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性能工程師:他們也是最了解飛機(jī)的人

  • 發(fā)布時(shí)間:2015-04-08 08:31:17  來(lái)源:中國(guó)民航報(bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  □本報(bào)通訊員 邵大偉 王治國(guó)

  電視劇《血戰(zhàn)長(zhǎng)空》中有這樣一段情節(jié):在蔣介石50歲生日前夕,中國(guó)空軍精心策劃了一場(chǎng)賀壽試飛儀式。儀式上,兩名飛行員駕駛著剛剛購(gòu)買(mǎi)的菲亞特戰(zhàn)機(jī),進(jìn)行特技表演。誰(shuí)也沒(méi)有想到,一架嶄新的戰(zhàn)機(jī)卻突然發(fā)生故障,在眾目睽睽下戰(zhàn)機(jī)與另一架飛機(jī)相撞,機(jī)毀人亡。宋美齡作為空軍負(fù)責(zé)人對(duì)購(gòu)買(mǎi)菲亞特戰(zhàn)機(jī)的選擇充滿(mǎn)疑問(wèn),并邀請(qǐng)陳納德?lián)晤檰?wèn),首要任務(wù)就是提供準(zhǔn)確的航空建議。

  如今的航空市場(chǎng)已不再是跑馬圈地的年代,飛機(jī)越造越有個(gè)性,國(guó)際航線越飛越遠(yuǎn),國(guó)內(nèi)航線越飛越偏。要買(mǎi)什么樣的飛機(jī),能飛什么樣的航線,油消耗得多不多,這些曾經(jīng)不被關(guān)心的問(wèn)題開(kāi)始滲透到航空公司運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

  航空公司里有這么一個(gè)小群體,全國(guó)加起來(lái)只不過(guò)百人之眾,他們不開(kāi)飛機(jī)、不修飛機(jī),但每一條航線的開(kāi)通都要經(jīng)過(guò)他們的評(píng)估,他們?cè)跇I(yè)內(nèi)被稱(chēng)為“性能工程師”。曾經(jīng),他們的工作基本上是圍繞航線安全的可行性開(kāi)展的,也就是按照規(guī)章的要求,分析制作起飛著陸性能分析表,制作起飛一發(fā)失效應(yīng)急程序,空中釋壓和發(fā)動(dòng)機(jī)失效的處置預(yù)案等。如今,他們穿梭于公司運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié),從飛機(jī)選型到航線設(shè)計(jì),從精確銷(xiāo)售到飛機(jī)排班,從實(shí)時(shí)支援到航后分析,盡管只是一個(gè)小小的行當(dāng),卻支撐著航空公司精細(xì)化運(yùn)行的大前景。

  飛機(jī)選型中的

  性能分析

  如今的航空市場(chǎng)已經(jīng)逐步開(kāi)始從賣(mài)方市場(chǎng)向買(mǎi)方市場(chǎng)轉(zhuǎn)變了,不再是制造商賣(mài)什么飛機(jī)我們就用什么飛機(jī)。隨著中國(guó)航空公司的發(fā)展壯大,它們也越來(lái)越重視飛機(jī)選型的評(píng)估,其中很重要的一項(xiàng)工作就是對(duì)飛機(jī)性能的評(píng)估。

  制造商在銷(xiāo)售飛機(jī)時(shí)通常都會(huì)主動(dòng)提供飛機(jī)的性能信息,這被稱(chēng)為廣告性能,廣告性能一般會(huì)使用一張很直白的業(yè)載航程圖或滿(mǎn)客示意圖來(lái)展示,例如波音737-800機(jī)型的滿(mǎn)客航程(按164人計(jì)算)可以達(dá)到3000海里。但在實(shí)際運(yùn)行中,我們很難看到737-800機(jī)型在3000海里的航線上實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)客運(yùn)行,比如海航737-800機(jī)型在廣州至烏魯木齊、北京至普吉航線上都處于滿(mǎn)客邊緣運(yùn)行狀態(tài),而這些航線的航程都在2500海里以?xún)?nèi)。

  實(shí)際上,廣告性能中的業(yè)載航程圖并未考慮飛機(jī)重量、燃油政策、備降場(chǎng)政策、機(jī)場(chǎng)和空域運(yùn)行環(huán)境、飛機(jī)性能衰減等客戶(hù)實(shí)際運(yùn)行的差異,比如制造商的業(yè)載航程圖通常是根據(jù)制造商所在國(guó)的最優(yōu)燃油政策計(jì)算的,可能與客戶(hù)的燃油政策并不一致。即便制造商使用了客戶(hù)實(shí)際運(yùn)行航線進(jìn)行性能分析,一般也會(huì)選用各種優(yōu)化條件從而提高飛機(jī)性能表現(xiàn),包括最近的備降場(chǎng)、最優(yōu)的構(gòu)型,而客戶(hù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)則需考慮更多的運(yùn)行限制。因此,完全依賴(lài)廣告性能數(shù)據(jù)會(huì)造成購(gòu)買(mǎi)預(yù)期和實(shí)際運(yùn)行能力之間的差異。因此,性能工程師在參與選型分析時(shí),會(huì)根據(jù)預(yù)期航線的起降機(jī)場(chǎng)條件、周邊機(jī)場(chǎng)情況、航線統(tǒng)計(jì)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)廣告性能中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校核,從而獲得與公司運(yùn)行情況匹配的預(yù)期航程和載量。

  除了對(duì)廣告性能的詳細(xì)甄別,在飛機(jī)選型中還會(huì)涉及一些很重要的構(gòu)型或性能選擇,比如發(fā)動(dòng)機(jī)推力等級(jí)、短跑道增強(qiáng)性能、飛機(jī)起降高度、起飛推力使用時(shí)間限制、結(jié)構(gòu)限制重量等,這些性能通常都是與價(jià)格呈直接正比關(guān)系,選低了可能造成運(yùn)行中限制載量,選高了可能造成資金浪費(fèi)。例如公司計(jì)劃以高原機(jī)場(chǎng)短航線為主,則應(yīng)偏重于選擇大推力小重量的飛機(jī),如公司計(jì)劃以平原機(jī)場(chǎng)長(zhǎng)航線為主,則應(yīng)偏重于選擇小推力大重量的飛機(jī)。通過(guò)將公司網(wǎng)絡(luò)布局與飛機(jī)性能進(jìn)行恰當(dāng)比對(duì),可以有效降低選型風(fēng)險(xiǎn)。海航的787-8機(jī)型全部在早期選型基礎(chǔ)上將64000磅推力的發(fā)動(dòng)機(jī)全部升級(jí)為67000磅推力的發(fā)動(dòng)機(jī),正是基于對(duì)飛機(jī)性能和航線計(jì)劃的對(duì)比結(jié)果,從而保證了海航運(yùn)行北美航線時(shí)能夠獲得最高的性?xún)r(jià)比。

  支持精細(xì)化預(yù)售

  隨著航空公司的航線布局逐步精細(xì)化,航班可供載量受限的問(wèn)題也表現(xiàn)得越來(lái)越明顯。如由昆明、蘭州、西寧等特殊機(jī)場(chǎng)起飛的長(zhǎng)航線航班,飛機(jī)性能表現(xiàn)的日差異幅度較大。以往公司預(yù)售的數(shù)據(jù)只區(qū)分冬春航季(11月到3月)和夏秋航季(4月到10月),也就是說(shuō)一年只有兩套預(yù)售數(shù)據(jù),但即使同是夏秋季,機(jī)場(chǎng)和航路的風(fēng)溫條件都有很大的差異,從而導(dǎo)致航班預(yù)售載量與當(dāng)日可供載量之間存在明顯差異,比如海航的737-800機(jī)型執(zhí)飛的蘭州—深圳航線,4月和7月的載量差異可高達(dá)3噸。當(dāng)班可供載量超過(guò)預(yù)售載量,會(huì)造成航班業(yè)載的虛耗,當(dāng)班可供載量低于預(yù)售載量時(shí),會(huì)造成當(dāng)班超售的情況,影響公司的服務(wù)和效益。全服務(wù)型航空公司通常會(huì)為整個(gè)航季制定一個(gè)保守的預(yù)售載量,從而導(dǎo)致部分時(shí)段可供業(yè)載的浪費(fèi),因此,盡可能更早更細(xì)致地對(duì)預(yù)售載量進(jìn)行預(yù)估可以提高公司的收益。

  通過(guò)采集、統(tǒng)計(jì)、分析公司運(yùn)行積累的大量數(shù)據(jù),包括航班起降時(shí)刻的參考溫度、航班歷史載運(yùn)率、旅客行李重量等信息,按照起降時(shí)刻溫度計(jì)算精確的航班載量數(shù)據(jù),充分利用同一季節(jié)中不同月份、每月中各周的溫度差異,以及每天不同時(shí)刻的溫度差異,從而獲得更為精準(zhǔn)的起飛性能限制,最終實(shí)現(xiàn)按月或周提供航班預(yù)售載量的目標(biāo)。海航通過(guò)優(yōu)化工作流程、研發(fā)航線載量控制系統(tǒng)等精細(xì)化的航班載量管理措施,有效增加了公司航班銷(xiāo)售收益,提高了航班業(yè)載利用率。2014年累計(jì)提升737機(jī)型可銷(xiāo)售座位數(shù)達(dá) 7萬(wàn)個(gè),折算增收 3000 萬(wàn)元。在提升客運(yùn)銷(xiāo)售座位數(shù)量之外,海航全年還提升了貨運(yùn)可供載量近700噸,折算增收500萬(wàn)元。

  充分利用性能

  衰減監(jiān)控結(jié)果

  隨著飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)間的增加,飛機(jī)整體的燃油性能也會(huì)出現(xiàn)明顯衰減。新飛機(jī)通過(guò)5年的運(yùn)行,其衰減幅度甚至可以高達(dá)5%,對(duì)于737機(jī)型來(lái)說(shuō),這意味著一年將多消耗500噸燃油。除了飛機(jī)的性能衰減外,飛機(jī)本身也存在個(gè)體差異,通常在標(biāo)準(zhǔn)性能的上下2%以?xún)?nèi)。

  國(guó)內(nèi)部分大中型航空公司都會(huì)開(kāi)展性能衰減的監(jiān)控工作,但該工作的目的往往只是從安全的角度修正計(jì)劃耗油量。實(shí)際上,對(duì)每架飛機(jī)實(shí)施性能監(jiān)控,并將其變化與飛機(jī)維護(hù)工作進(jìn)行綜合分析,可以發(fā)現(xiàn)一些非正常的性能惡化趨勢(shì),從而避免飛機(jī)形成不可逆的高衰減狀態(tài)。比如海航通過(guò)對(duì)787-8實(shí)施性能監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)了性能衰減持續(xù)惡化的趨勢(shì),并通過(guò)加頻發(fā)動(dòng)機(jī)水洗等工作,預(yù)防了該機(jī)型的性能惡化。對(duì)于一架787飛機(jī)來(lái)說(shuō),每阻止1%的衰減,可每年節(jié)油200噸。

  此外,還可以將性能衰減的監(jiān)控結(jié)果與飛機(jī)排班結(jié)合起來(lái),每天根據(jù)飛機(jī)性能衰減的差異,對(duì)航班串進(jìn)行飛機(jī)調(diào)整,盡可能使性能衰減較多的飛機(jī)執(zhí)行飛行時(shí)間短的航班串,從而實(shí)現(xiàn)利用不同飛機(jī)的性能衰減差來(lái)節(jié)約燃油的目的。如兩架性能衰減相差3個(gè)百分點(diǎn)的737-800飛機(jī),日利用時(shí)間相差1小時(shí),全年可節(jié)油30噸。

  通過(guò)實(shí)時(shí)性能

  計(jì)算減低運(yùn)行限制

  起飛性能是影響航班可供載量和實(shí)施減推力起飛的主要因素。以往飛機(jī)起飛性能數(shù)據(jù)通常是以數(shù)據(jù)表的形式提供給簽派員和飛行員使用的,該數(shù)值的計(jì)算結(jié)果本身就相對(duì)保守,同時(shí)因需要手工翻閱和人工差值計(jì)算,每當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)表不能直接查到的條件(如無(wú)該溫度或風(fēng))時(shí),一般都會(huì)使用表中條件更為嚴(yán)格的結(jié)果。在起飛性能受限的機(jī)場(chǎng),這就會(huì)導(dǎo)致減載更多,在普通機(jī)場(chǎng),也會(huì)降低減推力使用的量。

  在不同的機(jī)場(chǎng)條件下,最優(yōu)的起飛構(gòu)型條件存在差異。以襟翼構(gòu)型為例,在不同的跑道距離與機(jī)場(chǎng)凈空條件下,使用不同的襟翼構(gòu)型可以獲得不同的起飛性能限制重量,如當(dāng)跑道較短、凈空條件較好時(shí),選擇大的襟翼構(gòu)型可以提高起飛限制重量。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)表形式下,一張數(shù)據(jù)表只能提供一種條件下的起飛性能,手工查閱的方式對(duì)選擇最優(yōu)構(gòu)型造成了重大的制約,因此,通過(guò)開(kāi)發(fā)電子飛行包、實(shí)時(shí)起降系統(tǒng)等手段,可以在電子化實(shí)時(shí)性能計(jì)算的模式下,在運(yùn)行中最大限度地利用飛機(jī)的性能,避免性能浪費(fèi)。

  通過(guò)數(shù)據(jù)分析

  支持航空公司節(jié)油運(yùn)行

  節(jié)能環(huán)保將成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo),而持續(xù)的節(jié)能工作必將以采集、獲取、分析每個(gè)航班的油耗及關(guān)鍵影響因素為基礎(chǔ)。

  性能工程師在數(shù)據(jù)分析方面也一直扮演著非常重要的角色。海航性能工程師通過(guò)數(shù)據(jù)分析模擬,發(fā)現(xiàn)載運(yùn)率與噸公里耗油的相關(guān)性高達(dá)96%,航空公司如按照噸公里耗油進(jìn)行燃油效率和節(jié)油工作監(jiān)控,則燃油效率和節(jié)油工作的結(jié)果會(huì)被載運(yùn)率的影響完全覆蓋。因此,在噸公里耗油的基礎(chǔ)上,消除載運(yùn)率的影響,制定修正噸公里耗油指標(biāo),則可以反映實(shí)際運(yùn)行的燃油效率變化情況。將飛機(jī)使用重量、載量、航路距離、飛行高度、重心位置、發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)維護(hù)狀態(tài)等關(guān)鍵影響因素與耗油之間的關(guān)系,提煉成數(shù)據(jù)模型,與修正噸公里耗油組成燃油效率指標(biāo)監(jiān)控體系,基于修正噸公里耗油的指標(biāo)體系,監(jiān)測(cè)每個(gè)機(jī)型、每條航線的變化趨勢(shì),就可以發(fā)現(xiàn)影響耗油的關(guān)鍵因素的變化。例如,海航通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析,成功發(fā)現(xiàn)北京至北美航線出現(xiàn)存在計(jì)劃距離偏多、787機(jī)型性能衰減嚴(yán)重變差的趨勢(shì),計(jì)劃業(yè)載存在嚴(yán)重偏高、部分國(guó)際航線飛行高度存在航班間明顯差異等問(wèn)題,為持續(xù)監(jiān)控和針對(duì)性改進(jìn)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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