波音787的抉擇

“這是一起嚴(yán)重的飛機安全事件。在飛機上發(fā)生火情，是我們都不希望看到的?！泵绹鴩疫\輸安全委員會主席德玻·赫斯曼（Deborah A.P.Hersman）于當(dāng)?shù)貢r間1月24日表示。

剛剛度過一周年生日的波音787，在2013年1月的兩周內(nèi)，連續(xù)發(fā)生兩起與電池有關(guān)的事故。1月7日，美國波士頓的洛根國際機場，一架波音787在乘客及機組人員離開后，電池突然出現(xiàn)起火現(xiàn)象，無人員傷亡。美國國家運輸安全委員會隨即介入調(diào)查。

九天后，日本全日空公司一架波音787剛剛飛離機場15分鐘，駕駛員就接到電池出現(xiàn)故障的警報，于是緊急降落在沿途機場。除緊急疏散過程中有三名乘客出現(xiàn)輕傷，事故未造成其它傷亡。日本運輸安全委員會（JTSB）隨即介入調(diào)查。

經(jīng)過美國國家運輸安全委員會的調(diào)查，1月7日發(fā)生事故的波音787飛機上的電池出現(xiàn)過火情，并伴有短路以及熱泄漏的現(xiàn)象。“為什么會發(fā)生這些現(xiàn)象，我們還不知道，這也是我們下一步工作的重點?！焙账孤f。

鑒于短期內(nèi)發(fā)生兩起相似的事故，1月16日，美國聯(lián)邦航空管理局下達緊急適航令，表示此前出現(xiàn)的兩起與電力系統(tǒng)有關(guān)的事故，都在調(diào)查當(dāng)中，原因尚不明朗，如果不及時修正，會導(dǎo)致重要的系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)損毀，且電力系統(tǒng)存在火災(zāi)隱患。

因此，“美國聯(lián)邦航空管理局在尋找到解決方案之前對美國境內(nèi)運行的六5IHRLeAXVrHayOHYYSPEtg==架波音787作出停飛決定”。

隨后，歐洲航空安全局（EASA）也對境內(nèi)波音787飛機采取停飛決定。來自日本、智利、波蘭、印度、埃塞俄比亞、卡塔爾等國的八家航空公司，擁有全球50架波音787。目前，這些飛機都相繼被停飛。

美國聯(lián)邦航空管理局表示，停飛決定將直至尋找到解決方案為止。這意味著，包括中國在內(nèi)的波音787訂單有可能再次被延遲交付。由于生產(chǎn)效率、供應(yīng)鏈、獲取適航證等多種原因，此前波音已經(jīng)多次延遲交付。

整個航空制造業(yè)都在期待著突破鋰電池的應(yīng)用問題。因為繼波音公司在波音787首用鋰電池后，歐洲空客公司最新研制的A350也在設(shè)計中使用了鋰電池?？湛虯350被視為波音787的直接競爭對手，已經(jīng)在法國圖盧茲進入組裝階段，預(yù)計于2013年完成組裝進行試驗飛行。

“對于新飛機出現(xiàn)的故障，大家通常都給予一定的包容度。但是，在飛機上出現(xiàn)明火，確實會給乘客帶來恐慌?！币患覈鴥?nèi)航空公司員工向《財經(jīng)》記者表示。

目前波音787的生產(chǎn)仍然按照原定計劃進行，平均每月就會有五架飛機完成組裝。

赫斯曼也無法給出調(diào)查可能持續(xù)的時間，“這是一項嶄新的技術(shù)。我們也在尋求美國國家航空航天局（NASA）等研究機構(gòu)的技術(shù)支援。這項技術(shù)太復(fù)雜，不是一夜之間就能解決的?！?/p>

未竟的調(diào)查

1月7日，美國當(dāng)?shù)貢r間上午10時32分，波士頓洛根國際機場，機組維護人員發(fā)現(xiàn)，日本航空公司的一架波音787機翼后側(cè)的鋰電池倉出現(xiàn)火情。根據(jù)美國國家運輸安全委員會發(fā)布的調(diào)查結(jié)果，大約在上午10時40分，安保及消防員趕到現(xiàn)場。但直至中午12時19分，火勢才得以控制。

鋰電池的電解液為有機溶劑，起火后不易撲滅。波音787上使用的是鈷酸鋰，“這種材料因高能量密度而著稱，但其受熱或過充時，容易釋放出氧氣。”中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員王立民表示。氧氣在某種程度上對火勢有助燃作用。

在美國國家運輸安全委員會趕到時，電池已經(jīng)被消防人員從電池倉移出。被損毀的電池，原本是一個長10.9英尺、深14.2英尺、高8.5英尺的立方體。電池內(nèi)部共有八塊長方形的電池格，八個電池單元串聯(lián)，組成一整塊鋰電池。八塊電池就相當(dāng)于日常電器中使用八節(jié)電池。根據(jù)不同的需要，有的電池串聯(lián)使用，有的并聯(lián)使用。

“根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查人員匯報的情況，電池被各種燒焦的結(jié)構(gòu)和部件所包裹，燒焦的痕跡輻射到電池倉外?！焙账孤榻B說。

隨后，美國國家運輸安全委員會對損毀的電池展開了一系列調(diào)查。波音787是首次將鋰電池應(yīng)用于商務(wù)飛機的機型。傳統(tǒng)飛機多采用鉛酸電池或鎳鎘電池，其在保護措施上已經(jīng)發(fā)展得相對成熟。而“鋰電池在飛機上的使用完全是嶄新的技術(shù)，此前只有少部分的軍用飛機在實驗應(yīng)用”。中航鋰電技術(shù)研究院副院長謝秋說。

波音787共配有兩塊鋰電池，使用方法與傳統(tǒng)的鉛酸和鎳鎘電池?zé)o異。一塊置于飛機尾端用于啟動APU。APU是飛機的輔助動力裝置，獨立提供電力等，以減少飛機對地面（機場）供電設(shè)備的依賴。

洛根機場出現(xiàn)火情的正是這塊啟動APU的電池，其工作原理類似于汽車的點火啟動。飛機起飛后，發(fā)動機內(nèi)的渦輪將帶動發(fā)電機，為飛機內(nèi)部的電力系統(tǒng)供電。

另一塊電池置于飛機前端的駕駛艙，即主電池。雖然被稱為主電池，但是在平時飛行過程中，很少用到這塊電池。主電池是為了應(yīng)對緊急狀態(tài)，比如，發(fā)電機全部停止工作時，主電池可用于控制飛機完成最基本的降落、轉(zhuǎn)向等操作。在1月16日，全日空波音787被緊急迫降事件中，發(fā)生冒煙的就是這塊主電池。

波音787上配備的鋰電池，與傳統(tǒng)電池承擔(dān)的工作并無不同。兩塊電池在飛機的整個電氣系統(tǒng)中承擔(dān)的工作也不多，大部分處于閑置狀態(tài)，但是為什么會出現(xiàn)問題，專家也陷入迷茫。

美國洛根機場的事故由美國國家運輸安全委員會負(fù)責(zé)，日本運輸安全委員會則在調(diào)查全日空緊急迫降事件。目前，“我們尚不能排除任何一種情況?！焙账孤磸?fù)強調(diào)，美國國家運輸安全委員會目前只能提供調(diào)查人員檢查電池時所看到的現(xiàn)象，并不能以此解答問題的根本原因。

為了不破壞電池的初始狀態(tài)，美國國家運輸安全委員會的調(diào)查人員首先對整個電池做了CT掃描。然后，將電池拆解，對八個電池單元進行了不同程度的檢查?！暗?號、6號、7號電池單元嚴(yán)重?fù)p毀，特別引起了調(diào)查人員的注意，對這三塊子電池開展了多項檢查及評估?！焙账孤榻B。

最終，調(diào)查人員在5號電池單元中發(fā)現(xiàn)了短路的跡象，與之相鄰的6號電池單元的CT圖像顯示出電池內(nèi)部已經(jīng)因為高溫而產(chǎn)生熔化?！拔覀兛梢源_定的是電池出現(xiàn)了火情，電池表現(xiàn)出了短路、熱失控的現(xiàn)象?！焙账孤f，下一步，調(diào)查人員將以完好的電池作為參照，對損毀的電池展開更深入的分析。

熱失控是一種化學(xué)反應(yīng)，溫度增高時引發(fā)的變化使溫度更進一步地增高，產(chǎn)生惡性循環(huán)。

美國聯(lián)邦航空管理局在2007年發(fā)布的一份報告中指出，相較于傳統(tǒng)的鎳鎘和鉛酸電池，鋰電池更容易出現(xiàn)熱失控的情況，這種現(xiàn)象在鋰電池過度充電時，表現(xiàn)尤為明顯。因此，美國國家運輸安全委員會也對波音787的鋰電池充電器制造廠商展開了調(diào)查。

熱失控現(xiàn)象有可能出現(xiàn)在任何一種電池上，運用技術(shù)手段幫助電池及時散熱，是避免熱失控的常用手段。傳統(tǒng)的鉛酸、鎳鎘電池的保護手段已基本成熟。但是，應(yīng)用時間不長的鋰電池尚有很多模糊地帶需要在應(yīng)用中解答。

不過，波音787項目總工程師麥克·辛尼特（Mike Sinnett）表示，在設(shè)計波音787電池時就充分考慮了冗余度?！拔覀兗僭O(shè)在一個步驟有可能發(fā)生的問題，然后通過設(shè)計，利用下一個環(huán)節(jié)對這一問題進行掩蓋和糾正?！彼f。

設(shè)計人員考慮到了多種情況。比如，一個電池單元格失效的情況下，如何保證這一失效的情況不傳入下一個單元格。另外，即使電池失效的情況傳入下一個單元格，也要保證不會危及飛機繼續(xù)安全飛行和著陸。

所以，“這就要確保該區(qū)域的設(shè)備有足夠冗余度，使事件中失效電池產(chǎn)生的熱不會損壞鄰近的飛機設(shè)備?！毙聊崽卣f。

一位飛機電氣系統(tǒng)研究員表示，電池本身的制造缺陷也有可能導(dǎo)致對電池的保護設(shè)計失效。因為，飛機上使用的電池不同于普通民用電池，對溫度、碰撞等條件有著更苛刻的要求。目前，負(fù)責(zé)電池制造的日本GS湯淺（GS yuasa）、充電器制造商Securaplane Technologies，以及電氣系統(tǒng)生產(chǎn)商泰雷茲（Thales Avionics Electrical Systems）正協(xié)助調(diào)查。

無論如何，美國國家運輸安全委員會的調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)初，對鋰電池采取的一系列復(fù)雜的保護措施都失效了。而這也成為美國國家運輸安全委員會下一步的研究重點——究竟是什么原因?qū)е逻@一切發(fā)生。

權(quán)衡鋰電池

2006年11月，美國聯(lián)邦航空管理局首次批準(zhǔn)鋰電池應(yīng)用于飛機。得到這份批準(zhǔn)的是空客A350。約一年之后，波音公司的787才獲得批準(zhǔn)使用。

鋰電池的航空應(yīng)用處于起步階段，但是它對飛機制造廠商有著極大的吸引力。相較于傳統(tǒng)的鎳鎘電池和鉛酸電池，鋰電池可以瞬間提供更大的電量，且壽命更長。最重要的是，鋰電池的能量密度大，即在提供同樣電能的情況下，鋰電池比傳統(tǒng)電池更輕。

“對于飛機來說，每一克重量都是成本?！辈ㄒ艄疽晃伙w機設(shè)計師表示。飛機的重量越輕，在對抗地心引力時，油耗越低。

近些年原油價格一路攀升，燃油成本已經(jīng)超越飛行員工資支出，成為航空公司的第一大支出成本。為了實現(xiàn)低油耗，飛機制造商絞盡腦汁地提高燃油效率，以及為飛機減重。

波音公司正是看中了鋰電池的優(yōu)勢。“其化學(xué)特性適合我們在極短的時間內(nèi)獲得非常高的功率，以進行諸如發(fā)動機啟動或APU啟動這類高耗能的工作，之后還能在相對較短的時間內(nèi)給電瓶充電?！辈ㄒ艄驹诨貜?fù)《財經(jīng)》記者采訪函中表示。

波音787被稱為電氣化程度最高的客機，其整個電氣化系統(tǒng)可以幫助飛機節(jié)省燃油2％－3％。電池是這龐大的電氣化系統(tǒng)中的一部分。波音787共擁有六臺發(fā)電機，是普通機型的2倍，且每臺發(fā)動機的功率都超過普通飛機，這意味著用電池啟動波音787的AS7scfp1LXDuVNCLV/P+uHSyokSQFIu+nRsxIq942PX0=PU需要的能量大于傳統(tǒng)飛機。但是，波音方面表示，不能將電池事故與電氣化程度高聯(lián)系起來，因為電池相對獨立于電氣化系統(tǒng)。

美國國家運輸安全委員會對事故的調(diào)查，也包括了當(dāng)初對鋰電池應(yīng)用的審批環(huán)節(jié)，目的是為了確認(rèn)，在鋰電池投入使用之前，是否已經(jīng)充分考慮到了其可能存在的危險性。之后，“我們也會根據(jù)調(diào)查的結(jié)果，對鋰電池的使用設(shè)立推薦性條款。”赫斯曼說。

如果最終調(diào)查確認(rèn)鋰電池不適合用于商用飛機，那么波音787就不得不更換電池，其輕巧的機身將打個折扣。波音（中國）投資有限公司傳播事務(wù)部經(jīng)理徐言梅表示，在調(diào)查結(jié)果出來以前，波音公司沒有考慮更換電池等備選方案。

據(jù)《財經(jīng)》記者獲悉，目前，波音787還在按部就班地生產(chǎn)。

可能延遲交付

波音官方數(shù)據(jù)顯示，波音787累計訂單達到848架，自2011年9月首架波音787交付全日空運營以來，已經(jīng)向八家航空公司交付了50架。

中國南方航空、海南航空、中國國際航空和廈門航空等四家公司也訂購了41架波音787，都在等待交付。其中，南方航空和海南航空原計劃2013年上半年完成交付，此次停飛有可能使訂單交付延后。

隨著波音787被美國聯(lián)邦航空管理局停飛，包括美國聯(lián)合航空公司、日本全日空、日本國際航空、波蘭航空、卡塔爾航空、印度航空、智利航空、埃塞俄比亞航空在內(nèi)的全球八家航空公司，不得不取消部分航線，或者采用別的機型對波音787進行替代。但是，波音787本身的特點，使其替代者都相形見絀。

海南航空希望發(fā)揮波音787的中遠程和低油耗優(yōu)勢，執(zhí)飛即將開通的北京至芝加哥和北京至紐約兩條航線。然而，波音787不能如期交付，海南航空就得考慮用空客A330經(jīng)停或是A340替代?！爸揠H長航線，如果經(jīng)停，機票價格比較低。而航空公司也會增加成本。所以，航空公司更青睞直飛。”一位海南航空的工作人員向《財經(jīng)》記者表示，海航非常期待波音787。

此前，波音787因大量的創(chuàng)新和離岸外包等原因，已經(jīng)將承諾交付期多次推遲。原定2008年交付給第一批客戶全日空的波音787，推遲到2011年才正式交付。這樣，全日空就錯失了2008年北京奧運會的龐大運輸量。

一次次令客戶失望可不是個好兆頭，失去耐心的航空公司很可能轉(zhuǎn)向競爭對手——空客A350XWB。

雖然業(yè)內(nèi)認(rèn)為A350XWB在各方面性能上尚無法完全等同波音787，但是在2012年，A350XWB項目新增訂單27架，已獲全球34家客戶582架確認(rèn)訂單。

等待波音787交付的中國公司還有另一層顧慮，就是停飛事件有可能延后波音787獲得適航證的時間。

適航證是新型飛機投放市場需要獲得的資格認(rèn)可。波音787已獲得歐洲航空安全局和美國聯(lián)邦航空管理局頒發(fā)的適航證，但若想進入中國市場，尚需中國民航局頒發(fā)適航證。

此前，波音787的延遲交付已經(jīng)使其進入中國市場的前期適航取證準(zhǔn)備工作過期，目前波音方面不得不重新組織材料申請。

波音787曾出現(xiàn)過玻璃裂縫、電瓶起火、燃油泄漏等多起故障，中國監(jiān)管當(dāng)局對這一機型尚存疑慮，因而至今沒有給其頒發(fā)適航證。

業(yè)界認(rèn)為，鋰電池事故或令波音787取得中國適航審批雪上加霜，中國監(jiān)管當(dāng)局可能對這一全新客機采用更為嚴(yán)格的適航審批程序。中國民用航空局方面堅稱，此前787遲遲未獲適航證，與該機型近期事故是“兩個概念”，并未就事故是否會給后續(xù)審批造成影響發(fā)表評論。

波音有三架787能夠交付南方航空，但因無法取得適航證，不得不進入封存狀態(tài)。有業(yè)內(nèi)人士曾在1月初推測，海南航空與南方航空都有望于2013年二季度獲得首架波音787。海南航空之前訂購了十架，首架客機原計劃于2011年12月交付并投入使用，2012年計劃另外交付五架。但至今為止，一架都沒能交付。

據(jù)《財經(jīng)》記者了解，中國公司對于波音787的訂單尚無變動。海南航空董事長陳峰在2013年1月底召開的冬季達沃斯論壇上表示，海航不會退訂波音787，海航對新技術(shù)有信心，仍然相信波音787的低油耗等性能，能幫助海航提升競爭力。

上述海南航空工作人員透露，如果波音787延期交付，航空公司應(yīng)該會向波音公司索賠。

受此次停飛影響最嚴(yán)重的還屬波音公司自身。波音西雅圖總部陷入緊張的氛圍之中，工作人員的壓力驟增。一位工作人員亦向《財經(jīng)》記者表示，鋰離子電池是我們針對現(xiàn)有的可選方案經(jīng)過仔細評估后做出的選擇，將投入一切資源協(xié)助查明原因，使787早日離開地面，重新飛行。

“總要有第一個人敢于去吃螃蟹，而第一個做技術(shù)創(chuàng)新的人往往存在風(fēng)險。”這位波音公司的員工感嘆。