張仲麟：渾身都是問題的波音787

【文/觀察者網專欄作者 張仲麟】

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《航空週刊》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。

對波音來説，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歷史；波音737MAX雖然已經恢復飛行和交付，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“拔出蘿蔔帶出泥”，最終導致在2021年5月29日美國FAA（美國聯邦航空署）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。

根據航空週刊獲得的文件，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。而這一系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787一系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。

每一個加號都代表着波音787有問題的部分

這裏得説明一下，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面的部件。擰的力矩小了吧，指不定擰上後用了幾個月這螺絲就鬆脱了，隨後的後果嘛……大家可想而知。

也因此怎麼擰螺絲、用多少力擰螺絲、為什麼要這力矩都是學問，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。

有數字顯示的扭力扳手

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，水平安定面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就為此發佈了適航指令，要求絕對水平安定面的緊固件連接開展檢查，但這顯然只是開始。

垂直尾翼上出問題的緊固件部位

拔出蘿蔔帶出泥

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，機身分段之間的表面縫隙大於規定的0.005英寸（約0.12mm，大概一根頭髮絲寬度），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着一定的彈性。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、接觸面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系統探測組合部位的表面縫隙

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系統要掃描分段面的表面，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。但激光自動檢測系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（約1.5mm）。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。表面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制。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返工後修復了這問題，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，在此前一系列文章中已經詳細説明。作為波音最新設立的獨立於原有華盛頓州工廠體系的新工廠，工人素質低下、質量管理體系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，可以説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不由讓人細思恐極

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，並重新制定維修標準，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。而隨着世界航空業開始恢復，此前堆積的波音787也需要恢復交付，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週進行恢復；恢復後需要兩週進行評估；完成評估後需要兩個月進行返工；返工好後需要一週來翻新和重新噴漆；完成上述工作後還需要兩週的時間來測試；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户。而由於大量問題是在機身分段組合總裝上，返工就代表着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日恢復了波音787交付之後，整個第三季度波音總共只交付了9架波音787，還有115架波音787準備着執行返工流程隨後交付給客户。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制體系出了問題。波音對本次質量事件的評估是會給波音帶來至少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户的賠償，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，不是造個殼子那麼簡單。本次波音787的全面質量問題，一方面是由於波音787的複合材料機身對工藝要求極高，而另一方面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系的失控。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。

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