經過50萬人的投票,結果將使用「Dreamliner」(夢幻客機)來稱呼7E7(即現在的787)。

The Dreamliner logo
「Dreamliner」(夢幻客機)這個稱呼自2003年7月開始使用,且多數787上都有此logo。

每當有一款新型號的客機推出,其廠商所聲稱的產品特色均會受到競爭對手作出質疑的提問,例如波音A380巨無霸客機的懷疑,以及空中巴士模仿「音速巡航機」,787也不例外。空中巴士的John Leahy對波音787的特點作出種種駁斥,例如認為大量使用複合材料是「荒謬」的,而波音則回應這種技術已在軍用飛機上證明是可行的。隨著A380將投入營運,空中巴士並未減少對波音的威脅。而空中巴士也將推出輕量版本的A330向波音的787作出迎擊,該型號被命名為A350XWB,將使用787的新一代發動機,但並不像787般廣泛使用複合材料,取而代之使用了鋁—鋰合金作機身[7]。至2005年10月13日,空中巴士已經從十餘間公司收到143架A350的訂單,但是由於A350的設計出現大幅改變,預計2013年才能投入服務,比787晚。相比之下,787已經有670架以上的確實訂單。

面對A350的挑戰,以及滿足英國航空阿酋航空的要求,並從其取得訂單,波音宣布正在研發787-10型號。該型號是787-8的加長版本,載客量可達290至310人。

首架787(機身編號N787BA)下線展示

2007年5月下旬,首架787開始總裝。同年7月8日,首架787下線。[8] 波音選在7月8日向外界展示787客機,是因為2007年7月8日的美式寫法是「07/08/07」[2],剛好拼成「787」。

原訂於2007年秋季開始試飛的787客機,延期到2007年11或12月中旬,導致了原訂2008年5月要交給第一批客戶全日空將延後6個月,延到2008年12月才能營運,將錯過因應2008年北京奧運的龐大運輸量,原訂2008年交付的30到35架787延到2009年交機。

設計與製造[編輯]

波音使用兩款新的發動機來提供787的動力,分別為奇異GEnx勞斯萊斯特倫特1000發動機,波音宣稱這款新發動機將可比波音767增加20%的油耗效率,其中增加40%發動機的效率、增加空氣動力的改進效果、增加輕量之複合材料與更先進的系統。787已於2014年5月取得330分鐘之雙發延程飛行(ETOPS)。[9]

787也是首次採用全球多國之專業廠商共同分攤風險的方式製造787,包含了日本、韓國、歐洲等國家,完成各零件的製造後,再透過由747-400改裝而成的波音747-400 LCF將零件送至西雅圖的最終組裝廠完成飛機的組裝,並進行後續之測試、交付。

波音787首飛圖片

測試[編輯]

2009年12月15日,當地時間早上10時27分(格林威治時間18時27分),從位於美國西部華盛頓州(Washington)製造廠附近的潘恩機場(Paine Field)起飛,並於下午1時35分(格林威治時間9時35分)降落。歷時3小時的飛行測試。[10] 原本預計測試4個小時,因為天候狀況不佳而提前結束。

交付[編輯]

歷經近三年的延遲,第一架波音787(787-8)於2011年華盛頓州當地時間9月26日交付給全日空開始商業飛行。[11]

訂單狀況[編輯]

截至2014年12月,正使用和計劃訂購波音787的國家和地區;
  運營中
  待交付
訂單成長率
2013年6月1日,全日空波音787首次降落臺北松山機場

787以「各地中型機場間中運量直通聯繫」為市場銷售目標,與空中巴士A380以「大批容量接駁各地大型運輸樞紐」為市場銷售目標有所不同。[12]

2004年4月26日,日本全日空宣布訂購50架787(當時仍以代號7E7為稱),於2008年起交付,作為787的全球第一個客戶。在波音歷來眾多產品的啟始客戶中,以全日空所出資金額為最大,總額約60億美元,反映了其概念在市場上的接納程度。

在全日空的訂單當中,有30架屬於787-3型,僅提供經濟客位,供內陸航線使用,可載300人;另有20架屬於787-8型,設商務及經濟客位,供跨國長途航線使用,可載230人。

全日空預計會使用787-8飛行東京成田機場洛杉磯航線,並可以開通往其他中型城市的航班,包括丹佛蒙特婁。有傳言稱,與其他啟動機型的航空公司一樣,全日空購買787時,波音提供了多達40%到50%的機價折扣。消息雖然難以得到證實,但同類的交易在航空界中並非罕見。

787的第二位買家是紐西蘭航空,於2004年6月28日宣布訂購2架787,另擁有16架選擇購買權。該批飛機將使用特倫特發動機,它們將被用作增加現有航線的班次,以及預留給日後開辦新跨國航線使用。

2004年12月22日,日本航空以40億美元宣布訂購30架787,另有20架選擇購買權。

同年12月29日,美國大陸航空(現聯合航空)訂購10架787。

同年12月31日,越南航空宣布訂購4架787,成為第8家購入787的航空公司。

2005年1月28日,中國政府代表六家中國籍航空公司的中國航空器材進出口集團公司宣布訂購60架787,作價72億美元;買者包括中國國際航空公司、中國東方航空公司、中國南方航空公司、海南航空公司、上海航空公司及廈門航空公司,下訂當時皆要求在2008年北京奧林匹克運動會之前接收第一架787。同時,波音正式命名7E7為787,延續波音成功且長久的「7」系列機種傳統。

同年4月25日,加拿大航空訂購18架787客機,並有60架選擇購買權,同時訂購18架777,到了6月18日,加拿大航空將777訂單取消。目前共訂購37架787客機。

同年4月26日,印度航空宣布將斥資69億美元購買波音客機,包括8架777-200LR、15架777-300ER及27架787。

2006年6月14日,新加坡航空宣布訂購20架波音787-9客機,另有20架音787-9選擇購買權。(後續訂單轉移給其子公司酷航,並改為10架787-8與10架787-9)

2009年以來,因為首次飛航一再延遲,也延遲交機時間,再加上金融危機的影響,今年787被取消的訂單已經高達70架。

2011年,廈門航空正式落實訂購6架787-8客機;而中國東方航空上海航空則取消全部787訂單,改為訂購737 NG系列。

2013年6月2日上午,中國首架波音787夢想客機飛抵廣州白雲機場,將為中國南方航空服務[13]

同年7月7日上午, 中國第三架波音787夢想客機飛抵海口美蘭機場,成為海南航空首架交付使用的波音787客機。執行北京-海口航線,航班號[HU7281/7362]。後期將執行北京-上海虹橋航線,之後轉運營北京-芝加哥,北京-西雅圖等熱門國際航線。

2014年7月18日,波音交付一架787夢想客機給泰國國際航空,這也是該航空公司首架787客機。

同年8月29日,廈門航空在西雅圖埃弗雷特接收了其首架波音787夢想飛機,8月31日17:20,在經歷了13個小時的長途飛行之後,廈航首架波音787飛機從西雅圖飛抵廈門

產品型號[編輯]

Diagrams of outlines of three different aircraft imposed over one another.
各種機型大小比較:787-8 (黑色輪廓線)、777-300 (灰色)、767-300 (藍綠色)以及737-800 (藍色).

波音787夢幻客機是航空史上首架長程中型客機,打破以往長程客機必為大型客機的定律。波音787系列飛機共推出3種超高效機型,能使乘客享受到更加精彩的飛行體驗,最初為787-3(已取消)、787-8、787-9等三型,波音日前也在巴黎航展上正式宣布開發更大型的787-10。

787-3[編輯]

787-3使用較小之翼端帆

787-3原本設計是給高密度之短程航線使用,在兩級客艙下可乘載290名旅客,滿載時續航距離為2,500至3,050海浬(4,650至5,650公里)。使用787-8相同之機身,但是較小之翼端帆,使得翼展縮小大約7.6公尺,讓787-3更能夠符合國內線的登機門,尤其是日本之機場。此型號之最大起飛重量減至165,000kg。

2010年12月,波音正式取消787-3的生產計畫。[14]

787-8[編輯]

787家族之基本型號,三級客艙下有242座位,長57公尺、翼展60公尺,續航距離為7,650至8,200海浬(14,200至15,200公里)。同時,也是波音第三種廣體客機翼展寬度比機身長度還長之型號(747SP777-200LR)。已於2011年10月投入服務,啟動客戶為全日空。目標將取代767-200ER767-300ER,並擴大到新的不中停航線,但不足以使用大飛機營運之市場。

787-9[編輯]

波音787-9測試機

787-9是基本型號之加長版,機身長度63公尺,於三級客艙下可容納280名旅客,滿載時之續航距離為8,000至8,500海浬(14,800至15,750公里)。此型號與787-8有幾處不同處,如:機身長度、更大的油箱(原先與787-8一樣)與更高的最大起飛重量,但跟787-8一樣的翼展。 最初計畫於2011年投入服務[15],但2011年10月時計畫自2014年開始交付給客戶[16]。波音用來目標取代767-400ER,並與空中巴士A330競爭。如同787-8一樣,787-9也可開航新的不中停航線。2010年7月,飛機之配置定案。[17] 787-9的原型機餘2013年9月17日首飛[18][19],2014年6月16日取得美國聯邦航空總署(FAA)與歐洲航空安全局(EASA)之認證[20],啟動客戶紐西蘭航空於2014年7月8日接收第一架787[21][22]。雖然紐西蘭航空是最先接收787-9的航空公司,但最先開始787-9的商業運行的是全日空,於2014年8月7日開始國內線(東京福岡)服務,而紐西蘭航空則於2014年8月9日開始奧克蘭雪梨之商業運行。 目前最長之787不中停商業運行航線為聯合航空洛杉磯墨爾本

787-10[編輯]

787家族中最大的成員787-10

787-10為68.3公尺長之機身,滿載航程可達7000海浬(12,964公里),為787家族中最大的型號。航程可涵蓋90%之廣體客機航線,如美國西岸至歐洲或跨太平洋航線[23],在三級客艙下可乘載330名乘客[24]。目標是取代777-200空中巴士A330空中巴士A340,啟動客戶為新加坡航空

特點[編輯]

電腦化駕駛艙與抬頭顯示器
  • 廣體機,機內兩行通道
  • 巡航速度:0.85馬赫(約每小時561英哩,即903公里)。
  • 續航距離:8,500海浬(15,700公里),可由洛杉磯直飛倫敦曼谷,或紐約直飛東京香港
  • 使用物料(按質量):50%複合物料(碳纖維),20%,15%,10%,5%其他材料。按體積,佔787全機物料的80%均為複合物料。
  • 生產線只要3天(以生產線達至全速計算)便可完成一架787的裝配,而737則需要11天。
  • 比其他民航機擁有更大的窗戶,窗的位置亦更高。乘客可以看見地平線。窗中以液晶體調校機艙的光暗,減少窗外射入的眩光及維持透明。
  • 機艙內以發光二極體(LED)提供照明,取代螢光管,節省約一半電力消耗。
  • 機艙氣壓以電動的空氣壓縮機維持,不使用發動機壓縮段帶入的高壓空氣;加上機身物料的空氣密封功能,比舊款民航機更能保持機艙濕度。
  • 機內用乙太網路提供駕駛室及各部分的資料通訊。
  • 高壓分氣系統英語Bleed air渦輪扇發動機,減少各式高壓熱空氣管道,以電力系統取代。
  • 787二氧化碳排放量大大降低,總廢氣排放量將減少20%,透過對發動機外殼進行一些特殊處理,噪音比同類飛機的噪音要降低60%以上。[25]

先進技術[編輯]

為了達到787的性能目標,波音在飛機各部分採用了不同程度的先進設計,以符合目前全球對環保的要求。

波音787的超臨界機翼外型

氣動力設計[編輯]

目前對於787氣動力設計有關的資料非常少,僅知787的機翼設計延續737NG(Next Generation)/777的超臨界機翼設計。超臨界翼的好處在於在高次音速時有較好的氣動力效率,可以減少燃料的消耗並增加飛機的飛行距離。除機翼採用超臨界機翼之外,其餘增加氣動力的設計還有流線機鼻與鯊魚鰭式翼尖小翼尾翼,估計這些設計約可增加5%的氣動力效率。

結構設計[編輯]

波音787下方構造

波音787使用了音速巡航機所提出的技術以及慣用的機體設計。其中受矚目的為波音787主體結構的大部分(包含機身和機翼)將採用複合材料設計,而不是現在常用的鋁合金,此外還使用鈦合金,其中複合材料所佔質量比例提高至50%,而飛機的形狀設計也因此而變得更動感。複合材料不像鋁合金那樣容易發生疲勞腐蝕現象,密度也比鋁合金小,具有高比強度和易於設計的優點,因此波音787的維修費用會較同級機型更低,而最大速度更大,更節省燃油,更環保。

材料應用[編輯]

787複合材料機身切面

787發展之初,為了要選用複合材料還是鋁料做過多次的比較。鋁的優點是其施工容易且技術成熟,價錢方面也能夠降低成本,但近年來複合材料的發展,對於複合材料的特性已經完全能掌控,質輕強度夠是複材的優點,且複合材料能夠埋入光纖管來監控飛機的狀況,對於後期的維護成本跟安全上都能達到最新的飛機需求,就是至少能夠性能提昇20%以上。因此波音最後決定大量使用複合材料來當做787的主要機身、結構,且複合材料應用在發動機壓縮器葉片跟主葉片的技術已經純熟,也將複合材料大量應用在發動機的葉片、發動機罩等部份。波音787複合材料的用量達到了50%,性能得到較大提高。[25]不過,複合材料雖然壽命較長,但是強度卻會逐年小幅下降,而且碰撞時無法輕易修復,可能使高齡飛行器容易因操作不當,維修費昂貴導致提早退役的情況。

787為了能夠跟市場競爭,並吸引航空公司的買氣,因此在概念設計時就已經定義出飛機的性能要超越舊型至少20%以上,且重點在維修成本的降低跟維修的方便性與產品的可靠度,以下是波音在簡報上所提的性能需求:

  • 較小的單機質量
  • 減少因為腐蝕及金屬疲勞造成的維修成本
  • 降低機艙高度
  • 增加機艙濕度
  • 較大的窗戶
  • 較少的零件

由上面的需求可以知道為什麼787要用複合材料來當做飛機的主要材料,因為只有複合材料才能符合新的性能需求:

  • 較低噪音
  • 較低的污染排放
  • 較低燃料消耗
  • 較高可靠度
  • 較低維修成本

發動機[編輯]

波音787除具有特殊機鼻設計、新翼端概念與雕塑垂尾結構等外型設計外,並提供兩種發動機架構作為選擇,分別為奇異GEnx勞斯萊斯特倫特1000發動機,不同廠商的787發動機均有著相同的標準介面,因此航空公司可把飛機的發動機互換,不存在不相容的問題。

客艙設計[編輯]

全日空787經濟艙2-4-2客艙布局
衣索比亞航空787經濟艙3-3-3客艙布局

燈光設計[編輯]

三種顏色的LED客座燈光變換

機艙內以發光二極體提供照明,取代傳統使用的螢光燈。飛機入口配以新穎的照明燈光,營造出頭頂即是天空的感覺,天空特色的艙頂一直貫穿整個客艙,一些區域還採用了弧形設計,使客艙實現了比例適當的房間式分區,機組還可以在飛行中控制天空特色艙頂的亮度和顏色。需要時,乘務員可以為乘客提供白天的感覺,而當乘客需要休息時,艙頂則可模擬美麗的夜色。

機艙以重複的大弧度拱形結構、動態照明以及飛行中可以由乘客調整透明度的電子遮光簾為特色,並利用可以變幻色彩及明亮度的LED陣列營造出模擬「天空」的天花板效果。

舷窗設計[編輯]

飛機內裝

787的舷窗比目前民用飛機中的大一倍,窗的位置亦更高,所以無論坐在飛機的什麼位置,乘客都能看到地平線。機身舷窗有別於過往使用隔板,而改用電致變色的原理調整明暗,減少窗外射入的眩光及維持透明。

其他空間設計[編輯]

頂部行李艙是目前業內最大的,每個乘客都可將任一尺寸的拉杆式行李箱置於艙內,而寬敞的洗手間大得足以容納一個標準尺寸的輪椅

波音787的空間設計概念提供顧客良好的機艙航行環境和舒適性,其加大空間讓乘客有更寬廣的活動空間,特殊燈光設計與發光二極體使用讓人有種新奇的感覺。

事故記錄[編輯]

性能規格[編輯]

787-9型側視圖
波音787-8之三視圖
機型 787-8 787-9 787-10
機師數 2
座位數 242(3級)
310(2級)
381(最多)
280(3級)
360(2級)
420(最多)[29]
323(3級)
長度 186英尺1英寸(57公尺 206英尺1英寸(63公尺) 224英尺1英寸(68公尺)
翼展 197英尺3英寸(60公尺)
機翼面積 3,501ft2 (325m2)
後掠翼 32.2°
高度 16.92 m 17.02 m
機身高 5.97 m
機身寬 5.77 m
座艙寬(最大) 5.49 m
座位寬 每排8個座位時: 19.0 in (48.3 cm)
每排9個座位時: 17.5 in (44.4 cm)
載貨容量 4,826 ft³(137 m³)
28 x LD3英語Unit load device
6,082 ft³(172 m³)
36 x LD3英語Unit load device
6,187 ft³(175 m³)
40 x LD3英語Unit load device
空重英語Operating empty weight 117,798 kg 138,000 kg N/A
最大起飛重量 227,930 kg 252,651 kg 252,651 kg
最大降落重量英語Maximum landing weight 172,000 kg 193,000 kg 202,000 kg
最大無燃油重量英語Zero-fuel weight 161,000 kg 181,000 kg 193,000 kg
巡航速率 0.85馬赫(Mach)(903 km/h, 561英里(mph),487(knots),於40,000英呎高空/12.19 km)
最高巡航速率 0.89馬赫(945 km/h,587英里,510節,於40,000英呎高空/12.19 km)
滿載航距 7,650~8,200 nmi
(14,200~15,200 km)
8,000~8,500 nmi
(14,800~15,750 km)
7,020 nmi
(13,000 km)
最大起飛重量時之起飛需求長度
(於海平面,國際標準氣壓英語International Standard Atmosphere下)
10,300 ft (3,100 m)
高推力發動機: 8,500 ft (2,600 m)[30]
9,400 ft (2,900 m)[31] N/A
最大燃油容量 126,210 L 138,710 L
實用升限 43,000英尺(13,106.4公尺)
發動機 (×2) 通用電氣(General Electric)GEnx-1B 勞斯萊斯(Rolls-Royce)Trent 1000
最大發動機推力能力 64000 lbf(280 kN) 71000 lbf(320 kN) 76,000 lbf (340 kN)

資料來源:787-8 fact sheet,[32] 787-9 fact sheet[33], 787-10 fact sheet[34], 波音787機場規劃報告[35][36]

相關條目[編輯]

外部連結[編輯]

參考文獻[編輯]

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