波音777X

波音777X 是美国波音公司研发的第三代波音777双通道宽体客机。于2013年11月在迪拜航展上正式发起波音777X飞机项目，由波音777-8和波音777-9两种型号组成。（以下分别简称波音777-8/B777-8、波音777-9/B777-9）。在二级克舱布局下基本型波音777-8能够搭载384名乘客，波音777-9能够搭载426名乘客。

发展历程

研发背景

波音777飞机是世界上第一款采用完全数组化设计（也称无纸化设计）和虚拟装配技术的客机。1994年6月21日首飞， 1995年6月7日投入航线运营，随后发展出多个型号。其中广受欢迎的是777-300ER（777-300的增程型，典型两舱布局为396座），配装的唯一动力的GE90-115B发动机。该机型于2004年4月29日交付用户使用。为了满足新的趋势和新的要求，空客公司率先发力，2004年宣布并逐步推出了A350系列飞机，获得了市场的积极响应。波音公司积极探索，回应市场，不断改进777系列产品。在777和787先进技术的基础上，打造一款世界上最大和最高效，且拥乘客体验的双发双通道客机 - 777X。

研制历程

前期波音公司进行了多年的波音777X项目研究工作，与潜在客户进行了深入的沟通。2011年9月，波音公司宣布777X飞机计划包括777-8X和777-9X两种机型，并透露了了一些细节。2013年5月，波音公司董事会正式批准商用飞机分部向用户销售波音777X飞机。2013年10月，波音公司宣布公司多个下属机构/部门将参与波音777X飞机设计。2016年8月29日，由波音和美国能源部橡树岭国家实验室联合开发的3D打印模具，获得了吉尼斯世界纪录。这个3D打印模具用于波音777X机翼部件修边和钻孔，是世界最大的实心3D打印物体。2019年5月，波音自己研制的F/A-18折叠机翼被美国联邦航空管理局（FAA）和欧洲航空安全管理局（EASA）批准商用。2019年7月，波音777X唯一发动机供应商GE9X在试车台上创造了航空发动机最大推力的吉尼斯世界记录。

生产历程

2011年，波音提出777X计划开始加速变为现实。2013年，华盛顿州以16年减税87亿美元，以及让机械师签署不涨养老金的长期劳动合同为价码，赢得了波音的青睐，将777X复合材料机翼中心（CWC）设在波音双通道客机总装大本营埃弗雷特。波音选择与美国Electroimpact公司合作，引入其创新的龙门式高速AFP设备，制造蒙皮和翼梁；同时，西门牙MTorres公司也在埃弗雷特设立先进制造创新中心，向波音提供桁条AFP设备，该公司还同时向波音提供777X机翼翼梁装配单元和机翼桁条连接装配单元。

自动丝束铺放设备

Electroimpact公司专为航空产品提供自动钻铆和电磁铆接系统。高速AFP系统将所有纤维束料都集成在模块化铺丝头上，取消了传统AFP设备上专设的纤维轴架辅助装置。所有纤维束铺放操作都集中在该铺丝头上实现，包括纤维束供料卷轴、牵丝辅助装置、切割刀具、张力控制和粘结加热等装置。同时，铺丝头和控制它进行铺放运动的平台是分离的，类似数控加工中心的自动刀具交换功能一样，铺放成形需要的铺丝头能够实现快速被交换到“运动平台”上。这样一来，一台基础机床（运动平台）外加多个铺丝头就可适应不同复杂度的结构件铺放加工，即在满足高铺放生产率前提下适应不同应用对象的铺放成形。公司为波音777X机翼制造提供了两种定制化的自动化工作单元，机翼AFP系统和机身AFP系统。机翼AFP系统中，12.8米长的主龙门梁上安装有重达1.7吨、装有20个盘型卷轴（类似电影胶片盘）的AFP铺丝头，龙门可以沿着机翼壁板模具移动超过30米，铺丝头可以跨越龙门移动7.5米，以覆盖最宽处达9米的模具，铺丝头的Z向移动约2米。上下两块机翼壁板在置于工作单元龙门工作区域内的低曲度阳模中制造，铺丝头在其上往复运动，从20个卷轴同时输送38毫米宽的预浸带，每次铺放760毫米宽的一条铺层。当铺丝头接触到正在制造的位置时，其尖端的加热元件会使树脂机体发粘，从而使下一层很容易被粘结。整个过程十分安静，唯一的声响是气动致动器发出的，即铺丝头改变角度放另一层预浸带或一条铺层铺放结束后切割预浸带时。

铺丝头在机翼蒙皮铺放

自动化铺层边界检测系统每秒可以测量15个丝束末端，机翼壁板部件有2000个检测的丝束末端，要花费3-5分钟让摄像头拍照并让软件组合铺层图像，但也比人工检查速度极大加快。系统可以正确识别并测量一个标准铺层上92%的丝束末端，平均错误小于±1.25毫米，标准差是±0.5毫米。系统当前无法识别的那8%丝束末端正在用肉眼半自动定位，统计显示如果那92%的已识别丝束末端精确表达了整个零件，那么就不再需要识别这8%。

产品测试

为了系统测试，波音在华盛顿州埃弗莱特的主要工厂所在地建立了试验设施，从多方面测试折叠机构的可靠性和一般运作。还要在西雅图以南的波音机场另外建造全尺寸试验设施，进一步进行FAA所要求的测试项目，尤其是可靠闭锁和侧风影响。至于驾驶舱内的折叠翼安全操作和声音、视觉警报，波音在迪拜航展上展示了符合FAA要求的777X的驾驶舱和折叠翼操作界面。2014年1月15日，波音公司宣布已经开始在西雅图的波音跨声速风洞进行波音777X飞机的高速风洞试验。风洞试验获得的数据将帮助工程人员开展飞机构型研制、验证CFD预测结果，以及支持初步载荷周期开发。后续几轮的低速和高速风洞试验将用于进一步设计改进和验证整个飞机的性能预测。未来数年还将进行噪声、结冰和推进的风洞试验。2019年，首次在埃弗雷德开始地面测试。在随后的一年里开展全面的地面测试和空中测试。2020年，完成全部4架777-9的试飞工作，包括首架W001号机有关航电系统、刹车、颤振、模拟冰型、低速气动、稳定性和控制测试项目；W002号机完成自动着陆、地面效应、稳定性和控制测试项目；W003号机完成辅助动力装置、航电、飞行载荷和推进系统性能的测试项目；W004号机完成环控系统、延程飞行、功能性和可靠性（Functionality and reliability）、噪声的测试项目。

采购历程

2013年9月18日，汉莎航空作为777X启动客户购买了34架波音777-9X和25架空客A350-900，以取代其机队里的22架747-400和48架A340-300/600。随后中东各家在当年11月的迪拜航展上跟进，阿联酋航空购买了115架9X和35架8X，卡塔尔航空购买了50架9X，阿提哈德航空购买了17架9X和8架8X。其中阿联酋航空的这笔订单成为了史上金额最大的单笔飞机订单。其他订购了的公司还有全日空，国泰航空，新加坡航空，英国航空和一位未公开信息的客户。按总订单量2050架这一数目来讲（截至2021年7月31日），整个777家族（777和777X）已经成为历史上最畅销的宽体机型。由于迟迟未能拿到监管机构的认证，波音777X飞机交付经历过多次推迟。777X的首批交付时间推迟至2025年初，因认证需要更长时间。因777X飞机一再延误交付，2023年3月，波音董事会宣布取消CEO卡尔霍恩的700万美元奖金。

基本设计

机型结构

机身

波音777X是在777飞机基础上改进发展，沿用了后者的一些基本设计和先进技术，进行全面的技术升级和优化，机身长度加大提升运力。其中777-8是777-200/-200LR的后继机，机身加长5.85米，机长达到69.5 米，777-9是777-300ER的后继机，与后者相比机身加长2.13米，总长度达到76.5米，机长超过目前世界最长的客机波音747-8机长76.3米。机身金属结构，可能大规模采用先进铝锂合金。增大复合材料水平尾翼面积（展长增大1.27米）。波音公司计划使777X飞机保持与777飞机60%左右的通用性，这种继承性和通用性能够有效降低成本，提高竞争力。

机翼

为了提高气动效率，波音公司设计的777X系列飞机比777-300ER系列飞机具有更长的碳纤维机翼。机翼采用碳纤维、环氧树脂复合材料和弧形机翼设计，翼展为71.8米，加入了目前由空客A380（翼展79.75米）独占的F级俱乐部。翼尖最大向上弯曲达到7.9米，改进了气动效率。为了保持777X系列与777-300ER系列所使用的机场跑道兼容，波音公司在机翼翼尖增加了一个铰[jiǎo]链，使得翼尖在飞机着陆后能够向上折叠。777X飞机有一个重要特征，它的机翼和一般的客机不同，采用了民用飞机中较为罕见的折叠式翼梢。因为这次777X的翼展达到了71.8米，超过了原适合波音777的E类停机位65米的限制。777X作为777的换代机型，必须使用F级机场是不能接受的。如果这样的话，波音将会失去一大批客户。于是设计人员在777X机翼设计中采用了折叠式翼梢，当飞机着陆后，翼梢可以向上折叠，看上去像小翼一样，让翼展恢复到777-300ER的水平，变身成为E级飞机。折叠翼尖的作动系统由总部设在图卢兹的利勃海尔航空部门提供。

777X折叠翼尖

起落架

777X机型采取了主起落架转向系统。在前起落架转向角超过13时候自动启动主起落架转向，可以减少转弯半径和轮胎损耗，并且更容易在距离有限的情况下进入闸口。

航电飞控系统

波音777X飞行控制系统及其配套系统架构是传统波音777系统的演化版，在波音787的基础上增加了新的元素。波音777X电传操纵飞行控制系统在所有三个轴（俯仰、横滚和偏航）上运行。波音 777X 的侧倾控制律源自 787 中使用的横倾控制律。波音777X驾驶舱将采用5块可配置的15.1-英寸大型LCD显示屏——其中4块分布在控制面板上，另一块装在中央操纵台内，极大提高了飞行员的态势感知能力和操纵效率。头顶面板上配备了特殊的折叠机翼开关。777X 飞机集成了飞行控制电子设备(IFCE)、电传操纵系统(FBW)、飞行控制模块(FCM)，飞行控制模块(FCM)配备了最新一代的Smoother Ride技术，当飞机进入空域时，随着气压和温度的变化，减少了湍流的影响。当飞机遇到湍流时，数百个传感器会检测变化并将数据提供给一台特殊的计算机，该计算机进行飞行控制，以减少乘客感受到的湍流的影响。

动力系统

发动机

波音选择了通用电气的GE9X发动机作为777X的唯一动力选项。GE9X的风扇直径提升到3.39米，额定推力从最初设计的99500磅提升到110000磅。虽然额定推力比前世界纪录保持者GE90-115B少了5000磅，但GE9X在2017年11月10日的一次试车中达到了134300磅的推力，打破了GE90-115B在2002年取得的127900磅的世界纪录。GE9X采用第四代复合材料宽弦风扇叶片和复合材料风扇机匣，将风扇叶片从GE90的22片减少到了16片（是所有双通道客机所采用的发动机当中叶片最少的）。TAPS III燃烧室提供更高的进气条件，以满足最新的排放要求。高压压气机从9级（-110B/113B/115B）增加到11级，增压比高达27:1。核心机采用陶瓷基复合材料（CMC），与金属部件相比，强度增大一倍，耐热性能显著提升，而重量只有其三分之一。并大量采用玻璃纤维、碳纤维和陶瓷基复合材料减重。该发动机和竞品A350所使用的遄[chuán]达XWB在同等推力下相比要低5%的油耗。波音预计777-9X会比A350-1000燃油效率提高12%。GE9X在每磅推力下产生的噪声比自家所有发动机更低，并满足FAA2017年提出的最严格的第五阶段飞机噪声标准。

GE9X发动机

燃油系统

TAPS III燃烧室是一个独特的第三代燃烧系统，采用增材制造技术生产的燃油喷嘴、新的燃烧室头部设计和陶瓷基复合材料（CMC）内外衬套，将提高燃烧室的耐久性，减少对冷却空气的需求，使空气和燃油在燃烧前充分混合，从而强化贫油燃烧过程。以实现贫油燃烧及更少的排放。燃烧系统与GE史上最高压比为27:1的GE9X发动机相匹配。把燃烧技术提升到了新的高度。

驾驶舱设计

波音777X驾驶舱沿用787驾驶舱设计，并引进了触控屏技术。整个驾驶舱仪表5个显示器全部都支持触控屏。初始阶段，中控台显示器实现MCDU和基本的按键操作，然后扩展到中央显示器，飞行员可以进行重新配置、目标设定和其他飞行员用例。触控屏支持多点触控，可以允许两名飞行员同时使用同一个触控屏。触控屏采用电阻技术，只有按实了才能起作用，这和我们平常使用的智能设备轻轻触摸就可以完全不同，从而避免了因无意触摸带来的误操作。飞行员也可以用旋转鼠标控制按钮来和触控屏进行交互式互动。为了加强颠簸状态下操作的稳定性，触控屏都设计了边框，飞行员操作时遇到颠簸手可以按扶住边框，起到增强稳定性的作用。

驾驶舱触控屏技术

客舱设计

777X是三级客舱布局的大型宽体客机。其中777-8客舱宽5.96米，长54.9米，面积302.5平方米。载客量较777-200/-200LR增大52名，标准三级客舱布局为353座。777-9客舱宽5.96米，长61.8米，面积342.7平方米。标准三级客舱布局为407座。777X不仅是长，也是客舱最宽的双发客机，通过内饰改进等举措比以往的777客舱宽度增加10厘米，空间与777单层部分相差无几，比A350要款35厘米，可与上一代四发飞机相媲美。777X 的客舱采用现代高效的双引擎平台，享受多个私人睡眠区、专用生活空间、办公室等等。乘客可以在不打扰其他旅行者的情况下工作、休息和用餐。可构建宽敞的起居区和顶部机组休息区，提供比任何竞争对手更多的定制选项。有足够的空间为员工、顾问或旅行伴侣提供舒适的座位，可以配备头等舱、公务舱或经济舱布局。保留标准侧壁板、顶部行李箱和大航班的厨房，可以快速装修一个高密度座椅区域，为飞机的内饰装修提供了更多的选择和灵活性。客舱装备了更大的舷窗，面积增加29%。舷窗尺寸162平方英寸仅次于全复合材料的整机成型机身的787。

波音777X客舱

性能参数

以上参考资料：

使用情况

2019年3月13日，首架波音777-9X原型机下线。6月，首飞的777X因发动机问题不得不延长飞行时间。由于该发动机采用了大量新材料生产部件，导致其耐用性不强，有可能在使用周期内就出现损坏情况，更糟糕的是会威胁到飞行安全。发现问题后，GE公司立刻采取措施，对发动机进行重新修复。即便修复成功，波音还需要重新进行电子、滑行、耐用性等测试，777X预定首飞失败。2019年9月6日，777X在进行高压测试时，机身撕裂、一扇客舱舱门脱落，当时飞机处于的压力值为1.48倍。根据FAA的要求，飞机应该在1.5倍的极限负载下保持3秒钟才算合格。初代777在1.54倍的极限负载下也没有出现机身撕裂的情况，777X需对数据再次进行分析，以确保完成要求。2020年1月23日，原定于777X首飞的时间，由于糟糕的天气推迟了首飞时间。1月25日，777X系列中的777-9型首架WH-001号飞机，在数千名波音的员工和来宾的见证下，于当地时间上午10时9分从位于美国埃弗雷德的佩恩机场起飞，经过3小时51分钟的飞行，降落在西雅图的波音机场，顺利完成了首飞。

衍生机型

2022年1月31日，波音宣布启动777-8货机型777-8F，以扩展其市场领先的777X家族及货机家族。拥有世界最大货机机队之一的卡塔尔航空订购了多达50架该机型，成为这种新型货机的启动客户。777-8F融合了来自777X家族的技术和市场领先的777货机的可靠性能，将成为业界最大、航程最远和能力最强的双发货机。该机业载能力与747-400相近，而燃油效率、排放和运营成本均改进了25%，将可以帮助用户打造更具可持续性和盈利能力的业务。波音正在开展777-8F的设计工作，旨在实现最佳的效率和环保性能。在4410海里（8167千米）的航程之下，777-8货机的最大结构业载达118吨，使客户可以减少远程航线上的经停次数和着陆费用。

波音777X-8F

参考资料

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