211service.com
Boeings Flight for Survival
Med nästan vilken standard som helst är Boeings kommersiella jetfabrik i Everett, WA, en imponerande plats. För det första är det världens mest omfångsrika byggnad - du kan rymma hela Disneyland plus fem hektar parkering i den. Och det är födelseplatsen för många av världens största kommersiella jetplan, inklusive Boeings 767, 777 och 747, den legendariska jumbojet med 400 säten som har dominerat mycket av långväga flygresor under de senaste tre decennierna. En av fabrikens dörrar på en fotbollsplan är prydd med en gigantisk bild av tre jetflygplan som svävar mot en röd solnedgång och inskriptionen Building the Future of Flight Together. Men en nyligen regnig dag öppnades dörren delvis, vilket avslöjade att den kavernösa hangaren, stor nog att rymma tre medelstora passagerarjetplan, är tom.
Med tanke på nedgången i den kommersiella flygverksamheten är ledigheten i vissa delar av den enorma flygplansfabriken ingen överraskning. Men trots den ekonomiska svackan, i en kontorspark bara en kilometer bort, håller Boeings ingenjörer fullt på att designa vad de hoppas ska stärka företagets framtid som en kommersiell jettillverkare. Den heter 7E7 Dreamliner, och om allt går enligt planerna kommer det att vara Boeings första nydesignade kommersiella jet sedan 777:an rullades ut 1995.
Vid en första anblick kommer 7E7 att vara ett ganska konventionellt medelstort plan som tar mellan 200 och 250 passagerare. Men Boeing säger att det kommer att förbränna 20 procent mindre bränsle än dagens kommersiella jetplan av liknande storlek.
Dessutom, byggd av lättviktskompositer och packad med sofistikerade elektroniska kontroller och diagnostik, kunde 7E7 billigt och effektivt resa 14 800 kilometer havshoppande och visa samma räckvidd och hastighet som stora jetplan, som 747. Med andra ord, 7E7 skulle kunna ta dig från Paris till Minneapolis utan stopp och, säger företagets tjänstemän, göra det billigare än något stort kommersiellt jetflyg som flyger idag.
Dessa siffror kan få dramatiska konsekvenser för flygresenärer. Relativt små, långdistansflygplan skulle kunna erbjuda rutinflyg till avlägsna internationella städer utan stopp i stora nav. Boeing förutser faktiskt en marknad för så många som 400 nya direktrutter mellan stadspar som München och Singapore, Dubai och Taipei, eller Aten och Atlanta. Låga driftskostnader och ökad schemaläggningsflexibilitet kan hjälpa till att hålla biljettpriserna nere och ge en desperat nödvändig uppsving för den krisdrabbade flygbranschen. Kort sagt, Boeings ingenjörer och designers slår vad om att 7E7 är det rätta planet för den kämpande, mycket konkurrenskraftiga flygresebranschen.
Om företagets ledning håller med återstår dock att se. Genom att väga behovet av att fylla på sin åldrande flotta av kommersiella jetplan mot det skrämmande kravet på en mångmiljardinvestering för att utveckla 7E7, förväntas företagets styrelse besluta om den ska gå vidare i början av 2004. Om den godkänner projektet-och det är fortfarande ett stort om-de första planen skulle levereras 2008; om det inte gör det måste Boeings ingenjörer gå tillbaka till ritbordet, med företagets framtid i balans. (Boeing gör också en konceptstudie på en nästa generations 747, som skulle vara 5 procent effektivare och något större än de senaste 747:orna, som rullade ut 1989.)
Faktum är att insatserna på 7E7 knappast kan vara högre. Branschexperter beräknar att det kostar ungefär 10 miljarder dollar att producera en ny modell av kommersiell jet. Och de uppskattar att 7E7-programmet redan förbrukar hälften av Boeings årliga kommersiella jetforsknings- och utvecklingsbudget på 768 miljoner dollar. Enligt Boeings eget erkännande kan ödet för hela dess kommersiella jetverksamhet mycket väl vila på att få det nya planet rätt. Det är framtiden. Det är det verkligen. Det är en stor affär för oss, säger Mark Jenks, Boeings chef för teknologiintegration för 7E7-programmet. Om vi har fel är det slutet. Och det vet alla här.
Avbrutna starter
Spara miljarder
Om Boeings Sonic Cruiser var tänkt att vara Lamborghini för kommersiella jetplan, är 7E7 mer lik Honda Civic. Dess viktigaste försäljningsargument är bränsleeffektivitet och låga driftskostnader. För Boeings ingenjörer innebär det att minska tillverknings- och underhållskraven, såväl som bränsleanvändningen, genom att minska vikten och använda tekniska knep – som mer anpassningsbara mjukvarusystem och sensorer som automatiskt och billigt upptäcker strukturella problem. 7E7:s bränsleeffektivitetsökning på 20 procent kommer från en kombination av ny teknik. Nästan hälften kommer att bli resultatet av introduktionen av nästa generations jetmotorer från spelare som General Electric, Pratt och Whitney eller Rolls Royce, enligt Boeings ingenjörer.
Men den andra hälften kommer från viktminskningar som härrör från mer utbredd användning av kompositmaterial, mer effektiva och lätta elektriska system som delvis kommer att ersätta mer skrymmande pneumatiska, och från en finjusterad aerodynamisk form som minskar motståndet.
Det sista Boeing-designade passagerarjetplanet, 777, använde en del kompositer. Men Boeing säger att 7E7 kommer att bli det första kommersiella flygplanet vars huvudstruktur, inklusive dess flygkropp och vingar, kommer att vara gjorda av dessa lätta, superstarka blandningar av kolfibrer och epoxi. Kompositer är cirka 20 procent lättare än vanliga aluminiumlegeringar och är mer mottagliga för exakt formning (vilket minskar det totala antalet delar och sparar tillverkningskostnader). Och även om kompositer i allmänhet kostar 10 till 100 gånger mer än aluminium att producera, säger Boeing och dess leverantörer att de har utvecklat egen tillverkningsteknik som dramatiskt kan minska det gapet. Boeing uppskattar att den ökade användningen av kompositer ensam kommer att stå för så mycket som en ökning av bränsleeffektiviteten med 3 procent.
Designers förväntar sig att sänka driftskostnaderna ytterligare genom förbättrade automatiserade underhållssystem, särskilt avancerad strukturell hälsodiagnostik. Katastrofen som drabbade en Aloha Airlines Boeing 737 1988 är en hemsk berättelse som är bekant för alla i den kommersiella jetbranschen. Små sprickor som hade bildats runt aluminiumnitar resulterade i att en del av flygkroppen slets av på 7 200 meter nära Hawaiis kust och svepte en flygvärdinna till hennes död.
Efter tragedin intensifierades de regelbundna kontrollerna av kommersiella flygplan för tecken på strukturella skador, vilket ökade säkerheten men lade till kostsamma, tidskrävande resor till butiken. Inspektionsmetoder inkluderar att hälla färgad penetrerande vätska över flygkroppen för att avslöja eventuella hårfästes sprickor, och att exponera flygkroppen för ljudvågor som skickar vibrationer genom dess hud (mönstret av reflekterade vibrationer indikerar om sprickor finns). Även om de är effektiva kan sådana inspektioner enkelt lägga till miljontals dollar till underhållskostnaderna under ett plans livstid.
För att minska behovet av dessa inspektioner, säger Boeing, kommer 7E7 sannolikt att vara full av avancerade, nätverksanslutna sensorer som automatiskt och kontinuerligt övervakar strukturell hälsa. Diagnostiska sensorer är redan standardutrustning på jetmotorer ( se If It Ain’t Broke, Fix It , TR september 2001 ), där de övervakar parametrar som temperatur, tryck och utsläpp. Och strukturella sensorer används i vissa militära jetplan, där installationskostnaden inte är så mycket av ett hinder. Men nu har tekniken precis börjat komma till den punkt där vi kan ha övervakningsteknik på strukturen av ett kommersiellt jetplan, säger Jenks, 7E7-direktören för teknologiintegration.
Även om Boeing inte kommer att diskutera den specifika typ av sensorer man planerar att distribuera, föreslår ny akademisk forskning och industriforskning flera möjligheter. I ett ledande tillvägagångssätt dras en fläck av keramiskt material som fästs på det inre av ett flygplans hud samman och expanderar snabbt och skickar ut vibrationer; en sensor känner av vågmönstret som reflekteras tillbaka. Nya sprickor ger nya reflektionspunkter som visar sig som förändringar i detta mönster. Oavsett vilken typ av sensorer Boeing väljer, kommer deras data att analyseras av programvara och varningar om potentiella problem som skickas till piloter och markpersonal.
Boeings ingenjörer omprövar också hela det elektriska nätverket för 7E7, i hopp om att skära ner på labyrinten av ledningar som finns i kommersiella flygplan. Inbyggda datorsystem blir enklare och mer integrerade och kräver mindre ledningar. Och trådlös teknik kommer också att spela en roll i icke-nödvändig elektronik som flygvärdinnans samtalsknappar. Medan 767:an av samma storlek har 160 kilometer kablage, skulle 7E7 bara ha 100 kilometer.
Den resulterande viktbesparingen är blygsam - motsvarande cirka åtta vuxna passagerare - men de övergripande fördelarna med ett nytt elsystem är det inte. Förutom att spara vikten är det så mycket mindre du behöver designa, installera och oroa dig för senare, vilket minskar kostnaderna under planets livslängd, säger Sinnett.
Boeings ingenjörer planerar också att ta ett högteknologiskt, samarbetande tillvägagångssätt för designen av planet. Målet är att tillverka 7E7:s delar i så exakta former och med sådan ren noggrannhet att många av dem bokstavligen kan snäppa ihop. Vi kallar det vårt Lego-flygplan, skämtar Frank Statkus, Boeings vicepresident för teknik och processer. Internet är nyckeln för att uppnå sådan precision. Boeing-team runt om i världen – potentiellt på platser i Europa, Japan, Ryssland och USA – skulle samdesigna 7E7. Trots deras avlägsna platser skulle de alla komma åt samma fil på en server. Designen bor på ett ställe, där den brukade bo på 1 000 platser, säger Statkus. Att eliminera behovet av att förena många versioner av en design innebär färre små fel när den är klar. Dessutom kommer den digitala filen som innehåller den slutliga designen att vara samma fil som används av leverantörer för att tillverka delarna. Tidigare fick en leverantör ibland digitalisera vår bild för att berätta för sin maskin hur den skulle byggas, säger Statkus. Denna översättning orsakade ibland fel.
Långsiktigt innebär den förbättrade designprocessen en enklare digital katalog för hantering av försörjningskedjor, samt effektivare underhållsprocedurer för flygbolagen. Och det kan avsevärt förenkla processen med att designa framtida versioner av planet. Sammantaget kan besparingarna räknas i miljarder dollar under den decennier långa livslängden för plankonstruktionen, för Boeing och flygbolagen som måste underhålla planen, säger Statkus.
Satsar på framtiden
På vissa sätt har designers av kommersiella jetplan en omöjlig uppgift. Även om de är begränsade av dagens ekonomiska problem och tekniska begränsningar, måste de tänka på vad passagerare och flygbolag behöver och vill ha om 50 år. De första 747:orna levererades trots allt 1970 och nya byggs fortfarande och förväntas hålla i 30 år eller mer. Det betyder att den grundläggande designen av ett kommersiellt jetplan, om det lyckas, kan bestå i uppemot 60 år. Det är helt klart längre än oss alla, säger Walt Gillette, vice vd för teknik och tillverkning för 7E7. Behovet av att planera för en sådan livslängd, påpekar han, gör att designa ett nytt flygplan som att designa en 100-vånings skyskrapa.
Förutom att ingen måste fortsätta bygga och sälja samma modell av skyskrapa varje år i 30 år. Det är där konsten att förutsäga framtiden kommer in - en konst som tydligt kan skapa eller krossa en jettillverkare. Boeing satsade i huvudsak företaget på 747 i slutet av 1960-talet, en chansning som lönade sig med ett världsdominerande jumbojet, ett plan perfekt anpassat till den ökande efterfrågan på långdistansflyg, prisvärda flygtransporter.
Men branschen har också sett en del Edsel-liknande designfel och andra missräkningar som har förlamat hela företag. Lockheed Martins L-1011, som gjorde sin första flygning 1970, var beroende av en motortillverkare, Rolls-Royce – ett beslut som visade sig vara ekonomiskt katastrofalt när den då oroliga motortillverkaren införde förseningar och prishöjningar. År senare visade sig den tremotoriga L-1011 vara dyrare att använda än nyare, konkurrerande tvillingjetkonstruktioner, och detta bidrog i hög grad till att Lockheed Martin lämnade marknaden för kommersiella jetflygplan 1981. En gång mäktiga McDonnell Douglas misslyckades med att utveckla nya modeller ; Boeing köpte företaget 1997 och lade snabbt ner de kommersiella jetplanen MD-80, MD-90 och MD-11.
Och så var det Concorde supersonic-jet-programmet, fortfarande den mest radikala tekniska chansningen i kommersiell flygresas historia. Det var i huvudsak ett statligt projekt, men även med betydande subventioner från brittiska och franska skattebetalare, kom bara 14 av de nålförsedda farkosterna i tjänst. Idag pensioneras de överlevande medlemmarna i flottan, utan några överljudsersättningar för kommersiella jetplan i någons sikte.
Med tanke på en sådan ny historia behöver ingen på Boeing-fabriken i Everett påminnas om hur viktigt det är att få designen av 7E7 rätt - eller vad ett annat marknadsdominerande kommersiellt jetplan skulle betyda för företaget. Känslan av brådska runt Everett-fabriken är nästan påtaglig, och sträcker sig långt bortom det tomma fabriksgolvet bakom hangardörren märkt Building the Future of Flight Together.
Bredvid kontorsbyggnaden där ingenjörer hash fram 7E7-designen är en systerstruktur som ägs av Boeing tom och tillgänglig för uthyrning. Under ett besök nyligen i en enorm Boeing-maskinverkstad var det enda ljudet förutom ekande fotsteg ett vanligt knackande ljud - som visade sig vara fyra arbetare som spelade pingis bakom en kartongskärm. Det var uppenbarligen en anläggning som bara växte upp för att gå på sitt nästa stora projekt.
Gillette, för en, tror att han har ytterligare ett storsäljande flygplan kvar i sig. Han förmedlar en viss besvikelse över att det inte kommer att vara den mer radikala Sonic Cruiser, som skulle ha brutit ny mark inom vanliga kommersiella flygresor. Det handlade om värdet av att gå fort, säger han. Det har gått 50 år sedan branschen verkligen tog upp värdet av extra hastighet. Men han erkänner också snabbt att behovet av att vara djärv måste balanseras mot den ekonomiska realiteten – med början på vad flygbolagen är villiga att köpa.
Kort sagt, utmaningen för Boeings designers, säger Gillette, är att använda teknik för att göra affärsmässiga förutsättningar för det nya planet. Gillette vet att allt kommer att handla om huruvida hans team kan förmedla precis rätt balans mellan teknisk trolldom och tillverkningssnålhet för att övertyga styrelsen att satsa företaget en gång till.
Om Gillette och de andra ingenjörerna på Boeing kan vinna dagen kan de mycket väl ha hjälpt till att avgöra hur vi alla kommer att flyga i decennier framöver. Och ljudet av pingisbollar i Boeings håliga maskinverkstäder kan ersättas av att 7E7:ans delar knäpps ihop, eftersom de smidigt går ihop på ett nyligen livligt tillverkningsgolv.