浅谈波音787大规模应用复合材料
上世纪末，波音公司针对空中客车公司（以下简称空客）的不断壮大，为了取得新的竞争优势，波音推出了所谓的音速巡航者的概念机型，获得了各航空公司的一致好评。不过在911之后，全球航空业一片死寂，音速巡航者的概念不幸下马，波音高层在经过深思熟虑后，于2004年推出了音速巡航者的后续机型——B7E7，后更名为B787。
787不仅是架更环保的传统飞机，其实是传统飞机构型的音速巡航者，去除了不实用的高亚音速续航特性。在音速巡航者时期，波音已经对目前787上用的各种新技术进行了大量预研，其中复合材料更是重点，可以说787是传统构型的音速巡航者。据波音的研究，飞机外形的改变会大幅增加结构重量，传统材料将面临更大的挑战。为了降低结构重量，结构创新与新材料势在必行。在之前的波音777（以下简称777）上波音已经掌握了如何在飞机上应用复合材料，777上的平尾几乎是当时世界上最大的复合材料构件，用量约10%。不过这次的787更为激进，复合材料用量巨大，约占飞机结构重量的50%，类似军用飞机中的的SR-71。但是如此大量应用复合材料必存在风险。本文通过介绍复合材料的历史和特性，分析在787上应用与维修时存在的问题，探讨如何解决这些问题。
一、材料的发展
飞机机体材料发展目前共分三个阶段，第一阶段帆布与木头，第二阶段是以铝合金为主的金属材料，第三阶段主要是复合材料和先进金属材料。本文中的复合材料大多数情况下特指碳纤维增强型复合材料，如有特殊情况，会特别说明。每一种材料的兴起与淘汰有其背后的历史的因素。二战前夜战斗机的速度越来越大，同时铝合金的成功量产，直接淘汰了帆布和木头。六七十年代的化工大爆发直接创造出了材料学中的许多新分支，其中最强大的便是先进复合材料。在这里简单的说明一下，我们现在大多数时候提到的复合材料是指先进复合材料，在上世纪40年代出现的玻璃纤维增强复合材料并不属于此范畴。不过复合材料并没有一出现便取代了铝合金，成本以及需求是制约复合材料大展拳脚的关键。当然复合材料还是被其他的行业所看中，缓慢发展中直到正确的时间，迎来自己在飞机上的春天。波音在音速巡航者项目上投入巨资，研究各种新技术，复合材料由此第一次被考虑大规模应用在飞机上。经过数年发展，当波音787计划初具规模时，复合材料机体已然是787的重要组成。不过对作者而言787身上的复合材料还有其他的意义，民航业终于引来了新一轮的技术变革，可以说是自波音707以及空客a320的以后的又一次大变革。美国国家航空航天局NASA（以下简称NASA）通过787开展了自己对民航机的新一轮的研究，循序渐进地提出计划来改进现有的民航机，并提前勾勒未来飞机的轮廓。复合材料是未来飞机的技术基础之一。没有新材料的帮忙，造不出未来飞机。在NASA计划中的第二阶段，飞机外观产生了巨大的改变，自B707后民航机的构型有了重大突破。新构型飞机的应用确实存在大量的障碍，但随着传统构型飞机的改进空间越来越小，波音，空客以及商飞都在研究相应的技术。
二、复合材料的简介
复合材料是一种由增强体与基体材料经过特殊工艺形成的多相材料。以本文中的碳纤维增强型复合材料为例，碳纤维是增强体，树脂是基体。作为一种被人日益看好的材料，复合材料有极诱人的优点，至轻至强。极端的轻盈加上与极端强度，使其一经问世，便备受关注。不仅是航空业，可以说任何追求速度和轻量的行业，都需要这样一种新材料。自80年代，自行车和赛车领域开始大量使用复合材料，积累了大量的经验，复合材料的问题也逐渐暴露出来，凡事必有两面。复合材料虽然有着极高的强度，但并不是在所有的受力方向上均有出色的表现。在面对剪切力，复合材料毫无抵抗力。这与复合材料的制造过程有关，复合材料从形态上看更像纺织品，甚至说就是一种织物，因为碳纤维的原材料便是经过碳化处理的纤维，通常称之为原丝。复合材料制品便是由这些原丝编织在一起的纤维布复合树脂基体经过热压或者其他处理方式之后制成的。因此我们知道复合材料目前受制于制造工艺限制，并不完美。在早期应用过程中，以自行车为例，早期的复合材料车架，常常因为一个小伤口，导致整个车架报废，最后厂商不得不在复合材料外再覆盖一层铝，以防止一些极端事故。后来工艺改进，不再需要包铝。同时复合材料的加工工艺其实很大程度上限制了其性能。与大多数金属的加工不同，金属加工大多数时候是去除材料，而复合材料则是增加材料。因为碳纤维布本身十分薄，为了满足设计要求必须一层一层叠加复合在一起。树脂基体，就像焊接需要的焊剂或焊料一样。复合材料的缺点与树脂基体有关，碳纤维本身虽然大多数时候是几乎没有性能极限的，但是当基体发生问题，整体又不可避免产生了分层的问题，最后只好报废。基体本身十分脆弱，没有韧性，几乎不能承受冲击。通常还无法承受高温，复合材料本身能够应用的区域因此大大减少。能承受高温的却更不耐冲击。最后复合材料的性能不得不被基体材料限制。当然陶瓷基复合材料以及金属基复合材料则是另一种情况。
三、复合材料的优点
复合材料目前即使有几乎无法解决的缺陷，还是被波音等航空巨头青睐，因为其优点足以掩盖其缺点，瑕不掩瑜。在21世纪初，石油大幅度涨价的前提下，航空业需要更经济的飞机。更经济的飞机需要更先进的材料，唯有复合材料能够担此重任。除了至轻至强，复合材料相较于金属，仍有其不可替代的优点，成为新时代的飞机结构材料的首选。
第一，复合材料几乎没有热膨胀。飞机上常用的金属，铝钛钢通常有着较高的热膨胀系数，当零件尺寸巨大时，没有控制好温度，会因温差，而使零件的接头或者安装孔等接触部分产生较大变形，给装配带来不小的难度和额外的加工成本。在强调标准化生产前，夏天制造的飞机结构质量通常不如冬天的。作者在普惠上海发动机中心（以下简称普惠）的实习过程中，对温度控制有了新的认识。在机械加工过程中，由于加工时产生的热量，可能最终导致工件不达标甚至是报废。普惠对于温度的控制十分严格，保持全厂全年温度恒定。较高的热膨胀系数对于目前装配精度以0.1毫米计算的今天而言是个大问题。金属中也存在着较低热膨胀系数的品种，比如殷瓦钢，但是极不耐腐蚀的特性限制了使用的价值。复合材料的极低热膨胀系数吸引了波音等公司。
第二，复合材料更适合一体化设计。复合材料的应用使波音可以造出超大尺寸的整体件，同时因低膨胀，尺寸也不会随温度变化产生改变。一体化设计已是大势所趋，无论是手机，汽车还是飞机都在应用。《超级工厂》有一集讲的是意大利超跑帕加尼huayra的诞生。其中刹车部分是典型的一体化设计，从原来25个零件最后减到一个零件，减重效果相当明显。由此可以看出一体化的设计有着极强的应用前景。787对于航空业界的震撼相当巨大。一架飞机的外部几乎没有一个铆钉，这在之前不可能发生的事情发生了。飞机不再是一块块金属蒙皮铆在铝制的隔框，而是一个个复合材料制成的圆筒拼在一起。不过这些部件拼接时还是铆接。用波音的数据来说，一段机身因结构一体化，取消了约1500块铝合金蒙皮和40000至50000个紧固件。这不仅是减重了，更是大幅减少了装配成本。
第三，复合材料有着传统材料所没有的各向异性。工程师可以将更多实验室里的空气动力设计应用在现实中。传统材料中的原子、晶粒发布十分均匀，因此使其在各个方向上的力学性能都高度相似。但复合材料完全不同，由于铺设方向的不同，其在不同的方向上，强度等力学性能会有截然不同的变化。以单向铺设的复合材料构件为例，在纤维方向与垂直方向上，强度相差几个数量级。工程师可以将设计更完整地呈现。各向异性催生了气动弹性剪裁，这种技术被广泛应用于787等飞机的机翼上。因复合材料，无论是自适应机翼，前掠翼还是nasc的其他黑科技都有可能得到大规模应用。787机翼的变形极好地证明了复合材料的强大。
四、复合材料在实际中的问题
复合材料在实际应用中仍然存在的问题。第一，复合材料失效性质是什么样的，什么时候失效和为什么失效。第二，复合材料如何检测，如何更有效地发现问题。第三，如何修复复合材料，同时有没有更好的方法。维修是在使用过程中发现问题，解决问题的一个过程。
一、复合材料的失效。材料的失效通常指在正常或不正常的工作环境中，材料发生了不能工作的现象。金属的失效相对简单，例如疲劳、腐蚀、蠕变等等。目前复合材料的失效主要就是纤维布与纤维布之间的分层，因此本文主要讨论的失效是分层。个人认为复合材料仍有些失效形式没有表现出来，因本人技术有限，故不论述。不论述的部分还有增强体的失效。纤维与树脂基体之间的粘接力目前无法提升到一个较高的水平，分层仍不可避免。失效的成因往往与冲击有关。铆个铆钉，纤维之间就有可能分层了。所以在787上，波音只允许用挤压式铆枪，而不是常用的气动锤击式铆枪。高能量的冲击例如雷击，鸟撞属于小概率事件，但维修过程中的低能量冲击是天天可能碰到的。一把扳手砸了一下，表面没事，内部已是面目全非。表面可以看到损伤，那么内部已经大范围分层和基体开裂，强度已降低至原来的40%。同时还有树脂基体的的老化问题，也会造成分层。不过对此也不做论述。
二、复合材料的检测。不同于传统材料，复合材料的损伤大多难以察觉，发现基本就到寿命了。发现复合材料的损伤，就变成了新的课题。无损探伤作为一种可以在不损坏零件的情况下，对内部进行检查的方式，被应用在复合材料上。作者在普惠的实习期间，见到了绝大多数的无损探伤，例如荧光粉渗透，磁粉探伤，涡流探伤以及x光射线探伤等，对无损探伤这种技术有了较多的了解。无损探伤虽然很好，但其中大部分并不适用于复合材料，尤其是在飞机上的构件。无损探伤中有些只针对金属，有些只能在表面进行检测，有些设备的体积过于庞大，并不能很好地手持操作。曾经在检修F-22的复合材料机翼时，通常的设备并不合适，F-22的生产商洛克希德.马丁公司（以下简称洛马）特地开发了新设备。目前可用于复合材料的探伤方式。第一，x光射线。第二，计算机层析照相，也就是CT。第三，超声波检测。第四，声发射检测。还有些其他的方式，碍于篇幅有限，不进一步阐述。同时有公司正研究在涡轮叶片中加入传感器，使其一有裂纹就警告。现在的微电子技术十分发达，在石墨烯等新材料的帮助下，更小的传感器比以前更容易制造。在材料中加入微传感器是很有可能的。未来，当损伤刚发生的时候，维修人员就已经知道了。
三、复合材料的维修。复合材料的修理是个大课题。复合材料需要高要求的工作环境，同时需要维修人员有好的技术。这是个多方面的问题，与复合材料自身有关。首先，复合材料的修补通常需要使用树脂基体。虽然复合材料本身常常是无毒的，但促使树脂固化的固化剂以及有机助剂等等却有着毒性以及污染的问题。复合材料会受潮，自身会储存水分，必须有较高的环境要求。同时，复合材料打磨下来的碎屑尺寸非常小，处理起来非常麻烦。通常在打磨复合材料之前，需要在打磨区域外搭个十分严实的帐篷。复合材料的的修复主要是去掉原来的受损的区域，再补上一块。实际操作时，打磨去除材料时的难度相当大。复合材料部件上一层碳纤维布0.01 英寸，修三层，0.03 英寸厚，要把它打磨成1.5 英寸宽的斜面。不仅要分清楚每一层纤维布的铺层方向，最后的区域要打磨成圆形或者理想点打磨成椭圆形。换算成毫米，可见难度之大。据资料表明，复合材料的维修难度对于维修基地而言也是相当高的。复合材料修补难度还不止这些。通常只用树脂修补，还有其他的方法，比如在某些区域，用紧固件来代替树脂。复合材料不怕腐蚀，通常只有钛制的或莫奈合金的紧固件可以使用。同时必须使用特制的挤压式铆钉。在高温合金或者钛合金上钻孔的难度已经非常大了，几个孔已是钻头的极限。由于复合材料的散热性较差，在复合材料上钻孔更难。在F-22的复合材料机翼上钻孔几乎是不可能的，一个孔可能需要数根钻头。最后洛马特地开发了金刚石钻头，才基本解决了问题。由此也可见复合材料维修的复杂性。
五、解决方法
解决方法共三点，加强人员培训，使用新技术或者新思路以及加强基础研究。
第一，加强人员培训。复合材料构件虽然性能优异，却无法承受冲击，有时连低能量的冲击都有可能使整个工件报废。复合材料的制造缺陷与本文相关性不大，但是使用损伤时刻存在。使用损伤分两类，高能量冲击与低能量冲击。高能量冲击通常属于突发事件，无法避免。低能量冲击通常由人员的失误和日常飞行引起。人员的失误应该极力杜绝。比起鸟撞，雷击，滑跑过程中的地面上的外来物FOD等不可控的因素，人属于相对可以控制的，实现起来的成本比较小，比较现实。加强人员的人为因素培训，避免发生二次损伤。接下来是增加人员的技术培训。复合材料的维修难度比金属要高，人员的要求也需要提高。新的工具设备，人员都需要熟练掌握。在没有更好的技术或者设备辅助的情况下，人员只能依靠自己的技术，技术水平的高低直接影响到最后的成功率。
第二，使用新的技术或者思路。在普惠时的亲身经历，当时在特种工艺车间学习热喷涂，当时有一个难题放在车间主任面前。一个附件齿轮箱需要喷涂修复一个直径很小的尺寸，相当难处理，条件互相掣肘。一方面温度不能下降，但是没冷却，因为壳体太重，转不快无法自然冷却，另一方面，温度太高，铝制壳体受不了，同时无法直接冷却，温度太低，涂层受不了，会自行脱落。所有的思路是通常地做加法，不是加转速就是加保护。作者向师傅提出，能否将粉末的直径缩小一个等级，思路是做减法。他认为理论上确实可以这么做。不过结束了实习，不知道结果。有些时候换个思路看问题，可能更容易些。就像前面所写的，在材料里加传感器，就有能力在产生损伤的一开始，便知道哪里出现了问题，可以用最小的代价来解决问题。现在F-35上使用的蒙皮叫做智能蒙皮，是一种功能型复合材料，可以隐身，部分代替天线，同时拥有一定的自修复能力。在维修的时候，可以不再仅仅使用传统的材料。波音专门推出过针对787外场维修时用的修补片，半永久半临时性质的。认为如果可以把传统材料的修补片，换成更方便维修功能型材料的，例如带有自修复效果的补强片。需要注意的是，其可靠性以及可行性方面可能存在问题，需要时间。同时，这几年，科技的发展越来越快，无论是材料，还是制造工艺，都在增强提高。航空业却似乎停止不前，马航失联，才开始重视飞机的实时通信能力，当前的技术都不知是多少年前的。安全与可靠是个几乎绕不过去的话题。不考虑成本的情况下，有了新技术，就反复论证，但是现在有两种情况。一种是新技术完成了论证，通过了考验，因为论证时间太长而过时了，另一种则相反，也通过了测试，但是仍然不够可靠，例如锂电池，标准一再降低但是仍有问题。虽然安全性一直是客机的首要要求，不过安全性标准在不降低部分要求的情况下，应变得更利于新技术的实用化。在航空业正处于十字路口时的当下，大量新技术井喷，安全性标准将面对越来越多的质疑，规则的制定者也会面临更大的压力。从锂电池上，就可以看出美国联邦航空管理局（以下简称FAA）对锂电池没有足够的技术储备。面对大量新技术，FAA的准备明显不足。对于安全性的要求应当更有弹性，更包容新技术。
第三，加强基础研究。还是先举个普惠的例子，去实习前，中航商用发动机公司的人正好去培训，路过看到一些刚刚拆下来的紧固件，便讨了回去。我们当然可以制造紧固件。但背后的原因值得我们思考，个人认为与商用发动机的需求有关。一台好的发动机不仅仅注重其性能，更重要的是其细节，例如可维护性。可维护性一直是国外的重点研究科目，但我国从建国后就没有真正造过一台面向民用市场的航空发动机，甚至堪用的核心机都没有，这次却要做出与CFM-56同级的发动机，要求自然是面面俱到，难度巨大，很多设计只能借鉴国外，自身的基础远远不够。能够体现一个工业大国真正实力，不仅仅是超大型机械，更多时候这些机械背后的细节，比如一个O型圈。苏联人就是个绝佳的例子，作为曾经的超级大国，苏联人的飞机设计地并不差，他们在基础物理方面的造诣，仍然够俄罗斯使用至今。但是作为基础的材料，却也是其致命伤，优秀的设计差点变成平庸之作，这样的例子比比皆是。加强基础研究，虽然过程漫长痛苦，却是值得的。日本人喜欢钻研，不怕枯燥，成为了今天材料方面的强国。今天787大量部件由日本制造不无其道理。航空业越来越受到国家重视，原因是其背后的利益。一架飞机从原料变成最后的成品，其中有无数的企业在幕后，需要大大小小各个学科的知识，对于拉动国内的各个学科的基础研究有着积极的作用。复合材料作为下一代客机的重要基础，必然是下一个知识高地，想要从泰坦的蛋糕上挖掉一块，加强基础是必经之路。
复合材料十分强大，也十分脆弱。787可能会成为机库皇后，不仅仅是因为锂电池，复合材料的机身可能是个更大的问题。复合材料虽然在其他领域用了很多年，在飞机也不是一天两天了。早在2000年，NH-90直升机就已是全复合材料的机身，现在在多国服役，表现良好。但是作为一种使用了多年的材料，人类对于其的了解仍然不够，就像锂电池。70年代第一块锂电池诞生，90年代锂离子电池研制成功，并量产，随后被广泛应用，并不断改进。但问题是人类做了大量研究后，仍不知道锂电池什么时候因何原因而起火。正如同曾经的电报一样，有些时候理论研究是落后于实际使用的，但这并不妨碍那些新技术或者好的技术被应用。即使是金属材料，人类研究了数百年，仍然没有彻底了解其性质，但这并没有阻挡金属成为我们日常生活中最常用的材料之一。复合材料也是同样的。即使我们仍没有真正了解复合材料，也必须做好准备工作，同时不断地开展研究。下个时代的飞机将突破我们的固有思维，复合材料一定是其中的基础。无论是基础研究，还是实际使用，如果没有抓住787的典型，好好研究复合材料的特性，那么中国的飞机没有可能成为ABC中的C。这是种赶超的哲学，不在于赶上，而在于超越。正如同美苏在冷战期间的军备竞赛，苏联只有不断追上美国，却从没有超越过。
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今日搜狐热点比声音还快（下）——漫谈超音速客机
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　　然而，人类的超音速之梦并没有就此挥之而去。超音速客机在人们意想不到的方向异军突起，以前不为人们注意的领域差点接过了超音速客机的接力棒。如前所述，音爆的强度不光和飞机的速度有关，也和飞机的大小有关。尺度较小的超音速飞机的音爆比大型超音速飞机小很多。90 年代初，世界上公务飞行掀起了一个小高潮，以制造高机动性超音速战斗机著称的苏霍伊和格鲁曼合作，首先提出超音速公务机（supersonic business jet，SSBJ）的概念，以后达索和其他公司也跟进，其中 Aerion 的超音速公务机的速度达 M1.6，航程 7,200 公里。但是公务机的事情像时装一样，此一时彼一时，超音速公务机最后还是没有成大事。一波未平，一波又起，波音在图谋对抗空客的巨无霸 A380 客机时，想剑走偏锋，推出&音速巡航者&（Sonic Cruiser），航程 16,000 公里，以 0.95 马赫的速度飞行，在不引起音爆的前提下，最大限度地提高巡航速度，而油耗只比同级高亚音速客机高 15-20%。波音的如意算盘是长途高速的点到点航线，但波音的侧手剑在现实面前一折两段，航空公司和旅客对&音速巡航者&的概念不感兴趣，为不到 10% 的速度提高而巨资更新机队和增加油耗不值。波音只好悄悄地中止了这个计划，代之以循规蹈矩的波音 787。日本从 90 年代开始研制称为 NEXST 的超音速客机，并在 2002 年 7 月在澳大利亚的沙漠中，成功地进行了小比例模型试验。计划载客量 300 人，航程 12,000 公里，要求在 2015 年将新型超音速客机投入运行，但要是按照现在这个进度，恐怕不大可能。
波音&音速巡航者&（Sonic Cruiser）的想象图
波音想得很美，但是脱离实际，所以只有想象图可看了
苏霍伊和湾流（Gulfstream）合作的 S-21 超音速公务机方案
S-21 后来由双发改为三发，气动布局也有所改变
达索的超音速公务机模型，仍然采用达索独特的三发布局
Aerion 的超音速公务机（SBJ）想象图，像一架放大的 F-104
Aerion SBJ 的机内
日本 NEXST 先进超音速客机自由飞模型
NEXST 模型在澳大利亚的试验过程
NASA 的先进超音速客机模型
　　超音速客机的难点仍然在于发动机。涡喷发动机是喷气发动机中最早、最基本的，简单、轻巧，迎风面积小，高速性能好，适宜于高空高速飞行。但是低空低速飞行时，涡喷发动机的喷气速度太高，推进效率低，油耗和噪音大。涡桨发动机的低空、低速推进效率高，但是迎风阻力大，用于超音速飞行是没戏了。涡扇发动机是涡桨和涡喷之间的折中，部分空气通过核心发动机和燃油混合燃烧，膨胀做功，另一部分空气从核心发动机外流过，一方面冷却核心发动机，更重要的是，和核心发动机的炽热喷气混合，降低喷气温度和速度，通过引射增加总的喷气量，以提高推力。空气沿核心发动机外的流路称为外涵道，核心发动机内的流路当然就是内涵道。内外涵道的空气流量之比称流量比或旁通比（bypass raio），也称涵道比。涡扇发动机最适宜于高亚音速飞行，低流量比的涡扇可以用作超音速飞行，流量比从 0 增加到 0.7，可以减低单位油耗（specific fuel consumption，sfc）1%，但是同样推力的空气流量需要增加 50%，这就需要增加进气道的截面积和系统重量。涡扇本身就比涡喷要复杂，重量要大。STAC 早年就计算过，算入典型的起飞、着陆和空中待命的时间，在航程 5,000 公里、M2 巡航时，涡喷和涡扇的最终油耗相当。最理想的情况是研制变循环发动机，在低速时，特性接近涡扇；在超音速时特性接近涡喷。但是变循环发动机说起来容易，做起来很难。涡扇发动机的奥妙之处就在于核心发动机前的那个大大的风扇，在涡喷模式时，如何把这个风扇藏起来是很大的一个难题。在发动机这样严酷的工作环境下，机械折叠叶片什么的太不现实，怎么使气流绕过风扇直接进入核心发动机呢？中置串联风扇（mid tandem fan）是欧洲比较看好的思路。
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音速巡航者的背景
我有更好的答案
baidu，并把研究转向其它路线，「音速巡航机」便是其中之一。与大载客量的A380不同的是。<img class="ikqb_img" src="http,000呎，续航距离为6，波音方面也承诺这款飞机在速度比一般客机快20%的情形下也不会产生如协和机的声爆等噪音污染，攀升高度也会超越40.hiphotos.baidu.com/zhidao/wh%3D600%2C800/sign=03f6156abe014a90816b4ebbac79f3df8dcd100abd，但以同样的航线计算.hiphotos.baidu.com/zhidao/wh%3D450%2C600/sign=6e6c369f3e12b31bc739c52dbac79f3df8dcd100abd://f
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　　波音在对民航市场的研究中发现，从波音 707 发明以来，除了协和式的特例，民航飞机在速度上没有大的突破，而更高的营运速度对航空公司和乘客依然有很大的吸引力，尤其在航线越来越长、航班越来越频密的情况下。乘客钟爱高速度的原因不言自明，但高速度使航空公司可以用较少的客机在较多的航班之间周转，减少营运成本。于是波音的下一个擦边球是&音速巡航者&（Sonic Cruiser），将巡航速度从 0.85 马赫提高到 0.98 马赫，快了大约 15%。波音不敢直接上超音速客机，那样的风险和成本都太大。但从高亚音速提高到&高高亚音速&，在技术上没有太大的风险。问题在于，从高亚音速提高到&高高亚音速&，优点没有那么突出。稍高的速度在近程航线上根本体现不出来，即使在温哥华到上海这样的跨太平洋航线上，从 11 小时的飞行时间缩短到 9.5 小时，对乘客来说也没有什么了不起的优越性，对航空公司来说，因为日夜的关系，同样不能增加航班，也没有什么优越性。因此航空公司对投入巨资更新机队而获取这么一点点优越性的兴趣不大。911 之后航空业非常不景气，油耗较高的&音速巡航者&的吸引力进一步下降。实际上，&音速巡航者&的设计要求是油耗不高于波音 767。但在 911 之后严苛的经济环境中，不高于波音 767 的油耗已经不够吸引人了，航空公司追求的是比波音 777 更好的座-公里油耗。波音只好悄悄地把&音速巡航者&也束之高阁。
&音速巡航者&（Sonic Cruiser）是波音的一个擦边球，想用较高的速度带来的高周转率来挑战空客大载客量，但好处有限，应者寥寥
在音速巡航者短短的生命中，布局有过几次细微的改动，这个布局的尾巴有点意思
音速巡航者的鸭式布局倒是在民航客机中独树一帜
音速巡航者和协和式、DC-10 和 A340 的对比，好像应该比 A340 的经济性更好？
　　然而，波音的功夫没有完全白费，在研究&音速巡航者&的过程中，波音确认世界民航市场正在由所谓转运中心到转运中心（hub to hub）的传统概念转向点到点（point to point）的新概念。乘客将不再需要坐小飞机从中小城市到位于大城市的转运中心，然后转乘大飞机作越洋航行，然后再换乘小飞机到目的地，而是直接由中小城市到目的地的中小城市。另外，更加频密但较小的航班对乘客更加方便，航空公司也不需要为凑够人数才开较大的航班。在跨大西洋航线上，波音 747 大量退出而波音 767 成为最流行的机型就是由于这个原因。波音接下去做的是把这个模式推向 757/767 一级的中型飞机，但增加航程、舒适性和经济性，以更好地服务于远程的中小城市之间。于是波音推出了高亚音速的波音 7E7，后来重新定名为 787。
经过一番折腾，波音最终回到常规的宽体客机上，先命名为波音 7E7，最后正式定名为波音 787
这是波音 787-3（中短程型）的样子
波音 787 的航程。远程的 787-8 将可以从西雅图直飞奥克兰，中短程的 787-3 将可以从西雅图直飞巴拿马。能够在如此悬殊的航程上用同一架基本飞机达到两者兼优，这功力不一般
波音 787 将像空客一样，大量采用异地组装，以最大限度地利用各地的成本优势。为此，波音特地改装了三架 747 货机，用于越洋运送特大机体构件
　　波音 787 在基本概念上并没有太突破性的东西，常规布局，翼下双发。但它有内秀。吸取了 767 机身不够宽而败给 A300/330 的教训后，波音决定将 787 的机身加宽到 5.74 米，超过 A300/330 的 5.64 米。提高了远程乘客的舒适性，也增加了货运的灵活性。787 将取代 757、767 和 777 的下端，作为波音中型客机的主力，其最远航程可以保证从芝加哥到悉尼的直飞，但也有为中近航程而优化的型号，适合不同的用途。能够用同一架基本飞机同时对超远程和中短程最优化，这功力很是了得。波音 787 首次用复合材料作为客机的基本材料，这使机体重量大大减轻。先进的发动机和电子控制系统使营运成本比 777 都有明显的降低。机舱内采用 LED 灯光，可以调节光色来适合不同情况的需要，帮助乘客调整日夜状态。
波音 787 的机舱将采用更明快、亮丽的设计，以增加乘客的舒适
通过光色的调节，可以模仿日夜、四季的气氛，帮助调整长途乘客的时差和季节感
　　波音计划于 2007 年 7 月将 787 首飞，2008 年投入航班使用。波音 787 也有自己的问题，问题之一是复合材料机身的维修问题。复合材料质轻，坚固，耐腐蚀，但和常用的铝合金不一样，复合材料的强度来自于纤维的交织，一旦纤维被切断，强度就要受到很大的损失，就像化纤布抽丝一样。所以复合材料破损后，很难采用焊接或胶结的办法来修补。更糟糕的是，复合材料不像金属，不容易通过常规的目视检查发现裂纹和疲劳，所以复合材料构件可能在征兆不明显的情况下&突然&就损坏，而不容易防患于未然。这些一直是军用飞机使用复合材料的常见问题，也是复合材料在客机中使用的一大障碍。波音声称已经解决了这个问题，但没有多说细节，外界对此还是将信将疑。787 的一个设计要求是可以在两种发动机之间在 24 小时内快速更换，以方便航空公司择优选择不同的发动机，而不必在一棵树上吊死。但这个能力遭到质疑，据说更换不是 24 小时，而是至少 15 天。而且航空公司很少有快速更换发动机的要求，毕竟这个很大的开支，没人会没事老换发动机玩。787 也有超重问题，不过这在新研制的飞机中不新鲜。波音正在采取措施解决超重问题，如增加钛制部件的比重。
　　在这一轮大战中，空客从正面出重拳，波音从侧面出勾拳，于是，泰坦之间的战争戏剧性地演变为大卫和戈利亚之间的战争。空客和波音都面临着艰难的抉择。如果空客的超大型路线是正确的，波音的 747 将不敌 A380，波音将丧失高端市场，而且在很长时间内难以卷土重来。超大型客机的研发不是说开始就开始的，从 747 失去的进帐将使波音的抉择更为困难。但在另一方面，波音的中型路线如果是正确的，空客将丧失可能成为新的增长点的中型远程的市场，而 A380 的天文数字的投资可能打了水漂。世界民航客机的两大巨头选择了截然相反的两条产品路线，而两者的生存都系于路线的正确，失误的代价是不可想象的。
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