波音787给我们带来了哪些改变

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摘要：波音787飞机代表了当代大型客机的最先进水平，它在很多技术设计方面做出了突破，其中针对客舱环境，波音787飞机在空调、增压、湿度控制、照明等各方面做了改进， 其目的是在提升经济性的同时，给乘客营造出更加舒适、美观的客舱环境。本文从波音787设计原理出发，简要介绍该飞机在客舱环境方面做出的改进以及为乘客带来的影响。

关键词：波音787 客舱环境 舒适性

2011年9月26日，第一架波音787飞机终于交付使用了。这部号称目前世界上最环保、最低油耗的“梦想客机”，在很多技术设计上做出了突破，采用了不同于传统客机的设计理念，使飞机更加人性化，更加让乘客满意，更加经济实用。在众多的改进当中，其中一项是为乘客做出的，那就是更为舒适的客舱环境。为提升整体的乘客飞行舒适性性，波音787飞机营造出了更宜人的客舱环境，如更平稳的飞行、更低的座舱高度、更清新的空气以及更安静舒适美观的客舱。在这里，我们就一起来看一看波音787飞机在客舱环境中做出了哪些改进，给我们乘客带来了哪些改变。

首先，波音787飞机在客舱的空调系统做出了很大的变革，它取消了发动机的高压气源系统，飞机的空调的气源是通过电驱动的空气压缩机对冲压空气增压来实现的，这样的变动使得飞机空调系统可以根据飞机的实际飞行状况来调整压缩机的工作状态，优化机上能源的使用，使客舱空调供气的波动变小,乘客更为舒适。同时由于采用了独立的电动空气压缩机，整个空调系统不再需要发动机的气源，所以不会降低发动机的效率，使发动机的效率得到提高，同时发动机复杂工作状况的变化也不会影响到客舱空调供给的质量。基于整体的设计理念做出了变化，波音787飞机的空调组件(PACK)进行了全新的改进，它的集成度更高，部件尺寸更小，重量更轻。波音787飞机的空调组件囊括了空调系统中除空调分配管路之外的大部分部件，其中包含了新增加的空气压缩机(Cabin Air Compressor)。在传统飞机上,空调系统的再循环风扇(Recirc Fan)和掺混组件(Compact Mixer)设计在后货仓中，但是波音787飞机将这两个部件也组合进了空调组件之中。同时为了减少电器线路的连接，空调的控制组件(Pack Control Unit)也组装到空调组件上，整个空调组件安装在空调舱内，可以整体拆装，与传统飞机空调组件相比集成度得到大大提高，也可局部更换单个部件，更加便于机务人员的维护。 每个空调组件包含两个座舱空气压缩机，它们将空气压缩机进口管道(CAC Inlet Duct)收集的外界空气进行压缩，提供高温高压空气给空调组件，后面部件与传统的空调组件相似，空气经过热交换器(Heat Exchanger)、空气循环机(Air Cycle Machine)、冷凝器(Condenser) 、水分离器(Water collector)后，由高温高压气体转变为低温低压气体供给客舱使用。波音787飞机的空调系统为飞机的驾驶舱和客舱提供温度控制、通风、增压和湿度控制，整个空调系统能够为385人提供每人每分钟0.55磅的新鲜空气（客舱温度75华氏度），并且能够通过空调控制组件根据需求精确控制空调的输出空气流量，降低能量损耗以达到最高的经济效益。

其次，与当前的民用飞机相比，波音787飞机的客舱空气更为清新。波音787飞机除了装备当前飞机使用的用于消除细菌、病毒与真菌的高效空气粒子(HEPA)过滤器之外，空调系统中还额外引入了一种新型气体过滤系统(Gaseous Filtration)，用以去除异味、刺激物与气态污染物。这样的改进能够减少乘客头疼、头昏的症状，以及因干燥引起的咽喉与眼睛的刺激，使得客舱环境更受乘客的青睐。在波音787飞机空调空气循环清洁系统中，从飞机的下舱收集到的再循环空气比上舱的再循环空气多经过了一道气体净化气滤，过滤掉了空气中含有的刺激性气味，使得再循环空气更为清新，乘客感觉更舒适。当然，这样做还有一大优点，那就是减少了新鲜空气的使用量。在传统的民用客机空调系统中，再循环空气与新鲜空气的比率为1:1，即供给客舱的空气50%为新鲜空气，50%为再循环空气。而波音787飞机空调系统中再循环空气与新鲜空气的比率为4:1，即供给客舱的空气20%为新鲜空气，80%为再循环空气，这样使得波音787飞机更加节能，更加环保。

再次，波音787飞机采用了复合材料机身，整架飞机复合材料的比例超过50%，使得机身可以承担更大的内外压差，从而使客舱的压力高度更低。787飞机在巡航时客舱压力高度为6,000英尺，飞机内外压力差高达9.43PSI,而现役的铝制飞机巡航时的客舱压力高度为8,000英尺，飞机内外压力差约8PSI。高压氧舱试验表明，置身于6,000英尺以下的乘客头疼情况减少、疲劳感减轻，同时压力高度为6,000英尺的客舱还能让乘客的血液多吸收8%的氧气，从而减少乘客头疼与头昏的症状。对于当前的铝制飞机来说，造成损耗的最大原因是在数千次的飞行中不断的增压和减压，为了维持客舱的压力而增压，会损坏铝制机体的接合部位，并造成机身结构疲劳应力腐蚀，由于材料疲劳和重量原因铝制机身只能实现8,000英尺的客舱压力高度。复合材料比金属材料具有更好的抗疲劳性能，因此，787的复合材料机身既能够应对更低高度的座舱压力，承受更大的内外压差，又不会对机身重量产生影响，并且可以减少航空公司在机身结构维修方面的费用，延长机体使用年限。当乘客乘坐波音787飞机在43,000英尺高空巡航时，客舱内的压力保持在相当于海拔6,000英尺的气压，这种压力如同你置身于海拔仅仅1,830米的高山上，比当前大多数民用飞机客舱压力高度低了大约600米，所以乘客对气压变化的感觉更小，头疼与头晕的症状会减少很多。

另外，波音787客舱具有更高的客舱空气湿度，这是提升乘客飞行舒适度的另一个重要因素。在普通金属机身的飞机中，随着湿度的增加，飞机会更易腐蚀，所以传统客机机舱内的湿度只有10%。然而波音787飞机的复合材料机身不受湿气腐蚀的影响，没有增加湿度带来的后顾之忧，它通过空调系统将客舱内的湿度维持在20%-30%，创造出更适合人体健康的客舱空气环境，有助于缓解乘客干涩的症状。同时为了进一步提高客舱空气质量和乘客舒适度，波音787飞机还增加了湿度控制系统，其中包含除湿和加湿作用的两种装置。除湿装置通过分别位于前客舱和后客舱的两个加热器，局部加热客舱顶部的冷空气，预防水蒸汽在客舱顶部凝结成水滴。加湿装置则主要用于机组休息区域，给长期工作在飞机上的机组人员提供更为舒适的空气湿度，它利用飞机上的饮用水提高流过加湿器的空气的湿度，来局部提高机组休息区域的空气湿度。

最后，为了降低乘客长途飞行的不适感，波音787飞机在客舱设备上做出了很多改进，整体的美观和舒适性得到很大提升。波音787飞机客舱内以发光二极管（LED）提供照明，取代传统使用的荧光管，很大程度上减低了耗电量。同时客舱以重复的大弧度拱形结构、动态照明以及飞行中可以由乘客调整透明度的电子遮光板为特色，并利用可以变幻色彩及明亮度的LED数组营造出仿真天空的天花板效果。这样，整个客舱营造出头顶即是天空的感觉，天空特色的舱顶一直贯穿整个客舱，机组还可以在飞行中控制天空特色舱顶的亮度和颜色，需要时，乘务员可以为乘客提供白天的感觉，而当乘客需要休息时，客舱顶可以模拟夜色，给乘客带来更舒适的空间感。波音787客舱的舷窗设计增大一倍，加宽到了19英寸，窗的位置亦更高，所以无论乘客坐在飞机的什么位置，都能看到地平线，使乘客有更好的水平视野。同时所有窗都取消了遮阳板，窗内采用了可调节的电子调节玻璃来控制客舱内的光亮程度，乘客可以自由调节窗的透明度，减少窗外射入客舱的眩光，并且维持窗的透明。另外波音787飞机还设计了更宽的座位和过道，更大的洗手间，以及空间更大的行李放置箱。这一切使得客舱环境更加人性化，使乘客感觉更为舒适。

总之，波音787飞机的客舱设计，既满足了航空公司的经济性要求，又满足了旅客的舒适性。大概到今年年底，波音787飞机就要交付中国南方航空公司执飞了，让我们拭目以待，准备好亲自感受一下波音787飞机先进、舒适、美观的客舱环境，享受美好的空中之旅。

参考文献：

1．Boeing 787-8 Training Manual, Boeing, 2010

2．Boeing 787 Air Management System Training Manual, Hamilton Sundstrand, 2011

3．《飞机系统原理》沈燕良主编国防工业出版社2007