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

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

以STP(Segmentation，Targeting，Positioning，簡稱STP)戰略為指導，結合O&D(Origin & Destination，簡稱O&D)市場需求和制造商供給能力，從市場細分和定位、目標市場選擇，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，在飛機設計、制造、試驗試飛、運營中實現范圍經濟性優勢[1]。目前，國內針對飛機產品的改進和改型研究主要集中在支線飛機的改型設計，從飛機設計、適航審定角度進行總體參數優化[2-4]，從經濟學角度進行商載和航程的優化匹配[5]，以及特定座級下設計航程與機翼、發動機、特征重量、氣動特性以及燃油經濟性之間的關系[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，是飛機產品能否被市場廣泛接受的關鍵因素[6]，因此座級和航程應從市場需求出發。清晰的市場定位、優異的機場航線適應性和運營靈活性將是獲得市場認可的先決條件，也是后續進行衍生機型總體參數優化的前提。寬體客機作為高價值、高風險的產品，其研發、批產的投入遠大于其他機型，衍生機型的發展將更為慎重，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頻率具有一個簡單的反比關系。

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的時間；K為各以小時表達的常數；航班頻率是市場上(每天)離港航班的數量。

航班計劃錯位時間(或“等待時間”)隨離港航班數量的增多而減少。如果假設在一個市場上，旅客希望的出發時間為06:00～22:00之間均勻分布，即16個小時的“合理”出發時間段。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，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，航班頻率應該控制在一個范圍之內，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模一樣是衡量航空運輸市場需求的重要指標。

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、日單向航班數超過4班的市場。

表2 短、中程航空市場分類

對當前寬體客機運營的長、遠程市場(航段距離≥于5 000km的不經停航線[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、高需求重點市場，例如英航用波音747-400飛機執飛紐約-倫敦航線，阿聯酋航用A380飛機執飛迪拜-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飛機執飛北京-洛杉磯航線，新航用A350-900和波音777-300ER飛機執飛新加坡-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絡完善，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，美聯航用波音787-9飛機執飛杭州-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分市場，具有最大的靈活性和良好的適應性，因此首先應確定基本型的座級和航程；加長型為經濟性最好的機型，座位數往往大幅提升；縮短型為特殊機場和航線機型，起降和航路性能最佳，當然需要付出經濟性代價。

制造商需根據目標市場的結構特征確定寬體客機基本型的座級航程，再進行衍生機型發展，改變座位數和航程能力，以滿足不同結構的市場需求。實際上日單向O&D旅客數即市場需求是連續的，但由于供給等因素影響才出現上述的市場分類。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

市場需求呈正態分布,如圖1所示，當市場需求小于座位數時，能運輸的旅客數為需求數，當市場需求超出座位數時，能運輸的旅客數為座位數，出現一部分需求無法滿足，即溢出(溢出旅客人數計算參見式2)。[9-10]

式中：SP為溢出的旅客數；S為航班提供的座位數；μ為平均市場需求；δ為標準差，細分市場的需求離散程度。

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

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，加長型座位數的增加量可以更大。

同時，從經濟性角度也能進行一定解釋。由于航空運輸的邊際成本很低，隨著座位數增多，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，即使是縮短型也期望座位數不宜減少太多，加長型則期望座位數增加的更多。

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，制造商需要根據自身市場營銷、客戶服務、適航取證、品牌建設等能力確定寬體客機全生命周期將要運營的目標區域。選擇同類機型執飛的連接該目標區域的航線，分析和預測航線的相關特征，包括區域和航點、航線距離、航班頻率、運營機型、旅客量、加權(頻率或飛行里程權重)平均座位數等，并以區域開拓優先級、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%)不同季節的航路風，航線距離可采用大圓航距并考慮3%～5%的繞航率，計算在最嚴苛的風的影響下覆蓋該航線所需的航程能力，從而獲得在設定航程能力下所能達到的航線覆蓋率。

通過微觀機隊規劃原理，將航線運力轉換為機隊需求，預測規劃期市場對機型的需求量，進而為權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定的目標提供支持。

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衡。在當前的常規氣動布局和發動機性能狀態下，主流的寬體客機座級航程集中在一定范圍內，因此在氣動布局和發動機性能沒有重大突破下，制造商需要在這一范圍內進行座級航程的調整。在研發基本型時，制造商必須考慮機翼面積和發動機的選擇，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，機翼面積應為機身加長型留有適當余量，而對于機身縮短型，必須要付出重量和阻力的代價。當然也要考慮目標區域所要達到的航線覆蓋率和所付出的代價(例如研發成本、運營經濟性等)，來權衡航程的能力。

從市場分布看，寬體客機已經覆蓋了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上還將推出-8X/9X，A330系列飛機也在原有兩個型號的基礎上推出了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系列產品相比，寬體客機的系列產品多樣性程度更低，但相對而言，波音產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。

除了設計可實現度，制造商還需要考慮市場戰略、研發能力、自身產品譜系和競爭產品的情況。波音和空客是當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，已經實現了200～450座級全方位覆蓋，且未來波音777-8X的設計航程將達到8 700 n mile。制造商在確定座級航程時，會考慮自身研發能力和市場戰略、盡量避開競爭，針對無產品覆蓋的市場縫隙或自身產品替代和更新，以期在一定市場需求下提供市場認可的寬體客機產品。

3 案例

基于本文提出的分類劃分當前的長、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，且綜合考慮設計可實現度和代價、自身產品譜系和競爭產品情況后確定加長型座位數為320座，以滿足覆蓋最大的大運量市場需求，主要目標區域是中國，目標客戶是中國地區承運人。

由于運量數據缺乏，因此基于運力數據選擇連接中國的寬體客機運營的加權平均座位數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航程才能實現全覆蓋。

初步選擇12 000 km和10 000 km兩個航程進行分析，發現至亞洲、大洋洲、中東、俄羅斯和獨聯體地區的航線均能實現全覆蓋，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)

采用微觀機隊規劃原理，根據式(3)將航線運力轉換為機隊需求，其中寬體客機的可用平均日利用率選取11h(相當于大圓航距8 229 km)，平均座位數為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。結合國際航線中國承運人可供座位數占比，中國承運人機隊需求量為72～107架。

機隊規模=ASK總和/(典型布局座位數×

平均日利用率×平均速度×365)

(3)

表7 2015年中國至七大地區不同航程市場機隊需求(單位：架)

制造商根據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定的目標提供一些信息。

4 結論

本文提煉了寬體客機的市場需求特征，從市場細分和定位、目標市場選擇角度出發，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。

且由于數據獲得難度大，本文未能以真實的市場需求數據加以驗證，只能調整為運力數據，無法體現不同市場的需求差異，后續將力求以真實需求數據進行驗證分析。

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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