787连续发生事故 波音无B计划只能挽救

2013年02月28日 17:00  《第一财经周刊》 微博

  现在,对于波音公司[微博]来说,创新为什么会成为一件坏事?

  文|CBN记者 肖可 张鑫 许悦  实习记者 王银超

  它被称为梦想飞机。787是最近20年里波音公司推出的唯一全新机型,很显然,全球最大的飞机制造商希望787能为它实现梦想,但现实往往出人意料。

  两年延迟试飞、三年延迟交付,这还不是所有的“计划外”事件。今年1月,787连续发生7次事故,包括漏油、刹车系统故障等,其中全日空航空公司的一架787飞机因锂离子电池冒烟而紧急迫降。在那之后,美国联邦航空管理局(FAA)做出了787在全球停飞的决定。这是美国航空史上第二次停飞事件,上一次是1979年的麦道DC-10—波音公司在1996年收购了麦道。

  初步调查结果显示问题可能出现在电池短路上。2月9日,FAA批准了波音进行有限的787试飞,飞行中收集的数据将作为调查的一部分。而根据《西雅图时报》的报道,787客机可能最快在5月重新载客复飞。

  在波音2012年年报发布会上,波音公司董事长、总裁兼首席执行官詹姆斯·迈克纳尼(James McNerney)对投资者说:“我们在2013年的第一要务是解决787的电池问题。”

  替换掉787,航空公司也许可以制定出B计划,但对波音公司来说,除了挽救梦想飞机,它别无选择。

  1960年代,普通人乘坐飞机旅行的时代慢慢开启,西雅图和东京这样遥远的城市被连接起来。在那之后,波音曾成功推出超大型客机747,这为波音巩固了地位。1990年代,由于公司内部原因波音曾放慢创新脚步,2004年启动的787计划是当时公司在777之后推出的全新机型,中间相隔了14年。时任波音CEO的Harry Stonecipher说,这款飞机将改变行业格局和大众的飞行体验。

  简单来说,波音宣称787能够为航空公司节省燃油20%、机身维修成本降低30%、运营成本降低10%、排放降低10%,而造成的机场边界以外的噪声比现有类似尺寸飞机要小60%以上。

  波音花了很长时间来构思这款飞机。787项目总工程师麦克·辛尼特(Mike Sinnett)对《第一财经周刊》说:“我们想要实现的东西非常多。我们想要制造一款同级别中燃油效率最高的飞机,我们想要制造一款同级别中乘客舒适度最高的飞机,同时我们也想造一款能够给航空公司带来前所未有的灵活性的飞机。”

  与空客认为超大型飞机将大有可为不同,波音更倾向于判断“点对点”的飞行需求有更大潜力。787正是符合这种判断的产品。例如全日空在接收787之后开通了能够“最大限度发挥787性能”的东京-圣何塞航线。

  全日空是787最早的客户之一,它早在大型客机占据主流市场的十年前就曾向波音公司提出要求,希望生产“高经济性的新一代中小型飞机”,当2004年波音终于作出开发决定后,全日空立即参与其中。

  航空公司的需求一直是推动飞机制造商进行创新的重要力量,例如历史上产量最大的麦道DC-3飞机最初就源于当时环球航空公司提出的要求,而波音747的诞生从泛美航空开始。随着国际油价的上涨,提高燃油效率、提高经济效益成为现在航空公司们的迫切需求,同时这也符合世界各国对于环境保护的要求。

  在竞争最为激烈的载客150人的单通道飞机上,当空客A320逐渐强大起来的时候,波音曾推出737NG(NG,Next Generation)进行应对,两家公司此后不断在该机型上进行多轮创新。到2010年,空客A320-NEO(NEO,New Engine Option)提供为飞机选装更具燃油效率的新型发动机的可能,在一年之内,它获得了超过1100架订单,创造了行业订单增长最快的记录。8个月后,又轮到波音,它推出737Max,截至2012年年底,737Max获得超过900架订单。

  事情就在这样发生,飞机制造商们必须不断做出创新。平均大概每十年会有全新飞机被开发出来,其成本往往高达数十亿到百亿美元,而与此同时,它们也花费巨资对原有机型进行升级。以A320为例,空客目前每年要为此系列投入3亿欧元;而在空客推出A380打破波音在超大型客机市场的垄断后,波音着手747的改进,研制了其加长型747-8。

  一款新机型能否获得足够多的启动订单,取决于它的创新程度,行业普遍认可的标准是比现有同类别机型提高燃油效率15%才能获得足够订单,并得以启动项目。而787把目标设定为20%。

  虽然一再延迟交付,787至今仍获得848架订单。空客也不得不承认787的概念十分成功,它随后重新设计了产品线,推出对应的A350计划,同样大比例采用复合材料,同样采用锂电池。

  复合材料并不是第一次成为制造飞机的材料,在787之前,波音在自己的飞机上使用20%的复合材料,而这一次,它把比例一下子提高到50%。空客也不断提高复合材料的使用率,A320是10%,到A380为25%,而A350也计划用50%的复合材料。

  787的复合材料提供商是日本东丽公司,其广报课长松村俊纪对《第一财经周刊》说:“各个飞机厂商在新技术方面展开竞争,它们对于材料也有了更进一步的严格要求,我们也为此不断推进技术开发。”1975年,东丽公司的碳素纤维作为波音737的二次构造材料第一次应用于航空业,而现在,以一种“预浸渍”专利技术,东丽的复合材料被波音应用于787作为一次构造材料。

  松村俊纪说,“飞机生产商希望我们找到能充分发挥碳纤维优秀的强度及弹性率性能的加工方法并且提高品质。”

  GE公司和罗尔斯·罗伊斯公司共同为787提供发动机。GE航空集团大中华区总经理向伟明说,航空公司运营成本40%是油耗,而90%的节油将在发动机的改进中产生,“航空公司会根据发动机性能,如效率、油耗、维修成本等指标进行评估,自主选择发动机。”

  GE是第一家将复合材料应用于发动机的公司,在787的新一代GEnx发动机上,不仅叶片应用了复合材料,风扇机匣也应用了复合材料,从而比传统机匣减少了350磅的重量。大规模采用复合材料的目的之一是让飞机轻量化,同时它不会像金属那样受到腐蚀,从而为航空公司减少维修成本。

  飞机制造商、航空公司、供应商,它们共同合作完成了对飞机的创新。在全日空航班事故中冒烟的锂电池与小型移动设备上的电池是同样的技术,它是第一次被应用到飞机制造上,相比传统的金属氢化物电池,锂电池质量更轻。电动汽车上也在尝试,但由于容易过热,只有一款量产的电动汽车采用了氧化钴锂离子电池技术,即特斯拉公司的Roadster。

  麦克·辛尼特解释说,为了把锂电池应用到787上,波音对每节电池都进行一系列严格的测试,这至少要耗费一个月时间。

  但看起来这些测试还不能保证不出问题。在反思波音787事件时,对这家公司的大部分指责都来自于另一部分的创新—供应链上的创新。简单来说,在787的研发上,波音建立起被称为是所有行业中最长、最复杂的供应链,将生产外包于世界各地。在项目早期细节设计阶段,波音就与全球超过50家供应商、在135个地方联合开展设计和制造工作。

  一架新一代波音737飞机由30多万个零部件组装而成,而波音767和777则需要多达300万个,巨大的波音747更是需要600万个。涉及如此众多零部件的生产,外包已经成为目前飞机制造商降低成本的一大手段。

  空客公司从一开始就是欧洲各国协作的产物:机翼在英国生产,机身在德国生产,驾驶舱在法国生产,总装线建在法国图卢兹。后来,又有其他的航空制造企业陆续加入。

  而787在全球协作上走得更远,波音之前的采购大部分来自美国,787是第一次把供应链如此大范围地延长到日本,日本的供应商供应了波音787材料的35%,从机翼中的碳纤维到复杂的电子系统,以及用于节省燃料的电池。按照波音庞大的全球专业化协作生产计划,在波音787上400多万个零部件中,波音公司只负责其中的10%—尾翼和最后的系统集成。这在理论上可以极大提高飞机的生产效率,也可能使787成为波音发展史上开发最快、造价最低的机型。

  事实上让这条供应链按理想状态运转却并不容易。比如新材料一开始就遭遇短缺,波音承认,第一架出厂的波音787因市场上缺乏碳纤维,所以只能用其他材料暂时代替。当787客机开始在埃弗雷特组装厂进行最后组装时,波音才发现,从世界各地合作伙伴那里汇集到组装厂的部件经常出现尺寸误差超标的问题,比如各部分机体无法接合。公司被迫把每个阶段相应延后。原定于2007年秋季开始试飞的787客机,延迟两年多之后于2009年12月15日在华盛顿州升空。

  2009年,波音CEO詹姆斯·迈克纳尼在一个电话会议上说,梦想飞机计划的起点无疑太过雄心勃勃了。

  虽然可以解释为建立一个新的供应链的自然特征,但波音显然必须面对该问题。从2012年开始,波音开始加强供应链管理,波音的雇员几乎每天都会出现在供应商的现场。随着787的交付以及产能逐步提高,情况看起来正在好转,波音一直期望未来10年787的销量能超过1100架,使该项目得以盈利。

  2012年,波音将787的产量从每月2.5架增加到3.5架,并计划在2013年实现月产10架。按照计划,2013年波音公司要交付60架787客机。

  在最新的A350项目上,空客也打算让重要合作伙伴更早介入到飞机的研发中来,但有所不同的是,它会减少一级供应商的数量,增加它们的工作,从而提升项目的效率。

  在美国有这样一种质疑的声音:外包零件是以前的两倍,面对这种情况,波音是否将过去的经验充分分享给了那些供应商?如果把外包选作模式,在技术方面就不能够太封闭,而且技术标准的统一也很重要。

  美国航空专家史蒂夫·丹宁说,波音的战略合作伙伴承担787客机大约七成制造任务,但并非所有合作伙伴都具有制造这种新型客机所需的专业技术。

  一位接近全日空的工程师表示,在事故之前,业内已经讨论过是用积极还是激进来形容787采用的新技术,例如复合材料机身,包括在前机身的运用,而传统来说机鼻需要使用韧性大的材料以吸收撞击能量。

  “我们选择一项技术的原因,是因为飞机需要它。因此,787和所有的波音飞机上所采用的任何技术,都是符合实际需求的技术。”麦克·辛尼特解释说。

  但事故的发生让波音公司不得不面对各种质疑。根据对787客机在认证过程中进行的风险评估显示,每飞行1000万小时电池出现起火冒烟的可能性不到一次,但事实上两架波音787客机飞行时间不到10万小时就发生电池故障,其中一次为电池起火。另外,波音公司此前为认证进行的测试显示,电池不会相互影响,但在其中一次事故中被证明这一结果也不正确。

  调查过程也暴露出787的供应链特色,比如锂电池提供商日本汤浅公司为自己辩解时,牵出法国的泰利斯集团。汤浅表示,它们生产的电池要先送到法国,经组装后再送往波音公司,所以不能断定故障一定出现在电池方面。

  “全新的飞机项目,开始的时候都会出现一些必须加以解决的问题”,全日空航空公关部门对《第一财经周刊》表示,“尽管超出了我们的预想,但作为合作客户,我们认为目前的首要任务是尽快分析出原因、确保飞机安全复航。”

  所有新机型在商务飞行初期都会经历一个“持续改进期”,时长大约是飞机全寿命周期的10%,这个期间飞机改进的问题大多是细节问题,飞机在适航验证过程中已经把关键且核心的安全问题解决了。787共计完成了超过5000小时的试飞及地面测试,以取得美国和欧洲适航当局的认证。

  空客A380此前也出现了一些受人关注的事故,比如机翼裂纹问题。

  向伟明认为,生产商不会为了创新而创新,实际上飞机制造业每年都有很多新技术诞生,但在这之外还需要市场可行性研究、成本考核等指标综合平衡,“比如复合材料,因为成本和技术应用的原因以前并没有大量使用,现在因为时机已经成熟。”

  而外界对于787的耐心和信心取决于这款飞机遭遇到的问题复杂到何种程度,究竟何时得以解决。通常认为,如果是某个零部件比如电池出现问题,那么只需要更换零部件,问题将迅速得到解决。但如果引发故障的原因在于飞机的设计,那么就必须重新设计飞机,这将令波音陷入大麻烦。“波音787飞机何时能复飞的不确定性是令航空公司最为头痛的问题。”航空咨询公司Avitas的高管Adam Pilarski说。

  全球大约有3.2万架客机,50架波音787客机停飞造成的影响尚属可控,但如果原定计划中的787交付时间被拖延太久,那么其影响可能升级。除了较高的燃油效率,波音787的吸引力还在于中等的座位数,现在缺乏可以替代波音787的飞机。

  全日空是最大用户,全日空从1月16日紧急迫降事件至2月19日,取消航班数累计838班,影响旅客人数累计约8.26万名。包括全日空为787新开辟的四条国际航线,每周执行52个航班。全日本航空公司财务总监殿本清司1月31日说,1月因波音梦想客机停运损失超过1500万美元。日航则表示,为了充分运用787的特点,他们将其用到航空公司都不会放过的东京-波士顿航线上,是希望把它打造成黄金路线,现在这个想法完全落空了。

  对于波音,除了停飞可能导致的赔偿,更大风险是787的生产计划会否受到影响。外界称这个项目可能会让波音投入达450亿美元,此前因为延迟交付,已经有包括中国东航在内的航空公司取消订单。计划在未来数月内接收787飞机的航空公司包括中国南方航空[微博]公司、海南航空[微博]公司、摩洛哥皇家航空等。

  2012年波音全年营业额达到创纪录的817亿美元,预计2013年的营业额将达到820亿至850亿美元。波音民用飞机集团在2013年预计将交付635架至645架飞机,其中787占即将交付的飞机比例为9%。

  投资分析师霍华德·鲁贝尔(Howard Rubel)表示,在最糟糕的情况下,波音787梦幻客机的故障可能会使得波音公司的营业收入在预期的水平上降低50亿美元。当然霍华德·鲁贝尔同时表示,这种可能性为4%。

  1979年,麦道公司的DC-10宽体客机连续发生三起重大事故而遭遇停飞。使用DC-10飞机的航空公司损失了至少2亿美元。麦道公司本身则因此次停飞事件陷入财政困难,成为1996年被波音收购的原因。此后航空制造业由原来波音、麦道和空中客车三家共同垄断的局面,变为波音和空中客车两家的竞争。

  2月15日,空客宣布放弃为新型A350客机使用锂电池系统,并转而使用传统的镍镉电池。空客公司表示,由于目前波音的电池故障正在接受有关方面的调查并且可能导致监管规则的变化,因此其决定改变所使用的电池系统,从而确保空中客车A350客机的订单交付能够顺利进行。

  A350型客机预定2014年下半年投入运营。与波音787相似,这款客机注重燃油经济性,大量采用复合材料,同时降低机械操控系统比例,代之以电传操纵。为了确保订单及时交付,在面对有争议的锂电池问题时,空客选择了风险更小的B计划。

  而对于波音787来说,没有B计划,它必须承担创新的风险。

 

  波音787是什么样的飞机?

  双通道双引擎宽体客机;

  拥有210至330个座位;

  续航距离1.57万公里,是首架超长程中型客机;

  “每座英里”燃油消耗比现有飞机降低20%;

  目前执飞的航线包括东京-法兰克福、东京-圣何塞、休斯顿-奥克兰。

  波音787有什么不同?

  节省燃油20%;

  机身维修成本降低30%;

  排放降低10%;

  噪音比同尺寸飞机减少60%。

  航空业创新

  1906

  铝合金开始作为飞机主要结构材料被考虑和研发,在莱特兄弟于1903年制造的第一架飞机上,木材和帆布是主要的材料;

  1918

  GE公司的工程师研制成功了涡轮增压器,大大提高了当时的活塞发动机的性能;

  1925

  福特汽车[微博]公司的飞机制造部生产了第一架全金属的福特型飞机,当时市场主流仍是木质飞机,1930年代之后,铝合金逐渐成为飞机的主要结构材料;

  1932

  无线电导航开始用于飞机,随后无线电导航和卫星导航技术在航空业不断获得发展;

  1933

  采用可收放起落架等新技术的波音247试飞成功,它被认为是第一架真正现代意义的客机;

  1935

  美国麦道公司的DC-3首次设置了空中厨房等,它扭转了航空公司经营亏损的局面,这种机型一共生产了1.3万架;

  1938

  波音247第一次使用座舱增压系统,让旅客在高空飞行时不受稀薄空气影响;

  1949

  第一架喷气式客机“彗星”首飞,喷气式发动机的出现改变了传统螺旋桨飞机的动力提供方式;

  1958

  “黑匣子”发明;

  1969

  英国和法国联合研制的超音速客机协和式飞机诞生,并于1976年投入商业飞行,但协和式飞机一共只生产了20架,它的意义在于突破了“音障”;

  1972

  空客公司的A300问世,它是世界上第一种中短程宽体客机,随后空客发展了第一个飞机产品系列—A300/A310系列,建立了新的行业标准;

  1976

  翼梢小翼被发明,该技术有效减少了飞行阻力;

  1982

  波音767的发动机开始使用单晶涡轮晶片,使整个热效能提高30%;

  1988

  空客自A320系列开始采用创新的电传操作系统,飞行员的指令通过电信号而不是机械系统传达;

  1994

  波音777成为波音首款使用复合材料制造的飞机,机体约有10%为复合材料,减少了9%的飞机重量;

  波音777同时也是世界上第一款完全以电脑立体绘图技术设计的民用飞机;

  2007

  空客的“无接缝进气”技术帮助A380大幅降低了噪音,成为世界上最安静的客机;

  2009

  波音787飞机中复合材料的运用达到50%的比例,第一次使用了锂电池。

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