基于主成分分析法的民機(jī)商載航程評(píng)估指標(biāo)構(gòu)建

楊李+張潔

摘 要：商載和航程最直接影響機(jī)型與市場(chǎng)需求的貼合度，進(jìn)而影響航空公司航線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和營(yíng)業(yè)收入。文章針對(duì)民用飛機(jī)商載航程，采用主成分分析法構(gòu)建客觀合理的指標(biāo)體系，并以窄體機(jī)為例評(píng)估商載航程能力，支持機(jī)型市場(chǎng)適應(yīng)性分析、競(jìng)爭(zhēng)分析。

關(guān)鍵詞：主成分分析；民用飛機(jī)；商載；航程；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

中圖分類號(hào)：F560.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0089-02

1 概述

商載，又稱有效載荷，是指旅客、貨物和行李的重量。航程，是指在平靜大氣中，飛機(jī)沿預(yù)定航線飛行并耗盡其可用燃油量能飛過(guò)的水平距離。[1]商載和航程是航空公司飛機(jī)引進(jìn)時(shí)最為關(guān)注的指標(biāo)，最直接影響機(jī)型與市場(chǎng)需求的貼合度，進(jìn)而影響航空公司航線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和營(yíng)業(yè)收入。

商載航程是影響飛機(jī)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，基于AHP-TOPSIS的民用飛機(jī)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)估模型闡述了評(píng)估體系和操作方式[2]，但是每個(gè)指標(biāo)仍然需要專家定性評(píng)估，受到專家經(jīng)驗(yàn)和學(xué)識(shí)的影響。在此基礎(chǔ)上，本文意在針對(duì)商載航程指標(biāo)采用主成分分析法，構(gòu)建定量的評(píng)估體系，使得評(píng)估更為客觀準(zhǔn)確，并以窄體機(jī)為例驗(yàn)證方法和體系的可用性，支持市場(chǎng)適應(yīng)性分析、競(jìng)爭(zhēng)分析，從而為航空公司機(jī)型選擇、制造商機(jī)型參數(shù)權(quán)衡提供依據(jù)。

2 商載航程指標(biāo)體系分析

2.1 商載航程圖

商載航程圖集中體現(xiàn)出了飛機(jī)重量、氣動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，最直觀、最簡(jiǎn)便的反映出了航空公司最關(guān)心的商載和航程能力。商載航程圖可以反映飛機(jī)在給定商載情況下的可飛航程，或是飛機(jī)在給定航程情況下的對(duì)應(yīng)商載，也可以看出飛機(jī)的滿客航程是受最大起飛重量限制還是受最大載油量的限制。

航空公司在機(jī)隊(duì)規(guī)劃中對(duì)飛機(jī)大小的選擇，需要考慮市場(chǎng)規(guī)模、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境、公司戰(zhàn)略等，而對(duì)航程能力的要求，會(huì)考慮飛機(jī)殘值、與航線網(wǎng)絡(luò)的匹配等。若航線距離沒(méi)有達(dá)到滿載航程，飛機(jī)生產(chǎn)力將無(wú)法實(shí)現(xiàn)最大化，但航空公司也需要因?yàn)檫^(guò)強(qiáng)的續(xù)航能力而支付起降費(fèi)、機(jī)務(wù)維修等其他額外的開(kāi)支。隨著民機(jī)制造商能力的提升，飛機(jī)性能已經(jīng)不再是制約航空公司發(fā)展的主要問(wèn)題，航空公司反而通過(guò)將遠(yuǎn)程機(jī)型運(yùn)營(yíng)部分短航線，以提高飛機(jī)的利用率和營(yíng)業(yè)收入。

從商載航程圖分析，認(rèn)為影響機(jī)型商載航程能力的因素如表1所示。

2.2 指標(biāo)初步分析

標(biāo)準(zhǔn)商載體現(xiàn)飛機(jī)的載客能力，進(jìn)而反映與市場(chǎng)需求的匹配和盈利能力。一般渦扇支線機(jī)的典型客艙布局采用單艙，窄體機(jī)采用兩艙，而寬體機(jī)采用兩艙或三艙，并需要對(duì)各家制造商的客艙布局（每排座位數(shù)、每艙座位數(shù)、排距）進(jìn)行統(tǒng)一。最大商載是標(biāo)準(zhǔn)商載和剩余貨郵的和，因此最大商載/標(biāo)準(zhǔn)商載比值越大，說(shuō)明剩余貨郵能力越好。

旅客標(biāo)準(zhǔn)重量對(duì)飛機(jī)商載航程和輪擋耗油產(chǎn)生重要影響，不同機(jī)型不同市場(chǎng)采用的旅客標(biāo)準(zhǔn)重量不同，在市場(chǎng)適應(yīng)性分析和競(jìng)爭(zhēng)分析中應(yīng)該采用相同的旅客重量標(biāo)準(zhǔn)。部分航空公司對(duì)旅客重量標(biāo)準(zhǔn)有計(jì)算要求，若提出較高的旅客重量標(biāo)準(zhǔn)，其必然認(rèn)可所引起的性能降低。不同國(guó)家的民航局對(duì)于旅客標(biāo)準(zhǔn)重量有不同的規(guī)定，EASA還對(duì)此開(kāi)展了調(diào)研。[3]

滿載航程是以最大起飛重量起飛、最大商載的情況下所能飛行的距離。設(shè)計(jì)航程是以最大起飛重量起飛、標(biāo)準(zhǔn)商載的情況下所能飛行的距離。滿油航程是最大起飛重量、最大載油量條件下的航程。滿載航程和設(shè)計(jì)航程體現(xiàn)了對(duì)航線的適應(yīng)能力，當(dāng)航線距離大于設(shè)計(jì)航程時(shí)，則意味著無(wú)法滿客運(yùn)營(yíng)甚至無(wú)法直航。在BD線上，航空公司可以通過(guò)犧牲商載換取額外航程，當(dāng)航線距離超過(guò)設(shè)計(jì)航程，可用座位數(shù)無(wú)法得到利用，商載能力將會(huì)下降，航空公司需要根據(jù)運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況計(jì)算商載換取航程是否有利。[4]到達(dá)D點(diǎn)后，由于油箱已滿，僅能通過(guò)減小起飛重量來(lái)增加航程，但是效果并不十分明顯。轉(zhuǎn)場(chǎng)航程，是無(wú)商載、最大載油條件下的航程，用于轉(zhuǎn)場(chǎng)。

3 基于主成分分析法的指標(biāo)體系構(gòu)建

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是利用降維的思想，將多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合變量（即主成分），每個(gè)主成分都是原始多個(gè)變量的線性組合，各主成分之間互不相關(guān)，從而這些主成分能夠反映始變量的絕大部分信息，且所含的信息互不重疊。[5]

本文選取14款窄體機(jī)進(jìn)行評(píng)估。采用95kg旅客標(biāo)準(zhǔn)重量，典型兩艙布局，巡航高度35000ft，典型巡航速度和典型備份油（200nm+30min+5%飛行油耗），利用Piano軟件獲得商載航程數(shù)據(jù)。其中neo和MAX作為改進(jìn)型，由于機(jī)身長(zhǎng)度并未改變，盡管典型布局座位數(shù)增加，但認(rèn)為其商載能力與老一代相當(dāng)，在評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)商載、最大商載/標(biāo)準(zhǔn)商載比值兩個(gè)指標(biāo)時(shí)均采用相同座位數(shù)。

通過(guò)SPSS對(duì)相關(guān)性矩陣中數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)，影響因素直接具有較高的相關(guān)性，F(xiàn)1和F2相關(guān)性系數(shù)0.875，F(xiàn)6和F8相關(guān)性系數(shù)0.944，通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)效度檢驗(yàn)，KMO值為0.520，Barlett球形檢驗(yàn)的近似卡方為159.795，且顯著性概率為0.000小于0.001，因此認(rèn)為適合采用主成分分析法。

經(jīng)分析，前3個(gè)主成分因子對(duì)應(yīng)方差累計(jì)值達(dá)到90.328%，

除滿油商載的共同度為74.6%，其余變量的共同度都在80%以上，因此這三個(gè)因子具有較好的解釋能力。

由系數(shù)矩陣將這三個(gè)主成分因子表示為9個(gè)指標(biāo)的線性形式，并按主成分因子的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)計(jì)算同和得分。

P1=0.131F1+0.082F2+0.099F3-0.027F4+0.166F5+0.339F6+0.263F7+0.319F8-0.015F9

P2=-0.282F1+0.337F2-0.034F3+0.263F4+0.134F5+0.113F6-0.057F7+0.052F8+0.284F9

P3=0.117F1-0.109F2+0.480F3-0.090F4-0.589F5-0.156F6+0.053F7+0.016F8-0.074F9

W=0.509P1+0.328P2+0.163P3

根據(jù)各機(jī)型因子得分和排序（詳見(jiàn)表3），200座級(jí)的窄體機(jī)得分高于160座級(jí)，高于120座級(jí)，并且改進(jìn)型的得分高于老一代機(jī)型，例如B737-800排名僅為12，但B737MAX 8的排名提升至6，可見(jiàn)所提取的主成分不僅充分反映了商載航程圖涉及的各個(gè)參數(shù)，其結(jié)果又能客觀合理的體現(xiàn)機(jī)型的商載航程能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

盡管民用飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力受機(jī)場(chǎng)適應(yīng)性、客艙舒適性、維修性、殘值等各個(gè)因素的影響[4]，但商載航程是航空公司引進(jìn)飛機(jī)時(shí)考慮的重要因素，直接影響其市場(chǎng)適應(yīng)性、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性，利用主成分分析法進(jìn)行評(píng)估，可以用少數(shù)幾個(gè)成分來(lái)解釋多個(gè)影響因素，不僅充分提取原變量的信息，還能使變量簡(jiǎn)化，以獲得客觀的評(píng)估結(jié)果，支持航空公司對(duì)機(jī)型的抉擇，制造商對(duì)機(jī)型參數(shù)的確定。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭博智，陳迎春.商用飛機(jī)專業(yè)術(shù)語(yǔ)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2011：441，169.

[2]張潔.基于AHP-TOPSIS的民機(jī)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)估模型及應(yīng)用[A].上海市航空學(xué)會(huì)2016年綜合性學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2016：66-71.

[3]drs. Z. Berdowski etc. Survey on standard weights of passengers andbaggage[EB/OL]. Zoetermeer，2009.

[4]保羅克拉克.大飛機(jī)選購(gòu)策略——航空公司機(jī)隊(duì)規(guī)劃[M].北京：航空工業(yè)出版社，2009：133-138.

[5]包昌火，等.信息分析和競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)案例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012：826-849.endprint