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近期，波音最新的宽体客机777X在位于西雅图的埃弗雷特工厂下线。作为一代名机777的后续机型，777X的下线虽然十分低调，却引起了業界的广泛关注。
根据波音披露的有关资料，777X的生产集成了当今最先进的复合材料制造技术、金属加工技术和机器人装配技术，体现了航空业数字化和自动化技术的最高水平，创造了波音历史上的多项第一。这样的一款飞机，能够延续777的传奇么？
777X的前世今生
说到777X，就不得不提它的“前辈”——波音777。在波音百年发展历程中，777无疑是一款极为成功的机型。在777推出之前，人们要实现远程越洋飞行，唯一的选择就是乘坐747。1995年，第一代波音777投入运营，航空公司在远程越洋航线上有了双发宽体客机这一选项。也就是从那时起，全球机队的飞机构成有了巨大的变化。
此后，波音对777进行改进，第二代777在保持双发经济性的同时，在航程上也有了新突破。至此，777一举打破了传统四发宽体客机垄断远程越洋航线的格局。
2019年2月，空客宣布A380将于2021年停产。这一消息表明，双发飞机替代四发飞机已经成为主流趋势。当初，空客研制A380的一个重要原因是要与747争夺市场份额。由于市场需求的转变，A380的销售不及预期，而波音也开始考虑停产747。在此背景下，波音和空客不得不将研发重点转向“大型双发”宽体客机。从近年来制造商公布的业绩报告来看，这一类型的飞机基本占到企业利润的30%以上。长期以来，波音在这一市场占据优势地位，空客为此推出了A350和A330neo进行竞争。
为了巩固优势，波音在2013年迪拜航展上宣布启动第三代777飞机的研发，并将其命名为777X。作为777的终极改进款，777X不仅继承了前两代飞机的优点，还采用了大量新技术。
根据规划，777X将会推出777-8X和777-9X两款机型。其中，前者将与空客A350-1000直接竞争，后者则是同级别中的唯一机型。在推力高达15800磅的全球最大商用发动机GE9X的助力下，波音777-8X的续航里程可以达到17220公里，最多可以容纳350名乘客。尺寸更大的777-9X载客量虽然达到400人，但航程有所减少，为15185公里。
2017年10月，首架777-9X飞行试验机的翼梁在埃弗雷特工厂开始组装。根据计划，波音将分别制造4架777-9X和2架777-8X原型机用于飞行测试和适航取证，预计首架777-9X将于2020年交付。截至目前，777X已经获得来自8家航空公司的358架订单。其中，阿联酋航空是777X的最大客户，共订购150架。
多项“世界第一”
根据波音披露的有关资料，777X的研制创造了多项世界第一。
首先，波音为777X的生产建造了当今世界最大的部件生产厂房。2014年，波音决定将777X的生产基地设在华盛顿州的皮吉特湾地区，并在那里新建一个造价10亿美元、占地9.3万平方米的复合材料机翼中心，该中心将主要用来制造777X的复合材料机翼。2016年，用于生产777/777X的40-27号厂房完成扩建，面积增加了约3万平方米。如今，这一复合材料机翼制造中心的规模仅次于波音埃弗雷特总装厂和空客图卢兹A380总装厂，是世界上最大的机体部件生产厂房。
其次是创纪录的机翼尺寸。777X复合材料机翼的翼展达到了71.8米，比A350的翼展长7米，是世界上最大的复合材料机翼，也是世界上最大的双发客机机翼，翼展甚至超过了777-8机身69.8米的长度。777X的翼根宽度达6米，面积467平方米，展弦比超过11，机翼拥有明显的翘曲，这对其蒙皮制造工艺来说是一个不小的挑战。
第三，为了保障777X机翼的生产，波音与供应商一起进行了生产工具的研发。为了固化超大尺寸的777X复合材料机翼部件，波音与供应商ASC公司一起生产了当今世界上最大的热压罐。该热压罐长36.5米，宽6.5米，重544吨，这个重量仅比A380的最大起飞重量轻了30吨。为了检验热压罐的密封性和焊接强度，波音还对其进行了压力测试，热压罐注满水后，总重量超过3175吨。
此外，为了对777X机翼部件进行修边和钻孔，波音与美国能源部橡树岭国家实验室联合开发了世界上最大的3D打印模具。该3D打印模具长5.33米，宽1.68米，高0.46米，重784公斤。模具用混合20%碳纤维的ABS塑料制成，依托辛辛那提公司的大幅面增材制造设备，制造时间仅用了30小时，而制造传统的金属模具则需要至少3个月。
第四，777X是世界上第一种采用折叠机翼的民用飞机。在军用航空领域，折叠翼尖并不是什么新技术，舰载飞机很早就开始使用这项技术。波音对于折叠翼的设计和制造也是十分熟悉的，其收购的麦道公司就曾是实力很强的舰载飞机制造商。因此，早在第一代777飞机设计之初，波音就曾提出这一设想，但当时并没有得到客户的认可。
如今，要想再进一步提升飞机的经济性，可折叠翼尖就成为一个必然的选择。777X的翼展达到71.8米，折叠翼尖后，翼展缩短到64.8米。为了便于在机场运营，777X在起飞前，翼尖放下、锁定，折叠段和固定段形成完整的大展弦比机翼，从起飞、巡航、降落接地，这期间机翼一直保持在这个状态。飞机降落后在跑道减速滑行时，当速度低于一定阀值后，翼尖向上折叠。此后一直到登机桥，都可以按照65米以下标准翼展的普通飞机进行处理，不会增加航空公司的费用。
2018年5月，美国联邦航空管理局批准了可折叠翼梢的商用，这对于民航业来说是一次历史性的突破。 适航取证的挑战
根据计划，首架777-9X将在2020年左右投入市场。在此之前，波音将面临适航取证的严峻挑战。
目前，波音正在777X的系统集成试验室进行机翼折叠系统的典型生产试验。777X的折叠翼梢结构由利勃海尔研制，可折叠剖面和铰链区采用铝材料来提高翼尖的载荷分配。波音希望，翼尖折叠结构能够尽可能简单化。在接下来的一系列试验中，波音将测试该结构在极高、极低温度下的使用情况。与此同时，还有更多的部件级和子系统级试验将在利勃海尔进行，其中包括翼尖系统的电子机械传动器、动力驱动装置、液压马达、折叠子系统、插销、二次上锁系统等。
同时，波音还在积极与美国联邦航空局就折叠翼的适航认证进行探索。尽管777X是在777基本型上进行附加认证，但由于折叠翼与原来的设计偏离较大，因此这一部分必须进行重新认证。实际上，波音早在4年前已经就此问题与FAA开展了合作研究。
对于美国联邦航空局来说，对777X折叠翼的认证不仅针对其在正常使用条件下的强度、使用寿命，还要特别关注折叠结构的可靠性。如果机翼在起飞或者飞行状态中不能正常打开，或者发生意外折叠，翼展和翼面就会低于设计要求，使飞机损失相应的升力。如果出现一侧打开而另一侧未能打开的情况，还会出现不对称升力和阻力。作为使用折叠翼最多的用户，美国海军在历史上就曾出现过不少在飞行过程中折叠翼出现故障的情况。
截至目前，美国联邦航空局针对777X的折叠翼已经提出了三个必须满足的条件。首先，对飞机起飞或飞行过程中出现折叠翼没有放下或锁定不可靠时，要有额外警示。第二，要确认折叠翼的受力承载极限。第三，要证明地面侧风对折叠后翼尖的影响在可接受范围内。
美国联邦航空局提出的这些条件与飞行安全有直接的关系。以第二个条件为例，由于机翼是有一定弹性的，初次坐飞机的人可能会惊讶地发现，机翼在飞机飞起来之后两端向上翘了。对于波音787这样的复材机翼来说，上翘格外明显，坐在中间位置的旅客可能都看不到翼尖了。
波音777X也采用了复合材料机翼，如遇强烈气流扰动，机翼还会剧烈抖振，这是机翼的结构弹性所导致的。这样的弹性在平时并无大碍，但弹性过度的话，可能会造成结构扭转和控制反转。比如说，放下襟翼的作用是增升，但机翼结构太软的话，襟翼造成的额外升力将迫使结构发生扭曲，后緣相对上抬，反而造成机翼整体迎角下降，导致升力损失，出现这种情况是非常危险的。
为此，波音在华盛顿州埃弗雷特建立了相应的试验室，全方位测试折叠结构的可靠性。此外，波音还在西雅图以南的波音机场附近新建了一个全尺寸试验设施，进一步对折叠结构进行专项测试。在2017年迪拜航展期间，波音展示了符合美国联邦航空局要求的777X驾驶舱和折叠翼操作界面。从777X机翼的创新中，我们不难看出，当出现创新设计与技术时，研制方、认证方乃至使用方之间的良性互动对于项目的发展来说是极为重要的，这一点十分值得我们学习。