空客A330:從A300開始 進化從未停止

机坪夜话
11 位粉絲
12 觀看·2023年10月4日
本次視頻分為 超臨界機翼、進擊的博南、或許是未來的貨運之王三個部分,分別講述了空客在A300的氣動創新,電傳加持後的升級和以330為基礎在貨運市場的反攻。
1965年協和首飛成功
實現了人類超音速科技夢想的英法工程師
在一陣巨大滿足的抽搐過後
開始冷靜地思考一個問題
自己到底能不能靠這架飛機挺到退休
從目前的數據來看
兩倍聲速的代價是五倍的人均油耗
巨大的巡航噪音和高昂的維護費用
航司至少要以現有機票20倍的價格售賣
才存在持續運營的利潤空間
哪怕歐美大陸以每年解體一個蘇聯的速度生長韭菜
恐怕也經受不住如此超音速的革法
孩子要上學
老婆要買包
家門口36馬力的甲殼蟲想換保時捷911
如果說協和追着太陽跑的浪漫是工程師們的愛情
那他們此時此刻確實要想想去哪裏尋找麪包了
在歷史進程的十字路口
歐洲人表現出了少有的清醒
於1967年便籤署了成立空客的亮點備忘錄
並於兩年後開始了第一架E300的研發
作爲德法兩國航空人才養老金的希望
和空中客車的開山之作
300身上的每一塊蒙皮都散發着實用主義的求生欲
但偏偏無奇的外觀下依然內藏着強壯的肌肉
除了一下吊裝雙發
寬地雙通道等這些後來成爲行業標準答案的實際理念
機程自協和的水平安定面油箱
大幅減少了飛行中的配平阻力
大量自動控制計算機的加入爲未來全面電船打下基礎
而在這其中最爲先進的莫過於超臨界記憶的應用
生力從哪裏來
氣體虛無縹緲
我們不妨看看更爲直觀的水是怎樣流動的
當液體以恆定的流量穿過一節水平管道時
其速度爲流量處於管路的橫截面積
如果此時管路突然變窄
顯然水流的速度也相應的增加了
這很符合常識
但是速度增加同樣意味着動能的增加
好好的一團水憑什麼它就比我快
這其中一定有額外的能量轉換被我們忽視
200年前
波努利用一則簡單的方程找到了這個答案
就是水對管路的壓力
他認爲壓力也是一種能量
和流體的動能重力時能無異
並且可以相互轉換
最爲重要的是
在不受外界環境影響時
這三者的合爲一個常數
這也就意味着
更窄水管內壁程式的壓力要遠小於粗管
如果我們管子內部的形狀奇怪一些
再奇怪一些
再把兩條水管並在一起
生力就這樣誕生了
理論上這股力的大小隻和上一面的加速能力有關
但氣體並不像水那樣聽話
一部分原因是氣體可壓縮
隨着流速越來越快
越來越多的分子正是裝裝樣子擠在一起
等機翼飛走
便又撕散開來假裝無視
順便炒弄下被髮動機吸進去的那幫氧氣
不僅滑水失敗
還被活生生地拆散發配給了碳原子
所以飛機的速度越快
這種機翼產生生力的效率就越低
另一個更重要的原因是聲速的壁壘
即便飛機整體並未達到音速
但因爲翼面加速效果的存在
一定存在一個臨界值
當飛機的速度超過此臨界點時
上一面的空氣會加速至聲速
到達聲速後
機翼對空氣的擾動速度超過了空氣向外傳播擾動的極限
甚至連滑水的那幫分子都難逃被做工的熱暈
他們在到達聲速的點聚集累積
相應堵緻密的風牆
擋住了氣流繼續向後加速
最終使機翼的增生效果急劇下降
這可怎麼辦
孩子要上學
老婆要買包
家門口36馬力的甲殼蟲想換保時捷911
在物理規律的桎梏下
你既沒辦法給氣體分子制定KPI
也沒辦法教育它能夠提供生力是你的福報
如果我們再回到那條奇怪的管子
已知生力的來源是上下一面的壓差
那製造壓差就一定要讓上一面的空氣加速嗎
還真未必
我們可以稍微修改翼形
讓上一面更爲平滑
雖然加速能力變弱
但能讓超音速氣流跑得更遠
形成的激波牆也更小
而這部分損失的生力通過下一面後部的內凹
以減速增壓氣體的方式解決
所謂的超臨界
便是要在上一面部分超過聲速的臨界值後
依然有保持高效增生的能力
A300是首架採用超臨界機翼的民用客機
提升能效的同時
大幅降低了巡航階段的噪聲水平
被相繼應用於A300的小式扭導版B1
初速量產版B2
批量生產版B4
縮短機身版B10
也就是後來的A310
後綴不貴用版B4-600
600C 600F 600R
600RC 600RF 600ST
以及終於捨得改名字的B9版
A330
空客在研製和推廣A300的過程中
傾注了頗多心血
爲了照顧航司的維護成本
整體制造全部採用了英標
而非法國人更愛的公制單位
爲了宣傳飛機
在美國市場做起了以租代售
不好用不給錢這種送飛機的買賣
多款旗下的商業策略
並未獲得銷量上的成功
甚至一度被空的愛好者的道格拉斯吊着打
不過在潛心打磨的320大獲成功後
空客感覺電傳的成功不僅可以複製
更爲重要的是
它還有現成的飛機可以粘貼
在保留A300機身橫截面的同時
空客拉長了機身
延伸了翼展
將320上的整套電傳系統
悉數粘貼到了330上
其實不止飛控系統
320和330的相似程度
有時真能讓人懷疑
空客只設計了一架飛機
同樣一言難盡的掉價
嗯 這個你們都知道
330也獲得了多種發動機的選裝
同樣一根處的凸起
可以分割負面層
減少機身對一根處的生力干擾
同樣算不上好看的機頭
機鼻的橢圓凸起
可以減少風擋的承壓
繼承自A300九年驗證的機身
和A320獨樹一幟的電傳
儘管在試飛階段就摔了一架原型機
空客依舊有信心
這就是世界上最安全的民航客機
就算有之二也一定是340
事實也正如空客期望的那樣
330在正式投入運營的十幾年裏
一直保持着絕佳的安全記錄
直到在那個風雨交加的夜晚
遇到了博南
2009年6月1號
一架A330-200在起飛後受到寒流影響
由於測速的空速管結冰
空速指示不可靠後
飛機失去了羊鳥保護功能
機組試圖爬升飛機
儘快脫離結冰區域時
誤使飛機進入了失速狀態
最終墜入海中
機上216名旅客和12名機組人員全員遇難
隨着調查的進行
副駕在人工駕駛時的反向操作
逐漸成了衆人關注的焦點
在出海的最後階段
飛機呈現大迎角
在這種姿態下
機翼上表面的氣流被遮擋
無法有效地產生維持機身重量的升力
任何訓練有素的飛行員
都會在此時選擇向下壓桿
使飛機低頭
儘快讓大翼上表面
獲得氣流脫離失速狀態
事實上
坐在左側的機長確實是這樣做的
但右坐的博南看着急速下降的高度表
腦子裏想的全是拉桿
讓機頭抬起來
就像自己經歷的無數次起飛那樣
只要拉桿
飛機總能在跑道的某個位置騰空而起
兩者的反向操作
分別向計算機輸入了一正一負兩個信號
代數疊加後相互抵消
最終機長嘗試挽救飛機的努力
在博南的飛力拉桿中化作徒勞
在批判空殼這套致命的控制邏輯前
我們不妨先看看
採用鋼索傳送的飛控系統是如何工作的
在傳統的駕駛艙內
左右的操縱桿在底部
通過連桿和鋼索實現鋼性連接
雙方操控不同步
能很直觀地反映在飛行員的操作手感上
兩者意見不統一時
捲起來的報紙
每盒玩的礦泉水瓶
以及正在充電的平板電腦
都是效果極佳的真理工具
哇哦
太棒了
但是這種模式也有它自己的缺點
任何飛控系統機械上的故障
都會波及兩個駕駛杆
比如機長側升降舵空着鋼索卡組
或連帶附架也無法進行拉伸
波音的解決辦法是切開連桿
再通過一個扭力彈簧連接兩端
當一側的駕駛杆無法移動時
在另一側施加一個能克服扭力彈簧的力
便能切斷兩者的硬連接
737上這一初始數值是14千克
之後每施加45千克的力
可以使升降舵移動4度
對大臂 腹部和背部肌羣的鍛鍊效果
遠超划船機等傳統健身設備
而電程系統只需要兩套傳感器
便能實現原來複雜聯動機構的全部功能
不再需要飛行員通過長長的駕駛杆
放大自己對鋼索的控制
空客索性直接將操縱手柄移到了側面
此時再保持兩者的鋼性連接
就顯得困難重重且無必要
爲了能給飛行員良好的回饋
這個一隻手就能握過來的側杆下方
其實塞滿了各種阻尼作用筒維持手感
很難在騰出空間安裝同步連桿
另外電傳的問題
大多來自傳感器失靈或者計算機失效
控制手柄機械上的連接
對解決問題並無任何幫助
機長和附加的操作選項問題
是通過側杆上的一個紅色按鈕解決的
誰按壓誰就取得飛機的優先控制權
如果兩人同時操作
視線前方會點亮警告燈
並伴有Door Input的語音提示
看上去很完美
但如果機長的側杆出現了操作失靈
而他的紅色按鈕又卡死在了接通位置怎麼辦
設計師給的解決方法是
如果兩人同時無視警告持續按壓並操作
最終的輸出信號將會是兩者帶出抵加的後果
這樣即便一側出現問題
另一側也能通過持續按壓的方式
奪回對飛機的最終控制權
所以理論上如果你和機長足夠的心有靈犀
是能出現一頓操作後飛機紋絲不動的情況
控制邏輯的程序寫到這裏
我相信工程師的內心想法應該是
不會吧
不會真的有人能無視警告
不與機長交流
在側杆無故障的情況下
反向操縱一架飛機長達幾百秒吧
波蘭不僅突破了工程師的想象力
還一同帶走了227條生命
造成這起空難的另一個誘因是
墜毀前機組處於過度警告狀態
失速狀態觸發的主警告燈
即將接地觸發的pull-up燈
操作失誤觸發的autoland燈
這一個個警告燈不僅在視覺上比駕駛權限燈更亮
還伴隨着持續不斷的報警聲
傳感器遍佈機身各個角落
能實現三重甚至四重倍分的自動駕駛儀
已經可以協助飛行員完成整段飛行
但遇到意外時
電腦仍會第一選擇把控制權扔回給人類
反正應該亮的警告燈一個個是又大又亮
可飛行員也不是天生就會開飛機
儘管每年都有針對各種突發狀況的模擬機訓練
但在日復一日的日常飛行中
積累下來的肌肉記憶
可能依然會出現波蘭那種在緊要關頭
只要我拉桿
就是轉出一個托馬斯弧旋來
飛機也一定會向上的本能反應
我們離真正的自動駕駛還有多遠
至少在客運上極無可能
客運不行
那貨運呢
2017年10月
A330neo入機進行了首飛測試
CEO系列的200和300
對應升級到neo的800與900
相比320neo
99%的升級都在新發動機上
330在升級發動機的同時
還帶來了350上的墨鏡塗裝和一件小衣
不僅外秀顏值
空殼還通過對起樓架和支撐結構的強化
使330neo的最大起飛重量來到了251噸
前腳CEO增加了6噸的有效載荷
雖然比787仍有差距
但最起碼做到了它能飛到的地方
我也勉強能去
如果航司還不買賬
那我就賣得再便宜點
這也是爲何空殼選擇升級330
而非推出更短350的主要思路
負荷材料高昂的費用
並不適合打價格戰
首次長線的波音在載重較小的787-8上
也是選用了與減9不同標號的碳纖維來節約成本
而330在經歷了20餘年的商業運營
已經有一套很完善的零部件供應商和航臺翻新公司
在製造和維護成本上有明顯的價格優勢
如果新飛機省油需要飛5-10年
才能把它貴的錢賺回來
對於大部分精打細算的航司來說
確實是一件值得糾結的事
畢竟從旅客的角度看
350同款的一件小衣
已經讓這次旅行的朋友圈很不一樣了
但空客的野心不止於客運市場
在波音幾乎壟斷的貨機領域
330也在籌劃着自己的反攻
這些年來航空貨運雖然增長迅速
但對中型貨機的需求一直相對疲軟
在民航領域
每年新增客機帶來的貨艙
已經能滿足大部分的市場需求
拉貨帶來的收益更多的是錦上添花
純貨航則更喜歡747和777這樣的重型飛機
因爲越是遠距離高重量的貨物
利潤空間就越大
所以330貨機的目標客戶是那些貨物密度較低
注重運輸時效
又有錢養得起大規模機隊的快遞公司
但好巧不巧
這些公司手裏已經有一大堆貨機了
在911事件後
一些航司擔心襲擊對乘客帶來的負面影響
加速推移到機隊中的757和767
波音也順勢推出了這兩款客機的客轉貨計劃
大量優質的二手飛機掉機的價格轉讓給了快遞公司
空客看着波音如火入土的改裝生意
這客機咔咔兩刀進去出來就成貨機了
好神奇
抱着我上過夜行的想法
打起了自家330的主意
飛機在到達初始設計壽命的末期
往往會根據結構的健康狀態進行壽命延長
貨機因爲本身的利用率和起降頻次都較低
獲得的延壽時間也較長
理論上整個機身的結構使用時間應當大致相同
但由於空客採用了多國共同研發製造的分工模式
不同國家在評估自己生產的部件壽命上存在差異
此時達到使用壽命的330來了5G
各國積累的數據本身就有限
而早期交付的330又是起飛權重只有220噸的弱機版
誰也不敢保證自己負責任的部分就真的還能再飛個20年
萬一客戶興高采烈的買回家用了5年回來延壽
你來一句這段機身我造的
我覺得他挺不住了
總不能把機身切了給他換一段吧
大聰明空客想了個兩全其美的辦法
救了譚不攏
我們還可以改新飛機嗎
這樣既保證了服役年限
又完成了自己客改貨的小小夢想
問題是你一個造飛機的可以不計成本的改
買飛機的快利公司可是打着算盤過日子
你給我說你的飛機新
我返售給你看看我剛買的747
不到兩個億還送四臺發動機
結果也正如大家預期的那樣
330的首款純貨機200F推出後
吆喝了十多年交付不到40架
還沒有改裝成加油機的MRTT買的多
更爲慘烈的是
200F遭到了不僅是競爭對手的暴打
還被自家長輩按在地上摩擦
時至今日依然有超過100架的A300活躍在貨運市場
想讓這些快遞櫃存放超過18個小時
都要收你1塊5的公司套現換飛機
便宜可靠纔是最大的動力
但隨着時間的推移
市場雖然還是那個市場
十年前正值壯年的330
卻逐漸來到了自己機身的十字路口
是光榮退休還是繼續在貨運市場發光發熱
恐怕這並不是一個選擇題
2017年
同步了各國製造和評估標準的空客
將第一架330客轉貨交付給了THL
未來十年
預計會有超過400架時刻改裝的客機流入二手市場
對於蓬勃發展的中國市場而言
想要大批量買入中型貨機
330可能是爲數不多的選擇
回顧330誕生至今的整段歷史
我能想到唯一的一個形容詞是
普通
超齡階級數一三百
電傳數一三二零
四發數一三四零
在極頻閒逛時
我看到他的第一反應往往也是
不好意思
大哥能不能讓一讓
你擋着我看後面的350了
可就是這樣一架普普通通的飛機
撐起了空客在寬地機領域的最後希望
在340和380相繼折戟的黯淡歲月裏
330日漸高漲的銷量
彷彿是在對身後的工程師說
你們今晚犯錯
養老金什麼的交給我
如今
已經交付了超過1500架的他
已然成了這個世界上第二暢銷的寬地機
說長不長的巡航距離
少找點貨也能橫跨歐亞
說多不多的裝載量
足夠在短航線上創造利潤
許多航司正式藉助330
實現了從國際到洲際航司的跨越
買上了第一暢銷的777
跑題了
總之
我們已經經歷了一個不普通的2020
2021
我希望我們能像330那樣
都普通一些
以上就是本期視頻的全部內容
我是張池
這裏是極品鞋謊
歡迎點贊投幣觀衆轉發
你的支持是我們更新最大的動力
我們下期節目見
