民用飞机使用经济性计算方法对比研究

民用飞机使用经济性计算方法对比研究

张　华¹　莫庆华²　宋文滨³

（1．上海飞机设计研究院市场研究中心，上海　200232）

（2．中国航天空气动力技术研究院，北京　100074）

（3．上海交通大学航空航天学院，上海　200240）

摘要：本文对不同地区使用的三种针对民用喷气式旅客机的直接使用成本方法的异同点进行了分析研究。研究内容包括三种不同的直接使用成本计算方法的对比分析，设计参数灵敏度分析，同时研究不同航线下直接使用成本的差异，以及营运参数对使用经济性的影响。本工作对飞机概念设计和初步设计阶段的经济性分析具有重要的参考价值，同时可以用于对新技术对设计方法经济性影响的分析工作。

关键词：直接使用成本；间接使用成本；AEA；ATA；轮挡时间；轮挡油耗

The Comparative Study of Civil Aircraft Directing Operating Costing Methods

Zhang Hua¹ Mo Qinghua² Song Wenbin³

(1.Market Research Center,Shanghai Aircraft Design and Research Institute,Shanghai 200232)

(2.China Academy of Aerospace Aerodynamics,Beijing 100074)

(3.School of Aeronautics and Astronautics,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240)

Abstract:Three different methods for evaluating the direct operating cost of civil jet aircraft are analyzed,along with the parameter sensitivity analysis.The work is useful for conceptual and project design stage of commercial jet aircraft,and it can also be used to decide the optimal design parameters achieving minimum direct operating cost.This work forms the foundation for developing DOC-based design tools and can also be used to evaluate the economic merit of new technologies.

Key words:Direct Operating Cost;Indirect Operating Cost;ATA;AEA;Block Hours;Block Fuel

0　引言

航空工业是一个高投入、高附加值的行业，同时也具有很高的风险，需要投入大量的研发费用，对于飞机设计公司来说，不仅需要设计一个技术上先进的飞机，而且还要满足经济性的要求，否则设计出来的飞机不能被航空公司购买或者购买运营起来所产生的费用远大于航空公司的收入，也会很快被市场淘汰，历史上不乏这样的例子^［1］。因此在飞机设计阶段就要对民用飞机的使用成本进行考虑，而直接使用成本是飞机设计公司可以进行优化的部分，所以，要对直接使用成本进行分析优化，首先要有个比较合适的直接使用成本计算模型，现在有三种主要的计算模型：国内DOC计算方法、ATA法、AEA法，下面对这三种模型进行计算验证分析。

1　民用飞机直接使用成本构成

民用飞机的经济性一般通过直接使用成本来反映。民用飞机的使用成本由直接使用成本（DOC）和间接使用成本（IOC）构成，其中直接使用成本是与目标市场、设计参数和飞机性能等相关，而间接使用成本是与航空公司进行运营相关的成本。所以，对于设计人员来说，要设计出一个具有市场竞争力的飞机，改进设计方案，重点考虑的是直接使用成本。要对民用飞机的直接使用成本进行计算就要对其进行分类，对于不同的直接使用成本计算模型，它们所适应的地区也不大相同（国内DOC计算方法——国内，ATA法——美国，AEA法——欧洲），所以它们也不尽相同，三种不同的计算方法的基本分类如表1所示。

表1　三种直接使用成本计算方法分类^［2］

由表1可以看出对于不同的直接使用成本计算模型，虽有着不同的费用分类，但是相差不是很大。三种方法的主要区别介绍如下：

1．1　干线飞机国内航线直接使用成本计算方法^［3］

国内航线DOC计算方法主要分为机组费用、燃油费用、机场服务费、维修费用和资本成本5个部分，其中机场服务费不是像其他方法分别计算起降费、导航飞和飞机地面服务费，而是根据国内的三种不同的机场，分别计算在三种不同机场上所产生的费用；维修费用中的发动机维修费没有分开计算发动机维修劳务费和发动机维修材料费，而是合在一起计算。

1．2　估计涡轮动力运输机可比较直接使用成本计算方法^［4］

ATA直接使用成本计算方法主要分为飞机运营费、折旧费用和直接维护费用3个部分。这里没有计算飞机的机场服务费，而是把机场服务费放到了IOC中计算，这样会导致所得到的DOC的值要比其他两种方法的要小。飞机的运营费包括了燃油费、飞行机组费和保险费，是把飞机飞行中所产生的费用归为一类。直接维护成本还包括了其他两种计算方法没有的费用：维护管理费用。

1．3　欧洲航空公司协会（AEA）直接使用成本计算方法

AEA直接使用成本计算方法主要分为机组费用、燃油费用、机场服务费、维修费用和资本成本5个部分，这与国内航线直接使用成本计算方法的分类是一样的，但是，机场服务费的计算不是根据机场类型的不同来计算的，而是根据飞机在机场起飞运行的整个过程的不同部分：着陆、导航、地面操作进行计算的。维修费用计算中也把发动机维修费用分开来计算：发动机维修材料费和发动机维修劳务费。

以上的三种计算方法主要计算的是直接使用成本，对于民用飞机的经济性来说，还有另外两种比较常用的评价方法：现金使用成本（COC）和成本指数^［5］。现金使用成本是直接使用成本的一部分，是描述民用飞机在某航段所需要花费的现金成本，而成本指数是指航班成本中与飞行时间有关的小时成本与燃油成本的比值。这三个指数从不同方面描述了民用飞机经济性，有助于帮助设计人员从不同方面改进设计方案。

2　计算分析软件

根据国内、美国和欧洲的DOC计算方法，在MICROSOFT EXCEL^TM中实现了一个DOC的对比分析软件，该软件基于相同的计算准则，可以同时完成一个方案的不同DOC计算模型对比分析，并预留了和飞机方案设计软件进行数据互通的接口。使用现有机型的相关数据进行初步的验证。

通过这个软件用户可以输入相关设计参数还对一些设计参数对DOC结果影响趋势进行了图示分析，对不同发动机对DOC结果的影响进行了分析；该软件还可以实现基于经济性的设计方案的优化以及研究技术进步对经济性带来的影响。

3　直接使用成本计算算例

在使用典型150座级飞机在表2所示的直接使用成本计算参数下^［6］，通过DOC计算工具可以计算出三种不同的计算模型下的数据如表3所示。三种方法计算得出的各成本项的对比如图1所示。

表2　直接使用成本计算参数

总体参数

表3　航段直接使用成本的三种计算方法对比

图1　三种计算方法各主要成本项对比

4　设计参数灵敏度分析

利用直接使用成本的计算模型，还可以研究一些主要设计参数对直接使用成本的初步影响，通过改变任务航程、燃油价格、设计航程以及座位数，可以得到直接使用成本对这些参数的灵敏度分析结果。

4．1　设计参数对直接使用成本的影响^［7］

图1给出了不同计算模型下座位数对直接使用成本的影响，座位数的增加尽管可能带来每公里DOC的增加，却有利于降低每座位公里DOC，不同计算模型得到的结果趋势都是一样。

从图1中还可以看出，通过增加任务航程可以得到更少的直接使用成本值，当任务航程接近设计航程的时候，DOC的值趋于一个最小的值，因此航空公司可以在一定范围内增加任务航程来减少DOC以获得更好的经济性。

从图2可以看出，燃油价格对于直接使用成本的影响是直接而且近似线性的；直接使用成本随燃油价格的增加而增加。不同的计算模型中，燃油价格对直接使用成本的影响趋势是相同的，但是燃油价格不是由航空公司控制的，由此可以看出燃油价格对于航空公司进行成本分析的重要性。

图2是1 000km任务航段下设计航程和直接使用成本的关系图，从中可以看到针对相同的任务航段，设计航程越接近任务航程，直接使用成本就会越小，这是因为对于民用飞机来说，设计航程的增加意味着最大起飞重量的增加，重量相关的成本也会得到增加，所以在确定设计方案之前，要对市场进行充分的调研，根据运营的任务航程来确定设计航程，以减低直接使用成本。

图2　不同计算法下不同参数对每座公里DOC的影响

通过以前的分析可知，通过对直接使用成本的计算，可以看出飞机重要设计参数对直接使用成本的影响。

4．2　多个参数对DOC的影响^［8］

同时可以通过以最小DOC为目标，结合不同的设计目标，进行多参数的优化，最后得到最优的设计方案。从图3可以看到，分别计算变化的航段距离、座位数；燃油价格、座位数以及航段距离，燃油价格下DOC的值，根据得到的最小的直接使用成本的值，然后得到最小使用成本的设计参数。

通过对方案的深入设计和对市场的进一步调研可以得到更为精确的直接成本的计算值，最后也能进一步优化设计方案。

5　直接使用成本计算差异分析

通过上面的计算算例和参数灵敏度分析可以看到同一个飞机模型在不同计算方法下得到的直接使用成本是不同的，除了燃油费用基本相同外，在以下几个方面都是不同的：

图3　三种参数对每座公里DOC结果的组合影响

5．1　维修成本

不同的计算方法计算维修成本不同，而且计算出来的维修费用有相当大的差异，其中国际上维修材料的费用是由发动机制造商和飞机制造商提供的价格来决定的，但维修人工费用却不尽相同。因为各地区的维修成本是由当地的工资水平决定的，所以计算出来的维修成本不同。

5．2　机场费用

国内、欧洲和美国的机场收费都是与商载、最大起飞重量、乘客数目、航程等相关的，但是由于各地区的机场政策和收费项目不同，收费情况也不同，而美国的计算模型中不包含机场费用的，但根据需求，采用ATA的计算方法时可以把机场收费项目增加进去。

5．3　机组费用

由于国内、欧洲和美国等不同地区工资水平的差异，不同地区的直接使用成本计算方法计算出来的机组费用也是有差异的。在美国的计算模型里没有把机组费用加入进去，而欧洲的工资成本普遍比国内的要高，所以最后算出的结果欧洲的比国内的机组费用要高。所以需要根据设计方案，在计算美国运营成本时，加入机组费用，这样可以使得计算结果更加完整。

6　结论

本文主要对三种不同的DOC计算方法的异同进行了分析比较，并研究了不同设计参数的改变对直接使用成本的影响，结果表明这三种DOC计算方法计算结果能较好地反映设计参数对经济性的影响趋势。研究人员可以通过结合设计方案和经济性计算模型来对设计方案进行优化。

虽然这三种DOC计算方法对于研究不同地区航空公司的运营经济性是不够的，但是我们仍然能够得到一些有用的启示，如：

（1）国内的人工费用低，部分提高飞机自动化程度从而节约人工的设备更可能得到欧美航空公司的青睐。对于选装设备比较容易考虑，否则需要飞机制造商结合目标市场，进行定量分析和决断。

（2）国内机场收费高，会对中国地区运营的航空公司机型选择和航线规划产生直接的影响。航空公司应该考虑如何在此大环境中优化机队和航线，提高经济效益。

当然，用于飞机设计和航空公司选型工作还需要开展进一步的深入研究。

参考文献

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