在商用噴氣飛機的歷史上,波音737和空客A320是最為成功的兩款機型,。過去40年,,兩者在多輪競爭中不斷發(fā)展,總生產(chǎn)量超過一萬架,,且已有訂單足夠兩家公司連續(xù)生產(chǎn)5年以上,。
然而,兩寡頭壟斷的局面在2004年發(fā)生了變化,。當年7月,,龐巴迪宣布啟動C系列,定位在110~130座級,,直逼737和A320的縮短型座級,。同年,,俄羅斯Irkut宣布啟動MS-21的研發(fā)。隨后不久,,C919大型客機項目正式立項,,這兩款飛機的座級均在150~200之間,與737和A320的座級完全重合,。特別值得注意的是,,這些新飛機都選用了新一代發(fā)動機,在經(jīng)濟性上比在役的737和A320有很大提升,。
在此形勢下,,2010年12月空客正式宣布研發(fā)A320的后繼機型A320neo,這迫使波音不得不在2011年8月宣布啟動737MAX,。一時間,新一輪窄體客機市場的競爭硝煙四起,。
押寶發(fā)動機
早在2006年,,空客就開始著手A320“改進型”(Enhanced)的研制,取名A320E,。當時,,空客計劃選用CFM的“Tech56”或國際航空發(fā)動機公司(IAE)的“V2500SelectOne”,但評估下來,,改進后的發(fā)動機最多只能節(jié)省1%~2%的燃油,,因此空客決定對現(xiàn)有A320進行換發(fā)。
經(jīng)過多輪篩選,,空客選擇了普惠的PW1000G和CFM的LeapX-1A作為A320neo的動力裝置,。空客方面承諾,,新的發(fā)動機將幫助航空公司節(jié)省15%的燃油成本,、8%的運行費用,降低10%的噪聲和NOx排放,。
與空客不同,,2006年波音曾計劃在787之后,重新研制一款替代737的全新機型(波音內(nèi)部稱其為Y1),。但由于空客搶先一步推出了A320neo,,并獲得了市場認可,波音不得不調(diào)整計劃,,立即啟動737MAX以應對空客的挑戰(zhàn),。波音承諾,737MAX將比在役的A320節(jié)省16%的燃油,,比未來的A320neo節(jié)省1%~4%的燃油,。由于受起落架限制,,波音最終選擇了LeapX-1B發(fā)動機,并花費了一年時間對發(fā)動機尺寸進行評估,,最終風扇直徑定為1.73m,。為此,現(xiàn)有起落架要加長15~20cm,,才能保證發(fā)動機與地面有足夠的間隙,。
發(fā)動機對比
既然雙方都將寶押在了發(fā)動機上,就有必要對新一代發(fā)動機進行對比研究,。
普惠宣稱其齒輪傳動渦扇發(fā)動機PW1000G和目前同類發(fā)動機相比,,可節(jié)省10%~15%的油耗,并且噪聲要低得多,。除A320neo選用外,,龐巴迪的C系列、三菱的MRJ和Irkut的MC-21都選擇了這款發(fā)動機,。其實,,齒輪傳動技術并不是一個新概念,霍尼韋爾的TFE731在多年前就已采用,,只是發(fā)動機的推力要小得多,。普惠的新發(fā)明是降低齒輪的重量和提高齒輪的可靠性,從而可以將其用在大功率發(fā)動機上,。從目前來看,,發(fā)動機的重量是降低了,但可靠性還需要時間來證明,。
再看CFM的LEAP-X,,GE在2013年的UBM航空發(fā)動機大會上作出了諸多承諾。比如,,比同類產(chǎn)品降低15%油耗,,NOx排放和降低噪聲方面也有突破,并且CFM56的30年可靠性/耐久性經(jīng)驗和GE90,、GP7200及GEnx諸多降低油耗的新技術將集中體現(xiàn)在LEAP-X上,。
值得注意的是,三家飛機制造商同時選擇了LEAP-X,。其中,,LEAP-1A用在空客的A320neo,LEAP-1B用在波音的737MAX,,LEAP-1C用在中國商飛的C919,。三款發(fā)動機結構特征雖然相似,但尺寸上卻有較大差異,。LEAP-1A的風扇最大,,在燃油消耗(SFC)上會有優(yōu)勢,,因為通常風扇越大可能會越省油。
LEAP-1B的風扇最小,,短艙阻力自然也最小,,特別是層流短艙的使用會進一步降低摩阻,從而降低燃油消耗,。LEAP-1C在兩者之間,,希望會兼具兩者的優(yōu)點,但如果處理得不好,,則可能兼具兩者的缺點,。因此,發(fā)動機和C919飛機的一體化設計必須相當謹慎,。
當然,,所有這些“省油”的承諾目前都只是個承諾。對于飛機制造商來說,,省油只是一方面,,發(fā)動機的維護成本也是一個需要重點考慮的因素。業(yè)內(nèi)人士都知道,,發(fā)動機廠商賣發(fā)動機的利潤是微乎其微的,其大部分利潤來自售后服務,。
CFM宣稱,,LEAP-X的維護成本和CFM56相當。而普惠則宣稱,,PW1000G的維護成本比目前的V2500要低20%,。這一說法似乎未能獲得飛機制造商的認可。從兩款發(fā)動機的構型上來看,,PW1000G比LEAP-X少4級,,因此導流片/葉片數(shù)估計要少得多(數(shù)百量級),從而可以降低維護費用,。核心機通常占全部維護費用的90%,,而高壓渦輪(HPT)又占其中的三分之二,所以需具體分析具有相同級數(shù)的HPT的維修費用,。
用于737MAX的LEAP-1B風扇尺寸明顯小于PW1000G,,要取得同樣的效率,前者的HPT溫度就會高許多,,不利于部件壽命,。另一方面,雖然GTF使風扇速度降低,,但同時HPT的速度會增加,,不利于部件壽命,,所以兩家在發(fā)動機HPT上打成平手。
PW1000G的最大優(yōu)勢在于齒輪傳動,,但從維修角度看也是最大缺點,,因為它不僅增加了重量,同時也大大增加了維修費用,。綜合下來,,Leap-X可能更具優(yōu)勢,但真正要決出兩家發(fā)動機在維修性上的優(yōu)劣,,至少要在其服役5~6年之后,。
小翼的戰(zhàn)爭
除了發(fā)動機之外,兩家制造商在翼梢小翼上也做足了功課,�,?湛偷摹磅忯~小翼(Sharklets)”由大韓航空的航空工程部門制造,高約2.4m,重量約為200kg,,從2012年起已經(jīng)選裝在部分A320飛機上,。空客表示,,這項技術可以幫助用戶節(jié)省約3.5%的燃油,,并增加商載500kg或航程190km。與之對應,,每架飛機每年可減少700噸CO2排放,,節(jié)省約22萬美元的運營成本。
同樣,,波音也在氣動外形上下足了功夫,。其最新研制的AT(Advanced Technology)翼梢小翼結合了“耙尖式(Raked Tip)”小翼和“雙羽(Dual Feather)”小翼的優(yōu)點。波音宣稱,,這項技術比空客的“鯊魚小翼”節(jié)省1.5%的油耗,。
除此之外,737MAX的尾椎也有很大改進,。通過流體力學的模擬表明,,新的設計在尾椎和水平尾翼根部避免了一些流動分離,從而阻力減少可達1%,。同時,,尾椎附近的APU排氣口設計也有所改進,去掉了一些會增加阻力的渦流發(fā)生器,,使整個尾椎變得更干凈,、流暢。
制造商的口水戰(zhàn)
空客和波音新一輪窄體客機之爭不僅體現(xiàn)在訂單數(shù)上,,雙方在飛機性能方面也爆發(fā)了口水戰(zhàn),�,?湛托Q,A320neo發(fā)動機的風扇達81英寸(2.06m),,外裝104.3英寸(2.65m)的短艙之后,,離地距離還有18.1英寸(46cm),只有這樣,,才能充分發(fā)揮大涵道比發(fā)動機的優(yōu)勢,。在這方面,A320neo優(yōu)于737MAX,。
波音反駁說,,737NG和其競爭機型相比,已有重量輕,、維護費用低等優(yōu)點,,737MAX會繼承這些特征,從而在這兩方面會比A320neo更優(yōu)越,。例如,,162座737-800的每座運營空重(OEW)比150座A320要輕10%,126座737-700和180座737-900的每座OEW比124座A319和185座A321的相應OEW分別輕5%和7%,。對于500海里航程來說,,燃油占39%的運營費用,降落和導航費占29%,,飛機結構維護費用占5%,,發(fā)動機維護費用占3%。正如737-800已經(jīng)證明比A320低8%的運營費用一樣,,737NG和737MAX的重量優(yōu)勢也將有利于降低運營成本。
波音還引用美國交通部2003~2010年間的數(shù)據(jù)來說明737NG的每小時總直接維護費用(DMC)比A320低27%,。國際航空運輸協(xié)會的數(shù)據(jù)也很相似,,737NG比A320的DMC低23%。此外,,波音還計劃于2014年進一步降低7%的737NG機體結構的DMC,。
空客當然不同意波音的上述計算方法�,?湛蛷娬{(diào)指出,,自從引入了新的結構改進計劃、維護方案和維護周期拓展計劃后,,已把A320的48000起降/60000飛行小時延長到了60000 起降/120000飛行小時,,大大降低了DMC。同時,,由于A320采用數(shù)字電傳系統(tǒng),,其機械部件數(shù)量大大減少,,可進一步降低DMC。
在飛機的可靠性方面,,波音認為737NG的簽派率為99.7%,,而A320卻只有99.4%。換句話說,,比較100架A320和100架737NG,,后者每年每架比 前者將會少590次延誤,或者少影響65000名乘客的出行,。以此類推,,對于737MAX,在機身結構維護費用方面其凈現(xiàn)值(NPV)將有130~180萬美元的節(jié)省,,而A320neo卻只有100萬美元的相應節(jié)省,。
空客自然不甘示弱,指出A320系列早已通過6千萬架次的飛行和65億乘客表明,,其簽派率達到99.7%,。值得指出的是,空客的數(shù)據(jù)只計算了最近出廠的250架飛機,,而波音的計算方法是基于同一時間在飛的所有空客A320和波音737NG飛機,。
對于翼梢小翼,兩家也各有說辭,。波音指出,,空客的“鯊魚小翼”是已經(jīng)投入服務的技術,而AT小翼則是未來技術,,對500海里航程來說,,比“鯊魚小翼”可以額外節(jié)省1%的燃油消耗。況且,,AT小翼的下半部分向下伸展30英寸(76.2cm),,因此整個機翼長度增加不大,仍然屬于ICAO的C分類,�,?湛头瘩g說,雖然2.44m高的“鯊魚小翼”會使翼展增加1.7m,,但多家航空公司的實際使用證明,,其效率比最初預期的要好1%~1.5%,因此和AT小翼相比,,難分伯仲,。
對C919的啟示
2008年11月啟動的 C919客機的設計目標是比現(xiàn)有窄體客機至少節(jié)省12%~15%的燃油,直接使用成本(DOC)降低10%,碳排放水平低50%,。與當時服役的A320和737相比,,這是性能相當優(yōu)越的一款飛機。然而,,與A320neo和737MAX相同,,C919的先進指標較大程度上依賴于先進發(fā)動機的性能。在目前C919已轉入詳細設計階段的情況下,,面對世界民機市場的新形勢和新挑戰(zhàn),,中國商飛需要有自己的應對策略。
第一,,需要在發(fā)動機性能方面和CFM(特別是GE)作進一步溝通,,包括:(1)發(fā)動機效率以及噪聲和排放標準的保證機制。比如,,壓氣機,、燃燒室和高壓渦輪的先進技術以及技術成熟度方面的溝通;(2)保證時間節(jié)點,;(3)確保Leap-1C和Leap-1A/-1B在性能方面的可比性,,保證其具有優(yōu)越性;(4)保證使用壽命及降低維修成本,。
第二,,需要在細化設計方面精益求精。無論是外形還是內(nèi)飾,,力爭要和A320neo和737MAX有一定的可比性,,并在細節(jié)上有自己的特色。
第三,,準確的市場定位,。從市場對A320neo和737MAX的反應來看,國外客戶相當看中一款飛機的歷史,,而這恰恰是C919最缺乏的,。目前,三款飛機在發(fā)動機上已是難分伯仲,,而A320neo和737MAX在氣動外形、系統(tǒng)及內(nèi)飾方面均有改進,,因此C919要進行準確的市場定位,,早期或以立足國內(nèi)市場為主。
第四,,需要在飛機的價格上表現(xiàn)出差異,。資料表明,A319neo的單價約8880萬美元,,A320neo約9670萬美元,,A321neo約1.133億美元,。相比之下,737 MAX要便宜一些,,737-7約7770萬美元,,737-8約9520萬美元,737-9約1.017億美元,。在大量國際采購的情況下,,(對這些供應商來說,C919的采購價格會更貴,,因為雖然空客和波音也作類似采購,,但其采購量要大得多),中國商飛必須加強供應商管理,,保證和A320neo及737MAX有足夠的價格差異,,才會有一定的競爭力。為此,,應充分發(fā)揮低制造成本優(yōu)勢,,加強成本控制,提高制造基地的管理水平,。
最后,,需要優(yōu)化客戶服務。中國民機的客戶服務體系建設仍處于起步階段,,沒有經(jīng)驗,,這是劣勢,但同時也是優(yōu)勢,,如能借鑒別人的經(jīng)驗,,利用熟悉國內(nèi)環(huán)境和文化的優(yōu)勢,早作優(yōu)化,,可能會以更低的成本,,提供更優(yōu)的服務。