波音新中型客机NMA将成为波音在B787之后第一款全新设计的飞机

波音公司在巴黎航展上首次公布可能启动“新中型客机”(nma)项目。此后,该公司成立了nma项目办公室,并将777x项目前总工程师吸纳到nma项目领导团队中。2018年9月,波音透露了nma项目的2019年计划和部分细节,该机的发动机和机身外形选型方案已浮现。按波音的设想,nma项目将通过研发方式创新和新技术引入,降低全寿命周期成本,并实现“兼顾舒适性和经济性”目标。该项目将助波音重塑当前由窄体客机占领的中端民机市场,推动波音民机研发方式实现又一次重大创新,并开启全球干线飞机市场新一轮竞争的大幕。
一、项目概况
根据波音最近透露,发动机制造商将提供nma动力装置建议方案,2019年2月波音将确定发动机方案选择,3月将与航空公司和租赁公司签订初步意向订单,2019年6月在巴黎航展上将启动该项目,并宣布首家用户。波音认为,为了保证2025年交付使用,应在2019年启动项目。nma预计将成为波音在b787之后第一款全新设计的飞机,耗油量可能比b757至少降低25%,将从战略层面拓展波音民机产品线和细分市场。
1.市场定位与潜在需求
nma旨在重塑当前由窄体干线客机占领的中端民机市场,在波音民机产品定位中上接b787、下连b737。根据美国《航空周刊与空间技术》预测,b757和b767机队规模正在缩减,2022年时将从2018年的1253架减少到989架,到2026年其退役速度更会加快。随着b757及b767停产(后者已仅有货机和派生加油机生产),在单通道的波音737与双通道的波音787间出现了产品空挡,使空客a321有可乘之机。同时,空客a320neo系列的市场订单远超波音737max。在此竞争压力下,波音提出nma项目,座级涵盖220~270座,设计航程不超过9260千米,力求打造一款采用双通道宽体设计,同时具有窄体飞机经济性的产品来重塑这一销售量最大、总价值最高的中端市场,打破空客领先的格局。nma主要瞄准中远程密集航线,将填补b737系列窄体客机(航程小于7000千米)和b787大型宽体客机(航程大于10000千米)之间的市场空白。波音预计nma的市场需求约4000架,2025年或2026年投入使用后,至少占据一半的市场份额。
2.已公布的部分技术细节
根据波音最新透露的信息,nma将推出两个基本型,即228座的nma-6x,航程9260千米;268座的nma-7x,航程7778千米。其他技术细节可归纳为以下4点:
一是将采用独特的椭圆截面机身和先进复合材料机翼。考虑乘座的舒适度和进出客舱的时间,nma的机身更倾向于选择宽体。为了避免过大的研制费用和长期的技术攻关,nma采用比较成熟的技术,但机身和机翼将寻求创新,预计采用第五代复合材料机翼和“混合”机身设计,融合b777和b787的设计特征。“混合”机身的最优形状可能是一种可并排布置七座的椭圆截面机身,上机身采用双通道飞机客舱,下机身则采用截面较小的单通道货舱构型方案,使机身的阻力减少到同座级窄体客机的水平。
01
波音nma可能的技术特点示意图(737max的尾椎、787/777x客舱观景窗、更短的发动机短舱和入口、767-200的登机门、757/767/777的风挡、椭圆形截面混合机身)
二是先进、大涵道比、高压比发动机将成为首选动力装置。2018年6月,美国通用电气公司、美国普惠公司和英国罗罗公司针对nma都提出了发动机投标方案,所提供的发动机推力都超过了220千牛。其中,罗罗公司将采用全新技术设计的“超扇”(ultrafan)齿轮传动发动机;通用电气公司将以genx和ge9x先进技术为基础,提出一款新的涡扇发动机方案;普惠将在a321neo采用的pw1100g齿轮传动发动机基础上进行升级。三款先进发动机的涵道比都将超过10∶1,总压比至少为50∶1。按照客户提议,波音可能会选择两款发动机作为候选动力装置。波音还透露,nma一大亮点是机翼与发动机之间的结合将更为流线化。
三是数字孪生和数字线索技术将成为nma研发的关键。波音将吸取b787研制过程中的经验教训,率先在nma项目上引入数字孪生和数字线索技术。前者是在数字空间建立真实产品的数字模型,通过传感器实现与产品实际状态的完全同步;后者是贯穿产品生命周期的、无缝传递产品数字模型并实现数据集成。这两项技术使产品设计、生产、运行、维护达到无缝集成,提高研发效率,降低全寿命周期成本。《航空周刊与空间技术》早在2015年即预测:到2035年,当航空运营商接收一架飞机时,还会同时接收一套该机的详细数字模型。
四是波音将采用基于模型的系统工程和先进管理平台改善研发流程。尽管nma项目尚未正式启动,但波音已采用基于模型的系统工程方法,对nma的设计、生产和试验等各个环节进行了深入而全面的分析。最近,该公司还向法国达索系统公司采购了最新产品全寿命管理平台,达索系统公司称该平台将使飞机的研制流程得到巨大改进,号称能使研制周期缩短25%。
二、面临的挑战
综合分析,尽管波音对nma项目充满期待,但它面临诸多质疑和挑战:
一是大多数航空运营商对nma持怀疑态度。国外相关机构的调查显示,大多数航空公司对nma座级和航程不感兴趣,认为该机并不能满足中端市场需求。相比于a321neo、b737max-10、a330neo,以及计划中的a321neo+等机型,nma飞机性能提升优势并不明显。虽然波音推出nma的主要目的是取代b757和b767,但后两型飞机还会运营相当长的一段时间,运营商对新机的需求并不十分迫切。因此,波音期待的nma市场规模能否实现尚存疑问。
二是面临运营经济性和生产经济性挑战。一方面,nma采用独特的椭圆截面机身,即便达到了窄体飞机的经济性,但飞机的机腹容量变小,这会削弱其对亚洲运营商的吸引力。另一方面,若该机采用更大比例的复合材料来实现更好的运营经济性,但其生产成本也会更高。波音若想解决这一矛盾,虽然可以先接受较低售价,以后期更多的潜在服务收益作为补偿,但售后服务市场存在着很大的不确定性。
三是除了机体构型外,nma的另一个重大挑战是发动机的选择。波音的目标是在b757和b767的基础上将nma的单机成本降低30%,其中大部分要依靠发动机来实现。尽管三大发动机制造商对提供发动机感兴趣,但正着力提供b737max、a320neo和b787等新机的发动机,难以很快推出新型发动机,因此nma可能最早也只能在2026~2027年投入运营。
三、潜在的影响
若波音最终顺利推出并销售nma,预计将带来以下两方面影响:
一是打破界限,抢占窄体和宽体两个市场。一方面,波音将通过nma重塑销售量最大、总价值量最高的窄体客机市场,扭转空客在该市场的优势,并阻滞新竞争对手的市场开拓。另一方面,nma也将影响a330neo这类成本更高的宽体客机的市场销售,并将对我国和俄罗斯联合研制的cr929宽体客机构成直接的竞争威胁。这样,nma将使全球干线飞机市场产生新的竞争格局。
二是树立标杆,推动民机研发方式新变革。在航空航天领域,波音一直是先进设计方法创新的引领者。继b777实现无纸化设计、b787实现基于模型的设计和关联设计之后,波音将在nma研发中采用基于模型的系统工程方法及数字孪生和数字线索技术,实现其民机产品研发方式的又一次重大创新。
四、几点看法
波音努力打造nma,将开启全球干线飞机市场新一轮竞争的大幕。面对越来越残酷的国际竞争,我国和俄罗斯联合研制的cr929宽体客机要想在未来的国际市场上占有一席之地,应有如下考虑:
第一,cr929不能仅瞄准现有的竞争机型b787和a350,还应对未来竞争机型nma等产品的特征、指标和技术保持密切关注和适度借鉴,真正提升cr929的竞争力,达到与同期服役产品同台竞技的水平。
第二,波音将借助nma项目推动民机产品研发方式的变革,我国应把握趋势,立足基于模型的系统工程及数字孪生和数字线索技术的应用,创新民机产品研发流程,加快研制进程,降低研制成本,尽快使产品投放市场。
第三,我国民机应采用系统工程的方法,现阶段cr929飞机项目当务之急是充分调研和论证我国、俄罗斯及第三世界国家等潜在的市场需求,并将重要用户纳入到论证和研制过程中。同时,在竞争日益激烈的环境下,中俄两国应加大投入力度和扶持政策,充分利用双方优势资源,尽快推动cr929项目研制进程,争取早日抢占市场。

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