一種基于O&D市場的寬體客機衍生機型座級航程確定的方法研究

張 潔 / ZHANG Jie

(上海飛機設(shè)計研究院，上海 201210)

一種基于O&D市場的寬體客機衍生機型座級航程確定的方法研究

張 潔 / ZHANG Jie

(上海飛機設(shè)計研究院，上海 201210)

以STP(Segmentation，Targeting，Positioning，簡稱STP)戰(zhàn)略為指導(dǎo)，結(jié)合O&D(Origin & Destination，簡稱O&D)市場需求和制造商供給能力，從市場細(xì)分和定位、目標(biāo)市場選擇，嘗試為寬體客機衍生機型座級航程分析提供一種不同的角度，探索一種確定座級航程的方法，并以280座寬體客機加長型為例驗證該方法的可操作性。

O&D市場；寬體客機；座級；航程；衍生機型

0 引言

世界主要民用飛機制造商基本都在通過衍生機型機身的縮短或加長、發(fā)動機推力的增加或減少、載油量的加減等方式，在同一系列飛機中獲得不同的座級和航程能力，利用型號多樣化最大限度滿足各類市場需求，在飛機設(shè)計、制造、試驗試飛、運營中實現(xiàn)范圍經(jīng)濟性優(yōu)勢[1]。目前，國內(nèi)針對飛機產(chǎn)品的改進和改型研究主要集中在支線飛機的改型設(shè)計，從飛機設(shè)計、適航審定角度進行總體參數(shù)優(yōu)化[2-4]，從經(jīng)濟學(xué)角度進行商載和航程的優(yōu)化匹配[5]，以及特定座級下設(shè)計航程與機翼、發(fā)動機、特征重量、氣動特性以及燃油經(jīng)濟性之間的關(guān)系[6]，但從市場需求角度提出衍生機型座級和航程的思路尚不成熟，且體系化有待完善。

市場需求是飛機設(shè)計需求的來源，座級和航程直接反映民用客機的市場定位，是飛機產(chǎn)品能否被市場廣泛接受的關(guān)鍵因素[6]，因此座級和航程應(yīng)從市場需求出發(fā)。清晰的市場定位、優(yōu)異的機場航線適應(yīng)性和運營靈活性將是獲得市場認(rèn)可的先決條件，也是后續(xù)進行衍生機型總體參數(shù)優(yōu)化的前提。寬體客機作為高價值、高風(fēng)險的產(chǎn)品，其研發(fā)、批產(chǎn)的投入遠大于其他機型，衍生機型的發(fā)展將更為慎重，如何把握座級航程需求和供給，將是制造商項目研究極為重要的一步。

1 衍生機型座級航程需求

1.1 座級需求

1.1.1 航空市場分類

根據(jù)總旅行時間模型(Simpson and Belobaba，1992)[7]，總旅行時間的航班計劃錯位部分可近似表達為與航班服務(wù)頻率具有一個簡單的反比關(guān)系。

T=t1(固定)+t2(航班計劃錯位)

式中，T為某一旅客航空旅程的總旅行時間；t1為固定的時間，包括進入和離開機場，以及在機場辦理各種手續(xù)的時間；K為各以小時表達的常數(shù)；航班頻率是市場上(每天)離港航班的數(shù)量。

航班計劃錯位時間(或“等待時間”)隨離港航班數(shù)量的增多而減少。如果假設(shè)在一個市場上，旅客希望的出發(fā)時間為06:00～22:00之間均勻分布，即16個小時的“合理”出發(fā)時間段。航空公司所提供的航班頻率均勻分布在該時間段，按照平均等待時間最小化的假設(shè)，則K=4。

對于長、遠程航空市場，即使是極高的離港航班頻率，也不會減少T中相對很長的飛行時間部分。從表1可以看出，航班頻率低時總旅行時間更高，但航班頻率提高到一定程度(如4次以上)，總旅行時間降低的幅度越小。如果再加上進入和離開機場以及在機場辦理各種手續(xù)的時間，該趨勢將更為顯著。因此，從旅客需求角度來說，航班頻率應(yīng)該控制在一個范圍之內(nèi)，過低則無法吸引旅客，過高對旅客吸引力的增加也有限。

因此，航空運輸市場航班頻率與需求規(guī)模一樣是衡量航空運輸市場需求的重要指標(biāo)。

表1 航班頻率與總旅行時間示意(K=4)

注：t1僅為平均飛行時間。

對于中、短程運輸航空市場，按需求規(guī)模和航班頻率，可以分為五大類(詳見表2)，寬體客機適合O&D需求旺盛的快線市場和大運量市場，即日單向O&D旅客量超過400、日單向航班數(shù)超過4班的市場。

表2 短、中程航空市場分類

對當(dāng)前寬體客機運營的長、遠程市場(航段距離≥于5 000km的不經(jīng)停航線[8])進行分析，新市場開拓或需求較低時每周二到四班是最常采用的方式，超過60%的航線日單向航班頻率不足1班，30%左右的航線達到1～4班，僅不足5%的高需求航線能達到4班及以上。

從機型大小與市場匹配角度看，350座以上的寬體客機為旗艦機型，用于開拓公商務(wù)、高需求重點市場，例如英航用波音747-400飛機執(zhí)飛紐約-倫敦航線，阿聯(lián)酋航用A380飛機執(zhí)飛迪拜-倫敦航線；300～350座為遠程主力機型，用于一線較為成熟市場，例如國航采用波音777-300ER飛機執(zhí)飛北京-洛杉磯航線，新航用A350-900和波音777-300ER飛機執(zhí)飛新加坡-阿姆斯特丹航線；250～300座為中遠程主力機型，用于新市場開拓和航線網(wǎng)絡(luò)完善，例如東航云南用A330-200飛機開通上海-昆明-巴黎航線，廈航用波音787-8飛機開通深圳-西雅圖航線，美聯(lián)航用波音787-9飛機執(zhí)飛杭州-舊金山航線。

從寬體客機角度對長、遠程市場進行劃分(詳見表3)，快線市場適合350座以上的旗艦機型，大運量市場適合300～350座遠程主力機型；中等運量市場適合250～300座中遠程主力機型。

表3 長、遠程航空市場分類

系列機型中，一般基本型面向最大細(xì)分市場，具有最大的靈活性和良好的適應(yīng)性，因此首先應(yīng)確定基本型的座級和航程；加長型為經(jīng)濟性最好的機型，座位數(shù)往往大幅提升；縮短型為特殊機場和航線機型，起降和航路性能最佳，當(dāng)然需要付出經(jīng)濟性代價。

制造商需根據(jù)目標(biāo)市場的結(jié)構(gòu)特征確定寬體客機基本型的座級航程，再進行衍生機型發(fā)展，改變座位數(shù)和航程能力，以滿足不同結(jié)構(gòu)的市場需求。實際上日單向O&D旅客數(shù)即市場需求是連續(xù)的，但由于供給等因素影響才出現(xiàn)上述的市場分類。若系列機型跨越不同市場分類，即基本型為300座級以下，加長型達350座級，那么將有更大的市場覆蓋率。

1.1.2 市場需求分布

市場需求呈正態(tài)分布,如圖1所示，當(dāng)市場需求小于座位數(shù)時，能運輸?shù)穆每蛿?shù)為需求數(shù)，當(dāng)市場需求超出座位數(shù)時，能運輸?shù)穆每蛿?shù)為座位數(shù)，出現(xiàn)一部分需求無法滿足，即溢出(溢出旅客人數(shù)計算參見式2)。[9-10]

式中：SP為溢出的旅客數(shù)；S為航班提供的座位數(shù)；μ為平均市場需求；δ為標(biāo)準(zhǔn)差，細(xì)分市場的需求離散程度。

在相同的市場需求下，相同座位數(shù)變化所引起的旅客人數(shù)并非等差變化，減少座位數(shù)所導(dǎo)致的旅客人數(shù)變化量大于增加相同座位數(shù)，見表4。因此，從捕獲市場需求角度出發(fā)，制造商在系列化座位確定時，加長型座位數(shù)的增加量一般大于縮短型座位數(shù)的減少量，當(dāng)前主流的A350、波音787、A320和波音737NG系列機型的座位數(shù)就基本滿足此理論，見表5。

表4 基于溢出模型的系列座位數(shù)對市場需求的滿足度(δ/μ=0.45)

表5 系列機型典型布局座位數(shù)

注：①較A350-900，A350-800機身長度減少6.45m，A350-1000增加7.19m，由此判斷從座位布局能力講，加長型座位數(shù)的增加量可以更大。

同時，從經(jīng)濟性角度也能進行一定解釋。由于航空運輸?shù)倪呺H成本很低，隨著座位數(shù)增多，座公里成本大幅度降低。因而，衍生機型一般都追求更多的座位數(shù)，即使是縮短型也期望座位數(shù)不宜減少太多，加長型則期望座位數(shù)增加的更多。

1.2 航程需求

基于市場分類和需求分布確定寬體客機座級后，制造商需要根據(jù)自身市場營銷、客戶服務(wù)、適航取證、品牌建設(shè)等能力確定寬體客機全生命周期將要運營的目標(biāo)區(qū)域。選擇同類機型執(zhí)飛的連接該目標(biāo)區(qū)域的航線，分析和預(yù)測航線的相關(guān)特征，包括區(qū)域和航點、航線距離、航班頻率、運營機型、旅客量、加權(quán)(頻率或飛行里程權(quán)重)平均座位數(shù)等，并以區(qū)域開拓優(yōu)先級、航班頻率、旅客量等為條件篩選出重點航線。

針對重點航線，獲得一定概率下(通常為85%，乃至99%)不同季節(jié)的航路風(fēng)，航線距離可采用大圓航距并考慮3%～5%的繞航率，計算在最嚴(yán)苛的風(fēng)的影響下覆蓋該航線所需的航程能力，從而獲得在設(shè)定航程能力下所能達到的航線覆蓋率。

通過微觀機隊規(guī)劃原理，將航線運力轉(zhuǎn)換為機隊需求，預(yù)測規(guī)劃期市場對機型的需求量，進而為權(quán)衡該航程能力是否能夠支持衍生機型開展、是否能滿足制造商最初設(shè)定的目標(biāo)提供支持。

2 衍生機型座級航程供給

從市場需求角度獲得所需的座級和航程范圍后，制造商需要從供給的角度進行權(quán)衡。在當(dāng)前的常規(guī)氣動布局和發(fā)動機性能狀態(tài)下，主流的寬體客機座級航程集中在一定范圍內(nèi)，因此在氣動布局和發(fā)動機性能沒有重大突破下，制造商需要在這一范圍內(nèi)進行座級航程的調(diào)整。在研發(fā)基本型時，制造商必須考慮機翼面積和發(fā)動機的選擇，以滿足所有其他衍生機型的需要。機翼的升力和油箱容積能力限制了飛機座級和航程的選擇，機翼面積應(yīng)為機身加長型留有適當(dāng)余量，而對于機身縮短型，必須要付出重量和阻力的代價。當(dāng)然也要考慮目標(biāo)區(qū)域所要達到的航線覆蓋率和所付出的代價(例如研發(fā)成本、運營經(jīng)濟性等)，來權(quán)衡航程的能力。

從市場分布看，寬體客機已經(jīng)覆蓋了200座級到400座級以上整個市場，而航程最遠達到9 000n mile，競爭激烈。從系列產(chǎn)品看，波音747系列飛機有六個型號，波音767系列飛機有三個型號，A340系列飛機也有四個型號，波音777系列飛機在兩個型號的基礎(chǔ)上還將推出-8X/9X，A330系列飛機也在原有兩個型號的基礎(chǔ)上推出了A330-800neo/900neo以延長系列機型生命周期。盡管與主流窄體機波音737和A320系列產(chǎn)品相比，寬體客機的系列產(chǎn)品多樣性程度更低，但相對而言，波音產(chǎn)品的衍生機型更多樣，且波音767、波音747、波音777系列飛機的交付量均超過千架，足見其成功程度。

未來，波音的主要產(chǎn)品將是波音787系列和波音777X系列，其中波音787-9和波音777-9X將是主推機型，空客的產(chǎn)品主要是A350XWB系列，A350-900和A350-1000將是主推機型。寬體客機的衍生機型將趨于精簡，力求以出色的商載航程能力滿足多樣化需求。

除了設(shè)計可實現(xiàn)度，制造商還需要考慮市場戰(zhàn)略、研發(fā)能力、自身產(chǎn)品譜系和競爭產(chǎn)品的情況。波音和空客是當(dāng)前主要的寬體客機制造商，波音的寬體客機從波音747、波音767、波音777、波音787系列，已經(jīng)實現(xiàn)了200～450座級全方位覆蓋，且未來波音777-8X的設(shè)計航程將達到8 700 n mile。制造商在確定座級航程時，會考慮自身研發(fā)能力和市場戰(zhàn)略、盡量避開競爭，針對無產(chǎn)品覆蓋的市場縫隙或自身產(chǎn)品替代和更新，以期在一定市場需求下提供市場認(rèn)可的寬體客機產(chǎn)品。

3 案例

基于本文提出的分類劃分當(dāng)前的長、遠程市場，約60%的航線屬于中等運量市場，其ASK僅占20%～30%的航線屬于大運量市場，其ASK占比達到60%以上，而不足5%的航線屬于快線市場，其ASK占比約15%。假設(shè)制造商期望啟動一個寬體客機項目，選擇基本型為280座以針對中等運量市場，且綜合考慮設(shè)計可實現(xiàn)度和代價、自身產(chǎn)品譜系和競爭產(chǎn)品情況后確定加長型座位數(shù)為320座，以滿足覆蓋最大的大運量市場需求，主要目標(biāo)區(qū)域是中國，目標(biāo)客戶是中國地區(qū)承運人。

由于運量數(shù)據(jù)缺乏，因此基于運力數(shù)據(jù)選擇連接中國的寬體客機運營的加權(quán)平均座位數(shù)300～350座的航線，在大圓航距上考慮5%的繞航率，獲得85%和99%的概率風(fēng)下所有航線所需航程范圍，其中北美航線需要16 100 km航程才能實現(xiàn)全覆蓋。

初步選擇12 000 km和10 000 km兩個航程進行分析，發(fā)現(xiàn)至亞洲、大洋洲、中東、俄羅斯和獨聯(lián)體地區(qū)的航線均能實現(xiàn)全覆蓋，但歐洲市場的覆蓋范圍僅為63.6%和9.6%，北美市場的覆蓋范圍為4.5%和0%，非洲的覆蓋為88.1%和0%，即對這七大市場整個覆蓋范圍為58.4%和44.4%，見表6。

表6 2015年中國至歐洲、北美、非洲不同航程市場份額(基于ASK)

采用微觀機隊規(guī)劃原理，根據(jù)式(3)將航線運力轉(zhuǎn)換為機隊需求，其中寬體客機的可用平均日利用率選取11h(相當(dāng)于大圓航距8 229 km)，平均座位數(shù)為320個。在航程能力12 000 km和10 000 km時，市場對機隊的需求量大約123～195架，見表7。結(jié)合國際航線中國承運人可供座位數(shù)占比，中國承運人機隊需求量為72～107架。

機隊規(guī)模=ASK總和/(典型布局座位數(shù)×

平均日利用率×平均速度×365)

(3)

表7 2015年中國至七大地區(qū)不同航程市場機隊需求(單位：架)

制造商根據(jù)計算得到的航程能力12 000 km和10 000 km時的需求量、可能達到的市場份額，進而為權(quán)衡該座級航程下是否能夠支持衍生機型項目的開展、是否能滿足制造商最初設(shè)定的目標(biāo)提供一些信息。

4 結(jié)論

本文提煉了寬體客機的市場需求特征，從市場細(xì)分和定位、目標(biāo)市場選擇角度出發(fā)，分析寬體客機衍生機型座級航程需求，并從制造商角度分析供給能力。從不同角度為寬體客機衍生機型座級航程的分析方法提供一種選擇，嘗試探索一種座級航程的確定方法，雖不能完全解決座級航程問題，僅旨在為項目可行性分析提供一些建議。

且由于數(shù)據(jù)獲得難度大，本文未能以真實的市場需求數(shù)據(jù)加以驗證，只能調(diào)整為運力數(shù)據(jù)，無法體現(xiàn)不同市場的需求差異，后續(xù)將力求以真實需求數(shù)據(jù)進行驗證分析。

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Payload and Range Definition Method of Wide Body Passenger Derivative Aircraft Based on O&D Market

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)

Guided by STP (Segmentation，Targeting，Positioning) strategy, this article combines the O&D market demand with manufacturer supply capacity, and provides a different perspective of payload and range analysis of wide body passenger derivative aircraft from the aspects of market segmentation, market orientation and market targeting. This article tries to explore a payload and range definition method, and proves the operability with extended version of 280-seat wide body passenger aircraft.

O&D market; wide body passenger aircraft; payload; range; derivative aircraft

F407.5

A

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.04.006

張潔女，碩士，工程師。主要研究方向：民機市場研究和銷售支持；E-mail：zhangjie10@comac.cc