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偶然看到很多人分享一篇题为《坠落之路:波音和它陷进的时代泥潭》的2019年的文章,近年来因为波音问题不断,反复成为爆款。 文章称 波音 是因为制造业转移 ,大量外包 而出事, 其它还有 政府包庇 ,美国制造业 衰退等等。 给出 了一大 堆 头头是道的分析,不过里面有 不少事实错误。
这促使我想写一个真实的波音坠落故事。 之前一篇 介绍了波音70年代初的危机,70年代末民航管制解除带来的航空业变革,以及737MAX的产生背景()。 今天 聊聊737这个已经有近60年历史的机型为何没有被淘汰,反而一路升级到MAX 。
1.出身“卑微”的一代机王
无论以何种标准,737必然是民航史上浓墨重彩的一笔。截至2024年2月,整个737系列交付总数达11703架,订单数16470。后者虽被空客320系列超越,但前者仍是世界第一。
从第一架737试飞的1967年至今,近60年里,737的竞争对手从麦道前身的DC9演变成空客320。说半个多世纪里,737支撑起了大半个民航业并不夸张。至今,波音每年生产的737仍然超过其它所有机型总和。
一代机王737的起点却极为平凡:“临时工”。
1960年,波音推出727项目,三发动机的短途客机。727的模样如今看来简直就是奇葩:三个发动机装在机身末端。
727补充开启喷气式民航飞机时代的更重的四发动机707——很多民航公司希望有架飞机能飞设备不那么完善的小机场。注意这是60年代,设备不完善不是说机场没有LV免税店,而是没有登机设施,甚至没有良好的跑道。
于是727有个如今民航不敢想的设计:机尾可以打开,带有阶梯,乘客可以从那里下飞机。
这个设计对一位历史上最著名的劫机犯至关重要:1971年,DB Cooper就是从一架727上,打开机尾舱口,跳伞逃出生天。
727能跑设备简陋的小机场,可航空公司们拿到飞机后发现一个问题:不少航线上727坐不满,没那么多人在这些地方往返。于是向波音建议:搞个小一点的727吧。最好把三发动机改成两个,省点养护费用。
727用三发动机有两个关键考虑,一是当时美国民航法律出于安全考虑,限制双发动机客机只能走备用机场在1小时以内的航线,二是更大输出功率让飞机可以在更短距离上起飞。但三发动机保养成本更高,驾驶舱里需要多一位机械工程师,组成3人机组。
60年代初波音忙得不可开交,上一篇文章提到的超音速民航SST项目正值关键时刻,747也开始最初的设计。若让波音从头设计一架飞机,得到的回复大概会是:饶了我吧。可航空公司提出的要求看上去更像是个不用出多大力气就能赚快钱的机会:把727缩短一点不就行了?另外,彼时道格拉斯(后来大名鼎鼎的麦道公司里的道)已经试飞更小的双发动机客机DC9,怎么能把赚快钱的机会留给对手呢?
于是 19 64年,两个发动 机 装在机尾的727缩小版最初设计出炉:
这时波音的一位工程师Joe Sutter意识到:比起原始设计阶段,实际生产的727,选用的发动机更小一点,可以按在机翼下面。
一旦把发动机挪到机翼下面,可以大幅减轻机身重量。本来缩短版727需要加固机身,只能搞5排座,发动机换了位置,机身可以维持727的6排设计。 最后成型的737 机身大量采用 727的现成设计 ,大幅减少了波音的设计 工作 量。
有趣的是727借鉴了很多707的机身设计,因此,别看737首飞于1967年,上面的有些设计起源更早,来自50年代,更为古董。
提出改发动机到机翼下的工程师Joe Sutter在1965年转到另一个项目上,后者让他有了另一个更为人知的外号:747之父。
737以727低配身份飞向蓝天时,估计没人会想到,这款飞机不仅熬“死”了727以及727继承者757,还将成为波音乃至整个民航历史上最重要的一架飞机。
2.737常青秘诀
民航史充满了超乎飞机制造商、航空公司预料的发展变革。
五六十年代很多人确信超音速客机将是未来的主流。波音民航60年代三线作战时SST项目是绝对亲儿子,为了避免超音速民航成为主流后变成废铜烂铁,747被要求必须能适合做货机。至于737,临时凑数的而已。
波音1996-2003年的CEO Condit,60年代作为工程师进入波音,第一个项目就是SST,以至他后来说自己从SST开始,希望事业的终点也是SST。当然,这没有成为现实。747虽有货机,但更为人所熟知的是客机。不仅有空中皇后的美名,还成为社会文化的一部分,像1972年Albert Hammond的名曲It never rains in Southern California,第一句歌词就是“坐上飞往西部的747”(Got onboard a westernbound 747)。
2023年最后一架747交付,54年的生产画上句号。可最初的临时工737,至少会生产到2030年代。
是什么让737成了民航界“老不死”的妖怪?
两个词,五个字:市场,发动机。
出身“低配”的737,熬死了727以及757两代核心窄体客机(窄体客机只有单一过道,宽体客机如747机舱更宽,有两个过道),关键在于发掘出了民航黄金市场:短途飞行。
727载客上限131-189,第一代737(737-100和737-200,也叫原始版)载客上限是124和136。二者共同服务小机场的六七十年代,737的反而更贴近当时这些机场的旅客数。
而且1978年美国民航解除政府管控,竞争变得异常激烈,航空公司对于运营成本愈发看重。60年代时,三发动机的727相比737,有更多的发动机保养成本,驾驶舱需要三个人,不像737只要两个飞行员,这些就决定了727成本更高。70年代石油禁运后,燃料价格也成了民航的重要成本(以前油价非常便宜),让737的成本优势进一步放大。
结果就是原本打下手的737实际在取代727。等80年代757上线,737已经成了关键的短途飞行主力,为了差异化,757各机型的客座上限均超过200,也让737正式成为波音产品线里无可替代的关键一环。
民航竞争不断加剧还出现了一个有利于737“延年益寿”的趋势:航空公司希望将机队简化。
不同型号的飞机对应的飞行员培训不一样,如果航空公司飞机种类很多,一个飞行员往往只能飞其中少数型号,培训、人力成本将大幅增加。此外,不同种类,零部件什么的都会不同,保养成本也直线上升。
为了降低成本,航空公司并不希望波音、空客去搞个几十款飞机,自己买一大堆通用性很低的不同客机。它们希望的是飞机制造商用一款核心机型,在飞行员操作、工程师维护保养都不变的情况下,根据航空公司细分的服务市场,给出小幅调整的衍生机型。
737在67年交付时只做了两个型号,除了最初卖给德国汉莎航空的30架737-100,全是737-200,差异是200机身稍长,载客更多。可到1984年,新一代737试飞,这批如今被称为经典737的飞机三年内确定了三个不同型号:长33.4米,载客上限149的737-300;更大一号,长36.4米,上限188的400;以及小一号,长31米,载客上限145(实际格局一般上限在120-130)的500。
一机多型,对航空公司来说满足差异化市场需求的同时,大幅简化机队构成,降低成本。对波音、空客这些飞机生产商,意味着会选择让737、320这些核心机型家族化,通过推出缩短版或加长版满足细分市场需求,而不像60年代那样构建707/727/737的不同飞机高低搭配。
这方面空客A320系列更为夸张,衍生出318,319,320和321四个亚型,超短版318比加长版321短了近三分之一。
但你可能会奇怪,就算市场决定了波音等制造商攥着一个核心机型死命上下兼容开发衍生系列,737这个核心机型毕竟是60年代定型。如今一个手机,操作系统更新几年手机公司就告诉你没法继续更新了,737怎么就能一直更新下去?
这又引出了导致737长命百岁的另一个关键:发动机。
3.能换发动机就能更新换代
关注国产大飞机的人应该都听说过这样一句话:发动机是一架飞机的心脏。确实不假,而且过去几十年民航发动机的发展也是让737、320等“老家伙 ”永葆青春的关键。
逼出MAX的空客A320neo是在320这个老机型上换新型发动机的产物。老版320用的是CFM56-5或类似的发动机,neo用了CFM在2008年公布的新一代发动机LEAP。
上述发动机都是如今民航发动机最流行的high bypass ratio设计,这类发动机有更好的燃油经济性、更低的噪音,非常适合客机。High bypass ratio发动机是指下图里,更多空气从外侧而非涡轮内部通过。
CFM56的bypass ratio是6左右,就是每一份空气经过涡轮中间时,有6份从外侧通过。而LEAP-1系列是9-11。
320neo选用的LEAP-1A发动机比320上的CFM56-5燃油经济性提高了多少?16%!
换了发动机的320neo整体比320提高了15%。设计一款全新的飞机呢?空客做过模拟,只会提升3%左右。也就是说,做一款空气动力学全部重新优化,加入大量更轻的碳纤维材料的飞机,油耗经济性提升远远不如在一架老飞机上换个发动机。
研发新飞机的成本显然要远远高于在成熟机型上换发动机。也正因此,无论是波音还是空客,如今从头开发一款新机型都会强调是否有大量已经或即将成熟的新技术,让新款飞机获得显著优势,让巨大的投入变得合理。值得做新飞机的门槛大幅提升了。
另一个例子是787,这款767的替代者2003年立项,全机一半重量是合成纤维,机舱一体化生产,集中了所有最新的航空业创新,被业内誉为“未来的飞机”(the plane of the future)。空客为了应对,不得不设计350,不过350其实比787更大一点。真正跟787吨位接近的是330。而空客2014年立项为设计于1980年代的330换发动机,也就是330neo。
330neo用的发动机和787动力指标接近(787不用发动机引气来给机舱增压升温,所以不是完全一样)。结果你猜怎么着?330neo和787的实际油耗差异普遍被认为在10%以下,加上一些售价上的差异,787即使有优势也非常小。
发动机更新带来的巨大优势,让737等老机型更难被取代。尤其是站在航空公司的角度,老飞机更新发动机时,机舱、机翼等其它部分基本不变,维护设施等基本不需要新投入,运气好飞行员基本不必再培训,即使需要培训,时间投入也肯定比全新机型少。这也在市场层面为737这些老古董带来了优势。
4.737变成“不死鸟”的偶然因素
虽说市场变化、发动机对飞机性能提升的核心作用,让737有了长寿的基础,但能混到近60年的民航核心,我们也不能忽视诸多历史偶然因素的作用。
打个不太恰当的比方,737除了出生时不怎么被爹妈重视,之后是一路鸿运当头。
737至今总共有四代,第一代是前述提到的原始版,身处短途飞行刚起步的阶段,个小好养,把大哥727给比下去了。第二代737前面也提过,300/400/500这一拨,现在被称为经典版,84年开始下线。
经典版刚好赶上民航飞机转用high bypass ratio发动机,大幅提高了油耗,737经典版用的就是前文提到的CFM56系列。原始版和经典版属于737碾压竞争对手的阶段。1987年,A320首飞,737才算是遇到了一生之敌。
其实80年代波音就想用全新的飞机彻底革新737所处的窄体短途客机领域。当时取代727的757销量非常差,因为航空公司倾向更小、更具经济性的小飞机。于是波音琢磨搞一个大小介于737和757之间的飞机,这个概念在1985正式定名为7J7。J是致意日本,因为日本对该项目投入很大。
7J7设计非常超前,外观上最引人注目的是发动机:
波音打算用没有风扇涵道的发动机,也就是风扇在发动机舱之外。这种发动机有更好的燃油经济性,结合更轻的机身材料,更好的空气动力学,7J7的设计指标是燃油经济性比当时的客机提高60%。
可以简单比一下,后来的第三代737,737NG比7J7提出那会儿的经典版737燃油经济性提高大概是8%,MAX比NG提高是15%左右,而320和320neo,和NG/MAX是类似的。
7J7要是能实现,737和320都可以洗洗睡了。 当然,7 J7没有实现 , 很重要的原因是波音 期望的 发动机技术 在当时并不成熟 ,航空公司也相应寥寥。这也是前文提到的,如果没有稳定成熟的新发动机,现在的民航市场很难推出一款和当下飞机拉开差距的新飞机。
7J7没成,遇上了一生之敌320,波音也不能干坐着,于是给737又换了一代,用新一点的CFM56发动机,1997年推出了NG版本(600/700/800/900系列)。
按波音的原计划,NG无论如何都是给737续的最后一次命了。
但之后一些和737本无关系的事,又无意间为737续了一次命。2003年,波音推出787的概念项目7E7,这个取代767的宽体客机计划是2008年正式投产。
787的原始时间表其实暗含了737的终结。开发一款全新的飞机需要投入大量的人力物力,即便是波音空客这些巨头,也很难维持多线作战,因此需要将不同款飞机的研发做一定间隔。
2006年,波音考虑利用787的研发经验,搞一款取代737的新飞机。如果787能顺利在08年下线,737的取代者,波音全面更新机型的Yellowstone计划里的Y1(787是Y2)是有可能在201X年份面世的。
可问题是787的研发困难大大超出波音预料,尽管下线的787具有划时代意义,但第一架交付已经是2011年9月了。取代737的计划无疑也被大幅拖了后腿。
而此时外部竞争的变化又为737提供了关键的续命机会,上一篇文章我们就提到的:空客推出了320neo。
值得一提的是空客搞320neo还真不是针对737,其实空客也是被另一家航空公司给吓到了。庞巴迪进入2000年后断断续续研发一款C系列客机,这款客机属于和320、737相近的规格,但重量轻很多,也就更为经济。2010年,庞巴迪拿到了80架C系列订单,包括40架来自一家原先只用319/320的航空公司。
被庞巴迪来了这么一手,空客非常警觉。80年代波音对空客的发展采取无视态度,让空客坐大,如今空客怎么能让庞巴迪复制自己呢?于是,弄死C系列或者说与庞巴迪竞争到底就成了空客的核心政策。
这也是2010年空客推出给320换发动机的neo项目的真实原因。顺便说一句,在空客波音的强力竞争下,庞巴迪后来把C系列卖给空客了,也就是现在的A220。
回到波音这边,空客提出用LEAP发动机更新320,原意是把庞巴迪的C系列搞死,或者防止320被C系列搞死。但320neo的15%燃油经济性提升是非常显著的改进,打破了当时737NG和320的平衡。
另外,320neo提出的时间点也非常特殊,2001年911后,民航业陷入了近10年的停滞阶段。neo提出正好赶上民航业要再度大发展同时又有大量老旧飞机需要更新,使得320neo的订单不断破纪录。
而波音就非常尴尬了,继续原来的用新飞机取代737,那研发时间线肯定要比320neo上线的时间晚很多。当时空客给的时间线是15年服役(实际是16年)。航空公司不会也没法干等,而且neo的提升很显著,新飞机意味着飞行员重新培训,配套设施是否需要更新也不一定,波音就算搞个新飞机,在甲方看来未必比更新老飞机香。
这就让为737换发动机的呼声得到了越来越多的支持。 于是, 又一次, 和7 37本身毫无关系的事态发展 让 737 继续存活下来,也带来了737MAX 。
从上述737的历史沿革我们可以看到,737长寿的背后最主要的推动力还是市场、技术这些客观因素。那些称波音几十年不研发新飞机的说法终归只是无知者的妄言。只有认识到客观规律,才能了解真相,也才有可能做出准确的分析判断,而不是陷于地摊文学的大国博弈意淫中。
至少目前看来,MAX无论如何都会是737的终点了,经典版以及NG的升级都非常顺利,为什么MAX却出了问题?麻烦不断的MAX背后,波音到底犯了什么错误?是抱着有缺陷的老飞机不放,设计上的问题?还是代工带来的忘了怎么造飞机的问题?
我们会在下一篇,详细解释MAX到底出了什么问题。
参考资料:
https://cn.nytimes.com/world/20170413/passengers-right-in-the-air/
https://lufthansaflyer.boardingarea.com/today-in-lufthansa-history-the-737-is-born/
https://qz.com/1776080/how-the-mcdonnell-douglas-boeing-merger-led-to-the-737-max-crisis
https://www.flightglobal.com/boeing-firms-up-737-replacement-studies-by-appointing-team/66022.article
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