波音787飛機性能簡介

2023年12月4日發(作者：不知秋思落誰家)

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畢業設計(論文)

波音787飛機性能簡介

學院名稱

學生姓名

班級學號

卷面成績

宇航學院

王國鵬

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2013年 12 月

摘 要

波音787，又稱為“夢想客機”（英語：Dreamliner），中型雙發（動機）寬體中遠程運輸機，是波音公司1990年啟動波音777計劃后14年來推出的首款全新機型，由波音民用飛機集團（BCA）負責開發，在2004年4月正式啟動。經多次延期后，于美國時間2009年12月15日成功試飛，標志著787飛機的制造項目進入交付使用前最后一個階段，2010年交付使用。2011年9月27日零時20分，波音787“夢想飛機”交付全日空。2013年1月16日，由于連續出現安全故障，美國聯邦航空局宣布暫時停飛所有波音787“夢想”客機。

關鍵詞：夢想客機、試飛、安全故障

目 錄

1、 簡介 ............................................................................................................................ 1

2、研發情況 ...................................................................................................................... 1

2.1研發背景 .............................................................................................................. 1

2.2項目成立 .............................................................................................................. 2

2.3研發發展 .............................................................................................................. 2

2.4首飛測試 .............................................................................................................. 3

2.5最新計劃 .............................................................................................................. 4

3、參數 .............................................................................................................................. 4

4、特點 .............................................................................................................................. 5

4.1巡航速度 .............................................................................................................. 5

4.2生產周期 .............................................................................................................. 5

4.3人性化設計 .......................................................................................................... 5

4.4發動機 .................................................................................................................. 5

4.5材料使用 .............................................................................................................. 6

4.6機身設計 .............................................................................................................. 6

5、國內相關機型比較 ...................................................................................................... 7

參考文獻 ............................................................................................................................ 7

1、 簡介

波音787系列[1]屬于200座至300座級客 機，航程隨具體型號不同可覆蓋6500至16000公里。波音公司強調波音787的特點是大量采用復合材料，低燃料消耗、較低的污染排放、高效益及舒適的客艙環境，可實現更多的點對點不經停直飛航線。以及較低噪音、較高可靠度、較低維修成本。波音787夢想飛機是航空史上首架超長程中型客機，打破以往一般大型客機與長程客機掛鉤的定律。預計2010年787的單位造價為$1.3-1.8億美元。[1]

787在技術和設計上的突破，使中型尺寸的787具有在同座級的飛機中，無與倫比的航程能力與英里成本經濟性。倘若乘客偏愛不經停直飛服務及更高航班頻率，那么787就是開辟這種新航線的完美機型，尤其是不適合大型飛機的客源少的遠程航線。它是一架綠色環保的飛機。波音787除了讓中型飛機尺寸與大型飛機航程的實現結合，還以0.85倍音速飛行，這也使其點對點遠程不經停直飛能力得以更好的體現，從而能在450多個新城市對之間執行點到點直飛任務。這讓運營商能更靈活地把機型與市場相匹配，首架787客機在美國西雅圖埃弗雷特波音工廠向日本ANA航空公司交付使用。

2、研發情況

2.1研發背景

在1990年代后期，隨著民用飛機市場份額不斷流失給其歐洲競爭對手空中客車公司(Airbus）。波音767在與空中客車A330的競爭中處于下風，波音公司決定研發其取代產品。向市場推出“音速巡航者”（Sonic Cruir），強調在燃油消耗與波音767和A330相當的情況下，接近音速的飛行速度（約0.98倍的音速，即0.98馬赫）。當時美國不少大規模的航空1

公司對「音速巡航者」的概念表示樂觀。因把航程時間縮短可獲乘客好評而大力支持研發該款客機。

9.11事件發生后，全球航空市場均受創，而美國的航空公司更是首當其沖，“音速巡航者”難以獲得計劃啟動的足夠訂單。在油價上升的情況下，效益比速度更重要。波音公司最終決定放棄「音速巡航者」，提出新計劃取代，稱為「7E7」，當中的“E”可解釋為「Efficiency」（效率）、「Economics）（經濟性）、此外也可解釋為「Environmentally Friendly」（環保）、「Extraordinary comfort and convenience」（超凡的乘坐舒適性和便利性）、以及「E-enabled」（電子化系統）等。「7E7」又稱為「夢想飛機」（Dreamliner），波音公司認為，波音7E7將為航空公司降低運營成本，創造更多利潤，同時為乘客提供更舒適的客艙環境，以及更多的不經停直飛航線。

2.2項目成立

2004年4月，波音宣布7E7客機使用的發動機分別為通用電氣的GEnx及勞斯萊斯的遄達（Trent)1000。不同廠商的787發動機均有著相同的標準接口，航空公司可把飛機的發動機互換，這在商用航空業界歷史上實屬首次。隨著全日空確認50架飛機訂單，該項目正式啟動，全日空航空公司的訂單是歷史上對波音新型民用飛機最大的啟動訂單。2005年1月28日，波音公司為7E7夢想飛機確定了正式的機型代號——787。「7E7」方案正式啟動后，波音公司以正式的數字編號取代，7E7夢想飛機正式命名為787。

自此，該飛機被稱為波音787夢想飛機。按照波音公司解釋，以往使用7E7這一名稱是為了突出該飛機出色的效率（Efficiency）優勢。這也是波音的傳統做法，在飛機的研發階段給其一個字母代號，例如，波音757在開始研發時被稱為7N7，波音767被稱為7X7，而波音777則被稱為767-X。而在項目啟動后為其確定一個數字。波音公司所有噴氣式客機是從707、717、順序至777。而按順序，繼1993年推出波音777之后就應是787這個代號。

2.3研發發展

2005年4月26日，即研發計劃推出的一年后，波音在787客機的外觀設計作出改動，包括機鼻長度改短。2007年5月下旬，首架787開始總裝。計劃同年7月8日，首架787下2

線，有一種說法是，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”，剛好拼成“787”。可是，由于設計進展順利，第一架波音787“夢想客機”下線的時間不是在2007年7月8日，而是提前到6月25日，比原計劃的客機公開亮相的時間提前了將近兩周時間。但這架下線的787“夢想客機一號”還有幾大部分的結構沒有完工。波音也承認，第一架出廠的波音787因市場上缺乏碳纖維，所以只是用其他材料暫時遮蓋。這樣的事情并不鮮見，1968年波音第一架747下線時，也只是完工了78%的工作量，嚴格說來，那并不是一架完整的飛機。 波音787客機在埃弗雷特組裝廠正式開始組裝其實是在2008年3月，直到這時，波音才發現，從世界各地的合作伙伴那里匯集到組裝廠的部件經常出現尺寸誤差超標的問題，比如，各部分機體，竟然無法接合。毫無疑問，供貨鏈出現問題了。

2.4首飛測試

波音公司最初計劃在2008年上半年交付給日本全日空航空公司第一架飛機，但由于某些零部件進度拖延及新產品陸續出現問題以及罷工事件使波音公司的工廠被迫停工的影響，波音公司已經先后五次推遲了787客機的首航計劃。原定于2007年秋季開始試飛的787客機，延期到2007年11或12月中旬，導致了原定2008年5月要交給第一批客戶全日空延后6個月，推遲到2008年12月才能營運。這樣，全日空就錯過了2008年北京奧運會的龐大運輸量。在波音歷來眾多產品的首名買家中，以787的全日空所斥資金額為最大，總高達約60億美元。全日空和澳大利亞航空一度考慮向波音索賠。當時間到了2009年，6月23日，因為飛機結構問題，波音第五次宣布推遲787“夢想飛機”首飛的時間。

終于，美國西雅圖12月15日上午10時（北京時間16日凌晨2時），在華盛頓州埃佛瑞特潘恩機場，兩名飛行員邁克爾·卡瑞克爾和蘭多爾·內維勒駕駛的波音787飛機順利升空，在飛行了大約四個多小時后返回地面，試飛成功，這標志著9個月的空中測試正式拉開序幕。

波音公司預計2010年第四季度交付第一架用于商業飛行的波音787客機。截至2009年12月15日試飛成功，波音787夢想飛機收到了來自世界六大洲的57家客戶878架飛機的訂單，合同儲備訂單總價值達到1400多億美元。

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2.5最新計劃

美國波音公司2013年6月2日宣布，這家飛機制造商已開始建造“夢想”客機的加長版787－9型。波音在一份聲明中說：“5月30日，這個787家族的最新成員開始在華盛頓州埃弗里特組裝廠成型，波音按計劃開始組裝這一高效飛機的大部分。”

法新社報道，787－9型可搭載250名至290名乘客，比如今的787－8型多出40多人。同時，相比同尺寸飛機，這一加長款“夢想”客機能節省20%燃料，多飛大約555公里。

787－9型預計幾個月內首飛，首批交付將在2014年年初，買家是新西蘭航空公司。波音說，全球20家用戶訂購355架787－9型，占全部787系列訂單的大約40%。

3、參數

機組駕駛員人數 2人

座位數 290~330、 210~250、 250 ~ 290 長度 55.5～61.6米

翼展 50.3～58.8米

后掠翼 32.2°

高度 16.92 m

機身高 5.91 m

機身寬 5.75 m

座艙寬 5.49 m

載貨容量 124.6立方米～152.9立方米

空重 101,151kg、109,769kg、115,213kg

最大起飛重量165,108kg、219,539kg、244,940kg

巡航速度 0.85馬赫（903 km/h,561英里（mph),487節（knots））最大速度 0.95馬赫（1010

km/h,631 英里，553節）

滿載航距 4,650~5,650km、14,200~15,200km、14,800~15,750km

最大燃油容量 126,918 L～138,898 L

發動機（×2） 通用電氣GEnx 或勞斯萊斯（Rolls-Royce)Trent 1000

最大推力 235.8 kN、 284.7 kN、 311.4 kN

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4、特點

4.1巡航速度

0.85馬赫（水平面速度約每小時561海里或903公里）。續航距離：8,500海里（15,700 公里），可由洛杉磯直飛倫敦，或紐約直飛東京。

4.2生產周期

生產線只要3天（以生產線達至全力全速而言計算）便可完成一架787的裝配，而737則需要11天。

4.3人性化設計

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。機艙內以發光二極管提供照明，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，不使用引擎放氣帶入的空氣；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。機內用以太網路提供駕駛室及各部分的資料通訊。

4.4發動機

波音的發動機合作伙伴---通用電氣與羅爾斯·羅伊斯公司為787提供了新一代發動機技術。波音的專有技術與計算機流體力學(CFD）優化了發動機與787機身的整合，將干擾阻力降至最小，讓這些技術進步的效益達到最優波音化。787新型發動機建立在成功的通用電氣GE90與羅爾斯·羅伊斯遄達（Trent）發動機產品家族的基礎上。這些產品家族歷來以卓越的性能與可靠性著稱。這兩款發動機都將5

取得在“開箱”投入使用時進行雙發延程飛行(ETOPS）認證。

787先進的發動機其函道比約為10， 而當前發動機的函道比約為5。成倍增加的函道比，讓787發動機的社區噪聲更低，油耗顯著減少。更低的排放與油耗，能降低787運營商的成本，減少飛機對環境的影響。短艙上的鋸齒邊大幅降低了后艙的減震艙噪聲。機翼上裝備的787發動機可互換，這樣能盡可能減少構型與系統的易變性，實現更輕松、更經濟的重新構型、升級以及飛機在不同機隊之間過渡時的改裝。這種標準化和簡化的方式增加了收益潛能，降低了運營成本，并賦予787折現能力與較高的殘值。

4.5材料使用

在材料使用方面，波音787采用了61℅復合物料（碳纖維），20℅鋁，11℅鈦，8℅鋼。按體積，占787全機物料的80℅均為復合物料。波音787擁有多項技術創新，其中最引人注目的是波音787機體結構的一半左右都用更輕、更堅固的碳纖維合成材料代替鋁合金，是第一款以碳纖維合成物為主體材料的民用噴氣式客機。一方面是因為金屬能夠隱藏損傷問題，這種損傷很難發現，直到碎裂時才會被發現，而合成材料就不存在這種問題；另一方面，用合成材料制造的機身比較輕，這使得波音787更節省燃油，而且也可以節省在維護方面的花費。這種合成材料類似于一級方程式賽車中所使用的碳纖維合成材料。

1985年，空中客車公司率先將這種合成材料用于飛機制造，制造A310客機的尾翼，隨后空中客車公司還將這種合成材料用于制造A350客機的機翼。波音787將這種技術全面運用到787飛機上，機身、機翼等主要的部件，都采用這一新技術，重量比例將超過50%，此前這個比例只有20%。復合材料也大量應用在發動機的葉片、發動機罩等部份。波音787也因這種新技術的廣泛應用而被稱作“夢想”飛機（·使用物料（按重量）：61%復合物料（碳纎維），20%鋁，11%鈦，8%鋼）。

4.6機身設計

同時波音787機身截面形狀采用雙圓弧形，頂部空間也進行了優化設計，可為乘客提供更寬敞的空間。波音787的機翼設計延續波音737NG(Next Generation)/777的超臨界機翼設計。超臨界翼的好處在于在高次音速時有較好的氣動力效率，可以減少燃料的消耗并增加飛機的性能，如飛行距離等。787還裝備了垂直陣風抑制系統 ，能感知湍流并指揮機翼操縱面應對6

湍流，從而大幅提高飛行的平穩性。

5、國內相關機型比較

在國內，由于大飛機項目發展較晚，所以技術并不是很先進，但國內的研發團隊也在積極的趕超，在2007年成功試飛我國自主研發的新支線飛機ARJ21。ARJ21是70～90座級的中、短航程渦扇支線飛機,采用每排五座雙圓切面機身、下單翼、高平尾、前三點式可收放起落架、尾吊兩臺發動機布局。所選裝的發動機具有低油耗、低噪聲、可靠性高、維修方便的特點。駕駛艙采用兩人制，航電系統采用總線技術、LCD平板顯示并高度綜合化，機械系統采用國際成熟的先進技術。

ARJ21飛機采用了多專業綜合優化設計的、較大后掠角的超臨界機翼和與機翼一體化設計的翼梢小翼，使飛機在設計巡航重量范圍內的巡航性能得以提高；高效的增升裝置使ARJ21飛機具備優異的低速性能；同時，超臨界機翼的應用，使機翼的相對厚度增大，從而減輕機翼結構重量和加大機翼油箱容量。采用此項技術，在提高飛行品質的同時，也降低了油耗，加大了航程能力和商載能力。

在經濟性方面，ARJ21也領先于競爭對手。票價可以便宜8%至10%，有著明顯的競爭優勢。在氣動力設計中，采用了超臨界機翼和先進的輕質材料，飛機的重量更輕，有效載荷更大，實現了低阻力，高升力。選配的發動機油耗低，推力大。從設計到制造、使用維護各個環節，力求制造成本低、燃油效率高、維護成本低，無故障的飛行時間比別的飛機更長。

支線飛機給人的感覺是通道狹窄，座位緊促，不是那么太舒服。而ARJ21飛機最大的客艙寬度達到3．14米，高度2．06米，在同類型飛機中是最寬敞的。吳光輝說，這個飛機雖然是支線飛機，但是在舒適性方面是按照干線飛機的要求來設計，跟干線飛機的舒適度完全一樣。單座寬度比波音737的單座還要寬將近三厘米。

但同時我們也看到支線飛機在材料應用和發動機方面任然落后許多，但我們相信會有一天我們的客機也能得到長足的發展。

參考文獻

[1] 馮斌。波音787的新技術[J]。<航空維修與工程>，2005，05

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[2] 范玉青。大型飛機數字化制造工程[M]。航空工業出版社。

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