从飞机性能的角度浅谈机型与航线的匹配

2016年07月31日 航班常识 民航资源网 暂无评论 阅读 564 次
  

从飞机性能的角度浅谈机型与航线的匹配

摘要:在航线运营中如何选择机型一直是航空公司运行中一项重要的课题,选择合适的机型既要考虑机型的座级、运行成本等因素,又要兼顾每种机型不同的性能特点及每条航线不同的运行特点,才能使公司在运行成本效益和安全生产之间实现双赢。本文从飞机性能的角度出发,简单分析如何将机型与航线的特点结合起来,发挥各个机型的特长,从而最大限度地优化机型在航线网络上的匹配。

一、基本概念

谈到机型与航线匹配的基本概念,首先要熟悉航线的各种运行或限制特点,然后再讨论各种机型不同的性能特点,最后探讨如何根据各自的特点将机型与航线合理匹配起来。

(一)航线运行的主要特点和限制因素

1. 航线距离

距离是一条航线最重要的特点,航线距离决定了完成航线飞行所需的时间和油量,由于每个机型有着各自的设计航程能力,航线距离的长短也就决定了哪些机型可以运行该条航线。例如,B747等洲际飞机续航能力可以达到十几个小时,而B737等中短程飞机只能够完成几个小时的飞行。

一般而言,并不需要十分系统的飞机性能知识,航空公司的市场部门就能够将飞机匹配到距离比较恰当的航线上。然而,当一条航线两端的起始和目的机场运行条件较复杂,而或航线距离接近某些机型航程能力的极限值时,再考虑到航路风、高度等对飞行速度的影响,则需要从飞机性能的角度去详细分析哪种机型更适合于该航线的运营。

此外,航班备降机场距离的远近会决定航班的落地剩余油量,而落地剩余油量的多少也有可能影响到飞机的航程和业载,同样需要从飞机性能上进行计算分析。

2. 机场的适航性和飞机起降性能

完成航线距离评估后,则需要考虑航线涉及的起飞机场、目的机场、备降机场的适航性。其中,机场的飞行区等级、消防等级、气象条件、空管保障能力、机场开放时间、进离场程序、进近程序等条件均可能影响到各机型在该机场运行的适航性。例如,某些高原机场或航线只能用特定的高原机型来执飞,所以,在某条航线上选择一个恰当的机型,航线涉及的起始机场、目的地机场、备降机场都必须满足该机型的适航性要求。

即使起飞或着陆机场对于某一个机型是适航的,但也有可能因为需要安全飞越飞行程序保护区内的关键障碍物,而限制了该机型的起飞或着陆重量,从而影响了航班的业载能力和效益,这时就需要对多种机型进行全面的性能评估,选择性能和业载能力最优的机型。影响飞机起飞和着陆性能的机场条件有:机场标高、跑道长宽、道面强度、跑道坡度、飞行程序保护区内障碍物等。

3. 其他特殊运行限制

1)高原运行:机场标高超过1500米的机场称为一般高原机场,机场标高超过8000英尺(2440米)的机场称为高高原机场,航路安全高度超过10000英尺(3049米)的航线称为高原航线,飞机需要具有特定的高原性能才能运行高原机场或高原航线。

2)延程运行(ETOPS):双发飞机在航路上距离可用备降场的飞行时间超过60分钟,或者三、四发飞机在航路上距离可用备降场的飞行时间超过180分钟的运行,称为延程运行ETOPS,执行ETOPS航线需要经局方特殊批准。

3)延伸跨水运行:飞机距最近海岸线的水平距离超过50海里(93公里)的运行,称为延伸跨水运行,需要为飞机配备救生筏。

4)极地运行:飞越北纬78度00分以北区域的运行,需要经局方特殊批准。

5)航行新技术:目前例如基于性能导航(PBN)和广播式自动相关监视(ADS-B)等新技术迅速发展,某些RNAV、ADS-B航路或机场的RNAV或RNP程序对飞机导航能力有相应要求,从而限制了可以运行的机型。

(二)各机型的主要性能特点

1. 飞机基本重量

最大起飞重量MTOW:航空器在开始起飞滑跑时的最大允许重量,该重量是由飞机强度和适航性要求限制的在跑道松刹车点的最大重量。

最大着陆重量MLW:航空器能够正常着陆的最大允许重量,该重量是由飞机强度和适航性要求限制的着陆最大重量。

最大无油重量MZFW:无可用燃油和润滑油时的航空器最大允许重量,该重量是由飞机强度和适航性要求限制的加可用燃油之前的最大重量。

使用空重OEW:制造商的空机重量加上机载设备物品、机组重量、饮用水、餐食报刊等运行项目重量。

以上四个基本重量是经飞机制造商授权和局方审定的重量,在运行中,飞机的实际起飞、着陆和无油重量不能超出以上重量限制,所以这些基本重量也有可能成为限制飞机的航程和业载的因素。

值得注意的是,为满足不同的市场需求和航线距离,同一机型可能会有多个等级的最大起飞重量和最大着陆重量,重量的不同又将同一机型细分为不同的性能特点。

2. 航程能力

决定飞机航程能力的因素是油箱容积和基本重量。很容易理解,飞机的油箱容积越大,航程能力自然越强。但是,当航线较长且飞机的最大起飞重量一定时,燃油和业载之间会有一定的矛盾关系,较多的燃油可能会挤占的部分业载能力,或者较大的业载可能会挤占部分燃油从而缩短了航程能力。

当出现这种业载与燃油争夺起飞重量空间的情况时,就不得不在两者之间做出取舍,通常都是减少业载,保证飞机能够有足够的燃油飞往目的地机场,然而,当业载能力很小时,飞行执行该航线的经济性就值得考量了。

3. 业载能力

航班业载能力受到起飞重量、着陆重量、无油重量三者的限制,为以下三个公式计算结果的最小值:

起飞重量-使用空重-起飞油量

着陆重量-使用空重-落地剩油

最大无油重量-使用空重(即结构限载)

对以上三个公式进行分析,每个公式对应一种常见的情况:

1)当航线距离较长起飞油量较大时,航班业载容易受到最大起飞重量限制;

2)当受备降场较远等因素影响,航班的落地剩余油量较大时,航班业载容易受到最大着陆重量限制;

3)当最大起飞或着陆重量都不限制业载时,航班的业载受到最大无油重量限制,即为飞机的结构业载。

4. 起飞着陆性能

飞机制造商在《飞行手册》中给出了飞机经审定的最大起飞重量和最大着陆重量,然而,受机场标高、跑道状况、保护区障碍物等因素的影响,飞机在某一机场的起飞或着陆重量不一定能达到手册中的最大重量,此时需要根据环境温度、风、使用跑道、襟翼构型等实际运行条件,进行起飞分析表或着陆分析,以确定飞机的实际起飞或着陆重量,然后按照实际起飞或着陆重量计算航班业载能力。

5. 高原性能

当飞机在高原机场起降时,对发动机推力和高高度电门有着特殊要求,当飞机在高原航路运行时,对发动机失效时的飘降能力以及座舱失压时的供氧能力有特殊要求。所以,只有满足这些特殊要求的飞机才能执飞高原航线或高原机场。

6. 翼尖小翼和短跑道性能

随着航空技术的不断发展,飞机制造商推出了一些改善飞机性能的技术,很典型如翼尖小翼和短跑道性能。

在飞机的机翼上加装了翼尖小翼后,可以阻止部分空气从下翼面经翼尖流到上翼面,有效减小诱导阻力,使得飞机起降性能和巡航油耗得到改善。

具有短跑道的性能的飞机,其扰流板打开的角度更大,操作反推的反应时间更短,双尾橇用于保护飞机离地时不易擦机尾,这三个特点使得飞机在短跑道上的起飞和着陆性能更好。

当飞机的起飞或着陆受到机场条件限制时,应当根据限制情况优先使用带翼尖小翼或具有短跑道性能的飞机。

(三)熟悉了航线的运行限制特点和飞机的性能特点后,开展机型与航线的基本原理如下:

首先,将公司的全部机型进行分类,分类的标准是航程能力和性能特点,性能特点包括高原性能、起降性能、导航精度等等。当同一机型具有多种性能特点时,根据特点对其进一步细分。

其次,将公司运行的航线按照运行限制特点进行分类,这些特点包括:高原航线、起降机场条件复杂、延程运行、极地运行、导航能力要求等。同时,根据公司各机型的航程能力范围划定几个距离区间,按照这些区间将公司运行的航线按距离进行分类。

最后,结合以上对机型和航线的分类,按如下原则匹配机型与航线:

第一,飞机的性能必须满足航线的特殊运行要求:如高原、极地、延程运行ETOPS、基于性能的导航PBN,安排有能力的机型执行有特殊运行要求的航线。

第二,飞机的航程能力必须满足航线的航程要求,根据航线的远近安排能够飞抵目的地的机型。

第三,在满足上述两个前提下,为航线选择航班业载能力最大的机型。

二、工作方法

航空公司开展机型与航线匹配工作,通常所面对的是已有的机型与航线网络布局,所以主要工作是对目前运力投放的不断调整优化,使之更趋于完善和高效,主要的步骤如下:

1. 掌握公司的机型与航线匹配情况

首先,通过对公司的机型与航线网络进行全面的梳理分析,掌握公司机型与航线的匹配程度,找出不能满载、满客的航线机型组合。

同时,配合市场部门提出的新开航线和机型变更要求,对市场部门拟使用的机型方案进行分析,给出最优机型方案的建议。

最后,需要持续地监控公司所运行的机场、航线的条件变化,评估条件变化对运行和航线业载的影响,及时将信息反馈给市场部门。

2. 提出机型调整方案

针对不能满载、满客的限载航线,分析评估其他机型的业载情况,机型调整主要考虑以下原则:

1)提高航班可用业载;

2)优先考虑同座级的机型,不改变公司对市场需求的把握。

3)优先考虑同一分公司或基地的飞机,不改变公司运力布局。

经过对多种机型执行限载航线的对比分析,综合考虑各机型的飞机数量、执管属地,最终形成机型调整方案。

3. 机型调整方案的实施

与市场、飞行、机务、运控等相关部门进行协商,在安排航班计划时,优先使用机型调整方案所推荐的机型,提高航班的业载能力。机型调整方案的实施在一定程度上增加了一线运行单位的工作复杂度,需要注意理顺工作流程,落实工作责任,协调多部门分工合作。

需要说明的是,机型调整方案只是对运力配置的优化,而不应成为对运行的限制,当运力调配困难时,仍可以使用有载量限制的机型,以免影响航班的正常运行。

4. 方案执行情况跟踪

根据实际航班的执行情况,对机型调整方案的执行率和业载空间的提升进行统计,评估实施方案带来的效益。对于执行率较低的机型调整方案,需要重点分析方案不能被执行的原因,对方案或者工作流程进行改进。

三、简单案例分析

某航空公司拥有9架150座的中短程飞机,这些飞机的机型、座位布局、使用空重、油箱容积基本相同,但是由于引进时间和市场定位的不同,它们具有X、Y、Z三种性能特点:

性能特点

X

Y

Z

架数

3

3

3

座位数

150

150

150

最大起飞重量

75吨

80吨

75吨

特殊性能

有翼尖小翼

无翼尖小翼

高原性能

该航空公司使用这9架飞机运营三条航线,由基地始发至甲乙丙三地,这三条航线的特点如下:

由基地至

飞行时间

6

4

3

运行特点

航程较长

起飞保护区障碍物较高,限制起飞重量

机场标高3400米

从飞机种类表格可以看出,X、Y、Z三种性能特点的最大不同是:X类飞机的翼尖小翼可以改善在复杂机场的起飞性能;Y类飞机的最大起飞重量较大(MTOW=80吨),比X和Z类在远程航线上具有业载优势;Z类飞机具有高原性能。结合以上机型特点和航线特点,较理想的机型与航线匹配方案如下:

1、首先,由于丙机场标高为3400米,为高高原机场,而机队中仅Z类飞机具有高原性能,所以必须使用Z类飞机执行基地至丙的航线。

2、其次,由于乙机场起飞保护区障碍物较高,限制了飞机的起飞重量,这时带有翼尖小翼的飞机具有起飞重量优势,所以建议使用性能特点为X的飞机执行基地至乙的航线。

3、最后,由于基地至甲航线距离远,飞行时间长,航班加油量大。此时,性能特点为Y的飞机起飞重量大,在加油量较大的情况下可以携带更多的业载,所以建议使用性能特点为Y的飞机执行该航线。

在这个例子中,若使用Z类飞机执行基地至甲或乙的航线,则可能浪费了其高原性能;若使用Y类飞机执行基地至乙的航线,有可能因为障碍物限制了实际起飞重量,从而影响了业载;若使用X类飞机执行基地至甲的航线,有可能因为航程长加油量大,从而影响了业载。

四、安全与效益的提升

根据航线及其涉及机场的运行特点,投入性能特点最为符合的机型,不仅可以降低运行成本、提高运行效益,对于提高安全裕度也很有帮助:

1、效益提升:比如使用航程能力大的飞机执飞远程航线,而或使用起降性能有优势的飞机执飞复杂机场,都可以增加航班的业载能力,提高航空公司的运行效益。

2、安全提升:比如使用具有短跑道性能的飞机执飞跑道较短的机场,而或使用氧气供应能力更强的飞机执行高原航线,都可以提高航班运行的安全裕度。

五、结束语

本文从飞机性能的角度出发,简要阐述了机型与航线匹配的基本概念和工作方法。探讨机型与航线匹配的问题时,如果能够结合市场营销和财务分析,考虑到各条航线对飞机座级和舱位的市场需求,同时考虑到各个机型投入航线的运营成本和收益,从飞机性能、市场需求和成本收益三个方向共同出发进行分析,则能够更加全面地把握航空公司的航线网络布局,提出更加合理可行的机型与航线匹配方案,将是未来的发展方向。

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