波音787飛機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用

2023年12月4日發(fā)(作者：鼓舞士氣的口號)

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波音787飛機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著科技的進(jìn)步與不斷的發(fā)展，各類新技術(shù)被應(yīng)用于民機(jī)波音787，借鑒新技術(shù)的運(yùn)用不僅可以提升我國飛機(jī)的國際競爭力，還可以研究新的電源系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)以及液壓剎車系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，面對新形勢，我國民用飛機(jī)要想捷足發(fā)展，必須吸取先進(jìn)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，努力并不斷研究，對技術(shù)進(jìn)行變革與升級創(chuàng)新，方可面對未來的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：民用機(jī)；技術(shù)創(chuàng)新；國際競爭力

上世紀(jì)末本世紀(jì)初，波音公司終于推出787飛機(jī)的最終定型架構(gòu)，作為本世紀(jì)的第一款機(jī)型，大量的新技術(shù)和航空領(lǐng)域的最新成果都在上面得到應(yīng)用和體現(xiàn)。采用這些新技術(shù)在降低飛機(jī)運(yùn)營成本和提高飛機(jī)可靠性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1波音787飛機(jī)新技術(shù)的概述

1.1電源系統(tǒng)

波音787的所有能量來自飛機(jī)的動力系統(tǒng)，消除了傳統(tǒng)的空氣供應(yīng)系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)優(yōu)化了飛機(jī)能量的使用并提高了發(fā)動機(jī)效率。通過消除供氣系統(tǒng)的各種部件（閥門，管道等），大大降低了飛機(jī)的重量，顯著提高了系統(tǒng)的可靠性，并且可以有效地降低飛機(jī)的維護(hù)成本。

波音787的跳開關(guān)功能包括傳統(tǒng)的跳開關(guān)和固態(tài)電路電源控制開關(guān)。大多數(shù)跳轉(zhuǎn)開關(guān)功能由固態(tài)電路控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)。該方法極大地方便了跳躍開關(guān)的控制，并且還可以集中顯示跳開關(guān)的狀態(tài)。在駕駛艙內(nèi)，可通過多功能顯示屏集中控制跳開關(guān)。同時，可以通過便攜式維護(hù)控制顯示器將跳開關(guān)控制在飛機(jī)上的任何位置，這極大地方便了飛機(jī)的維護(hù)工作。這種固態(tài)電路跳轉(zhuǎn)開關(guān)已應(yīng)用于美國C-17軍用運(yùn)輸機(jī)和空中客車A380。

1.2電子系統(tǒng)

在波音787電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了大量互聯(lián)網(wǎng)兼容系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于波音787。波音787上的數(shù)據(jù)傳輸將由核心網(wǎng)（CORENETWORK），通用核心系統(tǒng)（COMMONCORESYSTEM）和空地?cái)?shù)據(jù)鏈路，外部數(shù)據(jù)通過核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入公共核心系統(tǒng)。波音公司正在進(jìn)行的信息管理系統(tǒng)，如電子飛行包（EFB），電子記錄簿（ELB）和飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（AHM）都將成為波音787的標(biāo)準(zhǔn)配置。

除了傳統(tǒng)的高頻（HF），超高頻（VHF）衛(wèi)星通信（SATCOM）外，波音787飛機(jī)通信系統(tǒng)還增加了波音連接（CONNEXIONBYBOEING）和機(jī)場無線連接。波音連接將為飛機(jī)提供高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。該飛機(jī)將通過衛(wèi)星和地面建立基于互聯(lián)網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)鏈路，可通過波音或無線方式連接到互聯(lián)網(wǎng)。機(jī)場無線連接是基于地面服務(wù)器和板載無線連接的通信方法。該系統(tǒng)可以在機(jī)場辦公室下載QAR數(shù)據(jù)，更新機(jī)上娛樂系統(tǒng)（IFE）的內(nèi)容，更新各種車載數(shù)據(jù)庫，下載飛機(jī)維護(hù)信息等。通過該系統(tǒng)，飛機(jī)的運(yùn)行效率將大大提高和改進(jìn)，降低航空公司的成本。787的機(jī)上娛樂系統(tǒng)（IFE）使用無線技術(shù)。基于無線的IFE將消除座椅和側(cè)壁板中的電線。座椅上的電子盒也將變得非常小。傳統(tǒng)的VCC將在787上消失，這些將顯著降低飛機(jī)的重量。

1.3飛行控制系統(tǒng)

波音787的飛行控制系統(tǒng)將全面采用電傳操縱技術(shù)。該系統(tǒng)基于波音777的開發(fā)，并已經(jīng)過全面優(yōu)化。所有操作均由閉環(huán)系統(tǒng)執(zhí)行，該系統(tǒng)由駕駛艙，飛行控制電子設(shè)備（FCE）和各種控制表面組成。

1.4環(huán)境控制系統(tǒng)

由于取消了氣源系統(tǒng)，波音787的空調(diào)和增壓系統(tǒng)通過電動空氣壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)對沖壓空氣加壓，從而可以根據(jù)實(shí)際飛行條件調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的工作狀態(tài)這架飛機(jī)在船上使用能源。空氣循環(huán)器（ACM）使用類似于波音777的設(shè)計(jì)，包括主壓縮機(jī)和兩級渦輪機(jī)，沖壓空氣風(fēng)扇也由電源驅(qū)動。由于采用了復(fù)合材料機(jī)身，機(jī)身內(nèi)部和外部之間可承受更大的壓力差，機(jī)艙可以加壓6000英尺，取代之前8000英尺的壓力，同時還增加了機(jī)艙的濕度，使乘客更多為了舒適。

1.5液壓和剎車系統(tǒng)

波音787的液壓系統(tǒng)從之前的3000psi增加到5000psi。增加工作壓力有助于減輕系統(tǒng)的重量。與波音777類似，波音787的液壓系統(tǒng)由三個獨(dú)立系統(tǒng)組成：左側(cè)系統(tǒng)，中央系統(tǒng)和右側(cè)系統(tǒng)。中央系統(tǒng)將由兩個電動增壓泵完全液壓供應(yīng)，波音787的制動系統(tǒng)也由電力驅(qū)動。與液壓制動系統(tǒng)相比，大大簡化了制動系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)可靠性。沒有液壓管路，不會發(fā)生泄漏，車間和路線的維護(hù)成本降低，更換制動系統(tǒng)的時間縮短。

2復(fù)合材料的優(yōu)化技術(shù)在787中的應(yīng)用

由于其出色的材料特性，復(fù)合材料在波音787飛機(jī)上的總重量超過50％。對于波音787及其衍生產(chǎn)品的系列化，波音采用Altair的OptiStruct軟件的復(fù)合優(yōu)化技術(shù)來優(yōu)化水平穩(wěn)定器部分，以開發(fā)各種設(shè)計(jì)。理想的優(yōu)化過程是從設(shè)計(jì)到分析再到制造的循環(huán)過程。該設(shè)計(jì)過程需要能夠處理復(fù)雜情況，并最終提供準(zhǔn)確，高效和穩(wěn)健的理想解決方案。波音公司水平尾翼穩(wěn)定器部分的復(fù)合優(yōu)化過程包括兩個階段的優(yōu)化和最終定義。

2.1優(yōu)化階段

（1）根據(jù)制造約束對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分組。（2）優(yōu)化PCOMP外殼單元的特性。（3）層板中每個鋪層方向百分比定義。

2.2最終定義階段

（1）鋪層層疊定義。（2）所有層的PCOMP（G）卡的定義。（3）制造鋪層板的定義。水平尾翼穩(wěn)定箱部分表皮和翼梁是碳纖維復(fù)合材料，必須與測試和制造的風(fēng)險(xiǎn)和成本相結(jié)合，并考慮減重。穩(wěn)定表面盒的設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化，可最大限度地減輕重量，設(shè)計(jì)限制因素是層壓單層應(yīng)變和層壓板屈曲。

3大量新技術(shù)的應(yīng)用的應(yīng)對措施

采用大量新技術(shù)將大大提高波音787飛機(jī)的運(yùn)行可靠性，同時運(yùn)營成本將大幅降低。另一方面，采用這些新技術(shù)迫使航空公司調(diào)整其現(xiàn)有的維護(hù)系統(tǒng)和維護(hù)方法，以適應(yīng)波音787的特性。

3.1建立或改進(jìn)其航空器信息管理系統(tǒng)

信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用是波音787的一大特色。航空公司還必須建立相應(yīng)的信息管理系統(tǒng)來匹配它，使信息技術(shù)可以用于實(shí)時、高速、便捷的功能，如電子飛行包和電子產(chǎn)品記錄飛機(jī)狀態(tài)并管理，機(jī)場無線連接和其他系統(tǒng)需要由相應(yīng)的地面信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持。

3.2加強(qiáng)維護(hù)人員培訓(xùn)，提高整體素質(zhì)

與以前的波音模型相比，波音787飛機(jī)的維修模式發(fā)生了重大變化，特別是飛機(jī)故障診斷采用了計(jì)算機(jī)故障診斷，故障排除方法更加規(guī)劃。將使用維護(hù)控制顯示器（具有無線網(wǎng)絡(luò)功能的筆記本電腦）執(zhí)行飛機(jī)故障信息收集，處理，故障隔離程序，維修程序，故障排除后的功能測試以及電子筆記本電腦的簽名，從而節(jié)省大量資源減少時間并改善工作效率。但是使用這種新方法和設(shè)備，飛機(jī)維護(hù)人員需要具備較強(qiáng)的英語和計(jì)算機(jī)技能。為此，航空公司應(yīng)逐步加大英語，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)培訓(xùn)的力度，提高維修人員的綜合能力，以應(yīng)對維修人員新模式的新要求。

3.3提前準(zhǔn)備修復(fù)新的復(fù)合材料

新型復(fù)合材料的廣泛使用降低了飛機(jī)腐蝕和疲勞損壞的可能性，但由事故引起的飛機(jī)結(jié)構(gòu)損壞的修復(fù)是航空公司面臨的新問題。對于新型復(fù)合材料的維修，航空公司應(yīng)加強(qiáng)與波音的合作，為復(fù)合維修人員，工程技術(shù)人員和檢驗(yàn)人員提供全面培訓(xùn)。同時，還應(yīng)提前準(zhǔn)備維修設(shè)備和維修設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：吳意（1986-04）男，漢族，籍貫：湖南邵陽，職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，主要研究方向：飛機(jī)維修。

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