آیا این هواپیمای رویایی به اندازه کافی مطمئن هست؟/ گزارش تصویری

روز دهم آبان، نخستین هواپیمای دنیا که بدنه یکپارچه و بال‌‌های آن از پلاستیک مسلح به فیبر کربن (DFRP) ساخته شده بود، نخستین پرواز مسافربری خود را از توکیو به هیروشیما انجام داد. سازه تمام کامپوزیتی بوئینگ 787 خطوط هوایی ژاپن باعث شده تا این هواپیما در مقایسه با هواپیماهای هم‌اندازه‌اش که از بدنه آلومینیومی بهره می‌برند، 15 درصد وزن سبک‌تر و بهره‌وری سوخت بالاتری داشته باشد و صنعت هوانوردی به صنعت سبزتری تبدیل شود.
بدنه هواپیما از کربن و تیتانیوم ساخته شده و علاوه بر کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، یک سوم افزایش بازدهی سوخت را تامین می‌کند. یک سوم دیگر از افزایش بازدهی سوخت مربوط به موتورهای این هواپیما خواهد بود و یک سوم آخر بهبود بازدهی مصرف سوخت نیز مربوط به تغییرات آیرودینامیک هواپیما است که با کاهش مقاومت در برابر هوا، نیروی پیشران کمتری برای پرواز لازم خواهد داشت.
بوئینگ همچنین تلاش کرده تا برای فراهم کردن پرواز راحت‌تر برای مسافران، تمام بخش‌های هواپیما را از کیفیت هوای کابین گرفته تا چیدمان صندلی‌ها بهبود ببخشد. افزایش رطوبت و فشار هوای داخل هوای کابین با توجه به استفاده از کامپوزیت در بدنه هواپیما، مسافرت خوشایندتری را برای مسافران فراهم می‌کند. نورپردازی مناسب درون کابین، پنجره‌های بزرگ‌تر، و سیستم تسهیل شرایط پرواز برای عبور از چاله‌های هوایی، از دیگر تمهیدات بوئینگ برای بهبود ویژگی‌های پروازی رویاپیما برای مسافران است.
با تمام این اوصاف، تولید هواپیمای جدید با دشواری‌های زیادی همراه بود. مشکلات فراوانی از مسائل مربوط به سیگار کشیدن در کابین هواپیما گرفته تا مشکلات مربوط به آتش‌سوزی‌های سیستم برق هواپیما باید رفع می‌شد. اما درنهایت پس از چند بار تعویق چند ماهه، دریم‌لاینر توانست تاییدیه رسمی سازمان هوایی آمریکا (FAA) را دریافت کرده و وارد خطوط پروازهای تجاری شود.
اما چه شد که بوئینگ به فکر ساخت این هواپیما افتاد. ماجرای یازده ساله ساخت این هواپیما و استراتژی بوئینگ در مقابله با ایرباس، حکایت جالبی است!

تولد یک رویا
اگر قرار بود سرعت رشد صنایع هوا فضا در چند دهه گذشته به اندازه سرعت رشد صنایع کامپیوتر باشد، احتمالا امروز حتی مسافرت‌های درون شهری ما هم روی هوا انجام می‌شد. این در حالی است که سرعت این پیشرفت فوق‌العاده کندتر است؛ شاهد این مدعا هم تعداد مدل‌های هواپیمای مسافربری جدید تولید شده در شرکت‌های بزرگ هواپیماسازی طی دو دهه گذشته است. برای مثال، تنها پروژه‌های بزرگ کنسرسیوم چهار ملیتی EADS، سازنده هواپیماهای اروپایی ایرباس در سال‌های اخیر، هواپیماهای غول‌پیکر مسافربری ایرباس A380 و نظامی A400 بود.
در اواخر دهه 1990 / 1370، وقتی شرکت امریکایی بوئینگ متوجه شد در حال واگذار کردن بازی به هواپیمای ایرباس A330-200 است، به فکر تولید جایگزینی برای مدل 767 خود افتاد. از آنجا که تقاضای خرید برای بوئینگ 747-400 نیز رو به کاهش بود، شرکت تصمیم به تولید دو مدل جدید گرفت، یکی 747X و دیگری Sonic Criuser که قرار بود کنکورد را از میدان به در کند.
هواپیمای 747x که قرار بود با ایرباس A380 رقابت کند، بزرگ‌تر از مدل 400-747 بود و با استفاده از بال‌های کامپوزیتی بازدهی بهتری داشت. در حالی که سوپرسونیک می‌توانست با مصرف سوختی هم‌اندازه هواپیمای بوئینگ 767 به سرعت‌های بسیار بالای در حد 0.98 ماخ (تقریبا برابر با سرعت صوت) برسد.
علی‌رغم علاقه متوسط بازار به 747x ، اشتیاق بیشتری نسبت به سونیک کرویزر وجود داشت؛ ولی حادثه 11سپتامبر همه چیز را تغییر داد. هزینه‌های بالای سرمایه‌گذاری و افزایش شدید قیمت سوخت سبب شد که بازدهی سوخت، اهمیت بیشتری نسبت به سرعت پیدا کند. در نتیجه سونیک‌کرویزر به همان سرنوشتی دچار شد که چندی بعد، کنکورد در پی حادثه پاریس به آنجا رفت: بایگانی!
این چنین شد که بوئینگ در 20 دسامبر 2002 / 30 آذر 1381 به طور رسمی، پروژه سونیک‌کرویزر را منتفی اعلام کرد و به جای آن، توجه خود را معطوف به پروژه جایگزینی کرد که یک ماه بعد، رسما با نام 7E7 معرفی شد.
مسئولین بوئینگ دریافته بودند که با اوضاع کنونی اقتصادی و وضعیت هزینه‌ها، آینده پروازهای هوایی در اختیار هواپیماهای پهن‌پیکر متوسط با ظرفیت بین 200 تا 300 نفر و برد پروازی بالا و بازدهی سوخت خوب است و به همین دلیل، به فکر ساخت هواپیمایی به چنین مشخصاتی افتادند. حرف E را می‌شد اشاره به چیزهای مختلفی در نظر رفت که همگی درست بودند: بازدهی (Efficiency)، دوست‌دار محیط‌زیست (Environmentally friendly) یا آن‌گونه که خود بوئینگ دوست‌تر می‌داشت، عدد هشت (Eight)، به این ترتیب در نهایت این پروژه رسما 787 نام گرفت و در رای‌گیری اینترنتی برای نام‌گذاری آن، بالغ بر 500هزار نفر به Dreamliner رای دادند. این‌چنین شد که هواپیمای رویاپیمای 787 DreamLiner متولد شد.

30 میلیارد دلار برای 20 درصد صرفه‌جویی
مدل‌های اولیه این هواپیما با نام‌های 3-787 و 8-787، صدوبیست میلیون دلار قیمت‌گذاری شده بود که نسبتا قیمت پایینی بود؛ اما پس از بروز مشکلات طراحی، مدل 787-3 از سوی بوئینگ ملغی شد و مدل جدید 787-9 معرفی شد. امروز مدل‌های 787-8 و 787-9 به‌ترتیب 193.5 و 227.8 میلیون دلار قیمت‌گذاری شده‌اند. ولی این قیمت‌ها هم خریداران را از پیش‌خرید این هواپیماها باز نداشت، تا جایی که با 677 سفارش پیش‌خرید تا جولای 2007 / تیر 1386،‌ بوئینگ 787 رکورد پرفروش‌ترین هواپیمای مسافربری پهن‌پیکر را در کوتاه‌مدت به خود اختصاص داده است. تا اکتبر 2011 / مهر 1390 سفارش‌های خرید این هواپیما به 797 عدد افزایش یافت.
البته هزینه‌های بوئینگ نیز در این مدت پا به پای خود هواپیما به پیش رفت، تا جایی که امروز (آبان 1390) از هزینه بیش از 32 میلیارد دلاری طراحی و ساخت آن سخن گفته می‌شود!
بوئینگ 787 از فناوری‌هایی استفاده می‌کند که قرار بود در ساخت سونیک‌کرویزر به کار گرفته شود. بازدهی سوخت آن در مقایسه با مدل 767 تا20 درصد بهتر است و به این ترتیب، این هواپیما می‌تواند مسافت طولانی‌تری را بدون نیاز به سوخت‌گیری طی کند.
یک سوم این بازدهی بیشتر از موتورهای آن ناشی می‌شود، بوئینگ دو مدل موتور را برای این هواپیما در نظر گرفته بود: موتور GEnx جنرال موتورز و Trent 1000 رولزرویس. جالب اینجا است که هر دوی این موتورها از واسط‌های مشابهی برای اتصال به بدنه هواپیما استفاده می‌کنند و به این ترتیب برای اولین بار در صنعت هواپیمایی می‌توان یک موتور را از روی یک هواپیما باز کرد و بدون اینکه مشکلی برای هواپیما به وجود بیاید، موتور سازنده دیگر را به جای آن قرار داد.
بدنه این هواپیما، یک‌پارچه از کربن و تیتانیوم ساخته شده و با حذف 1500 صفحه آلومینیومی و 40 تا 50هزار بست، هم سهمی یک سومی از افزایش بازدهی سوخت را به خود اختصاص داده و هم هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد. از آن‌جاکه کامپوزیت‌های کربنی دچار پوسیدگی و یا زنگ‌زدگی نمی‌شوند، می‌توانند مسافت‌های طولانی را بدون مشکل طی کنند. 80درصد بدنه این هواپیما از این مواد کامپوزیت ساخته شده و 35 تن پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن در آن به کار رفته است. این به معنای انقلابی در صنعت هوانوردی است و از همین‌رو، برخی کارشناسان، 787 را هواپیمای پلاستیکی می‌نامند.
یک سوم آخر این بهبود بازدهی مصرف سوخت نیز، ناشی از تغییرات در آیرودینامیک هواپیما است که با کاهش مقاومت آن در برابر هوا، از نیروی پیشرانه کمتری برای پرواز استفاده می‌کند.

کابینی رویایی برای پرواز طولانی
آن‌چه گفته شد، تنها ویژگی‌های این هواپیما نیست. در داخل هواپیما نیز تغییراتی اعمال شده تا نام رویاپیما به واقعیت نزدیک‌تر شود. (برای مشاهده تصاویر کابین داخلی می‌توانید اینجا را کلیک کنید)
مطالعه 2 ساله‌ای که بوئینگ برای افزایش راحتی مسافران انجام داد، مشخص کرد تصفیه آلاینده‌ها از هوا و افزایش رطوبت هوای کابین، به مسافران کمک می‌کند در یک پرواز طولانی احساس بهتری داشته باشند. سیستم تهویه هوای داخل هواپیما، ازن را حذف کرده و با فیلترهای مخصوص HEP، باکتری، ویروس، قارچ، بوی نامطبوع و مواد گازی مخرب را می‌زداید. استفاده از کامپوزیت در بدنه هواپیما به مهندسان این امکان را داده تا برخلاف دیگر هواپیماها، رطوبت هوا را افزایش دهند. هم‌چنین این بدنه مقاوم می‌تواند فشار هوای بیشتری را تحمل کند؛ به همین دلیل است که فشار هوا در این هواپیما به اندازه فشار هوا در سطح زمین است. این درحالی است که در دیگر هواپیماها، فشار هوا معادل ارتفاع 1800 متری از سطح دریا است.
ابعاد هر صندلی در بخش ویژه 116.8 سانتی‎متر و در بخش عادی 86.4 سانتی‌متر است. کابین داخلی 787 نزدیک‌به 40سانتی‌متر بزرگ‌تر از ایرباس 330 و 340 است.
سیستم طراحی داخلی 787 نیز امکانات مناسبی را در اختیار افراد معلول میگذارد. برای مثال، دست‌شویی‎های 143×145 سانتی‌متری این هواپیما دیوار مرکزی متحرکی دارد که جابجا می‌شود و دو دست‌شویی مجزا را به یک دست‌شویی بزرگ‌تر تبدیل می‌کند.
نورپردازی درون کابین، گزینه‌های بیشتری برای روشنایی محیط فراهم آورده است. لامپ‌های داخلی هواپیما به جای لامپ فلورسانس از ال.ای.دی بهره می‌برد و 128 ترکیب رنگ مختلف دارد. در زمان ورود مسافر، نورپردازی می‌تواند متناسب با رنگ‌های رسمی خطوط هوایی تغییر کند. در زمان برخاستن، نور ملایم و آرامش‌بخشی در کابین منتشر می‌شود. نورپردازی می‌تواند حتی متناسب با زمان شبانه‌روز تغییر یابد و تطبیق مسافران را با قاچ‌های زمانی عبوری تسهیل کند.
پنجره‌های آن نیز از دیگر هواپیماهای موجود بزرگ‌ترند و به مسافران، چشم‌انداز بهتری از افق ارایه می‌دهند. این پنجره‌ها برخلاف فناوری موجود از سایه‌بان استفاده نمی‌کنند؛ آنها از شیشه‌هایی الکتروکرومیک بهره می‌برند که شفافیتشان با لمس کلید تعبیه‌شده در پایین آنها تغییر می‌کند.
یک سیستم تسهیل شرایط پرواز نیز برای راحتی بیشتر مسافران در عبور از چاله‌های هوایی در دریم‌لاینر به‌کار رفته است. این سیستم که وی.جی.اس نام دارد، از حسگرهایی بهره می‌برد که تغییرات فشار ناشی از بادهای پیش‌رو را اندازه‌گیری می‌کند و برای مقابله با تنش‌های ناشی از چاله‌‌های هوایی، سیگنال‌های متناسبی را برای ایجاد عکس‌العمل‌های خنثی‌کننده در هواپیما ارسال می‌کند.

بوئینگ یا ایرباس؟
هم‌زمان با تلاش بوئینگ برای تولید این هواپیما، ایرباس نیز مشغول تلاش برای تولید یک غول هوایی بود، غولی که بتواند با حمل بیشتر از 500 نفر مسافر در یک پرواز، پادشاهی سی ساله بوئینگ 747 را خاتمه دهد. این هواپیما که A380 نام گرفته، برای پروازهای طولانی و با تعداد مسافران زیاد در یک پرواز طراحی شده و اولین هواپیمایی است که واقعا 2 طبقه دارد. (بوئینگ 747 تنها یک عرشه کوچک در طبقه دوم دارد).
اما بوئینگ 787 که بین 200 تا 300 مسافر را به مقصدی در فاصله حداکثر 15 هزار کیلومتری منتقل می‌کند، رقیب ایرباس A380 محسوب نمی‌شود، بلکه رقیب اصلی آن سری A350 پهن‌پیکر ایرباس است، مدلی ارتقا‌یافته از A380 که قرار است تا سال 2013 / 1392 به ناوگان‌های هوایی در جهان بپیوندد، البته اگر مانند برادر غول‌پیکر خود با تاخیرات چندین ساله مواجه نشود.
ایرباس A350 که مستقیما برای رقابت با 787 طراحی شده و حتی از موتورهایی از همان نوع و سازنده دریم‌لاینر استفاده خواهد کرد، از جهات متعددی مانند برد، گنجایش و سرعت گشت‌زنی مشابه رقیب خود است، ولی از حیث به کارگیری مواد کامپوزیتی به شدت از رقیب امریکایی عقب‌تر است، به‌طوری‌که کامپوزیت‌ها تنها 35 درصد آن را تشکیل داده‌اند. البته از انصاف دور نشویم، این آمار در مقایسه با بقیه هواپیماها یک انقلاب محسوب می‌شود. در ایرباس A350 از آلومینیوم‌های تقویت شده و تیتانیوم استفاده شده، اما نکته مثبت این هواپیما این است که ایرباس وعده داده مصرف سوخت آن کمتر از 787 باشد.
 

بالا، در آسمان
قطعات بوئینگ 787 دریم‌لاینر در کارخانه‌های بوئینگ در سراسر جهان ساخته می‌شوند و در نهایت در کارخانه مرکزی سرهم می‌شوند. قطعات متحرک بال در کارخانه استرالیا بوئینگ، موتور در انگلیس، بال‌ها در ژاپن، پایدارکننده‌های افقی در ایتالیا و بخش‌های داخلی بدنه در کارخانه‌های کارولینای جنوبی، کانزاس و هم‌چنین ژاپن ساخته می‌شوند. درهای داخلی را لتاکور فرانسه و درهای کارگو، درهای دسترسی و درهای فرار را نیز ساب سوئد می‌سازد. و این فهرست کشورهای سازنده قطعات به همین ترتیب ادامه می‌یابد تا جایی که نصف اروپا، روسیه و حتی تاتاگروپ هند را نیز در بر می‌گیرد. در این میان نقش ژاپنی‌ها بیشتر از دیگران است، تا جایی که 35 درصد از این هواپیما توسط ژاپنی‌ها ساخته می‌شود.
شاید بپرسید چگونه بدنه و بال‌هایی به این بزرگی از دیگر نقاط جهان به کارخانه اصلی بوئینگ منتقل می‌شوند. بوئینگ 3 فروند از غول‌پیکرترین هواپیماهای خود، یعنی 400 – 747 را به این کار اختصاص داده و آن‌ها را برای پذیرش قطعاتی مانند بدنه و بال‌ها تغییر داده است. این هواپیماهای غول‌پیکر دریم‌لیفتر نام دارند و برای انتقال قطعات از ژاپن، ایتالیا و دیگر کارخانه‌های ایالات متحده به کارخانه اصلی بوئینگ به‌کار می‌روند.
برای بارگیری بدنه 787، ظرفیت دریم‌لیفتر به 1840 متر مکعب (65هزار فوت مکعب) افزایش داده شده که بیش‌از 3 برابر ظرفیت یک فروند 747-400 باربری است. دم دریم‌لیفتر نیز طوری طراحی شده که بتواند حول یک لولا تا 90 درجه باز شود و قطعات بزرگ به راحتی در هواپیما بارگیری شوند. برای انتقال بدنه نیز از واگن خاصی استفاده می‌شود. این واگن با 36 متر طول، 16 محور حرکت و 32 چرخ، بزرگ‌ترین واگن جهان به‌شمار می‌رود که می‌تواند تا 68 تن بار را تحمل کند.
برای ساخت هواپیما، دریم‌لیفتر ابتدا به ژاپن پرواز می‌کند تا بال‌ها را به کارخانه بوئینگ در اِوِرت منتقل کند. هواپیمای دوم، جعبه مرکزی بال و بدنه جلوی هواپیما را که آن‌ها نیز در ژاپن ساخته می‌شوند، به چارلستون حمل می‌کند. هواپیمای سوم، متعادل‌کننده افقی و بدنه مرکزی را از ایتالیا به چارلستون می‌برد. بخش‌های مختلف بدنه در چارلستون سرهم می‌شوند و به اورت منتقل می‌شوند. درنهایت، دماغه که در ویچیتا ساخته می‌شود، به کارخانه اصلی بوئینگ ارسال می‌شود تا سازه هواپیما تکمیل شود. گفته می‌شود یکی از دلایل تاخیر بوئینگ در انجام اولین پرواز آزمایشی خود نیز همین چند ملیتی بودن محصول جدید این شرکت بود.

نگرانی‌های ایمنی
هرچند پروازهای هواپیمای پلاستیکی تازه آغاز شده، اما خوشحالی رسانه‌ها در خصوص این پرواز با سوالات نگران‌کننده‌ای درباره ایمنی درازمدت هواپیمای کامپوزیتی مغشوش شده است. این جدای از انتقادات فراوان رقبای بوئینگ است. مشهورترین این انتقادات را مدیرعامل شرکت ایرباس گفته است که ادعاهای بوئینگ مبنی بر پیشرفت این مدل نسبت به Sonic Cruiser را غیرواقعی و استفاده بیش از حد از مواد کامپوزیت سبک را در بدنه‌ 787 حماقت محض خوانده است.
در اواخر مهرماه، اداره پاسخگویی دولتی ایالات متحده (GAO) گزارشی را منتشر کرد که در آن ضمن تایید صلاحیت پرواز بوئینگ 787، سوالاتی را درباره توانایی سازمان هوانوردی آمریکا (FAA) مطرح کرد؛ تا اطمینان حاصل شود که بازرسان آنها قادرند خسارات وارده به سازه‌های کامپوزیتی را در طول حیات درازمدت هواپیما ارزیابی و تعمیر کنند.
مسولان GAO می‌گویند: «اکنون خیلی زود است که بخواهیم کفایت تلاش‌های FAA و صنعت هوانوردی را در خصوص نگرانی‌های ایمنی، و توانایی کافی برای انجام تعمیر و نگهداری سازه‌های کامپوزیتی به طور کامل ارزیابی کنیم».
تاکنون، تنها قطعات مجزا و کوچک‌تر سازه‌های فرعی مانند بالچه‌های دم و لبه‌های راهنمای بال با استفاده از کامپوزیت ساخته شده بودند. سازمان GAO ادبیات علمی مرتبط را مرور کرده و با مهندسان درباره مدارک حامی گسترش استفاده از کامپوزیت برای ساختن کل بدنه هواپیما مصاحبه کرده است. در خصوص مسائل نگهداری و کهنگی، این سازمان پاره‌ای نواقص علمی را کشف کرده است.
سازمان GAO کشف کرده است که مهندسان نمی‌دانند این مواد هنگام صدمه دیدن چگونه رفتار می‌کنند، صدمات آنها چگونه به نظر می‌رسد و این عوامل با گذر عمر و کهنه شدن مواد کامپوزیتی چگونه تغییر می‌کنند. دلیل این مساله این است که تشخیص صدمه مواد کامپوزیتی بسیار دشوار است و در حقیقت، چنین صدماتی به طرز موثری غیر قابل مشاهده هستند. گزارش GAO می افزاید که تنها بسیار تعداد اندکی از مهندسان برای تشخیص چنین صدماتی آموزش دیده‌اند.
اما بوئینگ هیچ تردیدی در این خصوص ندارد. این شرکت در بیانیه‌ای اعلام کرده است: «ما آزمایش کردیم، ما بررسی کردیم و ما با دلیل اثبات کردیم که حتی در شرایط سخت –که ممکن است هرگز در طول عمر تعمیر و نگهداری هواپیما رخ ندهد- هواپیما امن و قابل اعتماد است».
کامپوزیت از چندین لایه پیوسته از فیبر کربن با یک رزین اپوکسی ساخته شده است. کامپوزیت در مقایسه با آلومینیوم نسبت مقاومت به وزن بالاتری دارد و در مقابل خوردگی نیز مقاوم است. اما کامپوزیت مشکلات فرسودگی متفاوتی دارد: بر خلاف فلز که تمایل دارد در طی زمان خم بشود یا کش بیاید، کامپوزیت تمایل به گسیختگی دارد.
اگرچه بوئینگ 787 ایمن محسوب می‌شود، GAO می‌گوید که رگولاتوری‌ها باید بر روی ارزیابی صدمات کامپوزیت در سرویس‌های تعمیر و نگهداری تمرکز کنند. فیلیپ ایروینگ، متخصص سازه‌های هوانوردی در دانشگاه کرنفیلد انگلستان می‌گوید: «رفتار درازمدت این مواد کامپوزیتی در حقیقت ناشناخته است. به راستی در طول حیات 30 ساله یک هواپیما، برای این سازه‌ها که اغلب به صورت یک قطعه واحد اجرا می‌شوند، چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ تقریبا هیچ چیزی که معادل صدمه سازه‌های کامپوزیتی باشد منتشر نشده است، و به همین دلیل تحقیقات در این خصوص ضرورت دارد».
به گفته شرکت بوئینگ، بخشی از این تحقیقات توسط کمیته تعمیر کامپوزیت هواپیماهای تجاری انجام شده است: تلاشی گسترده از سوی تولیدکنندگان و رگولاتوری‌ها که شامل ایرباس (که در حال ساخت هواپیمای کامپوزیتی خودش موسوم به A350 است) نیز می‌شود. در عین حال، ایروینگ می‌گوید که پرسنل تعمیر و نگهداری باید یکی از مهم‌ترین ابزارهای قدرتمند خود را برای شناسایی صدمات در هواپیماهای کامپوزیتی به کار گیرند: چشمان‌شان.
5353