波音會(huì)重燃新機(jī)型的研發(fā)嗎

齊汀

近日，波音重要的戰(zhàn)略合作伙伴羅羅在股東大會(huì)上表示，“公司正在與波音就一項(xiàng)新的飛機(jī)研發(fā)計(jì)劃進(jìn)行討論。”這番言論似乎為波音新一代中型機(jī)（NMA）的研發(fā)工作揭開了面紗。之后，波音也承認(rèn)了這一說法。

波音“中型機(jī)”概念的提出可以追溯到2003年，直到2017年波音才在當(dāng)時(shí)的巴黎航展上正式宣布，公司將擇機(jī)啟動(dòng)新一代中型機(jī)的研發(fā)。但此后，波音對(duì)于這一款機(jī)型的研制一直是“雷聲大、雨點(diǎn)小”，多年來一直未有實(shí)質(zhì)性的動(dòng)作。但這幾年間，商用飛機(jī)市場(chǎng)的格局正在悄然發(fā)生變化，其中對(duì)于波音來說，最具“殺傷力”的是空客收購(gòu)了龐巴迪C系列飛機(jī)，而波音因?yàn)?37MAX的兩次墜機(jī)遭遇了公司成立以來最大的危機(jī)。此后，新冠肺炎疫情的爆發(fā)更是讓高速發(fā)展的民航業(yè)遭遇了“急剎車”。此時(shí)，對(duì)于波音來說，啟動(dòng)新機(jī)型的研發(fā)頗需一些“破釜沉舟”的勇氣。

中間市場(chǎng)的由來

2003年，波音首次提出了在737、A320與787、A330/A350之間，存在著一個(gè)“中間市場(chǎng)”。目前來看，波音提出的這個(gè)“中間市場(chǎng)”是真實(shí)存在的。如今，全球在“中間市場(chǎng)”范圍內(nèi)運(yùn)營(yíng)的航班為46萬(wàn)架次，且每年以5%的速度遞增，需求的增加主要來自亞洲區(qū)域內(nèi)航線、北美洲與拉丁美洲洲際航線、東南亞與澳大利亞航線以及歐洲與非洲航線的增加。隨著757和767陸續(xù)退役，“中間市場(chǎng)”產(chǎn)品空檔不斷增加。這也是為何空客會(huì)將A320neo系列飛機(jī)不斷“拉長(zhǎng)”，A321XLR橫空出世的原因。

針對(duì)這一市場(chǎng)，波音對(duì)NMA項(xiàng)目的定位就是“一款擁有窄體客機(jī)經(jīng)濟(jì)性的中程寬體客機(jī)”。在波音曾經(jīng)公開的概念圖中，NMA有兩種衍生機(jī)型。其中，NMA-6X兩艙布局225座，航程5000海里，NMA-7X兩艙布局275座，航程4500海里。波音認(rèn)為，這樣的機(jī)型規(guī)劃既可以填補(bǔ)737MAX10和787-8之間的市場(chǎng)空白，又可以取代老齡化的757和767飛機(jī)。

對(duì)此，空客自然不會(huì)“坐以待斃”。最初，對(duì)于波音提出的“中間市場(chǎng)”的概念，空客采用的應(yīng)對(duì)策略是繼續(xù)堅(jiān)持“漸進(jìn)式創(chuàng)新”，把重點(diǎn)放在對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的不斷改進(jìn)上。因此，空客推出了A321XLR和A330neo來占領(lǐng)中間市場(chǎng)，以阻擊波音的NMA計(jì)劃。從目前來看，無論是座級(jí)還是航程，許多NMA的目標(biāo)航線已經(jīng)被空客搶先占領(lǐng)。

如果說，在此期間波音和空客在所謂的“中間市場(chǎng)”的競(jìng)爭(zhēng)還旗鼓相當(dāng)?shù)脑挘?019年空客宣布收購(gòu)龐巴迪C系列飛機(jī)之后，這種平衡的市場(chǎng)格局被徹底改變。這場(chǎng)收購(gòu)，不僅完善了空客的商用飛機(jī)產(chǎn)品線，同時(shí)也暴露出了波音產(chǎn)品線的不足。因此波音之后試圖收購(gòu)巴航工業(yè)E2系列產(chǎn)品與空客抗衡，但737MAX的全球停飛讓波音再無精力和財(cái)力去完成這一收購(gòu)。綜合考慮這些因素，即便目前民航業(yè)仍處于恢復(fù)期，但波音想要啟動(dòng)新機(jī)型研制也就不難理解了。

但對(duì)于一款商用飛機(jī)來說，其研制不僅由制造商決定，客戶和市場(chǎng)才是更為重要的考慮因素。早前波音之所以遲遲沒有啟動(dòng)中型飛機(jī)的研發(fā)也是出于對(duì)市場(chǎng)的考慮。

美國(guó)《航空周刊》曾聯(lián)手美林銀行全球研究部對(duì)全球202家航空公司進(jìn)行過關(guān)于中型飛機(jī)座級(jí)的市場(chǎng)需求調(diào)研。調(diào)研顯示，航空公司對(duì)新機(jī)型的座級(jí)規(guī)劃持不同意見，90%的航空公司希望波音新一代中型機(jī)是一款兩艙布局、座位數(shù)少于250個(gè)的飛機(jī)，48%的航空公司希望座位數(shù)為150～199個(gè)。而波音此前提出的225～275座的想法，只能滿足32%的航空公司的需求。因此，對(duì)于波音來說，啟動(dòng)新機(jī)型研發(fā)的首要工作或?qū)⑹蔷珳?zhǔn)確定好產(chǎn)品的細(xì)分市場(chǎng)，以滿足更多客戶的需求。

對(duì)新機(jī)型的重新評(píng)估

盡管波音一直未公開新中型機(jī)的具體設(shè)計(jì)方案，但這款“神秘”的機(jī)型在業(yè)界一直不缺乏話題。

首先，這款飛機(jī)的定位到底是寬體客機(jī)還是窄體客機(jī)。757退役之后，A321neo搶占了大部分原先757的市場(chǎng)份額，而737MAX10卻只拿到了很少一部分訂單，更重要的是，波音已經(jīng)很難在737MAX這款機(jī)型上再深挖潛力了。尤其是隨著A321XLR推出之后，進(jìn)一步鞏固了空客在這一細(xì)分市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，因此波音如果推出中型飛機(jī)，首先肯定要考慮覆蓋這一細(xì)分市場(chǎng)，以直面與空客的競(jìng)爭(zhēng)。

但是，在運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性和制造成本方面，單通道和雙通道之間仍然存在顯著差距，因此，與供應(yīng)商進(jìn)行價(jià)格談判是彌合這一差距的關(guān)鍵，所有影響座位成本的設(shè)計(jì)考慮因素也是如此。如果波音公司無法為新的雙通道獲得更接近當(dāng)前和未來單通道的成本，那么這款產(chǎn)品將很難在市場(chǎng)上立足。

當(dāng)然，波音還有第二個(gè)選擇就是直接將新中型機(jī)定位成寬體客機(jī)，這類產(chǎn)品的好處在于可以幫助航空公司更好地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的運(yùn)輸，幫助航空公司開拓超越其現(xiàn)有航線網(wǎng)絡(luò)的新的城市對(duì)機(jī)會(huì)。由于航空公司通常通過直飛航班獲得更好的定價(jià)，特別是在商務(wù)中心之間，因此這里有很多機(jī)會(huì)。但同樣，確定這些城市對(duì)是一個(gè)艱難的過程，存在著不確定性。此外，這一產(chǎn)品定位還涉及是否會(huì)與波音現(xiàn)有787系列飛機(jī)“自相殘殺”的問題，這顯然是波音最不愿意看到的。因此，未來波音會(huì)如何對(duì)其新中型機(jī)進(jìn)行座級(jí)定位值得關(guān)注。

另一個(gè)值得關(guān)注的問題是新機(jī)型動(dòng)力裝置的選擇。除了羅羅公司之外，普惠、CFM國(guó)際公司等似乎也都有意參與該項(xiàng)目。

其中，普惠正在研究各種促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)步的先進(jìn)技術(shù)，公司認(rèn)為齒輪渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)（GTF）架構(gòu)是該公司發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展的基礎(chǔ)。對(duì)此，普惠曾公開表示，齒輪傳動(dòng)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)架構(gòu)有著很好的前景，如果波音有意研發(fā)新機(jī)型，公司將可在現(xiàn)有GTF構(gòu)架的基礎(chǔ)上，根據(jù)波音新機(jī)型的要求推出相應(yīng)產(chǎn)品。

CFM國(guó)際公司在對(duì)18種不同的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，包括齒輪傳動(dòng)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、反向旋轉(zhuǎn)和無涵道的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，以及簡(jiǎn)單、直驅(qū)的單級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)（如CFM56）的技術(shù)性能等進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)之后，最終推出了LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)，并大獲市場(chǎng)成功。CFM國(guó)際公司表示，盡管LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)型號(hào)都已經(jīng)交付客戶，但公司并未中斷技術(shù)更新，目的在于不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率。同樣的，CFM國(guó)際公司也表示，如果波音需要，公司可以在現(xiàn)有LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上為波音量身定制一款產(chǎn)品。

對(duì)于波音中型機(jī)項(xiàng)目，羅羅在2020年曾一度表示，由于公司主要的研發(fā)力量被用于UltranFan發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，因此無法按照波音給出的時(shí)間表交付用于新型中型飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，并決定退出這一項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)。但現(xiàn)在，羅羅又改變了主意。在今年5月初的股東大會(huì)上，羅羅表示，由于UltranFan發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)度快于預(yù)期，因此公司目前正在與波音探討針對(duì)新機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作。

新機(jī)型會(huì)否帶來新變化

多年來，幾乎波音每一款新機(jī)型都會(huì)推動(dòng)項(xiàng)目管理、生產(chǎn)模式的跨越性提升，這一點(diǎn)無論是在787還是777X項(xiàng)目中都有明顯的體現(xiàn)。盡管中型飛機(jī)項(xiàng)目至今還沒有啟動(dòng)，但是波音早已開始了這方面的思考，并希望新型中型飛機(jī)項(xiàng)目可以改變未來飛機(jī)的生產(chǎn)方式。具體來看，波音的設(shè)想主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

例如，波音希望新飛機(jī)項(xiàng)目中有意使用基于模型的系統(tǒng)工程方法（MBSE）。MBSE是一種跨學(xué)科方法，可在項(xiàng)目開發(fā)早期就確定客戶的需求和產(chǎn)品功能。就波音而言，MBSE流程包含3種工程模型。其中一種是與分析驗(yàn)證模型交互的系統(tǒng)架構(gòu)模型。該系統(tǒng)架構(gòu)模型可以圍繞NMA的設(shè)計(jì)過程，幫助定義各種約束條件、界面和需求，以及管理綁定數(shù)據(jù)、控制成本和進(jìn)度。MBSE極大地改變了在研制過程中臨時(shí)改動(dòng)的事項(xiàng)，包括研制時(shí)間、工程誤差、工廠停工、質(zhì)量等。如果這一方法在新型號(hào)飛機(jī)研制中得以應(yīng)用的話，將徹底改變新機(jī)型的研制流程。

另一個(gè)波音希望用于新機(jī)型研發(fā)的技術(shù)是數(shù)字孿生和數(shù)字鏈技術(shù)。數(shù)字孿生又稱為“數(shù)字鏡像”、“數(shù)字雙胞胎”或“數(shù)字化映射”。數(shù)字孿生技術(shù)最早由美國(guó)國(guó)防部提出，用于飛行器的健康維護(hù)與保障，在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。

數(shù)字孿生與數(shù)字鏈，既相互關(guān)聯(lián)，又有所區(qū)別。數(shù)字孿生是物理產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)，以便于制造商能夠在這個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品上看到實(shí)際物理產(chǎn)品可能發(fā)生的情況，與此相關(guān)的技術(shù)還包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)。數(shù)字鏈應(yīng)用于設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中，首先可仿真分析模型的參數(shù)，再進(jìn)行產(chǎn)品定義形成全三維幾何模型，然后到數(shù)字化生產(chǎn)線加工成真實(shí)的物理產(chǎn)品，再通過在線的數(shù)字化檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)反映到產(chǎn)品定義模型中，進(jìn)而又反饋到仿真分析模型中。而裝備在運(yùn)行的過程中，通過將不斷增加的傳感器、部件之間復(fù)雜的連接所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析利用，從而使得后期產(chǎn)品生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求融入到早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，形成設(shè)計(jì)改進(jìn)的智能閉環(huán)。簡(jiǎn)單說數(shù)字鏈貫穿了整個(gè)產(chǎn)品生命周期，尤其是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)的無縫集成;而數(shù)字孿生更像是智能產(chǎn)品，強(qiáng)調(diào)從產(chǎn)品運(yùn)行維護(hù)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)饋，可以理解為物理產(chǎn)品的數(shù)字化影子，通過與外界傳感器的集成，反映對(duì)象從微觀到宏觀的所有特性，展示產(chǎn)品生命周期的演進(jìn)過程。

數(shù)字孿生是工業(yè)領(lǐng)域中一次逆向思維的壯舉。只有帶有回路反饋的全生命周期跟蹤，才算是真正的全生命周期。基于數(shù)字化模型進(jìn)行的各類仿真、分析、數(shù)據(jù)積累、挖掘，甚至人工智能的應(yīng)用，都能確保它與現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)的適用性。這意味著數(shù)字孿生對(duì)智能制造的意義非同一般。

對(duì)于客戶來說，如果波音在新機(jī)型研制中全面應(yīng)用該技術(shù)，未來在接收新飛機(jī)時(shí)，還將同時(shí)驗(yàn)收另外一套非常詳細(xì)的數(shù)字模型，而應(yīng)用此創(chuàng)新技術(shù)的NMA項(xiàng)目將為商用飛機(jī)制造領(lǐng)域翻開新的篇章。從這個(gè)角度來看，這或許比新型號(hào)本身更具吸引力。