跳至正文

波音787,怎麽全身上下都是問題?

當 12 月 9 日 C919 正式交付東航取得適航許可證之時,太平洋對岸的著名航空媒體《航空周刊》獲得了一份關於波音 787
的文件,揭露了波音 787 的大量質量問題。這份文件揭露出來的問題之多不由令人咋舌,也讓 ” 夢想飛機 ” 一夜之間夢碎。

對波音來說,目前的主要幾條產品線都存在一定的問題:波音 747 沒有新的訂單而且完成了最後一架生產即將成為曆史;波音
737MAX 雖然已經恢複飛行和交付,但市場依然信心不足;波音 767 基本也就靠美國空軍的 KC46 訂單維持生產線。也因此,波音
787 在過去幾年成為了波音 ” 全村的希望 “,但爆發的質量問題也令波音 787 的光環瞬間褪色。

擰螺絲也是個技術活

早在 2020 年 9 月,波音 787
就爆出具有生產質量問題。在當時暴露出來的問題,一個是飛機機身後段兩個結構件之間的墊片沒有安裝到位,使得飛機後部機身的結構強度不足。而另一個則是飛機機身安裝蒙皮的複合材料機身沒有打磨光滑,使得蒙皮無法完全貼合,令蒙皮強度下降。在當時,這一問題直接導致
8 架 787 停飛以進行檢查,並估計約有數百架 787 有同類問題。

在 FAA 介入調查之後,787 質量問題無疑就成了 ” 拔出蘿卜帶出泥 “,最終導致在 2021 年 5 月 29 日美國
FAA 對波音 787 的生產問題忍無可忍,下令停止交付波音 787。而這一交付禁令一直到 2022 年的 7 月 29
日才得以解除,持續時間長達 14 個月。

根據航空周刊獲得的文件,早在 2019 年 9 月波音就已經發現了波音 787 的首起飛機結構 ” 質量逃逸
“,並在隨後幾個月的調查中一共發現了波音 787 有 15 項不合格項以及 57
項不符合適航規定、流程或質量標準的項目。而這一係列問題中最早被發現的就是波音 787 的垂直尾翼問題。

垂直尾翼上的問題是波音 787
一係列問題中最早被發現的,而發現了問題後波音將檢查範圍從尾部的垂直尾翼拓展到整個機身,從機頭到機尾。而檢查出來的結果無疑是非常驚人的,在機身總裝中存在大量的不合格及不合規,從機頭的
41 段到機尾的 48 段。而之所以發現這些問題,是在生產垂直尾翼的工廠裏,質檢員發現擰在墊片上的螺絲的力矩大於規定的 5
磅。

每一個加號都代表著波音 787 有問題的部分,圖源:波音

這裏得說明一下,在工業生產中每一道工序、每一個標準都規定的明明白白而且有其背後的原因。典型就如擰螺絲這事。擰螺絲不是把螺絲給擰緊了就完事,而是要根據規定的力矩來擰螺絲,不能高了也不能低了。擰的力矩大了吧,輕則螺絲出現滑絲,重則由於過重損壞下麵的部件。擰的力矩小了吧,指不定擰上後用了幾個月這螺絲就鬆脫了,隨後的後果嘛
…… 大家可想而知。

也因此怎麽擰螺絲、用多少力擰螺絲、為什麽要這力矩都是學問,而為了擰螺絲時力矩準確,也有專用的可以顯示扭力或者限定扭力的扭力扳手。

正因為擰螺絲是個技術活,導致波音 787 的垂直尾翼在用緊固件擰螺絲固定在機身上時,必須以 5
磅的力矩來保持結構強度,不然會帶來額外的拉力。而隨後的檢查中發現不僅僅是垂直尾翼,水平安定麵也有同樣的問題導致產生額外的拉力。雖然短時間內由於飛機機齡較低不會產生嚴重問題,但無疑減少了飛機結構的安全冗餘。也正因此,早在
2019 年 FAA 就為此發布了適航指令,要求絕對水平安定麵的緊固件連接開展檢查,但這顯然隻是開始。

垂直尾翼上出問題的緊固件部位,圖源:波音

拔出蘿卜帶出泥

到了 2020 年 4 月,波音 787
有更多嚴重問題被發現。在檢查中發現由韓國製造的機尾部分與機身組裝時,機身分段之間的表麵縫隙大於規定的 0.005
英寸,超出了波音的內模線要求。看起來這個數字不大,但這並不符合波音的設計要求,由此引發了機身分段連接處載荷傳遞的影響與結構安全冗餘的問題。

要知道,對波音 787 而言,機身各分段之間連接處的載荷傳遞要求是極為關鍵的,因為波音 787
機身使用的複合材料非常堅硬,並不像傳統飛機機身材料鋁合金那樣有著一定的彈性。也因此任何會影響載荷傳遞的因素,如分段之間的間隙、墊片安裝不當、接觸麵不光滑都會造成應力的非正常集中,長期以來會給飛機結構造成日積月累的損壞。

波音員工使用自動激光檢測係統探測組合部位的表麵縫隙,圖源:波音

之所以會造成這樣的問題,是由於波音使用的激光自動檢測係統要掃描分段麵的表麵,並由此確定在分段之間需要製造多厚的墊片讓分段之間完全貼合,以消除機身分段組裝後的縫隙。但激光自動檢測係統的軟件顯然存在一定的問題,使得輸出的所需墊片厚度最大隻有
0.061 英寸。

如果組合的機身分段某區域所需的墊片厚度需要大於 0.061
英寸才能讓分段完全貼合,那自動測量出的墊片厚度不會滿足,從而導致超標縫隙的產生,使得兩個分段之間無法完美配合。表麵不夠光滑與墊片厚度不夠直接導致的後果是波音
787 機身強度不夠,無法達到標準載荷限製。也因此在 2020 年 8 月就發生了上文提到的 8 架波音 787 停飛。

雖然被停飛的那 8 架波音 787
返工後修複了這問題,而且自那以後激光自動檢測軟件也進行了修正。但波音開展的檢查發現問題範圍越來越大:安裝風擋玻璃使用的粘合劑不達標導致風擋玻璃會開裂;機身分段組裝問題也從機尾部分逐漸蔓延到波音
787 幾乎所有分段的安裝。而在 2021 年 1 月波音將 787
的總裝全部轉移到臭名昭著的北查爾斯頓工廠後,噩夢就開始了。

北查爾斯頓工廠之罪

對於北查爾斯頓工廠所存在的問題,在此前一係列文章中已經詳細說明。作為波音最新設立的獨立於原有華盛頓州工廠體係的新工廠,工人素質低下、質量管理體係失控以及波音技工工會的缺失,使得北查爾斯頓工廠生產的
787 成為了一個噩夢。

在波音與供應商的內審中發現,該廠總裝的 787
機頭分段的總裝存在大量問題:墊片缺失、貨倉門間隙過大、駕駛艙及前客艙入口縱梁不合格。而當檢查擴大到全機的總裝時,真正的噩夢開始了:波音及供應商們一共發現了
106 個不合格項與 30 個不符合規定項,可以說 787
全身上下所有機身分段的總裝都有大量問題,從頭到尾都是病。

大量需要承受巨大負載的結構件出現問題,讓人細思恐極,圖源:波音

當 FAA 參與到對波音 787 的審查後,FAA
發現飛機的前壓力艙壁和機身連接部位之間的縫隙已經超過了最大容許誤差,導致波音必須將所有涉及到的飛機全都進行返工,並重新製定維修標準,提高檢查的頻次。大量的質量問題讓
FAA 對波音再也無法容忍,最終於 2021 年 5 月 29 日勒令波音停止 787
的交付並完成問題的整改。巧合的是,很多質量問題是北查爾斯頓工廠生產的波音 787 所特有的,此前在艾弗萊特工廠生產的
787 就不存在這些問題。

到問題被全部發現為止,北查爾斯頓工廠已經累計生產了上百架問題波音 787。而隨著世界航空業開始恢複,此前堆積的波音 787
也需要恢複交付,但是這些 787 需要進行回爐返工,解決掉之前的質量問題才能交付。

而這個返工時間要多久呢?根據波音文件總計需要 5
個月才能完成返工並交付;庫存狀態的飛機需要三周進行恢複;恢複後需要兩周進行評估;完成評估後需要兩個月進行返工;返工好後需要一周來翻新和重新噴漆;完成上述工作後還需要兩周的時間來測試;測試後需要一個半月的時間來重新試飛並驗收,這樣才能最終交付給客戶。而由於大量問題是在機身分段組合總裝上,返工就代表著需要將本來已經總裝好的波音
787 重新拆開並再次總裝。

在 2022 年 7 月 29 日恢複了波音 787 交付之後,整個第三季度波音總共隻交付了 9 架波音 787,還有 115
架波音 787 準備著執行返工流程隨後交付給客戶。而波音 787 質量問題的深度與廣度堪稱空前,比起 737MAX
醜聞不遑多讓,是波音整個生產及質量控製體係出了問題。波音對本次質量事件的評估會給波音帶來至少 55
億美元的損失,包括長時間停止交付的損失、大量飛機返工的損失以及給客戶的賠償,而這對波音本就岌岌可危的財務而言更是雪上加霜。

飛機總裝是個技術活,不是造個殼子那麽簡單。本次波音 787 的全麵質量問題,一方麵是由於波音
787
的複合材料機身對工藝要求極高,而另一方麵則是美國製造業工人的水準下降速度過快以及波音質量管理體係的失控。這些大洋彼岸的教訓對我們的大飛機項目也有一定的警示教育意義。