美國波音公布777升級計劃(圖)
為了確保777飛機在777X服役前仍能在遠程市場上保持足夠的競爭力,波音公司計劃對777進行新一輪的改進。波音在3月9日亞利桑那州舉行的國際運輸飛機貿(mào)易協(xié)會(ISTAT)會議上詳細描述了777升級計劃。
自波音777飛機服役以來,波音公司對其燃油性能、內(nèi)飾、航電系統(tǒng)、維修性能進行了持續(xù)改進。目前777-300和777F飛機確認的儲備訂單有273架,以現(xiàn)在每月8.3架的生產(chǎn)速率其生產(chǎn)線只能維持生產(chǎn)2.7年。有分析稱,在777X服役(2020年)前,為了確保777在遠程市場上仍保持足夠的競爭力,波音還需要獲得272架新訂單。這恐怕是波音啟動777新一輪升級的內(nèi)在原因之一。
波音公司于今年1月首次披露了777飛機的升級意向,并在3月9日亞利桑那州舉行的國際運輸飛機貿(mào)易協(xié)會(ISTAT)會議上對其進行了詳細描述。
改進發(fā)動機性能
得益于GE90-115B發(fā)動機的性能改進包,升級版777的油耗將至少降低0.5%。 GE公司將于今年晚些時候開始對GE90-115B發(fā)動機進行性能升級測試。目前,GE公司已經(jīng)改善了高壓壓氣機第一級整體葉盤的效率,并減小了低壓渦輪葉片和機匣之間的葉尖間隙。最終,波音可能會重新引入曾經(jīng)由于可靠性問題在GE90上取消的核心隔間冷卻閥。
降低結構重量
除發(fā)動機外,升級版777大部分的節(jié)油收益將來自飛機結構重量的減輕和空氣阻力的降低。
波音777項目總工程拉里·施奈德稱,目前在役的777-300ER的結構重量比2004年時減輕了816kg,而升級后的777-300ER的重量將在此基礎上再減輕544kg。此次減重得益于777生產(chǎn)線引入了機身自動鉆孔和鉚接工藝,波音希望自動化裝配技術能夠在減輕飛機結構重量的同時,將裝配時間也減少一半。實際上,波音正在777生產(chǎn)線上引入機身自動垂直制造(FAUB)工藝,以簡化組裝過程,相比計劃2017年前開始組裝的第一架777-9X,這項工藝的應用大為提前了。
氣動升級包括重新設計777的內(nèi)側襟翼整流罩和板條后緣,以及取消尾橇。
777機身頂部的新設計對減重也有幫助。由于所有的系統(tǒng)都要穿過機身頂部,傳統(tǒng)的方法是將其設計為一個從前到后的格柵系統(tǒng),因此付出了較大的重量代價。而在升級版777上波音采用了一個類似787的連桿和復合材料集成壁板系統(tǒng),這個新系統(tǒng)不但能使飛機結構重量降低數(shù)千克,而且能減少裝配線上工人的工作量。
777-300ER基本型設計有電子尾橇(尾撬是安裝在飛機尾部的一種防護裝置,當飛機尾部擦地時可吸收部分能量防止機身受損),這個系統(tǒng)允許尾部觸地,并且能夠將觸地載荷通過尾橇和后體傳遞到機身內(nèi)部,但該系統(tǒng)在結構上付出了幾百千克的重量代價。為了實現(xiàn)減重和減阻的目標,波音于2014年11月啟動了一項改進計劃,即移除777-300ER上的尾橇。為此,波音重新設計了一套飛行控制軟件,它能在起降操作中保護機尾部沒有觸地的可能性。
氣動設計更新
除了結構方面的升級改進之外,波音基于787的氣動設計經(jīng)驗對777進行了一系列氣動改進。令人驚訝的是,MD-12項目中的一些先進氣動設計理念也在777的升級改進計劃中有所體現(xiàn)。一些觀察人士看出,此次氣動改進最明顯的變化來自機翼下表面——源自787設計靈感的內(nèi)側襟翼整流罩改進設計方案。施奈德表示,氣動專家花費大量的精力設計了襟翼整流罩的外形和彎度,希望其能夠更好地控制機翼下表面的壓力分布,從而實現(xiàn)阻力的最小化。
施奈德表示,改進后的整流罩更長、更寬,盡管浸濕面積增加導致了摩擦阻力的增加,但由整個機翼壓力分布的最優(yōu)化帶來的減阻收益大大超過了摩擦阻力的增加。
在對機翼下表面壓力分布進行優(yōu)化后,波音回顧了MD-12飛機采用的技術,對機翼上表面進行了氣動改型。施奈德說,777飛機的斜削式翼尖將修改為發(fā)散后緣翼型,這種改進使得外翼升力增加,機翼升力分布更加接近橢圓,誘導阻力有所降低。
目前777-300和777F飛機確認和儲備訂單有273架,以現(xiàn)在每月8.3架的生產(chǎn)速率其生產(chǎn)線只能維持生產(chǎn)2.7年。
施奈德表示,波音已經(jīng)進行了777機翼載荷分析,載荷分析師正在評估這些改進是否可以應用在現(xiàn)役的777飛機上供用戶選裝,評估結果預期在今年3月底公布。波音還將開展一次飛行測試,證明這兩項氣動改進措施不會影響機翼抖振特性。
波音還計劃對777的前緣縫翼進行升級改進。施奈德介紹,原始的前緣縫翼的后緣臺階會帶來附加的阻力。為了減小阻力,研究人員將削尖后緣使外形更加光滑。新的前緣縫翼將于2016年中期開始采用。
為了降低飛行阻力,波音將擴展升降舵內(nèi)側端部的密封裝置,并增加乘客窗戶的厚度使其與機身表面齊平,后一種改進措施將在2016年早期應用。
平尾升降舵配平偏置也是777升級項目的一部分。波音通過軟件控制使777升降舵后緣位置在巡航狀態(tài)改變2°,導致反向彎度增加。這項改進增加了平尾的向下載荷,減小了配平阻力,改善了遠程巡航效率。據(jù)施奈德介紹,這項技術已經(jīng)應用在787-9飛機上,由于777基本型的平尾翼型與787相同,預計將該技術移植到777后會取得不錯的效果。
其他改進
升級改進后,波音777的航程將增加185km,或者載重增加2268kg。波音將通過修改位于后體上翹處客艙尾部的座椅調(diào)節(jié)導軌布局等措施,釋放客艙內(nèi)部空間,使飛機可以額外增加14個座位,進而提高整體運營效率,降低單座油耗。
波音還計劃對777的盥洗室進行重新設計,在其內(nèi)部空間沒有變化的情況下,盥洗室的外部尺寸將減小20.3cm。這項新設計在殘疾人模塊和正常人模塊之間設計了可折疊的壁板,為行動不便乘客及其助手提供了入口。波音還計劃通過降噪措施,將客艙噪聲進一步減少2.5dB。
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