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航空器製造商與飛機特性分析

航空器製造商與飛機特性分析. 7.1 　緒論 7.2 　飛機製造商 7.3 　引擎供應商 7.4 　二大集團現行主力機種 7.5 　同等機型之比較 7.6 　未來航空器之發展方向 7.7 　結論. 7.1 緒論. 7.1.1 前言 7.1.2 飛機製造廠商的整併. 7.1.1 前言 1/2. 航空器製造商 (aircraft manufacturer) 從事飛機的設計、生產、測試，最後再交由客戶供其營運使用的產業，一般分為軍機、民航機、特殊用途航機。

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航空器製造商與飛機特性分析

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  1. 航空器製造商與飛機特性分析 • 7.1　緒論 • 7.2　飛機製造商 • 7.3　引擎供應商 • 7.4　二大集團現行主力機種 • 7.5　同等機型之比較 • 7.6　未來航空器之發展方向 • 7.7　結論

  2. 7.1 緒論 • 7.1.1 前言 • 7.1.2 飛機製造廠商的整併

  3. 7.1.1 前言 1/2 • 航空器製造商(aircraft manufacturer) 從事飛機的設計、生產、測試，最後再交由客戶供其營運使用的產業，一般分為軍機、民航機、特殊用途航機。 • 軍機、民航機製造商之間並沒有明顯的界線，如美國的波音公司以及早期的洛克希德馬丁公司，都同時從事兩者的 研發與製造。

  4. 7.1.1 前言 2/2 • 其他特殊用途航機，如從事噴灑、探勘、救援、專機等屬之。 • 所以「飛機製造業」是屬於高科技且精密分工的行業，同時也是構成整個全球航空運輸產業最基本的元素(element)之一。

  5. 7.1.2 飛機製造廠商的整併 1/2 • 在1960年代全球有為數不少的飛機製造商，像荷蘭的福克(Fokker)、英國航太(British Aerospace)、美國的洛克希德馬丁(Lockheed Martin)、康維爾(Convair)、法國的達梭(Dassault)、英國的迪哈維蘭(de Havilland)等，前兩者是屬於一百人座左右的區間客機製造商、其他的則生產較大型的客機。 • 到了1960年代末期，局勢很明顯的只剩下美國的波音和麥道主宰全球的大型商用客機市場。然而再經過30年的演變，形成了現今以美國的波音公司以及歐洲的空中巴士工業集團兩大龍頭為首的局面。

  6. 波音組裝廠所展示著名的747一號機～青年飛剪號波音組裝廠所展示著名的747一號機～青年飛剪號

  7. 7.1.2 飛機製造廠商的整併 2/2 • 之前足以與波音公司抗衡的麥道飛機製造公司，因財務狀況不佳，最後亦走向被波音合併的命運，成為波音公司裡的麥道部門。 • 自從1996年之後，全球的民航噴射機市場，已由之前的波音、空中巴士、麥道三分天下的局面，轉變成代表美國的「波音公司」，與集結整個歐洲航太工業的「空中巴士」工業集團雙雄並列的局勢。

  8. 7.2 飛機製造商 • 7.2.1 波音公司 • 波音公司的發展沿革 • 後軍用戰機到民航噴射客機的研發 • 7.2.2 空中巴士工業集團 • 空中巴士集團成立緣起(Airbus Industries) • 空中巴士飛機的行銷與研發 • 空中巴士成功的原因

  9. 波音公司的發展沿革 • 聞名全球的波音公司是由一位德國與越南混血兒威廉‧波音(William E. Boeing)所創辦。 • 第一次世界大戰時期後，波音將其在戰時研發戰機所採用的科技，轉而用在民航機的研發上。之前研發戰機所累積的經驗，都成了戰後發展大型噴射機的基礎，其中最主要的是在後掠翼的設計上，累積起無人能及的知識及經驗。

  10. 7-1　波音公司研發各型飛機時程 表 後軍用戰機到民航噴射客機的研發1/2 • 第一架成功的噴射客機B707在1954年出廠，在當時是最先進的設計。往後，至90年代期間，波音所研發生產的主要時程如表7-1：

  11. 後軍用戰機到民航噴射客機的研發2/2 • 今日的波音集團於世界各地擁有約二十二萬名員工，是全球規模最大的航太工業集團。其業務除了客機、商用飛機、軍機、太空、飛彈、直升機之外，還包括人員訓練、飛機租賃、資料管理等相關業務，在航太界影響可謂無人能及。

  12. 波音的企業標誌及理念

  13. 空中巴士集團成立緣起 1/2 • 空中巴士工業集團成立於1970年底，之所以不是名為公司而以集團稱之，是因為它是由法國航太、德國戴姆樂飛機製造公司、英國航太、西班牙飛機製造公司(CASA)等四大集團所組成，屬於經濟利益團體。 • 新產品開發計畫所需資金來自這個集團的成員，獲利也大約是依成員對每一項計畫的出資比率以及其他約定事項來分配。

  14. 空中巴士集團成立緣起 2/2 • 空中巴士工業集團總部以及最重要的組裝廠，位於法國南部的土魯斯，成立的宗旨之一是為了打破美國人獨霸全球航太工業的局面，更進一步藉此活化歐洲的經濟。

  15. Main subsidiaries Airbus North America Airbus China Airbus Japan Airbus Transport International Spares centres Hamburg (Germany) Frankfurt (Germany) Ashburn, Virginia (USA) Beijing (PRC) Singapore Training centres Toulouse (France) Miami, Florida (USA) Beijing (PRC) Field Offices 120 Resident customer support representatives 175 In-service Airbus fleet Over 3,000 aircraft 空中巴士工業集團現況資料 Established December 1970 Based in Toulouse, France Employees 46,000 European operations France:  Toulouse, St Nazaire, Nantes, Méaulte Germany: Hamburg, Bremen, Nordenham, Stade, Varel, Laupheim (Aircabin), Buxtehude (KID Systeme) Spain: Getafe, Illescas, Puerto Real U.K.:  Filton, Broughton

  16. 7-2　空中巴士集團研發各型飛機的時程 表 空中巴士飛機的行銷與研發

  17. 空中巴士成功的原因 1/2 • 目前空中巴士在市場上已經達到跟美國的波音公司平起平坐的地位，除了正確的領導之外，還有兩個原因： • 藉由聯手發展新產品：避免彼此之間無謂的對抗與消耗。 • 創新：以最新科技作為研發的手段，如飛機家族這個策略，使其自身的產品之間具有高度的共通性，幫助航空公司節省大量的金錢與時間，可說是一種雙贏的策略。

  18. 空中巴士成功的原因 2/2 • 波音把未來的市場定位在長程航線的分割，所以打算研發中型但遠距離的飛機；而空中巴士則把籌碼壓在超大型客機上，獨力研發A380計畫。

  19. 7.3 引擎供應商 • 7.3.1 引擎製造商 • 7.3.2 航空公司選購發動機廠商的條件 • 價格 • 保證期 • 性能 • 通用性 • 其他

  20. 7.3.1 引擎製造商 • 目前專門提供飛機製造商發動機的廠商，也就是引擎製造商，只有少數幾家，其中最大的三家分別是： • 通用電氣公司(General Electric)：美國知名的引擎製造商，總部位於俄亥俄州的辛辛那提。 • 普惠公司(Pratt & Whitney)：同樣為美國的廠商，總部位於康乃狄克州的哈特佛。 • 勞斯萊斯(Rolls Royce)：英國從事汽車與飛機引擎製造的廠商，知名度遍及全球。 • CFM：本身為通用電氣公司的子公司。 • IAE：International Aero Engines公司，為惠普和勞斯萊斯的子公司。

  21. 價格 • 價錢是交易中最重要的考慮因素，一具高達數百萬美元的發動機，後續零件補充、維修資源是否便捷，價格是否合理都將成為考慮因素之一。

  22. 保證期 • 發動機翻修費用非常高，平均占總維修成本20%～35%左右，其使用率、起飛推力大小、環境等皆影響發動機壽命，所以原廠提供的保證期長短是否實惠，也成為選擇時的考量之一。

  23. 性能 • 航空公司一般在購置新機時，飛機製造商會告知適合裝配的發動機有哪些選擇，而且在下訂單時就必須選定發動機。但也有別無選擇的情況，如空中巴士的A340-300型客機，只能配備CFM56-5發動機，這是比較特殊的案例。

  24. 通用性 • 航空公司選用飛機裝備很重要的一項因素，就是要與原有機隊有共通性(commonality)，以降低備份零件購置及提升週轉之便利，進而降低後勤維修成本。

  25. 其他 • 其他還有如廠商的回饋服務，像提供維修訓練、工具設備等；還有政治力的干預，在國營航空公司最為常見。

  26. 7.4 兩大集團現行主力機種 1/2 波音和空中巴士兩大集團目前在線上各有多種家族系列的飛機，100～400人不等，波音的範圍更廣達500人以上，其系列機種如下： 7.4.1 波音公司生產機型 波音727 波音737 波音747 B747-100、200 B747-SR(短程型) B747-SP B747-300 B747-400 B757/767 波音777 波音777的源起 波音 777之設計 波音777之發動機 B777之ETOPS之考量 B777之機型發展

  27. 7.4 兩大集團現行主力機種 2/2 7.4.2 空中巴士所屬機型 A320家族系列 A330/340系列 A330-300 A330-200 A340-300 A340-200 A340-500 A340-600

  28. 波音737 1/3 • 最初的737有兩型，分別為100人座的100型以及110人座的200型，737-200在短程客機市場上，證明相當符合航空公司的需求，其可靠耐力與操作成本低廉的特性更是大受歡迎。 • 隨著1980年代到來，波音的設計人員開始規劃第二代的737，也就是後來的300、400、500型。其特點與之前的差別為耗油量較小，加長機身得到更高的酬載能力。

  29. 波音737 2/3 • 到了1990年代，市場上出現一強勁對手空中巴士A320家族，波音繼續研發第三代737，也就是600、700、800、900 系列。此項計畫陸續在1990年到2001年間完成，主要的改變為： • 高速的巡航性能：速度從0.79馬赫增加到0.82馬赫。 • 更高的燃油效率：以及更符合環保的設計。 • 儀表顯示：駕駛艙以六具大型顯示幕取代傳統儀表。 • 增加容量：加長的B737、800、900型載客量高達189人。

  30. 7-1737未來型基本性能比較 表 波音737 3/3 • 從1967年推出以來，737成為最暢銷的機型，前前後後已賣出了四千多架，為全球最普遍的民航機，即使是當初從事737的研發人員，也無法預料到這架飛機能夠創下這樣驚人的成績。

  31. 波音747 1/2 • 747一般簡稱巨無霸客機(jumbo jet)，在長程高載客量的航線上，占有舉足輕重的地位。從1970年推出到現在，最新型的747在結構和空氣動力學設計上仍然和747的原型機相去不遠，足以想像當時設計之先進。 • 在推出的當時，747以前所未有的酬載和航程，為空中運輸帶來一場革命，將世界又變小一次；一直到現在，最新型的747-400仍然是各航空公司長程航線的主力。

  32. 波音747 2/2 • 波音之所以會有研發747的構想，是因為在1960年代初期，美國空軍提出高負載運輸機計畫；這項計畫的需求是要製造一架能夠載運750名部隊的飛機。 • 再加上當時民航界的領導者汎美航空指出，國際運輸載客人數年年成長15%，現有的機型已不敷所需。 • 為了應付各航空公司的需求，747大略可分為747-100、SP、SR、200、300、400等機型。

  33. B747-100 、200 • 747-100為最初機型，1969年試飛成功，第一架交給汎美航空，名為「青年飛剪號」，至今還保留於西雅圖飛行博物館收藏。747-100又分747-100A和747-100B。 • 200型為前者的改良型，在結構、起落架和機械上都予以加強，航程也達到6,600哩，已經具有不著陸橫越太平洋兩岸的能力，成為真正的洲際客機。一共推出客運型(200B)、半客貨型(200C)及全貨型(200F)3種。 日本航空747-200

  34. B747-SR(短程型) • 它是以B747-100為基礎，將其結構加強，最大起飛重量降為原來的80%左右，以應付起降的頻繁。但不幸的是1985年8月12日，一架日本航空的747SR因檢修不當，壓力隔艙後部在飛行中爆開，導致飛機失控撞山，全機524人僅4人生還，為航空史上最慘重的單機空難。

  35. B747-SP • B747SP的長度只有56公尺，此種機型是針對長距離的飛行所設計，其飛行距離高達12,000公里以上，載客量為B747-100的70%，相當符合當時國際航線的需求。B747SP的燃料消耗量比100型少了9%左右，燃料消耗量少得以增加飛行的距離，像是東京—紐約的航線。在747-400尚未出現前，它是世界上飛得最高、最快、最遠的次音速客機，當年創下的許多紀錄仍然保持至今。

  36. B747-300 • 加長頂層客艙甲板(駝峰)的300型，有著較高的載客量，但卻犧牲了航程。有鑒於此，一些需要較大航程飛機的航空公司仍然捨本機而購買B747-200型機。加大的上層客艙對貨機並不實用，因此本機沒有貨機型，共製造了81架，最大宗客戶為新加坡航空。

  37. B747-400 1/4 • 747-400為電腦化時代下的機種，它的出現為即將達到產品壽命盡頭的747注入另一股生命力。與之前的747比起來，其主要改良為：  • 採用新一代的引擎，在推力和效率方面都有顯著提升。 • 使用先進材料和改良設計以減輕重量，間接增加航程。

  38. B747-400 2/4 • 主翼上各有一往上翹起六呎的擾流翼(winglet)。它主要的功能是隔絕產生的下洗氣流，這會造成升力的損失，這樣的設計在長程飛行中，可以減少3%的耗油，長久下來可為航空公司節省一筆可觀的成本。往後的空中巴士A330/340也是朝向此設計。 兩側翼端可見明顯的擾流翼

  39. B747-400 3/4 • 採用新的駕駛艙設計，也就是「玻璃座艙」(glass cockpit)的概念，以螢幕取代傳統儀表。自動化的結果使747不再需要飛行工程師(flight engineer) 。 • 747-400在1989年正式服役，而其高達一萬三千多公里的航程讓航空公司得以開闢史無前例的長途航線，如香港到芝加哥、新加坡到倫敦等航線，後來推出的增程型(extend range)更可用來開闢香港直飛紐約，中途不需停靠加油的超長航線。

  40. B747-400 4/4 • 不需落地加油不但為航空公司省下大筆時間和金錢，還為飛機增加壽命。因此747-400為波音在長程廣體客機的市場上，帶來極為豐厚的利潤，至今為止它仍是世界上最大、最快的長程次音速客機。

  41. B757/767 • 研發背景：1960年代末期，許多航空公司開始期盼一種介於707和747之間，可以用在中程航線上的機型。 • 在研究過許多種機型以及市場調查之後，波音認為應該以一種窄體客機作為727的後繼機種。 • 這種較小的衍生型隨即被命名為7N7，亦即日後的757，7X7則繼續發展成為767。因此757和767之間仍然保有平行發展的兄弟飛機關係。 • 兩者分別在1983與1984正式加入服役，其最大共通點為兩者使用同樣的座艙儀表，飛行員只需簡單的轉換訓練後即可操作另一種飛機。

  42. B757 • 在波音的窄體客機家族中，757可說是最終的發展成果。事實上，757為有史以來最大的窄體客機，基本型最大載客量就已高達239人，採用高效率且大型的高旁通比引擎，這在中型噴射客機上算是項創舉。 • 藉由高明的設計，以及推力強大的引擎之助，使得757擁有同級客機中無人能及的起降性能(起飛所需的跑道長度最短)。

  43. B767 1/2 • 相對於757是最大的窄體客機，767基本型，也就是767-200則是最小的「廣體客機」，機身寬度僅比757多出四呎。不過較窄的好處為較省油，所以767機上2-3-2的經濟艙座椅設計使85%的乘客不是靠走道就是靠窗。

  44. B767 2/2 雙引擎增程限制(ETOPS) • 隨著增程型的推出，767的航線領域逐漸擴展至越洋航線上，然而雙引擎飛機基於安全上的考量，必須通過所謂的雙引擎增程限制(extended-range twin-engine operation)，簡稱ETOPS。 • 其由來為1953年美國政府規定，除非獲得聯邦航空總署的認可，否則雙引擎或三引擎機型不得飛航離備降場，超過60分鐘以上的航線(單引擎飛行時間)，也就是避免引擎故障時，另一具引擎必須支撐超過一小時，這就是著名的「60分鐘規定」。 • 主要是因為當時的活塞式飛機引擎可靠性不良；後來隨著製造引擎的技術及其可靠度逐漸提升，FAA在1985年把ETOPS限制放寬到120分鐘，並容許15%的增加時間，到了1988年更增加到180分鐘 。

  45. 7-4B757/767家族性能 表

  46. 波音777的源起 • 777 ― 全球最大的雙引擎客機 • B777是一架集當今先進科技大成於一身的客機，也是一架集許多第一於一身的客機。它的問世，適時填補了767和747之間的空缺。 • 空中巴士推出的是四引擎的A340客機，另一型為同一機身構造，但只有兩具引擎的A330客機，則搶攻中程廣體客機市場。 • 波音董事會在1989年12月正式推出了767-X計畫，也就是後來的777。在研發777的過程中，波音一開始就不斷的徵詢航空公司的意見，這在當時算是首見的做法之一。

  47. B777之ETOPS之考量 • 第一架777在1994年4月出廠，隨即展開一連串的試飛工作，這架飛機交給首位客戶聯合航空。因為雙引擎客機在航程與經濟性上占有優勢，而且ETOPS已被證實是一種可靠、安全、且極為成功的飛行方式，所以近年來北美與亞洲數家引進777客機的航空公司，紛紛開闢北太平洋的ETOPS航線。

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