波音新中型客機(jī)NMA將成為波音在B787之后第一款全新設(shè)計的飛機(jī)
波音公司在巴黎航展上首次公布可能啟動“新中型客機(jī)”(NMA)項目。此后,該公司成立了NMA項目辦公室,并將777X項目前總工程師吸納到NMA項目領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊中。2018年9月,波音透露了NMA項目的2019年計劃和部分細(xì)節(jié),該機(jī)的發(fā)動機(jī)和機(jī)身外形選型方案已浮現(xiàn)。按波音的設(shè)想,NMA項目將通過研發(fā)方式創(chuàng)新和新技術(shù)引入,降低全壽命周期成本,并實現(xiàn)“兼顧舒適性和經(jīng)濟(jì)性”目標(biāo)。該項目將助波音重塑當(dāng)前由窄體客機(jī)占領(lǐng)的中端民機(jī)市場,推動波音民機(jī)研發(fā)方式實現(xiàn)又一次重大創(chuàng)新,并開啟全球干線飛機(jī)市場新一輪競爭的大幕。
一、項目概況
根據(jù)波音最近透露,發(fā)動機(jī)制造商將提供NMA動力裝置建議方案,2019年2月波音將確定發(fā)動機(jī)方案選擇,3月將與航空公司和租賃公司簽訂初步意向訂單,2019年6月在巴黎航展上將啟動該項目,并宣布首家用戶。波音認(rèn)為,為了保證2025年交付使用,應(yīng)在2019年啟動項目。NMA預(yù)計將成為波音在B787之后第一款全新設(shè)計的飛機(jī),耗油量可能比B757至少降低25%,將從戰(zhàn)略層面拓展波音民機(jī)產(chǎn)品線和細(xì)分市場。
1.市場定位與潛在需求
NMA旨在重塑當(dāng)前由窄體干線客機(jī)占領(lǐng)的中端民機(jī)市場,在波音民機(jī)產(chǎn)品定位中上接B787、下連B737。根據(jù)美國《航空周刊與空間技術(shù)》預(yù)測,B757和B767機(jī)隊規(guī)模正在縮減,2022年時將從2018年的1253架減少到989架,到2026年其退役速度更會加快。隨著B757及B767停產(chǎn)(后者已僅有貨機(jī)和派生加油機(jī)生產(chǎn)),在單通道的波音737與雙通道的波音787間出現(xiàn)了產(chǎn)品空擋,使空客A321有可乘之機(jī)。同時,空客A320neo系列的市場訂單遠(yuǎn)超波音737MAX。在此競爭壓力下,波音提出NMA項目,座級涵蓋220~270座,設(shè)計航程不超過9260千米,力求打造一款采用雙通道寬體設(shè)計,同時具有窄體飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性的產(chǎn)品來重塑這一銷售量最大、總價值最高的中端市場,打破空客領(lǐng)先的格局。NMA主要瞄準(zhǔn)中遠(yuǎn)程密集航線,將填補(bǔ)B737系列窄體客機(jī)(航程小于7000千米)和B787大型寬體客機(jī)(航程大于10000千米)之間的市場空白。波音預(yù)計NMA的市場需求約4000架,2025年或2026年投入使用后,至少占據(jù)一半的市場份額。
2.已公布的部分技術(shù)細(xì)節(jié)
根據(jù)波音最新透露的信息,NMA將推出兩個基本型,即228座的NMA-6X,航程9260千米;268座的NMA-7X,航程7778千米。其他技術(shù)細(xì)節(jié)可歸納為以下4點:
一是將采用獨特的橢圓截面機(jī)身和先進(jìn)復(fù)合材料機(jī)翼??紤]乘座的舒適度和進(jìn)出客艙的時間,NMA的機(jī)身更傾向于選擇寬體。為了避免過大的研制費用和長期的技術(shù)攻關(guān),NMA采用比較成熟的技術(shù),但機(jī)身和機(jī)翼將尋求創(chuàng)新,預(yù)計采用第五代復(fù)合材料機(jī)翼和“混合”機(jī)身設(shè)計,融合B777和B787的設(shè)計特征。“混合”機(jī)身的最優(yōu)形狀可能是一種可并排布置七座的橢圓截面機(jī)身,上機(jī)身采用雙通道飛機(jī)客艙,下機(jī)身則采用截面較小的單通道貨艙構(gòu)型方案,使機(jī)身的阻力減少到同座級窄體客機(jī)的水平。
01
波音NMA可能的技術(shù)特點示意圖(737MAX的尾椎、787/777X客艙觀景窗、更短的發(fā)動機(jī)短艙和入口、767-200的登機(jī)門、757/767/777的風(fēng)擋、橢圓形截面混合機(jī)身)
二是先進(jìn)、大涵道比、高壓比發(fā)動機(jī)將成為首選動力裝置。2018年6月,美國通用電氣公司、美國普惠公司和英國羅羅公司針對NMA都提出了發(fā)動機(jī)投標(biāo)方案,所提供的發(fā)動機(jī)推力都超過了220千牛。其中,羅羅公司將采用全新技術(shù)設(shè)計的“超扇”(UltraFan)齒輪傳動發(fā)動機(jī);通用電氣公司將以GEnx和GE9X先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ),提出一款新的渦扇發(fā)動機(jī)方案;普惠將在A321neo采用的PW1100G齒輪傳動發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級。三款先進(jìn)發(fā)動機(jī)的涵道比都將超過10∶1,總壓比至少為50∶1。按照客戶提議,波音可能會選擇兩款發(fā)動機(jī)作為候選動力裝置。波音還透露,NMA一大亮點是機(jī)翼與發(fā)動機(jī)之間的結(jié)合將更為流線化。
三是數(shù)字孿生和數(shù)字線索技術(shù)將成為NMA研發(fā)的關(guān)鍵。波音將吸取B787研制過程中的經(jīng)驗教訓(xùn),率先在NMA項目上引入數(shù)字孿生和數(shù)字線索技術(shù)。前者是在數(shù)字空間建立真實產(chǎn)品的數(shù)字模型,通過傳感器實現(xiàn)與產(chǎn)品實際狀態(tài)的完全同步;后者是貫穿產(chǎn)品生命周期的、無縫傳遞產(chǎn)品數(shù)字模型并實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。這兩項技術(shù)使產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)達(dá)到無縫集成,提高研發(fā)效率,降低全壽命周期成本?!逗娇罩芸c空間技術(shù)》早在2015年即預(yù)測:到2035年,當(dāng)航空運(yùn)營商接收一架飛機(jī)時,還會同時接收一套該機(jī)的詳細(xì)數(shù)字模型。
四是波音將采用基于模型的系統(tǒng)工程和先進(jìn)管理平臺改善研發(fā)流程。盡管NMA項目尚未正式啟動,但波音已采用基于模型的系統(tǒng)工程方法,對NMA的設(shè)計、生產(chǎn)和試驗等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入而全面的分析。最近,該公司還向法國達(dá)索系統(tǒng)公司采購了最新產(chǎn)品全壽命管理平臺,達(dá)索系統(tǒng)公司稱該平臺將使飛機(jī)的研制流程得到巨大改進(jìn),號稱能使研制周期縮短25%。
二、面臨的挑戰(zhàn)
綜合分析,盡管波音對NMA項目充滿期待,但它面臨諸多質(zhì)疑和挑戰(zhàn):
一是大多數(shù)航空運(yùn)營商對NMA持懷疑態(tài)度。國外相關(guān)機(jī)構(gòu)的調(diào)查顯示,大多數(shù)航空公司對NMA座級和航程不感興趣,認(rèn)為該機(jī)并不能滿足中端市場需求。相比于A321neo、B737MAX-10、A330neo,以及計劃中的A321neo+等機(jī)型,NMA飛機(jī)性能提升優(yōu)勢并不明顯。雖然波音推出NMA的主要目的是取代B757和B767,但后兩型飛機(jī)還會運(yùn)營相當(dāng)長的一段時間,運(yùn)營商對新機(jī)的需求并不十分迫切。因此,波音期待的NMA市場規(guī)模能否實現(xiàn)尚存疑問。
二是面臨運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)。一方面,NMA采用獨特的橢圓截面機(jī)身,即便達(dá)到了窄體飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,但飛機(jī)的機(jī)腹容量變小,這會削弱其對亞洲運(yùn)營商的吸引力。另一方面,若該機(jī)采用更大比例的復(fù)合材料來實現(xiàn)更好的運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性,但其生產(chǎn)成本也會更高。波音若想解決這一矛盾,雖然可以先接受較低售價,以后期更多的潛在服務(wù)收益作為補(bǔ)償,但售后服務(wù)市場存在著很大的不確定性。
三是除了機(jī)體構(gòu)型外,NMA的另一個重大挑戰(zhàn)是發(fā)動機(jī)的選擇。波音的目標(biāo)是在B757和B767的基礎(chǔ)上將NMA的單機(jī)成本降低30%,其中大部分要依靠發(fā)動機(jī)來實現(xiàn)。盡管三大發(fā)動機(jī)制造商對提供發(fā)動機(jī)感興趣,但正著力提供B737MAX、A320neo和B787等新機(jī)的發(fā)動機(jī),難以很快推出新型發(fā)動機(jī),因此NMA可能最早也只能在2026~2027年投入運(yùn)營。
三、潛在的影響
若波音最終順利推出并銷售NMA,預(yù)計將帶來以下兩方面影響:
一是打破界限,搶占窄體和寬體兩個市場。一方面,波音將通過NMA重塑銷售量最大、總價值量最高的窄體客機(jī)市場,扭轉(zhuǎn)空客在該市場的優(yōu)勢,并阻滯新競爭對手的市場開拓。另一方面,NMA也將影響A330neo這類成本更高的寬體客機(jī)的市場銷售,并將對我國和俄羅斯聯(lián)合研制的CR929寬體客機(jī)構(gòu)成直接的競爭威脅。這樣,NMA將使全球干線飛機(jī)市場產(chǎn)生新的競爭格局。
二是樹立標(biāo)桿,推動民機(jī)研發(fā)方式新變革。在航空航天領(lǐng)域,波音一直是先進(jìn)設(shè)計方法創(chuàng)新的引領(lǐng)者。繼B777實現(xiàn)無紙化設(shè)計、B787實現(xiàn)基于模型的設(shè)計和關(guān)聯(lián)設(shè)計之后,波音將在NMA研發(fā)中采用基于模型的系統(tǒng)工程方法及數(shù)字孿生和數(shù)字線索技術(shù),實現(xiàn)其民機(jī)產(chǎn)品研發(fā)方式的又一次重大創(chuàng)新。
四、幾點看法
波音努力打造NMA,將開啟全球干線飛機(jī)市場新一輪競爭的大幕。面對越來越殘酷的國際競爭,我國和俄羅斯聯(lián)合研制的CR929寬體客機(jī)要想在未來的國際市場上占有一席之地,應(yīng)有如下考慮:
第一,CR929不能僅瞄準(zhǔn)現(xiàn)有的競爭機(jī)型B787和A350,還應(yīng)對未來競爭機(jī)型NMA等產(chǎn)品的特征、指標(biāo)和技術(shù)保持密切關(guān)注和適度借鑒,真正提升CR929的競爭力,達(dá)到與同期服役產(chǎn)品同臺競技的水平。
第二,波音將借助NMA項目推動民機(jī)產(chǎn)品研發(fā)方式的變革,我國應(yīng)把握趨勢,立足基于模型的系統(tǒng)工程及數(shù)字孿生和數(shù)字線索技術(shù)的應(yīng)用,創(chuàng)新民機(jī)產(chǎn)品研發(fā)流程,加快研制進(jìn)程,降低研制成本,盡快使產(chǎn)品投放市場。
第三,我國民機(jī)應(yīng)采用系統(tǒng)工程的方法,現(xiàn)階段CR929飛機(jī)項目當(dāng)務(wù)之急是充分調(diào)研和論證我國、俄羅斯及第三世界國家等潛在的市場需求,并將重要用戶納入到論證和研制過程中。同時,在競爭日益激烈的環(huán)境下,中俄兩國應(yīng)加大投入力度和扶持政策,充分利用雙方優(yōu)勢資源,盡快推動CR929項目研制進(jìn)程,爭取早日搶占市場。