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    波音737,為何越改越糟糕?

    波音737,為何越改越糟糕?

    737飛機飛了半個多世紀,成為一代名機,成為波音的印鈔機,但是也揹負了沉重的歷史包袱。

    經常在網上看到有人問,如何分辨波音(BA.US)的737和空客的A320。確實,現在全世界的窄體機市場,已經被這兩個機型平分了。

    你在國內坐飛機,除非是很熱門的航線,你還有機會坐到寬體機。不然你坐的飛機,要麼是波音737,要麼就是空客A320了。

    那麼如何從外觀上來分辨他們倆呢?網上能看到很多方法,像看機頭、看駕駛艙玻璃、看翼尖小翼,都有區別,但是不大,瞅着費眼睛。

    01

    除了這些,還有一種很粗暴的方式,就是看發動機。機翼下面掛着,那麼大,你再說看不見,那就是找事了。

    發動機如果是扁的,那肯定就是波音737。如果是圓的,就能基本確定它是空客A320。之所以說基本確定,是因為737曾經也圓過,但那都是半個世紀之前的事了。

    插一嘴,嚴格來說,那個扁的不是發動機,發動機要旋轉的,肯定不能扁。那個扁的其實是發動機整流罩,也就是發動機外面罩着那個殼子。

    那737的發動機,為啥圓着圓着就扁了呢?扁了是有什麼好處嗎?我如果說,這個扁發動機,和幾乎把波音搞死的737max空難,有一定關係,你是不是以為我開玩笑呢?

    波音737飛機是一個很大的系列,半個多世紀了。到現在,已經生產了一萬多架。可以不誇張地說,波音737的更新迭代史,幾乎代表了人類民用航空業的發展史。

    737的第一代,737-100,1967年首飛。737-200是100的加長型,出廠時間也差不多。最早這一代兩個型號,發動機用的是普惠JT8D,發動機也還是圓的。

    1979年,737出了新系列,也就是第二代,叫737經典型,classic,包括737-300,400和500。這一代的最大改動,就是換了發動機,換成了一代名機,美國和法國合作研製的CFM56。

    到這,就能看出來,發動機已經不正經了,開始變扁了,一個個的全是歪瓜。從此,737的發動機再也沒能圓回來。

    再往後,航空界扛把子的波音迎來了挑戰者,歐洲殺出個空客。空客的A320,加入了電傳飛控,讓生產空中健身房的波音很緊張,印鈔機有點卡頓了。

    於是再次對737進行了升級,推出第三代,叫737新世代,next generation,簡稱737NG。包括737-600,700,800和900。發動機和經典型用的一樣,還是CFM56。第三代這幾個型號,最長臉的就是737-800,它自己就賣了差不多5000架。

    2010年,空客再次給波音壓力了,A320neo,neo的意思,就是new engine option。320用了更省油的發動機, CFM的leap-1A,飛機賣的很好。

    波音又慌了,晚上睡不着,大半夜起來,趕緊繼續打磨737,推出了第四代,也就是大名鼎鼎,人盡皆知,臭名昭著的737max。最大的改動,就是換了發動機。

    走空客的路,讓空客無路可走,發動機和320Neo的一樣,也是leap系列,leap-1B。很好記,空客,Airbus,開頭是A,用leap-1A。波音,開頭是B,用leap-1B。

    另外插一嘴,中國的商飛,英文簡稱COMAC,開頭是C,所以C919用的發動機是leap-1C。

    737max,有737 max 7,max 8,和max 9,分別對應上一代的737-700,800和900。另外還有個加長加大的max10和max200。

    剛才咱們說了,737-800賣的很好,所以737max8也是搶手貨,這一代超過一半的銷量都是max8帶來的。賣的多,交付的也快,飛的也多,所以差點把波音搞破產的兩個空難,印尼獅航和埃塞俄比亞摔的兩架飛機,都是max8。

    02

    好,背景介紹完了。下面就講講為啥737的發動機,圓着圓着就扁了。要解釋清楚這個問題,得從幾方面說。

    第一,對於發動機離地高度,適航規章是有限制的,比如美國的FAA就有規定,發動機離地高度,不能低於7英寸,也就是18cm。當然這個數,是最低要求,具體到每架飛機,那就又不一樣了。

    之所以這麼規定,是因為發動機離地如果太低,容易吸進去髒東西。那進氣量很大的,把什麼石子塑料袋吸進去,就麻煩了。

    737第一代,1967年就出來了,那個年代的發動機,還有很多是渦噴的呢。渦噴相比渦扇,要瘦很多,但是太費油。當然737-100用的不是渦噴,而是渦扇,就是剛才說的JT8D。

    但是這個渦扇發動機,它涵道比很小,差不多隻有1。涵道比小,意味着流過發動機外涵道的空氣不多,也意味着發動機最前面那個大風扇不會很大。我查了一下,它的風扇最大直徑只有1.37米。

    而且,六七十年代,那個時候普遍都把飛機的起落架做的比較短。當時機場設施還不行,很多機場都沒有廊橋,上下飛機都用樓梯,飛機做矮點,人上下方便,裝貨卸貨也方便。

    而且還有個好處,起落架一直都是飛機的軟肋,怕斷了,設計短一點,也更加皮實。所以,737從一出生,起落架就不長。從此,就背上了小短腿的外號。

    剛開始,小短腿配瘦發動機,相當般配。但是後來呢,為了省油,發動機的涵道比越來越大,越來越胖,到CFM56,風扇直徑就達到1.73米了。

    至於為啥說涵道比越大,發動機越省油,定性的解釋,就是涵道比越大,它噴出的氣就越多,温度就越低,流速也越低,轉化為推力的效率就更高。

    發動機越來越胖,眼看着要碰到地面。波音也着急,說這不行,得趕緊改。咋改呢,最簡單的,把起落架搞長點不就行了嗎?這麼改,說着簡單,實際上可不容易。

    737的每一代更新,基本都是在上一代的基礎上修修補補改過來的,機身外形和結構變化不大。

    這麼做,新飛機就能少做很多試驗,也更好說服適航局,更快拿到適航證,早點賣,就能早點賺錢。

    畢竟空客在後面快馬加鞭趕着呢。而且,改動少一點,航空公司也高興,培訓飛行員和機務,都省很多事。所以,只要能實現新一代的技術指標,在老一代的基礎上,確實改動越少越好,對各方都有好處。

    你想想,起落架這麼關鍵的部件,你如果給它加長了,試飛取證肯定會麻煩很多。這還不是最關鍵的,飛機這種幾百萬個零部件的複雜系統,能真正讓你感受到什麼叫牽一髮而動全身。

    假設,剛開始,波音老闆說了,起落架長點也沒事,我忍了,長痛不如短痛。

    波音這種百年巨頭,有全世界最優秀的工程師隊伍。他們一合計,就給老闆說。老闆你看這飛機起落架是怎麼收起來的,它是往中間收的。這意味着,如果把它加長了,就要給起落架艙留更多的空間,但是那個地方寸土寸金,沒有空間啊。

    那咋辦呢?就要把機身加寬點。老闆一聽,好傢伙,這不行,改動太大了,整機還要重新吹風洞,甚至重新進行強度試驗。這跟設計一架新飛機不差多少事啊。最後一合計,說這短痛也太痛了,這麼整空客肯定要來摩擦我了,不行這起落架我不改了。

    那不加長起落架咋辦呢?波音這種百年巨頭,有全世界最優秀的工程師隊伍。他們想了個辦法,既然起落架不能加長,那我把發動機下面做平點不就行了嗎?這樣離地高度能增加很多呢。

    於是,發動機就開始變醜了。第二代,737-300,連進氣道都是扁的,不光醜,還一定程度上影響發動機進氣。

    後來,航空公司說發動機太醜了,乘客經常打電話投訴,說這扁發動機把小孩都嚇哭了。到第三代,737-800,發動機沒有上一代扁了,至少進氣道看着是圓的了。

    到第四代,老對手空客扛着發動機風扇直徑達到1.98米的A320,堵在了門口,波音又慌了。

    發動機越來越胖,起落架又不能加長,下面也不能做太扁,不然嚇哭小孩。那咋辦,眼看着發動機要擦地啊!波音這種百年巨頭,有全世界最優秀的工程師隊伍。

    他們驚喜地發現,發動機如果在機翼正下方,機翼就限制了發動機的高度,那如果把發動機移動到機翼前面,問題不就解決了嗎?一拍大腿,這想法簡直完美。誰也沒規定發動機必須在機翼正下方啊。你看還有很多飛機的發動機裝在屁股上呢。

    最終,737max的發動機做的很靠前,發動機的最高點,是比機翼的最高點高的,小孩不哭了,老闆也笑了。但是在這有必要插一嘴,雖然波音是一個百年巨頭,有全世界最優秀的工程師隊伍,但是他們也妥協了。

    波音用的Leap-1B發動機,相比空客用的Leap-1A和和商飛用的Leap-1C,涵道比是最小的,只有9,另外兩家都是11。也就是說,CFM供給波音的發動機,也是苗條款的。不過問題不大,瑕不掩瑜,這都是小讓步。

    03

    但是,後來波音發現,這種發動機前移的完美方案有個bug。737max發動機做的太靠前,導致起飛抬頭時,尤其是大推力爬升階段,發動機的推力會產生一個力矩,導致飛機繞着重心抬頭,增大飛機的攻角。飛機爬升需要有攻角,但是攻角太大,會失速,會摔飛機的,很危險,這一點咱之前也專門講過。

    那咋辦呢?波音這種百年巨頭,有全世界最優秀的工程師隊伍。他們給這個bug打了個補丁,給飛機的飛控系統加了個程序,叫機動特性增強系統(MCAS)。

    它如果檢測到飛機的攻角太大,快失速了,會自動調整飛機的水平安定面,往上抬飛機尾部,減小攻角,防止失速。

    這個設計,理論上來說OK的。但是,有兩個問題。

    第一個問題,波音為了讓737NG的飛行員,能夠無縫銜接地去飛737max,最大程度地降低成本。故意淡化了這個系統的存在,導致飛行員都不知道還有這個功能。

    這就導致,一旦這個系統出問題,開始可勁兒往下壓機頭,飛行員根本不知道咋回事,只能一個勁的抬機頭,和這個系統打架。

    第二個問題,這個系統設計的容錯率太低,只要有一個測攻角的傳感器給數據,它就開始壓機頭。這意味着,只要壞一個傳感器,後果就很危險了。這兩個問題疊加,後果就更嚴重了。

    在飛機的安全設計上,一個大原則,就是越重要的東西越不容易壞。知道了這個原則,你再看737max的機動特性增強系統,不太對勁。

    首先,它非常重要,飛機正昂着頭爬升呢,它可以往下壓你的機頭,這能不重要嗎?第二,它壞掉的可能性夠低嗎?從結果來看,顯然不夠低。只要一個傳感器出問題,系統就被激活了。

    那咋辦呢?很直接的兩個辦法,第一個,你要讓飛行員知道有這個系統,而且這個系統開始工作之後,你要告訴飛行員。如果飛行員認為這個系統在不該工作的時候工作了,可以把它關掉。

    第二個,祖傳手藝,給傳感器加冗餘。裝個兩個,三個,甚至四個。只有多個傳感器同時測出來攻角太大了,才開始往下按機頭。很顯然,所有傳感器全部壞掉的可能性,肯定已經足夠低了。

    然而,波音為了趕工期,為了降成本,選擇了賭一把。最終,印尼獅航和埃塞俄比亞航空兩架737max,在起飛爬升階段,飛行員和這個機動特性增強系統進行殊死搏鬥後,也沒能拯救飛機,以及飛機上的幾百人。

    737飛機飛了半個多世紀,成為一代名機,成為波音的印鈔機,但是也揹負了沉重的歷史包袱。一代代升級,一代代改進,發動機圓了扁,扁了圓,最終,小孩不哭了,老闆也不哭了,但是乘客哭了。

    波音這種百年巨頭,有全世界最優秀的工程師隊伍。但是最終也沒能阻止自己設計的飛機被全世界停飛。

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