王 躍 /

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海201210)

基于市場(chǎng)航線數(shù)據(jù)的民用寬體飛機(jī)壽命研究

王 躍 /

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海201210)

為了合理確定我國(guó)寬體客機(jī)的服役壽命，對(duì)不同市場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的航線開展了分析和研究。通過對(duì)雙通道寬體客機(jī)運(yùn)行航線的統(tǒng)計(jì)和梳理，列出了不同約束條件下寬體客機(jī)運(yùn)行航線的不同特點(diǎn)和規(guī)律，以及對(duì)寬體飛機(jī)設(shè)計(jì)服役壽命的影響，其中重點(diǎn)指出了不能忽視“潛在客戶”這一重要影響因素?！坝兴鶠?，有所不為”是我國(guó)雙通道寬體客機(jī)市場(chǎng)定位的原則，避免“大而全”。在寬體客機(jī)服役壽命確定的過程中，前提是要立足中國(guó)，并輻射亞太地區(qū)的基本市場(chǎng)，果斷剔除目標(biāo)市場(chǎng)內(nèi)那些不具可行性但又對(duì)設(shè)計(jì)服役壽命影響巨大的運(yùn)營(yíng)航線，為我國(guó)雙通道寬體客機(jī)的發(fā)展“減負(fù)”，充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)寬體飛機(jī)的航線適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)力。

民用飛機(jī)；寬體；設(shè)計(jì)服役壽命；航線數(shù)據(jù)

0 引言

設(shè)計(jì)服役壽命是飛機(jī)設(shè)計(jì)和(或)合格審定時(shí)所確定的時(shí)間期限(以飛行次數(shù)/飛行小時(shí)數(shù)表示)。在該時(shí)期內(nèi)，飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)重大開裂。設(shè)計(jì)服役壽命是飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估的指標(biāo)，其直接影響到飛機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)重量。當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)一旦達(dá)到設(shè)計(jì)服役壽命，其后續(xù)的維修成本也會(huì)大幅增加。因此，設(shè)計(jì)服役壽命的制定，直接關(guān)系到飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)性。

一般而言，制定飛機(jī)服役壽命的過程中需要用到短程、中程和遠(yuǎn)程三種飛行剖面。這三種典型剖面實(shí)際上就是根據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)中的航線數(shù)據(jù)按照一定的方法統(tǒng)計(jì)而來。眾所周知，民用飛機(jī)的市場(chǎng)是由一條條運(yùn)行的航線組成，分布在全球各地。由于地理位置、自然環(huán)境、城市和人口分布、地緣政治、客戶習(xí)慣等各種復(fù)雜因素交織，使得民用航空市場(chǎng)呈現(xiàn)出高度的地域性特點(diǎn)和規(guī)律，這就要求飛機(jī)的制造商具備高度的市場(chǎng)敏感性，依據(jù)對(duì)市場(chǎng)的判斷和預(yù)測(cè)，合理地找準(zhǔn)自己產(chǎn)品定位，占領(lǐng)特定的市場(chǎng)，贏得商業(yè)成功。

目前，國(guó)內(nèi)的民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上，支線機(jī)已經(jīng)正式投入航線運(yùn)營(yíng)，單通道客機(jī)已完成首飛。本文將結(jié)合市場(chǎng)航線數(shù)據(jù)，權(quán)衡分析寬體飛機(jī)的設(shè)計(jì)服役壽命，希望對(duì)將來型號(hào)的研發(fā)工作有一些值得借鑒和參考的價(jià)值。

1 飛機(jī)運(yùn)行航線數(shù)據(jù)分析思路

對(duì)運(yùn)行航線的數(shù)據(jù)分析，簡(jiǎn)單的說就是從航線數(shù)據(jù)庫(kù)中挑取滿足設(shè)計(jì)約束的航線，組成數(shù)據(jù)集，然后按照一定的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，開展對(duì)數(shù)據(jù)的分析，從中找出一定的特征或規(guī)律，為特定的設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。

從圖1中可以清晰地看到，開展運(yùn)行航線分析的約束條件主要分為三大類，第一類是機(jī)型類型，即分析的飛機(jī)是支線機(jī)、單通道客機(jī)、雙通道客機(jī)，還是超大型飛機(jī)。第二類約束是目標(biāo)市場(chǎng)，主要是指運(yùn)行航線的地理區(qū)域。第三類約束是潛在客戶，主要指有可能購(gòu)買本公司飛機(jī)的航空公司。國(guó)內(nèi)民機(jī)設(shè)計(jì)起步較晚，以市場(chǎng)為牽引的設(shè)計(jì)理念尚不成熟，所以在之前實(shí)際的分析過程中，往往會(huì)將第二類約束和第三類約束混為一談，結(jié)果是丟失了部分約束，導(dǎo)致分析出的結(jié)果“失真”，依此研發(fā)出的產(chǎn)品特性自然不能非常好地滿足實(shí)際航線運(yùn)營(yíng)。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)分析工具的二次開發(fā)

在實(shí)際的航線分析過程中，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量較大，人工分類處理幾無可能，而數(shù)據(jù)庫(kù)自帶數(shù)據(jù)處理功能有限，無法滿足實(shí)際分析的工作。因此，需要針對(duì)實(shí)際工作自行開發(fā)分析處理工具。運(yùn)行航線處理程序在VB6.0環(huán)境下開發(fā)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)兩大常用功能，一是按航程對(duì)航線數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，二是針對(duì)分類好的航線按比例計(jì)算特征航程。其中第一項(xiàng)功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)多少航程條件下的航線進(jìn)行梳理、選取，并按照航線由小到大輸出到指定位置的EXCEL文件，此功能需要定義分類航程的顆粒度(差異在多少千米的航線視為同一航程航線)。第二項(xiàng)功能是在分類選取出的運(yùn)行航線中，按照預(yù)先定義的航線(在處理程序界面中輸入)，計(jì)算出此類航線的特征航程。此外，該程序還可以擴(kuò)展，納入多種統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如圖2所示。

3 民用寬體飛機(jī)典型運(yùn)行航線分析

本節(jié)將按照飛機(jī)運(yùn)行航線分析的流程逐一增加限制因素，來具體分析寬體客機(jī)航線分布的特點(diǎn)。

3.1 考慮機(jī)型限制條件

目前寬體飛機(jī)一般是指雙通道布局形式，客座范圍在200座～400座(典型三艙布局)的飛機(jī)，如A330、A350、波音787、波音777等機(jī)型。需要特別指出的是，波音767是一種運(yùn)營(yíng)“瘦長(zhǎng)”航線的飛機(jī)，這種機(jī)型已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)，其原有的航線逐步被主流的寬體飛機(jī)覆蓋，因此在航線統(tǒng)計(jì)過程中，需要包含波音767運(yùn)營(yíng)的航線。

從圖3中可以看出，寬體飛機(jī)全球運(yùn)行航線的一個(gè)最大特點(diǎn)是在航程700km～1 000 km的航線運(yùn)行頻次急劇增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他航程的運(yùn)行頻次，達(dá)到一個(gè)極值。在此之后，各航程的運(yùn)行頻次趨于平穩(wěn)，從9 000 km之后，運(yùn)行頻次逐漸減小。

寬體機(jī)型全球市場(chǎng)運(yùn)行頻次分布體現(xiàn)出兩個(gè)重要信息，一個(gè)是寬體飛機(jī)運(yùn)行的主體市場(chǎng)在0～10 000 km，另一個(gè)就是需要重點(diǎn)關(guān)注700 km～1 000 km這一爆發(fā)型市場(chǎng)。

3.2 考慮增加目標(biāo)市場(chǎng)限制條件

眾所周知，我國(guó)的民航工業(yè)正處于起步和發(fā)展階段，與波音和空客這種全球化的民用航空制造商不同，需要更加精確地找準(zhǔn)市場(chǎng)，在特定的市場(chǎng)內(nèi)使得研發(fā)出的產(chǎn)品具有差異化競(jìng)爭(zhēng)力，保證市場(chǎng)的成功。

我國(guó)發(fā)展民用航空有一個(gè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)就是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)，在2025-2045年間，國(guó)內(nèi)需新增1 300架以上的寬體飛機(jī)，占全球新增寬體客機(jī)量的13%左右，這足以成為寬體飛機(jī)目標(biāo)市場(chǎng)的主體。同時(shí)，結(jié)合中國(guó)“一帶一路”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，地理位置，地緣政治等因素，以亞太地區(qū)作為主要目標(biāo)市場(chǎng)是比較合理的選擇。

從圖4中可以看出，亞太地區(qū)的航線起飛頻次分布與全球的略有不同，高頻運(yùn)行的航線重點(diǎn)集中在500 km～2 200 km，中等航程的航線運(yùn)行頻次較為平穩(wěn)，遠(yuǎn)航程需求量不大。

寬體機(jī)型亞太市場(chǎng)的運(yùn)行情況體現(xiàn)出了其自身特有的規(guī)律，是全球市場(chǎng)中寬體飛機(jī)運(yùn)行較短航線的集中區(qū)域，這主要是受到亞太地區(qū)較大城市地理位置、人口分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素的影響。亞太市場(chǎng)的這種航線運(yùn)行分布可謂特點(diǎn)明顯，但這并非是最終指導(dǎo)我國(guó)寬體飛機(jī)發(fā)展所用的航線分布規(guī)律，因?yàn)檫@些運(yùn)行航線中有“虛假”信息，需要進(jìn)一步剔除,這些“虛假”航線信息產(chǎn)生的原因就是第三個(gè)影響因素——潛在客戶。

3.3 考慮增加潛在客戶限制條件

民用飛機(jī)是一種特殊的商品，其運(yùn)營(yíng)受到諸多因素的影響，會(huì)存在某些原因，使得所生產(chǎn)的產(chǎn)品不容易進(jìn)入一些特定的市場(chǎng)。

在考慮潛在客戶的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合亞太地區(qū)寬體飛機(jī)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)的份額，寬體飛機(jī)運(yùn)行航線分析需要重點(diǎn)關(guān)注日本和韓國(guó)兩個(gè)市場(chǎng)，特別是日本市場(chǎng)。日本國(guó)內(nèi)航空市場(chǎng)特點(diǎn)十分顯著，存在大量的“短-粗”航線，由于客流量大，其國(guó)內(nèi)航空公司大量采用寬體飛機(jī)專門運(yùn)行此類航線。波音公司就為日本市場(chǎng)專門研制了一款適合此類運(yùn)行的B787短程運(yùn)行飛機(jī)。

從圖5中可以清楚的看出，整個(gè)寬體飛機(jī)運(yùn)行頻次的分布和亞太地區(qū)的部分大為不同，雖然短航程運(yùn)行占比任然較大，但量級(jí)遠(yuǎn)不如亞太地區(qū)的分布，特別是700 km～1 000 km的高峰極值，更是大幅下降，和周邊形成一簇高頻運(yùn)行區(qū)域。經(jīng)航線梳理發(fā)現(xiàn)，這部分極值航線基本是由日本市場(chǎng)貢獻(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商也是日本本國(guó)的航空公司。因此，從潛在客戶這一因素上考慮，需要剔除這些干擾項(xiàng)，使得針對(duì)的市場(chǎng)更加準(zhǔn)確，更加符合我國(guó)民用寬體飛機(jī)發(fā)展的市場(chǎng)定位。

3.4 寬體飛機(jī)特征航線分析

經(jīng)過上述的分析，可以清楚地發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行航線的分布隨著影響因素的限制，呈現(xiàn)出不同的規(guī)律和特征，需要綜合考量各影響因素，才能更加精準(zhǔn)地找到市場(chǎng)，設(shè)計(jì)出在這個(gè)市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力的飛機(jī)。

根據(jù)梳理出的“市場(chǎng)”，按照一定的航線劃分比例，計(jì)算出反應(yīng)這個(gè)市場(chǎng)的短程、中程和長(zhǎng)程三個(gè)特征航程，詳見表1。

表1 不同范圍市場(chǎng)下的寬體飛機(jī)短、中、長(zhǎng)特征航程

從表1中可以更加清楚地看出，不同的市場(chǎng)范圍得出的特征航程差別很大，特別是短航程和中航程。其主要原因就是由于日本這個(gè)特殊的寬體客機(jī)市場(chǎng)存在。而對(duì)于長(zhǎng)航程，則趨于一致，可見長(zhǎng)航程航線在世界范圍內(nèi)分布較為平均。

4 寬體飛機(jī)服役壽命分析

在飛機(jī)設(shè)計(jì)服役壽命中，短航程這一設(shè)計(jì)參數(shù)，基本決定了飛機(jī)設(shè)計(jì)壽命的飛行循環(huán)數(shù)。表2為不同范圍市場(chǎng)下的寬體飛機(jī)設(shè)計(jì)服役壽命。從表中可以看出，亞太市場(chǎng)在剔除了日本和韓國(guó)市場(chǎng)后，短航程由880 km上升到1 164 km，增加了32.3%，而飛機(jī)設(shè)計(jì)壽命的飛行循環(huán)數(shù)卻降低了19%左右。這是一個(gè)非常巨大的影響，意味著飛機(jī)市場(chǎng)定位如果不合理，為了一些無法進(jìn)入的市場(chǎng)(或市場(chǎng)分享量非常小)，需要付出機(jī)體增重，性能下降等高昂的代價(jià)，而這會(huì)直接導(dǎo)致產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后無明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。由此可見，合理的市場(chǎng)選擇，對(duì)民用飛機(jī)設(shè)計(jì)服役壽命非常重要。

表2 不同范圍市場(chǎng)下的寬體飛機(jī)設(shè)計(jì)服役壽命

5 結(jié)論

本文通過對(duì)寬體客機(jī)市場(chǎng)運(yùn)行航線數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，得出如下結(jié)論：

1) 雙通道寬體客機(jī)在不同的運(yùn)行市場(chǎng)(全球、亞太及不含日韓的亞太)，其航線頻次分布的特點(diǎn)不同。

2) 日本是一個(gè)比較特殊的市場(chǎng)，由于其地理和人口分布的特點(diǎn)，導(dǎo)致其國(guó)內(nèi)存在大量的使用寬體飛機(jī)運(yùn)行的“短-粗”航線。這一市場(chǎng)的出現(xiàn)，使得寬體飛機(jī)航線頻次圖在短航程段出現(xiàn)一個(gè)極大的峰值，會(huì)對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)服役壽命的確定產(chǎn)生重大影響。

3) 結(jié)合我國(guó)寬體客機(jī)的發(fā)展戰(zhàn)略，建議在確定寬體客機(jī)的設(shè)計(jì)服役壽命中，考慮剔除日韓市場(chǎng)數(shù)據(jù)，為寬體客機(jī)設(shè)計(jì)減負(fù)，增加寬體飛機(jī)的航線適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 中國(guó)商飛市場(chǎng)研究中心. 中國(guó)商飛公司市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)(2016-2035)[R]. 2016, 11.

[2] 程不時(shí), 李云軍,王智宇. 飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第5冊(cè)：民用飛機(jī)總體設(shè)計(jì)[M]. 北京：航空工業(yè)出版社, 2005：16-34.

[3]飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性及損傷容限設(shè)計(jì)手冊(cè)(JNS)第二冊(cè):飛機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞分析[M]. 北京: 航空航天工業(yè)出版社, 1989.

[4] Visual Basic從入門到精通 [M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2012.

[5] Egbert Torenbeek. Synthesis of subsonic airplane design[M]. Netherlands: Delft University Press, 1976.

The Life of Wide-body Commercial Aircraft Research Based on Airlines Data

WANG Yue

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

For defining the design service life of China double aisles wide-body commercial aircraft, the global double aisles wide-body commercial aircraft airlines are researched and analyzed. Through collecting and classifying the double aisles wide-body commercial aircraft airlines data, the primary effect factors are provided and classified. With considering different effect factors, especially the factor of “potential customers”, the wide-body commercial aircraft airlines characteristics are different, and the design service life is also different. The market should be cut off exactly, but not be accepted it all. The basal market of China double aisles wide-body commercial aircraft is in the zone of China, Asia and the Pacific. In this zone, potential customers should be analyzed carefully, the customers who are not available and also play an important role in this zone should be picked off decisively. The exact market for China double aisles wide-body commercial aircraft could reduce engineering difficulties, and also increase airlines adaptability and competition in the specific market zone.

commercial aircraft; wide body; design service life; airlines data

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.03.017

王躍男，碩士研究生，高級(jí)工程師。主要研究方向：飛機(jī)起落架布局設(shè)計(jì)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)布局設(shè)計(jì)和飛機(jī)頂層設(shè)計(jì)要求體系。Tel: 021-20865605,E-mail: wangyue@comac.cc

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