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波音787梦想飞机

爱美绿·Lovinggreen 2012-5-21 Bookmark and Share

波音787型“梦想”飞机具有以下特点:

  一、更轻。由于大量采用更轻、更坚固的复合材料,飞机重量大大减轻,运行成本也大幅下降;
  二、更节能。波音787型飞机要比其他同类飞机节省20%的燃料,同时释放更少的温室气体;
  三、噪音更低。起飞和降落时的噪音要比其他同类飞机低60%;
  四、更卫生。波音787型飞机具有更好的气体过滤设施,从而保证机内空气质量更佳;
  五、更耐用。与其他同类飞机相比,使用期更长,检修率要低30%。

波音787拥有多项技术创新,其中最引人注目的是波音787机体结构的一半左右都用更轻、更坚固的碳纤维合成材料代替铝合金,是第一款以碳纤维合成物为主体材料的民用喷气式客机。一方面是因为金属能够隐藏损伤问题,这种损伤很难发现,直到碎裂时才会被发现,而合成材料就不存在这种问题;另一方面,用合成材料制造的机身比较轻,这使得波音787将比现在的飞机节省燃油,而且也可以节省在维护方面的花费。这种合成材料类似于一级方程式赛车中所使用的碳纤维合成材料。
复合材料也大量应用在发动机的叶片、发动机罩等部份。波音787也因这种新技术的广泛应用而被称作“梦想”飞机(· 使用物料(按重量):61%复合物料(碳纎维),20%铝,11%钛,8%钢)。

波音787机身截面形状采用双圆弧形,顶部空间也进行了优化设计,可为乘客提供更宽敞的空间。波音787的机翼设计延续波音737NG(Next Generation)/777的超临界机翼设计。超临界翼的好处在于在高次音速时有较好的气动力效率,可以减少燃料的消耗并增加飞机的性能,如飞行距离等。787还装备了垂直阵风抑制系统 ,能感知湍流并指挥机翼操纵面应对湍流,从而大幅提高飞行的平稳性。

通用电气公司与劳斯莱斯为787提供了新一代发动机技术。787的发动机建立在成功的通用电气GE90与劳斯莱斯遄达(Trent)发动机产品的基础上。这两款发动机都将取得在“开箱”投入使用时进行双发延程飞行(ETOPS)认证。此外,波音的专有技术与计算机流体力学(CFD)优化了发动机与787机身的整合,将干扰阻力降至最小,让这些技术进步的效益达到最优化。短舱上的锯齿边大幅降低了后舱的减震舱噪声。

787机翼上的发动机可互换,这样能尽可能减少构型与系统的易变性,实现更轻松、更经济的重新构型、升级以及飞机在不同机队之间过渡时的改装。这种标准化和简化的方式增加了收益潜能,降低了运营成本,并赋予787折现能力与较高的残值。

波音787的发动机其涵道比约为10,而之前发动机的涵道比约为5。成倍增加的涵道比,让787发动机的社区噪声更低,油耗显著减少。更低的排放与油耗,能降低787运营商的成本,减少飞机对环境的影响。

787设计中融合先进的空气动力学技术,显著提升飞机性能并降低运营成本。先进的空气动力学技术包括平滑机翼技术与在放襟翼时下垂的扰流板。除机翼采用超临界机翼之  波音787机舱外,其余增加气动力的设计还有流线机头与鲨鱼鳍式翼端与尾翼,估计这些设计约可增加5%的气动力效率。这些技术进步能降低阻力、提高效率并减少油耗。787空气动力学技术,能让787的巡航速度达到0.85马赫,与波音747和777相当,这与现时速度最快的民用客机速度相同。

787通过精巧的设计创造了保持层流型短舱部分长度之最,其结果是阻力降低,飞机每年的油耗最多可减少30,000加仑。787采用了简单的枢轴后缘襟翼,其襟翼导轨整流罩比传统飞机的要小得多。得益于这一特性,787获得了降低油耗与成本的、高效的升阻比性能。此外,简单的枢轴后缘需要更少的零部件,维修也随之减少,但这种更轻、更简单的高升力系统的性能丝毫不受影响。

巡航中后缘装置可变曲度控制,能在巡航中优化机翼形态,在枢轴后缘装置与下垂扰流板技术的基础上,这种可变曲度控制技术才得以实现。在巡航飞行中,机翼后缘上下调节,持续优化翼型和效率,将油耗降低。

航空旅行的相关调查揭示了对乘客飞行体验产生负面影响的各种症状与抱怨。调查结果直接影响了787系统的设计,使787的设计能营造更宜人的客舱环境,如更平稳的飞行、更低的座舱高度、更清新的空气以及更安静的客舱。提升整体的乘客飞行体验。

●空气更清新
与当前的民用飞机相比,除了装备当前飞机使用的、用于消除细菌、病毒与真菌的高效空气粒子(HEPA)过滤器之外,787系统中还额外引入了一种新型气体过滤系统,用以去除异味、刺激物与气态污染物。这样能减少乘客头疼、头昏,以及因干燥引起的咽喉刺激与眼部刺激,787客舱的空气将更清新。

●更低的座舱压力高度
787的客舱最高压力高度为6,000呎,而不是其它飞机的8,000呎。高压氧舱试验表明,置身于压力高度为6,000呎的787客舱还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。铝制飞机因材料疲劳或重量原因而无法实现6,000呎的压力高度。787复合材料机  波音787身不会疲劳,因此,既能应对更低高度的座舱压力,又不对重量产生影响。

●更高的客舱空气湿度
787的客舱更高的客舱空气湿度,以提升乘客舒适度。787客舱可比金属机身飞机中的空气湿度更高,且与载客率的大小无关。787的复合材料机身不会随着湿度的增加更易腐蚀。

●灯光设计
787客舱内以发光二极管(LED)提供照明,取代传统使用的荧光管。营造出头顶即是天空的感觉,天空特色的舱顶一直贯穿整个客舱,机组还可以在飞行中控制天空特色舱顶的亮度和颜色。需要时,乘务员可以为乘客提供白天的感觉,而当乘客需要休息时,舱顶则可模拟夜色。机舱以重复的大弧度拱形结构、动态照明以及飞行中可以由乘客调整透明度的电子遮光帘为特色,并利用可以变幻色彩及明亮度的LED数组营造出仿真「天空」的天花板效果。

●舷窗设计
787的舷窗设计增大一倍,窗的位置亦更高,所以无论坐在飞机的什么位置,乘客都能看到地平线。窗中则以「液晶体」调较机舱的光暗,减少窗外射入的眩光及维持透明。

详情请参考:波音787飞机设计特点


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