一種降低航空運(yùn)輸成本的方法

周艷萍

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，適航工程中心，上海 201204)

0 引言

每個(gè)航空公司的運(yùn)營(yíng)都伴隨著高昂的成本代價(jià)。如何降低成本，實(shí)現(xiàn)高效能運(yùn)行，已經(jīng)成為航空公司、飛機(jī)制造商甚至發(fā)動(dòng)機(jī)制造商都在積極研究探討的一個(gè)問題。

成本指數(shù)方法是一種綜合考慮航空公司燃油成本和直接運(yùn)行成本，使運(yùn)行總成本達(dá)到最低的一種方法。通過恰當(dāng)?shù)厥褂贸杀局笖?shù)方法，可以顯著地降低航空公司的綜合運(yùn)行成本。

圖1給出了航空燃油平均價(jià)格在1987到2008年間的增長(zhǎng)趨勢(shì)曲線。

圖1 航空燃油價(jià)格走勢(shì)

1 航空公司的運(yùn)行成本

航空公司的運(yùn)行成本包括直接運(yùn)行成本和非直接運(yùn)行成本。直接運(yùn)行成本和非直接運(yùn)行成本的差別是:前者和飛行直接相關(guān)，只要航空器起飛，就會(huì)有直接運(yùn)行成本產(chǎn)生;非直接運(yùn)行成本則是無(wú)論飛機(jī)是否飛行都會(huì)產(chǎn)生的成本。

直接運(yùn)行成本按類別可以分為固定成本、時(shí)間相關(guān)成本和燃油成本。固定成本是指和飛行小時(shí)數(shù)或飛行速度沒有關(guān)系的成本，主要包括機(jī)場(chǎng)費(fèi)用、導(dǎo)航費(fèi)用、航空器保險(xiǎn)費(fèi)用、地面操作費(fèi)用等;時(shí)間相關(guān)成本即指當(dāng)飛行小時(shí)數(shù)或速度發(fā)生變化時(shí)，費(fèi)用也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化的成本，主要包括租機(jī)費(fèi)用、機(jī)組及乘務(wù)員費(fèi)用、航空器維修費(fèi)用、旅客服務(wù)費(fèi)用等。在進(jìn)行成本指數(shù)計(jì)算時(shí)，只考慮燃油成本及時(shí)間相關(guān)成本。

圖2 航空公司主要直接成本

圖2是根據(jù)2001年ICAO的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出的直接成本示意圖［1］。圖中，占比最大的是燃油，達(dá)27%，其次是飛機(jī)維修成本占15%，機(jī)組成本占12%。根據(jù)Boeing在2011年的數(shù)據(jù)，燃油成本在直接運(yùn)行成本的總額中目前已經(jīng)達(dá)到45%左右。

2 成本指數(shù)和經(jīng)濟(jì)速度的意義

正如我們所知道的，當(dāng)航空器以較快的速度飛行時(shí)，由于燃油消耗增大使會(huì)燃油成本增高。但另一方面，速度的增大使航段的飛行時(shí)間減少，從而使飛行時(shí)間相關(guān)的成本減低。因而怎樣確定一個(gè)合適的飛行速度能使燃油成本及時(shí)間相關(guān)成本的總和達(dá)到最小就成為討論的焦點(diǎn)，這就是成本指數(shù)(Cost Index，CI)方法要解決的問題。

圖3中，黑線為燃油成本曲線。紅線為時(shí)間相關(guān)成本曲線，藍(lán)線是總成本曲線。最大航程速度MRC對(duì)應(yīng)最小的燃油消耗狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)速度ECON對(duì)應(yīng)最小的綜合總成本狀態(tài)。成本指數(shù)方法旨在合理給出航空公司運(yùn)行的成本指數(shù)，根據(jù)飛機(jī)的飛行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及成本指數(shù)，確定出ECON速度。

圖3 經(jīng)濟(jì)巡航速度

成本指數(shù)CI定義如下:

CI=單位時(shí)間成本($/Fhr)/單位燃油成本

設(shè):CT:單位時(shí)間成本 ($/Fhr)

CF:單位燃油成本 ($/lb)

R:飛行距離 (nm)

T:飛行時(shí)間(Fhr)，T=R/(a·M)，(a音

速，M:馬赫數(shù))

Q:燃油里程(nm/lb)

F:消耗的燃油(lb)，F(xiàn)=R/Q

CI=CT/(100CF)

時(shí)間成本和燃油成本的總和:

C=CT·T+CF·F

=CT·R/(a·M)+CF·R/Q

求最小總成本對(duì)應(yīng)的ECON速度:

可見，經(jīng)濟(jì)速度(ECON)是成本指數(shù)CI、高度、重量、風(fēng)等的函數(shù)。當(dāng)CI=0時(shí)，經(jīng)濟(jì)速度取值為最大航程速度MRC。目前波音及空客飛機(jī)的飛行管理計(jì)算機(jī)(FMC)都具有ECON速度計(jì)算功能。只要將恰當(dāng)?shù)某杀局笖?shù)輸入給FMC，F(xiàn)MC就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)飛行狀態(tài)下的ECON速度。在ECON速度模式下，飛機(jī)會(huì)按ECON速度飛行。

下述算例給出某飛機(jī)在同一高度層、不同M數(shù)下飛行所產(chǎn)生的各項(xiàng)成本費(fèi)用及其對(duì)比。

航程:100nm

飛行高度:35000ft

重量:14062kg

單位時(shí)間成本:1500$/Fhr

燃油價(jià)格:1.1$/kg

假設(shè)飛機(jī)在不同M數(shù)下飛行，飛行航時(shí)、燃油成本、時(shí)間相關(guān)成本及總成本的計(jì)算結(jié)果如表1，總成本和飛行速度的關(guān)系見圖4。

表1 某飛機(jī)不同馬赫數(shù)下直接運(yùn)行成本對(duì)比

圖4 某型飛機(jī)在不同M數(shù)下飛行的直接成本對(duì)比

可見，在ECON速度下飛行，總成本最小。

3 成本指數(shù)的計(jì)算思路

確定成本指數(shù)的一般步驟如下:

1)從公司運(yùn)行成本數(shù)據(jù)中找出和時(shí)間相關(guān)的成本項(xiàng)目;

2)對(duì)找出的成本項(xiàng)目進(jìn)行仔細(xì)分析，排除那些看似是時(shí)間相關(guān)，實(shí)際是固定成本項(xiàng)目或是發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)/起落相關(guān)的項(xiàng)目;

3)求出所有時(shí)間相關(guān)項(xiàng)目的費(fèi)用總和，計(jì)算單位飛行小時(shí)費(fèi)用;

4)確定發(fā)生的燃油成本或價(jià)格;

5)計(jì)算近似的成本指數(shù)。

在進(jìn)行成本指數(shù)計(jì)算時(shí)，判明一項(xiàng)成本是否與時(shí)間相關(guān)有時(shí)會(huì)比較困難，一個(gè)簡(jiǎn)單的原則是如果飛行速度變化，該項(xiàng)費(fèi)用也會(huì)隨之增加或減少，則這項(xiàng)成本就應(yīng)當(dāng)是時(shí)間相關(guān)成本。

航空公司運(yùn)行成本分析中一大部分的工作是進(jìn)行飛機(jī)維修/維護(hù)成本和機(jī)組成本分析。飛機(jī)維修是根據(jù)維修大綱進(jìn)行的，大綱中的項(xiàng)目或是按飛行小時(shí)數(shù)、或是日歷時(shí)限、或是飛行起落/發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)數(shù)進(jìn)行計(jì)劃。只和飛機(jī)的起落次數(shù)或發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)次數(shù)有關(guān)項(xiàng)目不應(yīng)納入成本指數(shù)計(jì)算。對(duì)按日歷時(shí)限給出的維修或維護(hù)要求，由于使用率不同，飛機(jī)發(fā)生損傷的程度有可能不同，產(chǎn)生的維修費(fèi)用也會(huì)不一樣。對(duì)這樣的項(xiàng)目應(yīng)考慮納入成本指數(shù)計(jì)算。

機(jī)組薪酬成本在成本指數(shù)計(jì)算中是十分重要的內(nèi)容之一。不同航空公司對(duì)機(jī)組薪酬可能有不同的公司政策。一般而言，機(jī)組工資是按一個(gè)約定的飛行小時(shí)基數(shù)按階梯計(jì)算。在該約定飛行小時(shí)數(shù)以下，按固定工資發(fā)放，在其之上，按不同加班小時(shí)數(shù)有不同的加班費(fèi)率。對(duì)固定收入部分，不應(yīng)考慮納入成本指數(shù)計(jì)算范圍內(nèi)。

對(duì)正常情況下機(jī)組培訓(xùn)費(fèi)用，盡管數(shù)額較大，但由于大多數(shù)課程和飛行小時(shí)數(shù)沒有關(guān)系，因此也不納入計(jì)算范圍內(nèi)。

航空器發(fā)動(dòng)機(jī)的租賃、折舊費(fèi)用，根據(jù)合同內(nèi)容，如果有使用率約束要求，則應(yīng)考慮納入成本指數(shù)計(jì)算。

在成本指數(shù)計(jì)算中，有些成本項(xiàng)目要根據(jù)航空公司的具體情況及公司政策來(lái)決定是否納入。比如航班晚點(diǎn)引起的額外費(fèi)用、由于機(jī)組工作小時(shí)數(shù)限制需要增加機(jī)組人數(shù)及相關(guān)培訓(xùn)引起的費(fèi)用等。

4 使用成本指數(shù)需了解的一些事實(shí)

1)由于準(zhǔn)確計(jì)算和劃分各項(xiàng)成本費(fèi)用非常困難，甚至不可能實(shí)現(xiàn)，因而在實(shí)際運(yùn)用中航空公司使用的只是近似真實(shí)的成本指數(shù)。這種由于成本指數(shù)誤差帶來(lái)的成本增加在不同的飛行高度上是不同的。當(dāng)在最佳飛行高度上飛行時(shí)，這個(gè)增加量最小。

2)對(duì)不同的飛行管理計(jì)算機(jī)提供商，成本指數(shù)的變化范圍在0到99或0到999之間。當(dāng)按MRC速度飛行時(shí)，成本指數(shù)為0。

3)在同一航段，使用不同成本指數(shù)對(duì)飛行小時(shí)數(shù)和燃油消耗有相反的影響。使用大的成本指數(shù)意味著較大的飛行速度，因而航時(shí)短、燃油消耗大。在燃油價(jià)格高的時(shí)候，應(yīng)選用小的成本指數(shù)以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)飛行。

圖5是B747-400飛機(jī)從阿姆斯特丹到浦東，在不同成本指數(shù)下的一個(gè)算例。

圖5 成本指數(shù)和燃油消耗及飛行時(shí)間的關(guān)系

4)經(jīng)濟(jì)速度模式下，飛行空速會(huì)根據(jù)航路風(fēng)的大小進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到節(jié)省費(fèi)用的目的。順風(fēng)時(shí)，真空速會(huì)減少，而當(dāng)為逆風(fēng)時(shí)，真空速會(huì)加大。

5)航空器在不同高度層飛行時(shí)，不同成本指數(shù)會(huì)引起飛行速度不同程度的變化。高度層越低，成本指數(shù)的差異所引起的速度變化越大。

6)由于燃油價(jià)格在不同的地區(qū)、在不同時(shí)間段

圖6 ECON模式下空速隨風(fēng)速調(diào)整

圖7 不同飛行高度下成本指數(shù)與飛行速度的關(guān)系

都可能發(fā)生大的波動(dòng)，對(duì)公司運(yùn)行的每一個(gè)航路，按照某個(gè)時(shí)間固定周期(比如每個(gè)月或每季度)，按照當(dāng)?shù)氐娜加蛢r(jià)格對(duì)成本指數(shù)進(jìn)行定期更新，這樣采取動(dòng)態(tài)成本指數(shù)的方法可以盡可能多的得到成本指數(shù)的好處。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于在計(jì)算成本指數(shù)要考慮的因素非常多，要想精確得到成本指數(shù)非常困難，一種推薦的初始使用的簡(jiǎn)單方法是找出和長(zhǎng)航程速度(LRC)相近似的

ECON速度及對(duì)應(yīng)的成本指數(shù)CI，然后在0和該CI

之間選擇一個(gè)合適的成本指數(shù)。一開始使用的成本指數(shù)也許不精確，但只要開始實(shí)施用成本指數(shù)方法制定飛行計(jì)劃，航空公司都可以從中受益。

［1］Roberson B.Fuel Conservation Strategies，Cost Index Explained［J］.AERO Magazine，2007(02).