我國老齡飛機直接運營成本評估

陳斯 夏明 楊晨光/中國商飛北京民用飛機技術研究中心

0 引言

飛機直接運營成本（DOC）是飛機設計過程的最重要評價指標之一，也是航空公司在購機投資中進行效益評估的重要考量因素[1]。

國外關于民用飛機運營成本方面的研究始于20 世紀40 年代，主要參與者是美國航空運輸協會（ATA）、美國航空宇航局（NASA）和歐洲航空公司協會（AEA）等航空組織和政府部門，并形成了ATA 方法、NASA 方法等[2-4]，波音公司和空客公司也分別開發了自己的預測軟件[3-4]。但這些方法主要都是基于80、90 年代的運營統計數據做出的，與當前的運營現狀并不吻合，加上我國與歐美的運營環境存在差異，因此并不適合國內情況。再有，這些方法都沒有考慮飛機老齡化帶來的影響。隨著機齡的增加，飛機本身的購機成本在降低，但燃油消耗和維修成本卻可能增加，尤其是機體結構損傷和腐蝕加劇，導致發生故障的概率增加，而航空公司為了滿足持續適航要求、保證安全運營，必須增加例行維護工作，使得故障或改裝的非計劃停場時間增加，飛機可利用率降低，延誤/取消率上 升。

因此，基于我國航空公司現有運營數據，對客機運營成本的計算模型進行修正，符合我國民機運營環境，同時評估飛機老齡化給運營成本帶來的影響，是本文的重點。

1 飛機直接運營成本的組成

飛機直接運營成本包括所有權成本、燃油成本、直接維護成本、機組成本和運行費用，如圖1 所示。

其中，機組成本、運行費用即起降費和導航費與運營地區關系密切，中國民航關于運行費用的收費有專門的標準。此外，維修成本中的人工成本也與地區有關。直接維修成本（DMC）、所有權成本和燃油成本與機齡有一定關系。

2 所有權成本

所有權成本是指航空公司擁有飛機所支付的費用，包括折舊、利息和保險費。

圖1 飛機運營成本組成

目前航空公司飛機引進的方式包括自有資金購買、貸款購買、融資租賃和經營租賃四種。所有權成本與飛機采購成本、利用率、殘值都相關，機齡越老飛機的所有權成本越低，因此部分航空公司為了降低資金壓力而選擇二手飛機。

3 燃油成本

燃油成本是航空公司運營成本的重要支出。國際油價攀升高位時，燃油成本占航空公司運營成本的1/3甚至一半。燃油費用由輪擋燃油消耗量和燃油價格決定：

Ffuel=Mf×Pf

其中，Mf為輪擋油耗；Pf為航空燃油的價格。

隨著飛機服役時間的增加，機體結構和發動機老化都會帶來輪擋油耗的增加，發動機尤其是風扇葉片老化是一大主要殺手，此外飛機重量增加以及由機體維修帶來的阻力增加等也會影響耗油率。航空公司在運營過程中會不斷收集運營數據并提供燃油流量系數圖表，通常是在飛管計算機中輸入燃油流量因子來預估燃油消耗，燃油流量因子一般為2%～4%，不超過5%。

4 直接維修成本

4.1 機齡對機體維修成本的影響

機體維修包括航線維護和定檢，維修費用大部分由定檢產生。定檢包括A檢、C 檢和D 檢。雖然近年字母檢的概念已從MRB 和MPD 中取消，但依然可以根據歷史的定檢維修數據來研究機齡對維修成本的影響。

根據定檢維修費用的數據發現，在整個飛機運營期間，C 檢和D 檢成本隨著機齡的增加逐步增大，增長率約為4.5%，D 檢略高，如圖2 所示。

4.2 機齡對發動機維修成本的影響

發動機90%左右的維修成本由離位大修產生。隨著發動機使用年限的增加，部件磨損和老齡化不斷加深，發動機核心機翻修和低壓渦輪（LPT）翻修成本每次會略有增加（見圖3）。而時壽件更換并不產生“老齡”效應，這是因為時壽件本身在設計時針對運營環境和可靠性規定了固定使用壽命，其更換時間由設計決定。

4.3 機齡對部件維修成本的影響

部件維修成本的計算相對復雜且精確度不高。統計發現，飛機機齡對部件維修成本同樣有影響。飛機成熟期以后，部件維修成本隨機齡年均增長0.4%～0.5%，如圖4 所示。

圖2 波音747飛機定檢維修成本和機齡的關系

圖3 發動機核心機維修成本和機齡的關系

圖4 部件維修成本和機齡的關系

4.4 老齡飛機維修成本估算建模

國內外已經建立起一系列計算和預測直接維修成本的模型，但這些模型都是針對成熟期飛機的維修成本，因此，在現有模型的基礎上增加機齡對DMC 的影響因子，從而達到預測老齡飛機直接維修成本的目的?？紤]飛機機齡的影響，飛機維修成本可以表示為：

DMC=FAEA×Km

其中，FAEA是基于AEA 方法計算的成熟期飛機直接維修成本；Km是飛機的成熟因子，即對不同機型維修成本的影響因子。

1）成熟因子Km

由于飛機蜜月期（0 ～5 年）的維修成本和維護售后保障與制造商銷售優惠策略有很大關系，很難獲得準確的蜜月期維修成本，且蜜月期維修成本并不能反映飛機本身的制造水平，對航空公司機隊規劃決策的意義也不大，因此本文主要考慮成熟期和老齡期的飛機成熟因子。

雖然不同機型的維修成本不同，但其維修成本隨機齡的增長趨勢基本一致，如圖5 所示，寬體客機的維修成本明顯高于窄體客機。

通過數據擬合，可以得出維修成本的對數與飛機機齡之間的關系，假設飛機成熟期的維修因子K=1，得到歸一化后的成熟因子。

寬體客機：

窄體客機：

2）FAEA

a. 機體維修勞務成本

其中，Waf為機體重量（t），即制造空重減去發動機重量；t 為輪擋時間（h），其中地面時間為0.25h，即空中時間是（t-0.25）；R 為工時費率（包含消耗）（美元/工時），此處取28 美元/工時。

b. 機體維修材料成本

其中，機體交付價（百萬美元）為飛機交付價減去發動機價格。

c. 發動機維修勞務成本

與時間有關的發動機維修勞務成本（Lt，美元/飛行小時）為：

其中，T 為海平面起飛靜推力（t）；BPR 為涵道比；nc為壓氣機級數（包括風扇）；k 為軸數的函數，見表1。

與起落次數有關的發動機維修勞務成本（Lc，美元/飛行循環）為：

Lc=1.3×Lt

d. 發動機材料成本

與時間有關的發動機材料成本（Mt，美元/飛行小時）為：

其中，OAPR 為總壓比。

與起落次數有關的發動機材料成本（MC，美元/飛行循環）為：

Mc=1.3×Mt

發動機維修成本（Ce）由上述四項構成，將單位統一為美元/輪擋小時后，可綜合寫為：

圖5 寬體客機和窄體客機維修成本與機齡的數據擬合

其中，Ne為每架飛機的發動機數；tf為空中時間，tf=t-0.25。

綜上所述，機齡為n 的飛機維修成本（DMC（n），美元/輪擋小時）為：

5 機組成本

5.1 飛行機組成本

據統計，國內航空公司機組成本明顯低于美國和歐洲，且機組成本和飛機最大起飛重量（MTOW）有關。以A330-200 為例，國內機長和副駕工資僅為歐美的44%和29%，如圖6 所示。

窄體客機的機組工資和最大起飛重量基本呈線性關系，寬體客機的機組工資和最大起飛重量基本一致，如圖7 所示。

考慮機組的工資津貼和補貼等費用，我國客機飛行機組成本可表示為：

其中：

Fflightcrew為機組成本（美元）；為機長工資（美元/輪擋小時）；為副駕工資（美元/輪擋小時）。

5.2 客艙乘務成本

客艙乘務成本的構成類似于飛行機組成本。中國民航規定，有配餐任務的每25 ～30 客座配備一名乘務員，無配餐任務的每35 ～40 客座配備一名乘務員。據統計，國內航空公司平均22 客座配備一名乘務員，如圖8 所示。乘務成本約為25 美元/輪擋小時。

表1 發動機軸數與k的關系

圖6 國內外機組工資差別（數據來源：Route Pro）

考慮乘務員的工資津貼和補貼等費用，我國客機每輪擋小時客艙乘務成本可表示為：

其中，Ccabincrew為客艙乘務成本（美元/輪擋小時）；S 為座位數。

圖7 國內機長和副駕工資與MTOW的關系（數據來源：Route Pro）

圖8 客艙乘務人數和座位數的關系（數據來源：Route Pro）

6 運行費用

運行費用包括起降服務費、導航費、進近指揮費和地面操作費[1]。導航費按飛機最大起飛重量和航線距離收費。各國導航費存在明顯差異，在美國導航不收費，歐洲各國導航費略有差異。進近指揮費指機場為飛機起降提供氣象、空中指揮航行服務所收取的費用。起降服務費包括飛機一個起降架次的起降費，其中包含場道維護費、消防服務費、救護費，以及夜航附加費、場道燈光費和停場費。地面操作費包括地面車輛及設備使用費、安檢費、旅客服務費等。

根據中國民航2012 年6 月生效的導航費和進近指揮費收費標準[7]，不同最大起飛重量、不同類機場和國內/國際航線均有相應收費標準。在計算不同航線時應按相應收費標準進行調整。

7 結論

以A330-300 機型為例，采用以上方法估算不同機齡的直接運營成本，結果如圖9 所示。

假設飛機的初始構型不變，在不同機齡時采購該飛機并在相同環境下運營，考慮機齡對各部分成本的影響，可以看出飛機在運營約20 年后DOC 出現明顯升高，約27 年時的DOC 已經超過了一架新機的DOC，此時購買一架新飛機（不考慮新機性能提升）較購買一架老齡機更為合算。

圖9 不同機齡的直接運營成本

上述案例說明，本研究提出的我國老齡飛機直接運營成本評估模型，符合國內飛機的運營特點，可用于老齡飛機直接運營成本的估算。