图 6 波音 787复合材料的广泛应用 Fig16 Wide application of composites in Boeing 787
但是 ,出于竞争的多种原因 ,在竞争的另一方欧洲空客公司 ,出现了很多不利于波音 787研制的言论。空客公司提出 4点理由来批评波音公司 :其一 ,认为波音采用 2倍于 A380上复合材料用量的做法在技术上是冒进的 ,过多采用复合材料结构是一种不明智的选择 ,有的甚至说这是一种不负责任的做法 ;其二 ,复合材料技术现在还不成熟 ,现有的复合材料对于机体的许多部位不适用 ,这是由于其结构的性能优势仅在拉伸和疲劳强度方面 ,它的耐压性能尚不明朗 ;其三 ,在引进新材料和新工艺的过程中应采取循序渐进的方式 ;其四 ,碳纤维增强复合材料确实具有重量轻的优越性 ,但目前原材料价格上涨了 500 %,经济上的合理性值得商榷。英国《泰晤士报》于 2006年 1月 7日发出《用塑料制造机身是否安全 ?》的文章。英国《新科学家》周刊于 2006年 7月 15日发出警示信号 ——
复合材料 :航空业的“致命伤”。空客在它的 A350客机的研制中也体现了这一思想 ,一直坚持 A350客机的复合材料用量为 35 % ,而大大低于波音 787的复合材料用量 50 %。
在这场大西洋两岸的激烈争论中 ,波音和空客的用户 ——
国际上的主要航空公司 ——
很明显地倾向波音 787飞机的方案[526]。这是因为 ,他们知道波音 787的方案虽然跨度大了一些 ,有一定的风险 ,但是 ,波音具有长期在军机上应用复合材料的经验 ,加上波音 787方案也是建筑在科学研究基础上的。波音充分利用以美国 NASA为首的有关飞机复合材料部件研究的两个十年计划项目的成果 ,即飞机能源效率项目 ( Aircraft Energy Efficiency , ACEE) ( 1975 — 1986)和先进复合材料技术项目 ( Advanced Composites Technology , ACT) ( 1985 —1997 )。这样空客在国际上主要航空公司的抱怨和压力下[728] ,不得不一次次修改 A350的总体方案 ,直到 2007年才宣布 A350XWB (eXtra Wide2Body)最终设计方案 , A350的机身也用复合材料制成 ,A350客机的复合材料总用量达到 52 %,如图 7所示。同时宣布 ,A350客机的研制计划推迟整整 3年。所以 ,波音 787的复合材料应用方案与 A350的巨大差异性 ,造成了竞争对手空客如此严重的被动局面。
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41 3 全球数字化协同研制平台 —
波音的梦想 ,空客的噩梦[ 9]
由于飞机产品及其研制过程的复杂性 ,加上大型飞机市场的激烈竞争 ,波音公司早在 20世纪 90年代初 ,在研制 777飞机的过程中就全面采用并行工程和数字化技术 ,具体体现在全机零部件百分之百的三维数字化建模 ,进行产品的数字化预装配和组织设计制造协同团队 (Design Build Team ,DBT) ,即后来在新一代波音 737研制中应用的集成产品设计团队 ( Integrated Product Team ,IPT)。在此过程中 ,波音公司花了 10亿美元和 10年时间 ,构建了基于构型控制的数字化制造信息管理系统 ,称做飞机构型定义与控制/制造资源管理 (Define and Control of Aircraft Con2 figuration / Manufacturing Resource Manage2 ment ,DCAC/ MRM)系统。这一系统管理波音公司所有的在产商用飞机 ,支持整个波音公司分布在 72个不同场所的 45 000名员工在 40 000多台各种工作站上同时进行工作 ,通过网络还支持着全球供应商的有关产品数据管理工作。波音在研制 787飞机中应用了基于产品寿命管理 ( Product lifecycle Management , PLM)的全球协同环境 ( Global Col2 laboration Environment , GCE) ,使波音 787飞机的协同研制工作顺利进行 ,为波音取得了巨大的经济效益和社会效益。波音公司的数字化技术应用远远领先于其他公司 ,世界各大飞机制造厂商纷纷效仿 ,空中客车和洛克希德公司也提出了类似的系
统。空客公司在原有的产品数据管理系统基础上 ,推出了空客技术信息系统 (Airbus Technical Infor2 mation System , ATIS ) ,他们自称是波音公司 DCAC/ MRM系统的空中客车版本 ,建立了涉及 10个国家的联邦式构型管理方式。
波音在研制 787中应用的 GCE ,是在数字化协同研制 777和新一代 737飞机的扎实基础上进行的 ,技术上实现一元化领导 ,应用着统一软件的同一版本 ,并对研制的协同过程、软件和数据的管理 ,有着一整套严格的模式、制度、方法、规范和各种手册 ,供全体参研人员遵循和使用 ,精心构建 787飞机的数字样机 ,建立了单一产品数据源 SSPD ,使有关产品的数据畅通而准确地由研制的上游向下游流动 ,以及各部门之间数据的准确而快速地交换 ,真正实现了产品的并行协同设计与制造 ,保证了在全世界制造的 787部件能在波音商用飞机的总部西雅图顺利总装 ,使 787飞机在 2007年 7月 8日如期下线[2] ,如图 8所示 ,波音公司的梦想接近实现。
可是 ,在空客公司情况有所不同 ,由于空客本身是多国公司组成的松散式联邦集团 ,虽然数字化技术在各公司内的应用也很广泛和深入 ,但是空客公司内各国的分公司用着不同软件的不同版本 ,又未构建单一产品数据源 SSPD ,A380的数字样机是后来逐步建立起来的。这样 ,在协同设计中不同单位之间的数据传输和交换时造成了很大的麻烦和困难 ,即形成了 A380产品数据不一致性的致命伤。遗憾的是这一较为简单的问题 ,
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,才发现机身段上的电缆与机身段的结构不协调、对接不上等一系列问题 ,时已晚矣 !因每架 380飞机上有 450多千米的电缆和 4万余个接头 ,问题的严重性是显然的 ,人工在现场是无法弄清的。最后不得不把 A380飞机的交货时间推迟两年 ,来纠正这一错误。酿成空客 50亿欧元损失的大祸 ,正如国外评论说的那样 ,基于 PL M的数字化是波音的梦想 ,空客的噩梦。
波音公司以上的突破技术趋同 ,扩大产品差异性的创新战略 ,成效显著 ,再次取得竞争优势的象征性事件是在 2007年 7月 8日波音 787飞机的如期下线 ;同时波音公司宣布 ,已取得价值达 1100多亿美元的 48家航空公司 707架波音 787飞机的订单 ,也就是说 ,今后 7年 ,波音公司开足马力装配波音 787飞机还难以满足世界航空业的需要。
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本文链接地址：航空学报08大飞机专刊(103)
