“大型-雙發(fā)”
——未來十年大飛機(jī)競爭焦點(diǎn)

北京航空航天大學(xué) 范玉青

自從歐洲空客公司的飛機(jī)交付量趕上美國波音公司后，它們瓜分了世界民用大型飛機(jī)市場。同時，這兩大公司的競爭也近乎白熱化。近幾年來，兩大公司最新研制的空客A380、A350和波音787、747-8都已上天，并陸續(xù)投入航線。那么，未來10年大型民機(jī)競爭的焦點(diǎn)在哪呢？

（1）大型民機(jī)的發(fā)展及其競爭形勢。

目前，民用飛機(jī)市場上的支線客機(jī)主要由加拿大龐巴迪公司和巴西安博威（Embraer）航空公司生產(chǎn)，中國、俄羅斯和日本等國家也紛紛加入這一競爭行列。而大型干線客機(jī)，包括單通道窄體客機(jī)，如波音737和空客A320；雙通道寬體客機(jī)，如波音767、777、787和空客A310、A330、A340；還有雙通道寬體超大型客機(jī)波音747和空客A380，它們僅由波音和空客兩家公司制造，如圖1所示。目前全球市場上仍在運(yùn)營的12000多架大中型噴氣客機(jī)中，波音與空客飛機(jī)的比例大約為5：1。不過全部已簽訂單的飛機(jī)數(shù)目二者大致為1：1，各自手中都有千架以上飛機(jī)的訂單。

圖1 民用支線飛機(jī)和干線飛機(jī)的分類

圖2所示為20世紀(jì)90年代以來波音和空客公司研制的大型客機(jī)并投入航線的大體年份，圖中波音787和空客A350客機(jī)是計劃投入航線時間，實(shí)際上這兩種客機(jī)上天時間都推后了3年多。目前，波音787飛機(jī)已投入航線，空客A350飛機(jī)投入航線也指日可待。表1 所示為空客和波音大型客機(jī)之間大體上的競爭關(guān)系，當(dāng)然它們間的競爭關(guān)系并不是這樣簡單的一一對應(yīng)關(guān)系。隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和航空市場需求的激劇變化，一般10年左右時間里會有一種新型大飛機(jī)的研制工作展開。今后10年大型客機(jī)怎樣發(fā)展下去呢？會發(fā)生什么樣的競爭？這是人們所期待的。

（2）超大型客機(jī)競爭已成定局。

圖2 上世紀(jì)90年代以來大型客機(jī)發(fā)展情況

表1 空客和波音大型客機(jī)及競爭關(guān)系

超大型雙通道寬體客機(jī)系指波音747和空客A380客機(jī)，如圖3所示。在21世紀(jì)初，空客公司認(rèn)為超大運(yùn)力飛機(jī)將是解決世界上空運(yùn)迅速增加和機(jī)場擁堵的最佳途徑，航空市場需要更大的飛機(jī)將大批旅客從世界的中心城市送到另一個中心城市?；谶@種認(rèn)識，2000年12月，空客公司決定研制自己的超大型機(jī)A380，如圖4所示?？湛凸窘?jīng)歷了種種困難后，A380終于于2005年4月首飛成功，隨后投入航線。A380結(jié)束了波音747一統(tǒng)超大型客機(jī)天下30余年的局面，歐洲人為此十分自豪。截止2014年3月，A380有來自20家航空公司的324架客機(jī)訂單，其中128架已交付10家航空公司運(yùn)行。

圖3 空客A380和波音747-400客機(jī)

圖4 空客A380系列客機(jī)（上）及其與747-8（下）

面對空客公司的步步緊逼，波音公司認(rèn)為人們更需要遠(yuǎn)程中型客機(jī)實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”到“點(diǎn)”飛行，而不是體積龐大的巨型客機(jī)。因此，在空客全力研發(fā)A380之際，波音積極研發(fā)點(diǎn)對點(diǎn)直飛的中型“夢幻客機(jī)”——波音787。但同時也不放棄從20世紀(jì)70年代就進(jìn)入航線的超大型客機(jī)747，波音公司在“年邁”的747-400F的基礎(chǔ)上伸長其機(jī)身，并改進(jìn)機(jī)翼成747-8飛機(jī)，如圖4所示，以此應(yīng)對A380的挑戰(zhàn)（波音公司公開不承認(rèn)此點(diǎn)），747-8飛機(jī)于2010年2月上天。747-8項(xiàng)目迄今總共獲得108架飛機(jī)訂單，其中包括76架貨機(jī)訂單和32架客機(jī)訂單。

從目前A380客機(jī)銷售情況看，正如波音公司數(shù)年前所預(yù)測的那樣，超大型客機(jī)市場容量不大。目前波音公司現(xiàn)已開始放緩747-8的生產(chǎn)速度，空客公司也將對A380采取同樣的措施。原因很簡單，航空公司運(yùn)行的A380客機(jī)一般僅有3/4的乘客或更少，公司很難盈利。中國南方航空公司也是這樣情況。為此，空客準(zhǔn)備開發(fā)A380neo，以提高A380的效率。對以盈利為目的的航空公司來說，超大型客機(jī)的需求十分有限。所以，超大型客機(jī)的競爭在未來一些年里已成定局。

（3）單通道窄體客機(jī)的競爭難分難解。

世界航空市場容量最大的是單通道窄體客機(jī)，如波音737系列和空客A320系列機(jī)。20世紀(jì)80年代以來這兩種系列機(jī)的競爭及其發(fā)展情況，如圖5所示。

圖5 波音737和空客A320系列機(jī)發(fā)展情況

波音737是美國波音公司生產(chǎn)的一個中短程客機(jī)系列，它們是雙發(fā)、單通道窄體客機(jī)，是目前世界上民航機(jī)中生產(chǎn)壽命最長、交付量最多的系列機(jī)。到2012年，波音737NG系列飛機(jī)（圖6）總計訂單超過10000架，并考慮建立第三條生產(chǎn)線，試圖增加737產(chǎn)量每月達(dá)到60架。

圖6 波音737-600/-700/-800/-900ER

但是，波音 737飛機(jī)是1964年5月開始研制，1967年4月原型機(jī)首次試飛。波音 737系列機(jī)的基本技術(shù)畢竟已經(jīng) 40 多年了，波音公司原計劃在推出波音 787 客機(jī)之后，有意以波音 787 的基本技術(shù)研制新一代的單通道客機(jī)，即新的737NG系列機(jī)。它采用新一代渦扇發(fā)動機(jī)，可能用更大的復(fù)合材料機(jī)身段，或?qū)⒃O(shè)計成采用全復(fù)材的機(jī)體，復(fù)材用量比例高達(dá)70%～80%。使用同一駕駛艙，將共享一種機(jī)翼，機(jī)身將有兩個寬度可供選擇，可有3種不同類型的機(jī)身，如5排座、6排座，甚至雙通道2-3-2排座，如圖7所示，以此構(gòu)成低成本模塊化飛機(jī)（Low Cost Modular Aircraft）。波音公司確認(rèn)，兩種早期原型機(jī)的圖已畫出，一種是寬體、雙發(fā)和雙通道，另一種是雙發(fā)、短程、單通道噴氣客機(jī)（a wider, twinaisle version and a shorter, single-aislejet）。并說將是碳纖維機(jī)體，更高的燃油效率和更環(huán)保，將在下一個10年的中期投入運(yùn)行。

圖7 波音737NG的替代機(jī)型之一

但是，當(dāng)時波音研制787飛機(jī)進(jìn)展不順利，加上又有大量737NG訂單，波音公司客戶——各航空公司對737NG的替代機(jī)型缺乏熱情，不久又得知空客公司推出A320neo項(xiàng)目等原因，波音公司只能擱置這一計劃。

A320系列飛機(jī)（圖8）是歐洲空客公司研制生產(chǎn)的雙發(fā)單通道中短程150～179座級客機(jī)，其客艙（寬3.7m）比一般的雙發(fā)單通道客機(jī)要寬些。從技術(shù)上說，因空客A320系列客機(jī)采用了通用設(shè)計，所以一般“A320”單指最初的中型客機(jī)，但是經(jīng)常也代指整個A320系列：A318、A319、A320和A321。

圖8 空客A320系列機(jī)

對于空客公司而言，A320 系列飛機(jī)是一支獨(dú)秀，在150座級的飛機(jī)行列中，它的舒適性較好，長期暢銷不衰。空客公司為了保持A320系列飛機(jī)持續(xù)領(lǐng)先的市場地位和競爭優(yōu)勢，公司不斷投資并完善該產(chǎn)品線。2010年12月，空客公司宣布為其最暢銷機(jī)型，推出最新的A320新型發(fā)動機(jī)選裝方案及其新型鯊鰭小翼等，這都將進(jìn)一步提高飛機(jī)的舒適性和運(yùn)營效率，從而提高運(yùn)營商的運(yùn)營收益，并減小對環(huán)境的影響。配備新型發(fā)動機(jī)的A320系列飛機(jī)被稱為A320neo（New Engine Option，NEO），如圖9所示。A320neo的主要特點(diǎn)是選裝新型發(fā)動機(jī)（兩款發(fā)動機(jī)供客戶選擇——由普惠公司生產(chǎn)的靜潔動力PW1100G發(fā)動機(jī)和CFM國際公司生產(chǎn)的LEAP-X發(fā)動機(jī)）以及裝有空客鯊鰭小翼，以最小的改變實(shí)現(xiàn)最大的收益。

2012年4月，空客公司已獲得超過1289架的A320neo系列飛機(jī)確認(rèn)訂單，將于2015年投入航線。

圖9 A320neo系列客機(jī)與選裝發(fā)動機(jī)

面對空客公司推出的A320neo系列機(jī)的競爭進(jìn)攻，2011年8月，波音公司匆忙為737飛機(jī)啟動了安裝新發(fā)動機(jī)的衍生機(jī)型，在結(jié)構(gòu)上也作了一些改進(jìn)，翼梢小翼是V型結(jié)構(gòu)，采用LEAP-1B發(fā)動機(jī)，并將其命名為737 MAX系列機(jī)，包括737 MAX 7、737 MAX 8和737 MAX 9，如圖10所示。737 MAX系列機(jī)將為航空公司帶來未來成功競爭所需要的更低的燃油成本，以便與空客公司的A320neo繼續(xù)競爭。到2012年1月737MAX系列飛機(jī)確認(rèn)訂單1100架，計劃在2017年完成首架交付。圖11所示為波音737 MAX和空客A320neo客機(jī)的外形比較。

圖10 波音737 MAX系列機(jī)

圖11 737 MAX和A320neo的外形

加拿大龐巴迪公司的C系列飛機(jī)都安裝有先進(jìn)的發(fā)動機(jī)，其中C系列飛機(jī)的能效比空客A 320或波音737飛機(jī)的都高，或?qū)⒊蔀閱瓮ǖ勒w客機(jī)市場強(qiáng)有力的競爭者。即將試飛的俄羅斯MS-21和我國的C919客機(jī)也將成為競爭對手。

（4）“大型-雙發(fā)”寬體客機(jī)是競爭焦點(diǎn)。

“大型-雙發(fā)（Mega-Twin）”雙通道寬體客機(jī)是飛機(jī)制造公司利潤的主要來源，占企業(yè)利潤的30%以上。所以無論波音公司還是空客公司都十分重視對它們的研發(fā)工作。根據(jù)最新的波音公司對當(dāng)前市場的展望，在今后20年里，400座飛機(jī)客運(yùn)市場有5%的平均年增長率，在亞太市場則以每年6.3%的速度持續(xù)增長。全球?qū)ζ涞男枨罅窟_(dá)3300架，其價值達(dá)10900億美元?？湛凸咀钚掳l(fā)布的全球市場預(yù)測認(rèn)為，需要7273架這樣雙通道寬體飛機(jī)。

波音公司在20世紀(jì)90年代初研制了777系列全新機(jī)種，是世界上最大的雙發(fā)寬體客機(jī)，銷售形勢也較好。但是，隨著空客公司A350客機(jī)研制的進(jìn)展，波音公司感到壓力越來越大。特別是A350-1000的載客量與777-300ER相近，其航程還更遠(yuǎn)，將在350客座段客機(jī)市場非常有競爭力，是最省油的飛機(jī)。而且777客機(jī)畢竟已有20多年歷史，面對機(jī)身和機(jī)翼全是碳纖維復(fù)合材料制成的A350-1000的競爭，波音777難以抵擋。為此，波音董事會在2013年4月決定授權(quán)波音商用飛機(jī)部門向航空公司提供波音777飛機(jī)的衍生機(jī)型波音777-X。針對300-400座位段客機(jī)市場的不斷發(fā)展，波音將開啟為期6年的研發(fā)工作，下大力氣改進(jìn)777-300ER為777-X，用以填補(bǔ)350座到400座客機(jī)空檔，并抵擋空客公司A350競爭性的追趕，如圖12所示。該機(jī)型最終計劃在2019年投入運(yùn)營。

圖12 波音和空客公司大型-雙發(fā)寬體客機(jī)競爭關(guān)系

圖13 波音777-X項(xiàng)目

圖14 波音公司寬體客機(jī)的翼展寬度比較

波音777-X項(xiàng)目如圖13所示，波音777-8X和777-9X的出現(xiàn)，將使波音在323座級的787-10X到467座級的747-8之間的產(chǎn)品系列更加豐富，見圖14所示。波音777-X飛機(jī)將采用新型的第四代超臨界碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的機(jī)翼（a 4th-generation supercritical Carbon Fibre Reinforced Polymer(CFRP) wing），這也包含3種方案：翼展71.1m的機(jī)翼加后掠式小翼（raked wingtip）、翼展65m的加融合式翼梢小翼（blended winglets）、翼展68.6m的加融合式翼梢小翼，其折疊式斜翼梢和優(yōu)化翼展提供更高的效率，節(jié)省燃油和現(xiàn)有機(jī)場“大門”的兼容性。碳纖維復(fù)合材料機(jī)翼可以使機(jī)翼面積較波音777-300ER及-200LR增加約10%，從而降低著落進(jìn)近時的速度并減少噪音，更好的升阻比，將安裝更先進(jìn)的GE9X發(fā)動機(jī)，將比現(xiàn)有波音777機(jī)型更省油。777-8X的航行距離超過“距離之王”777-200LR的17200km，達(dá)到17600km，真正成為超遠(yuǎn)程飛機(jī)，是目前航程最遠(yuǎn)的飛機(jī)，比較適合從美國飛往中東和南非等地的長距離飛行。另外，波音公司還考慮到航空市場對一排10個座位的舒適經(jīng)濟(jì)客艙的強(qiáng)烈需求，如圖15所示，將充分利用777客機(jī)機(jī)身（寬6.19m）比A350（寬5.96m）的寬23cm的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展這類客艙布局的777-X機(jī)型。

圖15 客艙每排10座的777-300ER市場增加情況

波音商用飛機(jī)公司表示：“我們的發(fā)展重點(diǎn)，是補(bǔ)充和延伸今天的雙通道寬體客機(jī)家族，意味著我們提供全系列的飛機(jī)座位數(shù)和相匹配航程的需求市場?！辈ㄒ舻倪@些舉措都旨在遏制空客A350 XWB競爭的上升勢頭。

2013年11月17日，波音在2013迪拜航展宣布啟動777-X飛機(jī)（如圖16所示）后，獲得了259架訂單和承諾訂單，到2013年為止，波音777飛機(jī)的儲備訂單為380架。為此波音公司計劃每年生產(chǎn)大約100架波音777飛機(jī)，即從今年到2020年生產(chǎn)600架。同時，波音公司稱將777-X機(jī)型與現(xiàn)有777機(jī)型捆綁銷售，并非常有信心將777的生產(chǎn)順利過渡到777-X的生產(chǎn)。

要說波音公司的737MAX計劃有些倉促應(yīng)戰(zhàn)，那么，波音777-X是經(jīng)過精心策劃的。

空客和波音公司的競爭已經(jīng)有1/4世紀(jì)，最近航空界所有的眼睛都盯在歐洲飛機(jī)制造商——空客公司，看它將如何應(yīng)對波音公司最新的遠(yuǎn)程客機(jī)項(xiàng)目777-X，這是最新一期的競爭戰(zhàn)略棋局。

圖16 折疊式翼梢小翼和深紅色（Burgundy）涂裝的777-X

圖17 空客A350XWB系列機(jī)

空客在研制超大型客機(jī)A380期間，因公司管理松散和技術(shù)問題，在總裝配時發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重不協(xié)調(diào)問題，導(dǎo)致50億歐元的巨大損失，技術(shù)儲備和財力幾乎耗盡。在和波音 787競爭的 A350XWB 客機(jī)（如圖17所示）研制中又一波三折，開始時采用A330 機(jī)身截面的基本設(shè)計以及仍然采用鋁合金機(jī)身，遭到業(yè)界的強(qiáng)烈批評及用戶的反對，只得重起爐灶加寬機(jī)身，并采用碳纖維復(fù)合材料機(jī)身，這樣大大提高了成本，研制進(jìn)度推遲了3年時間，打亂了空客公司的發(fā)展計劃，A350-900于2013年6月14日試飛成功。很明顯，現(xiàn)在空客公司無力再開發(fā)全新機(jī)種來應(yīng)對波音777-X的挑戰(zhàn)。這樣在2020年前，空客A350-1000和A380之間的客座段留下了很大市場缺口，給了波音777-300ER、747-8和777-X較好的發(fā)展機(jī)會。

漢堡的空客未來項(xiàng)目辦公室聯(lián)合亞琛和漢堡大學(xué)及德國航空航天研究中心對大型-雙發(fā)（Mega-Twin）新型遠(yuǎn)程客機(jī)(NLR：New Long Range)進(jìn)行一系列的研究。最初的研究集中在一個非常大的雙發(fā)噴氣客機(jī)，具有470座位、像現(xiàn)役747-8那樣大的飛機(jī)。然而，任何新產(chǎn)品的研發(fā)建議在空客公司里面臨非常大的障礙。

在2014年1月空客公司公布了一個有關(guān)大于747-8、小于A380客機(jī)、巡航速度0.85馬赫和470座的雙發(fā)新遠(yuǎn)程客機(jī)的研究報告，該建議的飛機(jī)會是A350-1000和A380之間巨大市場缺口的有效橋梁，引起了讀者的注意。但是，空客公司最近指出，沒有計劃推出下一個10年的新飛機(jī)的項(xiàng)目，公司的重點(diǎn)是漸進(jìn)式創(chuàng)新?？湛褪紫瘓?zhí)行官法布里斯（Fabrice）給管理部門發(fā)出了一個明確的信息，我們需要把重點(diǎn)放在現(xiàn)有產(chǎn)品的不斷改進(jìn)上，而不是全新概念的飛機(jī)。

空客公司注意到，波音公司提出的407座777-9X，僅僅是在368座的777-300ER基礎(chǔ)上乘客數(shù)量增多10.6%。不難看到，在這一前景良好的市場上，其飛機(jī)發(fā)展的乘客數(shù)量是逐步向上增加的，也不是馬上填補(bǔ)A350-1000和A380之間市場缺口。面對這一點(diǎn)，空客公司的競爭反應(yīng)實(shí)際上是制定兩個戰(zhàn)略選擇：第一個戰(zhàn)略選擇是進(jìn)一步拉伸那已幾經(jīng)延遲數(shù)年的A350-1000客機(jī)的機(jī)身；第二個戰(zhàn)略選擇是擱置那較小A350-800變型，僅保留350座的A350-1000客機(jī)，而開發(fā)較大型的雙拉伸機(jī)身的變型機(jī)種。

空客公司似乎聽取航空公司的意見。因A350-1000的機(jī)身是由較輕的復(fù)合材料制成，可能它不需要一個與777-9X一樣大的機(jī)翼，所以可拉伸A350-1000機(jī)身，使其能承載400 位以上乘客，這可能是一個成功戰(zhàn)略。

（5）未來大型民機(jī)的設(shè)想。

對更遠(yuǎn)的未來、如20、30～50年后新型大飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新和探索工作應(yīng)作些什么？美國NASA和空客公司都有設(shè)想。大飛機(jī)仍然是長途洲際旅行的必要交通工具，所以研究具有超聲速飛行能力的未來大飛機(jī)是一項(xiàng)迫切而艱巨的任務(wù)。同時須強(qiáng)調(diào)的是，考慮到對環(huán)境的影響，亞聲速超綠色飛機(jī)研制是當(dāng)代航空制造業(yè)的最重要任務(wù)，如圖18所示為空客公司概念飛機(jī)和NASA翼身融合體概念飛機(jī)的數(shù)字化模型。圖19所示為美國麻省理工學(xué)院（MIT）的超綠色飛機(jī)方案，D8雙泡泡（D8 Double Bubble）客機(jī)。

圖18 空客公司概念飛機(jī)（左）和NASA翼身融合體概念飛機(jī)（右）數(shù)字化模型

圖19 美國麻省理工學(xué)院D8雙泡泡客機(jī)