周艷萍

(上海飛機設計研究院，適航工程中心，上海 201204)

0 引言

每個航空公司的運營都伴隨著高昂的成本代價。如何降低成本，實現(xiàn)高效能運行，已經成為航空公司、飛機制造商甚至發(fā)動機制造商都在積極研究探討的一個問題。

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行成本，使運行總成本達到最低的一種方法。通過恰當?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行成本。

圖1給出了航空燃油平均價格在1987到2008年間的增長趨勢曲線。

圖1 航空燃油價格走勢

1 航空公司的運行成本

航空公司的運行成本包括直接運行成本和非直接運行成本。直接運行成本和非直接運行成本的差別是:前者和飛行直接相關，只要航空器起飛，就會有直接運行成本產生;非直接運行成本則是無論飛機是否飛行都會產生的成本。

直接運行成本按類別可以分為固定成本、時間相關成本和燃油成本。固定成本是指和飛行小時數(shù)或飛行速度沒有關系的成本，主要包括機場費用、導航費用、航空器保險費用、地面操作費用等;時間相關成本即指當飛行小時數(shù)或速度發(fā)生變化時，費用也會發(fā)生相應變化的成本，主要包括租機費用、機組及乘務員費用、航空器維修費用、旅客服務費用等。在進行成本指數(shù)計算時，只考慮燃油成本及時間相關成本。

圖2 航空公司主要直接成本

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

2 成本指數(shù)和經濟速度的意義

正如我們所知道的，當航空器以較快的速度飛行時，由于燃油消耗增大使會燃油成本增高。但另一方面，速度的增大使航段的飛行時間減少，從而使飛行時間相關的成本減低。因而怎樣確定一個合適的飛行速度能使燃油成本及時間相關成本的總和達到最小就成為討論的焦點，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。紅線為時間相關成本曲線，藍線是總成本曲線。最大航程速度MRC對應最小的燃油消耗狀態(tài)，經濟速度ECON對應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行的成本指數(shù)，根據飛機的飛行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及成本指數(shù)，確定出ECON速度。

圖3 經濟巡航速度

成本指數(shù)CI定義如下:

CI=單位時間成本($/Fhr)/單位燃油成本

設:CT:單位時間成本 ($/Fhr)

CF:單位燃油成本 ($/lb)

R:飛行距離 (nm)

T:飛行時間(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

求最小總成本對應的ECON速度:

可見，經濟速度(ECON)是成本指數(shù)CI、高度、重量、風等的函數(shù)。當CI=0時，經濟速度取值為最大航程速度MRC。目前波音及空客飛機的飛行管理計算機(FMC)都具有ECON速度計算功能。只要將恰當?shù)某杀局笖?shù)輸入給FMC，F(xiàn)MC就可以計算出對應飛行狀態(tài)下的ECON速度。在ECON速度模式下，飛機會按ECON速度飛行。

下述算例給出某飛機在同一高度層、不同M數(shù)下飛行所產生的各項成本費用及其對比。

航程:100nm

飛行高度:35000ft

重量:14062kg

單位時間成本:1500$/Fhr

燃油價格:1.1$/kg

假設飛機在不同M數(shù)下飛行，飛行航時、燃油成本、時間相關成本及總成本的計算結果如表1，總成本和飛行速度的關系見圖4。

表1 某飛機不同馬赫數(shù)下直接運行成本對比

圖4 某型飛機在不同M數(shù)下飛行的直接成本對比

可見，在ECON速度下飛行，總成本最小。

3 成本指數(shù)的計算思路

確定成本指數(shù)的一般步驟如下:

1)從公司運行成本數(shù)據中找出和時間相關的成本項目;

2)對找出的成本項目進行仔細分析，排除那些看似是時間相關，實際是固定成本項目或是發(fā)動機循環(huán)/起落相關的項目;

3)求出所有時間相關項目的費用總和，計算單位飛行小時費用;

4)確定發(fā)生的燃油成本或價格;

5)計算近似的成本指數(shù)。

在進行成本指數(shù)計算時，判明一項成本是否與時間相關有時會比較困難，一個簡單的原則是如果飛行速度變化，該項費用也會隨之增加或減少，則這項成本就應當是時間相關成本。

航空公司運行成本分析中一大部分的工作是進行飛機維修/維護成本和機組成本分析。飛機維修是根據維修大綱進行的，大綱中的項目或是按飛行小時數(shù)、或是日歷時限、或是飛行起落/發(fā)動機循環(huán)數(shù)進行計劃。只和飛機的起落次數(shù)或發(fā)動機循環(huán)次數(shù)有關項目不應納入成本指數(shù)計算。對按日歷時限給出的維修或維護要求，由于使用率不同，飛機發(fā)生損傷的程度有可能不同，產生的維修費用也會不一樣。對這樣的項目應考慮納入成本指數(shù)計算。

機組薪酬成本在成本指數(shù)計算中是十分重要的內容之一。不同航空公司對機組薪酬可能有不同的公司政策。一般而言，機組工資是按一個約定的飛行小時基數(shù)按階梯計算。在該約定飛行小時數(shù)以下，按固定工資發(fā)放，在其之上，按不同加班小時數(shù)有不同的加班費率。對固定收入部分，不應考慮納入成本指數(shù)計算范圍內。

對正常情況下機組培訓費用，盡管數(shù)額較大，但由于大多數(shù)課程和飛行小時數(shù)沒有關系，因此也不納入計算范圍內。

航空器發(fā)動機的租賃、折舊費用，根據合同內容，如果有使用率約束要求，則應考慮納入成本指數(shù)計算。

在成本指數(shù)計算中，有些成本項目要根據航空公司的具體情況及公司政策來決定是否納入。比如航班晚點引起的額外費用、由于機組工作小時數(shù)限制需要增加機組人數(shù)及相關培訓引起的費用等。

4 使用成本指數(shù)需了解的一些事實

1)由于準確計算和劃分各項成本費用非常困難，甚至不可能實現(xiàn)，因而在實際運用中航空公司使用的只是近似真實的成本指數(shù)。這種由于成本指數(shù)誤差帶來的成本增加在不同的飛行高度上是不同的。當在最佳飛行高度上飛行時，這個增加量最小。

2)對不同的飛行管理計算機提供商，成本指數(shù)的變化范圍在0到99或0到999之間。當按MRC速度飛行時，成本指數(shù)為0。

3)在同一航段，使用不同成本指數(shù)對飛行小時數(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，因而航時短、燃油消耗大。在燃油價格高的時候，應選用小的成本指數(shù)以實現(xiàn)經濟飛行。

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

圖5 成本指數(shù)和燃油消耗及飛行時間的關系

4)經濟速度模式下，飛行空速會根據航路風的大小進行調整，以達到節(jié)省費用的目的。順風時，真空速會減少，而當為逆風時，真空速會加大。

5)航空器在不同高度層飛行時，不同成本指數(shù)會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)由于燃油價格在不同的地區(qū)、在不同時間段

圖6 ECON模式下空速隨風速調整

圖7 不同飛行高度下成本指數(shù)與飛行速度的關系

都可能發(fā)生大的波動，對公司運行的每一個航路，按照某個時間固定周期(比如每個月或每季度)，按照當?shù)氐娜加蛢r格對成本指數(shù)進行定期更新，這樣采取動態(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 結束語

由于在計算成本指數(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單方法是找出和長航程速度(LRC)相近似的

ECON速度及對應的成本指數(shù)CI，然后在0和該CI

之間選擇一個合適的成本指數(shù)。一開始使用的成本指數(shù)也許不精確，但只要開始實施用成本指數(shù)方法制定飛行計劃，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).