降低簽派放行計算油量與實際差異

何冀川

北京市朝陽區中國國際航空股份有限公司運行控制中心航班運行控制室，北京 100621

1 航空公司油量計算

長途汽車出發前通常要檢查汽車油量，汽車行進一段時間后要留意油量剩余油量，適時補充加注汽油。由于汽車加油站數量較多，通常不會發生汽車無油情況，即使車上油量耗盡，仍不會有太大安全問題產生，因為汽車在地面，還可以人工將汽油運輸到汽車。與之相比，民航客機則差異巨大。

民航客機在計劃好起飛、目的地機場，起飛后，空中并不能補充油量。因此在飛機起飛前必須要加注足夠燃油以供飛機能安全飛抵目的地機場著陸，甚至當目的地機場不適宜著陸時飛抵備降機場。

另外，航空公司也是盈利性機構，他們需要盡量降低成本，以謀求獲得更多的利潤。油量加注越多，將造成飛機越重，飛行便越耗油。因此航空公司將根據航段的長短不同加注不同的油量，而非所有航班都把油箱加滿。

幾年前，國內航空公司還都采用“航線分析”，對于同一條航線，分冬春、夏秋兩季節，給航班加油。也就是說如果在冬春季，幾乎同一航線每天的加油量都相同，即使旅客人數、高空風溫等數據不同加油量也相同。這就是我們所說的“固定油量”。

航空公司航線分析制作人員（通常為性能工程師），使用該航線的85%概率風，結合具體機型與預計高度等數據，以最大業載來計算加油量。該操作方法一方面有安全風險，僅考慮85%概率風，如果某日大氣運動造成頂風大于航線分析，則油量則可能不足。另一方面該操作方法的經濟性低，未考慮航班的實際業載，當實際業載少時，該方法造成燃油虛耗，無形中增加了航空公司成本。

對此，航空公司找到了改進方法，使用計算機飛機飛行計劃。計算機飛行計劃系統整合了實時的天氣預報，將航路天氣一覽無余，結合當天航班的具體旅客、貨物、行李等重量信息，以及當次航班的備降場選擇，詳細計算出該次航班的所需油量，預計飛行時間，并且能給出每一個航路點的預計高度、速度、燃油流量、風速、溫度等參數。機組在飛行中可在每一航路點對此進行對比，判斷實際飛行數據與簽派放行時預測數據的差異。相比前述“航線分析”方法，該方法安全性、經濟性都有明顯提升。

但該方法仍有部分數據與實際可能存在較大差異，可能導致實際油量需求與計劃差異。

2 計算油量與實際之間差異分析

1）飛機起飛后飛行高度以空中交通管制（簡稱空管）指揮為準，空管將根據所有飛機的飛行情況進行調配，從而避免飛行沖突。因此實際飛行高度和計劃高度將會不同程度存在差異。以波音737-800機型為例，在最優高度層基礎上，每降低一個飛行高度層（2000英尺高度），小時耗油將增加約35kg；2）進離場程序的不同將導致航線距離差異。與直升機不同，民航航班運輸客機需要使用具體跑道滑跑加速起飛。如果機場有一條跑道，則有兩個起飛方向。同一方向起飛也將有不同的路線加入航線飛行。路線不同，距離不同。目前的處理方法通常是取不同離場距離的平均值。即航班起飛時有可能實際距離比計劃距離大，或者小，從而造成油量差異；3）隨著飛機的逐步使用，飛機發動機將存在不同程度的老化，飛機外表面也可能逐漸磨損，造成飛機實際性能逐漸衰減。性能衰減，將造成燃油效率降低，即相同的航線，使用性能衰減的飛機將導致油量需求更高。還是以波音737-800機型為例，如果性能衰減4%，則小時耗油將增加約超過100kg。

以上分析表明，僅僅簡單的使用計算機飛行計劃并不能很好的解決飛行所需油量與放行油量差異問題，并不能真正實現航空公司精細化運行。

3 差異降低

由于以上問題，還需對計算機飛行計劃系統進行改進。因此，可使用實際運行數據對計算機飛行計劃系統進行修正。航空公司如何準確的監控飛機實際運行中的數據？根據需求不同，可以有多種不同的方法。如果對實時性要求高，則可考慮ACARS數據。如果對實時性要求不高，則可考慮使用QAR數據。

ACARS(飛機通信尋址與報告系統)是一種在航空器和地面站之間通過無線電或衛星傳輸短消息（報文）的數字數據鏈系統。可實時將飛機的位置、高度、速度、機上剩余油量等參數傳送至航空公司。

QAR Quick Access Recorder（快速存取記錄器）的簡稱，用于監控、記錄大量飛行參數及數據，彌補了飛行記錄器（黑匣子）不便于轉錄的缺點。可同時采集數百個數據，涵蓋了飛機運行品質的絕大部分參數。QAR監控是保障飛行安全、提高運營效率的一項科學有效的技術手段。在QAR的幫助下，航空公司能及時發現飛行中機組操縱、發動機工作狀況以及航空器性能等方面存在的問題，分析查找原因，掌握安全動態，采取針對性措施，從而消除事故隱患，確保飛行安全。相比ACARS數據，QAR數據則非常全面，油量、溫度、速度、重量、高度、位置、風速等等與燃油效率相關的參數都能一一記錄，同時記錄的數據點也非常密集，適合用于詳細分析。由于數據量巨大，通常需要飛機著陸后，機務工作人員上機進行下載在傳輸。實時性較ACARS數據差。

由于需要大量數據對實際飛行情況進行監控，并且需要長期的航班執行，同時需要詳細到航路上每一點，以便發現實際執行中的趨勢與特點，通常傾向于使用QAR數據對大量航班進行監控。

3.1 飛行高度監控與校正

如前所述，飛行高度對飛機實際耗油有較大影響。實際飛行高度受空管指揮而不同，計算機飛行計劃中國內段飛行高度通常為“一號規定”，國外段使用優化高度。實際執行中是否能達到計劃的高度？如果沒達到，部分機組將反饋簽派，但多數機組卻不一定會反饋。缺乏統計數據將使得航空公司難以做出管理措施，QAR數據則能很好解決該問題。通過記錄航班運行中每一點的參數，將航班運行的全過程還原。同時，可將所需時間段的所有航班完整顯示，從清晰的看出實際飛行高度與計劃高度的差異。

以成都-西安航線為例，在某日期的監控如圖1所示。

圖1 飛機實際飛行剖面與計劃剖面對比

上圖中黑色為實際高度，綠色為計劃高度。從上圖可以看出，在該案例中，實際飛行高度往往比計劃高度低。對于此類航線，則有必要考慮將計劃高度降低，調整計算機飛行計劃系統。在某些情況下，實際飛行高度可能比計劃高度都高，此時則有必要提高計劃飛行高度。

3.2 離場程序監控與航線繞飛與非監控

離場程序不同，飛行距離不同。一個機場通常有多種離場程序，但對于同一條航線，使用的離場程序卻相對固定。

為了更為清楚的對比實際離場航跡與離場程序之間的差異，此時需再借助圖形（地形）工具。目前谷歌地球的使用也逐漸廣泛，而且數據導入谷歌地球也相對簡單，在此將利用谷歌地球來展示如何處理離場航跡。

谷歌地球數據導入方法：

如果僅僅設置個別位置點，可以直接使用谷歌地球上的“增加地標”按鈕。如下圖所示紅色方框。但QAR數據中的位置點動輒數千個，即使僅使用離場/進場段，位置點也有數百個。使用“增加地標”按鈕的功能難以滿足需求。

圖2 谷歌地球中增加單個位置點按鈕

此時，需要使用KML語言，將所有點坐標按格式一次性輸入，再倒入谷歌地球，從而完整顯示離場程序。

簡要說明KML如下，是一種采用 XML 語法與格式的語言，用于描述和保存地理信息，可以被 Google Earth 和 Google Maps識別并顯示。

由于此處主要關注航班的具體路線，可簡要的把KML文件分成三大部分，即文頭文尾、坐標。文頭文尾可直接拷貝一個現成的KML文件，坐標部分使用真實的航班數據。坐標部分的格式要求為：經度、緯度、高度，需按照此順序輸入，否則將識別錯誤。

見下述紅色方框。

圖3 KML文件之坐標輸入

按此方法，可將所需時間段的所有航班位置數據完整導入谷歌地球。同時，將離場程序（SID）也按此方法導入谷歌地球。可直觀的顯示所有航班使用的具體程序名稱。

以三亞離場航班為例，將某月數據疊加導入后，可清楚的其常用程序。圖示如下，綠色為實際航跡，紅色為計劃航跡中的一種。

3.3 飛機實際性能監控

理論很簡單，飛機性能衰減程度直接影響飛機燃油需求量，但如何實施對飛機實際性能的監控？此時QAR和ACARS均可派上用場。因為與飛機進離場航跡監控不同，飛機性能監控不需要太多的數據，每一個航班選取穩定巡航中一個點數據即可。數據量大大減少，可以使用ACARS數據，以方便收集。

實際運行中，并非每一個點的數據都適合于性能監控，需要飛機處于穩定巡航狀態。關于穩定巡航狀態的含義，廠家有其定義，波音公司則分為CAT A與CAT B兩類標準定義。

按照規則選取高度、溫度、速度、飛機重量、發動機燃油流量等數據后，使用性能分析軟件，利用廠家基準性能數據庫，模擬當時的條件，實際飛機的理論性能，使用飛機理論性能與實際性能作對比，從而得出飛機的實際性能衰減。

得到飛機性能衰減數據后，對計算機飛行計劃數據庫進行修正，將衰減部分給予補充。從而使得實際油耗和計劃油耗更為接近。

經過以上三方面監控后，飛機計劃燃油消耗則更為接近飛機真實燃油消耗。

4 航空公司需要的投入

要實現上述措施，首先航空公司需要有油量意識。油量比實際需求多或者少都是不合適的，保證安全的前提下必須提高公司的運行效率。在燃油價格高漲的今天，燃油成本超過航空公司總成本的30%，準確的計劃油量顯得更加重要。

另外，需要投入進行程序開發。目前幾乎所有航空公司都有QAR設備，也幾乎所有航空公司都對QAR進行分析監控，但他們主要監控機組操作等飛行品質，對燃油品質的監控力度較小。同時，需要對QAR數據進行燃油分析，根據航空公司規模的不同，而數據量差異巨大。設備的投入因此也有較大差異。

再次，獲得監控數據后，還需對此進行修正，并且研究改進辦法。例如，發現飛機性能衰減，一方面我們需要修正飛機性能數據庫，使得計劃油量與實際油量更加接近；另一方面我們還需要更多的關注如何降低飛機性能衰減的程度。

綜上所述，天下沒有免費的午餐，為了安全與效益，航空公司可以做得更多。同時，我們也可以通過對航班進離場、航路、飛機本身等環節的監控，使得計算機飛行計劃數據與實際飛行數據更加的接近。增加飛行機組的信心，增加地面簽派放行人員的信心，提升安全與效益。

[1]傅職忠.飛行計劃與裝載配平[M].中國三峽出版社，2003.

[2]KML教程.谷歌，2012.

[3]波音性能軟件教程.

[4]黃太平.飛機性能工程[M].科學出版社，2005.

[5]陸志良.空氣動力學[M].北京航空航天大學出版社，2009.