航班燃油计划.docx
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航班燃油计划.docx
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航班燃油计划
分类号编号
UDC密级
中国民航飞行学院
毕业设计(论文)
题目航班燃油计划
作者姓名许云皓
指导教师姓名及职称余江讲师
王斌宏飞行教师
系及专业名称飞行技术与航空工程学院飞行技术专业
提交日期2004年6月1日答辩日期2004年6月3日
答辩委员会主任评阅人
2004年6月1日
航班燃油计划
学生:
许云皓指导教师:
余江
摘要
随着我国加入WTO,市场竞争越来越强烈,我国民航事业面临着巨大的机遇和挑战。
摆在我们面前的首要问题就是安全飞行和节约成本。
然而对燃油管理的不精确和对节约燃油意识的不足时刻影响着我国各大航空公司的经济效益。
伊拉克事件以后的全球范围燃油大幅度涨价更把节约成本的焦点放到了节约燃油上。
本文对航线运输中燃油的相关政策,影响燃油消耗的因素,燃油计算方法以及如何降低燃油成本谈了个人的一些观点。
关键词:
燃油计划;经济效益
Fuelplanofairline
Abstract:
AlongwithourcountryJoiningintheWTO,themarketcompetitionisbecomingmoreandmorestrong,ourcivilaviationbusinessfacestheenormousopportunitieswithchallenges.Theinitialproblemputtinginfrontofusisflightsafetywitheconomizingthecost.Howevernotaccuracyinmanagementtothefuelwithnotenoughconsciousnessofsavingfuelbothaffecttheeconomicperformanceofeachbigairlineofourcountryeverymoment.AfterIraqaffairs,thesignificantmarkupinscopefuelinworldevenputeconomizingthefuelonthetopoffocusoftheeconomycost.Thistexttalkedalittlebitpersonalstandpointsontherelatedpolicesofthefuelinairlinetransports,factoraffectingthefuelconsumption,calculationmethodsoffuelandhowtolowerthefuelcost
Keywords:
Fuelplan,Economicperformance
前言
随着经济技术的发展,对外开放的日益深入,市场竞争逐渐激烈,我国各航空公司在安全的基础上,越来越追求航空经济效益,然而目前国内航空公司的燃油成本普遍高于西方国家,不只是燃油成本所占比例较大,同等机型的国内航空公司的每小时燃油消耗都要大大高于国外先进航空公司
。
南航运营数据统计:
B757-200
B737-300
B737-500
B777-200
南航与美国的差额(kg)
438.1
319.2
252.81
25.26
南航多耗油(吨)
23760
13506
6369
456
运行成本差距(万元)
7604
4322
2038
145
2000年运行数据,基于同等机型、同等发动机、近似飞机利用率和航线结构,国内比美国燃油成本高1亿4千万。
这表明了我们一定要重视燃油成本的计算,更加严谨的对待燃油管理,精确计算飞行油量,合理利用燃油。
每次飞行前都要根据有关规定,气象条件,机场飞机状态等因素精确计算可带商载及完成本次飞行所需的飞行时间和燃油,以达到最小燃油和最大经济效益。
1航班燃油制定的依据及相关的政策
燃油计划制定的主要依据是CCAR121部的各项有关规定。
而航空公司也会根据自己的实际情况做出调整,制定自己的燃油政策。
由于情况各有差异,以下仅写出部分内容。
1.1飞行燃油、滑油的规定主要是依据CCAR121部的相关内容
1.1.1CCAR121.657[国内运行的燃油量和滑油量要求]
(a)除本条(b)款规定外,签派放行飞机时该飞机应当装有能够完成下列飞行的足够燃油和滑油。
(1)飞往被签派的目的地机场;
(2)此后按规定需要备降机场的飞往目的地机场的最远的备降机场并着陆;
(3)完成上述飞行后还能以正常巡航消耗率飞行45分钟;
(b)经局方批准合格证持有人可以采用由预定点飞至备降机场的方法确定燃油和滑油。
签派放行飞机起飞前该飞机应当装有足够的油量经预定点飞至备降机场,此后以正常巡航消耗率飞行45分钟,但所载油量不得少于飞至所签派的目的地机场,此后以正常巡航消耗率飞行2小时所需要的油量。
1.1.2CCAR121.661[除涡轮螺旋桨发动机飞机之外的涡轮发动机飞机国际运行的燃油量和滑油量要求]
在实施国际运行的情况下,签派放行涡轮发动机飞机飞行时应当在考虑到预计的风和其他天气条件后飞机有足够的燃油和滑油完成下列飞行。
飞往目的地机场并在该机场着陆;
从起飞机场到目的地机场并着陆所需总飞行时间的10%的一段时间的飞行;
此后按规定需要备降机场的,由目的地机场飞至签派放行单中指定的最远备降机场并着陆;
完成上述飞行后还能以等待速度在备降机场,或当不需要备降机场时,在目的地机场上空450米(1500英尺)高度上,在标准温度条件下飞行30分钟;
签派放行涡轮发动机飞机飞往未规定备降机场的目的地机场时,应当在考虑到预计的风和其他天气条件后有足够的油量,飞到该机场然后以正常巡航消耗率至少飞行2小时。
1.2关于备降场的规定
1.2.1CCAR121.637[起飞备降机场]
如果起飞机场的气象条件低于合格证持有人运行规范中为该机场规定的着陆最低标准,在签派放行飞机前应当按下述规定选择起飞备降机场。
对于双发动机飞机,备降机场与起飞机场的距离不大于飞机使用一发失效的巡航速度在静风条件下飞行1小时的距离;
对于装有三台或三台以上发动机的飞机,备降机场与起飞机场的距离不大于飞机使用一发失效时的巡航速度在静风条件下飞行2小时的距离。
1.2.2CCAR121.639[仪表飞行规则国内运行的目的地备降机场]
按仪表飞行规则签派放行飞机,飞行前应当在签派放行单上至少为每个目的地机场列出一个备降机场,当目的地机场或第一备降机场的天气条件预报处于边缘状态时,应当再指定至少一个备降机场,但是如果天气实况报告预报或两者的组合表明,在飞机预计到达目的地机场时刻前后至少1小时的时间段内,该机场云底高度和能见度符合下列规定,并且在每架飞机与签派室之间建立了独立可靠的通信系统进行全程监控,则可以不选择目的地备降机场。
机场云底高度至少在公布的最低的仪表进近最低标准中的最低下降高(或决断高)之上450米(1500英尺),或在机场标高之上600米(2000英尺)取其中较高值。
机场能见度至少为4800米3英里,或高于目的地机场所用仪表进近程序最低的适用能见度最低标准3200米2英里以上,取其中较大者。
1.2.3CCAR121.641[国际运行的目的地备降机场]
按仪表飞行规则签派放行飞机,飞行前应当在签派放行单上为每个目的地机场至少列出一个备降机场,但如果在每架飞机与签派室之间建立了独立可靠的通信系统进行全程监控,当预定的飞行不超过6小时且相应的天气实况报告预报或两者的组合表明在预计到达目的地机场时刻前后至少1小时的时间内目的地机场的天气条件符合下列规定,则可以不选择目的地备降机场;
机场云底高度符合下列两者之一:
如果该机场需要并准许盘旋进近,至少在最低的盘旋进近最低下降高度MDA之上450米1500英尺;
至少在公布的最低的仪表进近最低标准中的最低下降高度(MDA)或决断高度(DA)之上450米1500英尺,或机场标高之上600米2000英尺,取其中较高者;
机场能见度至少为4800米3英里,或高于目的地机场所用仪表进近程低的适用能见最度最低标准3200米2英里以上,取其中较大者。
1.3无备降机场的飞行计划和目的地机场不能加油的飞行计划。
1.3.1无备降机场的飞行计划
国内航线不需要备降场,此时按在目的地机场上空等待45分钟计算备份油,在相应的飞行剖面中取消改航备降场这一段改航的计划,其余算法不变。
国际航线对于涡轮力装置的飞机(不包括涡桨发动机飞机),不需要备降场,此时使飞行计划的方法仍然适用,只是在相应的飞行剖面中取消改航,备降场这一改航段的计算,并改为在目的地机场等待30分钟,其余算法不变,航线应急燃油仍按10%的航程时间或5%的航程燃油计算。
1.3.2目的地机场不能加油的飞行计划
在国内,有个别机场不能为飞机加油(如拉萨机场),飞到这种机场去的飞机必须携带回程所需燃油,下面简要介绍一下当目的地机场不能加油的飞行计划的基本规定方法。
设飞机由起飞机场DEPART出发飞往不能加油的目的地机场DEST1,其备降场为ALT1,正常情况下,飞机在目的地机场DEST1着陆并滑入停机场上下旅客及货物,然后再滑到起飞线飞往第二个目的地机场DEST2(也可以是DEPART机场),其备降场为ACT2,如下图1:
图1
在DEST1停机坪上剩余的燃油量等于DEST1起飞到DEST2备降ALT2的燃油量。
在起飞机场DEPART起飞时的商载与在目的地机场DEST1起飞时的商载可以是不同的。
具体计算方法是从ALT2开始往回计算直到DEST1的停机坪为止,这实际上就得到了从DEST1起飞到DEST2备降ALT2的飞行计划,把这个计算的总油量作为由DEPART的停机坪,这样就得到了由DEPART起飞的飞行计划总燃油量,这样,得出的总燃油是一般大于由DEPART到DEST1再往备降ACT1所需的总燃油量,如果不能判断,则应作出由DEPART到DEST1再备降ALT1的飞行计划,以两个飞行计划中总燃油量较大的一个作为从DEPART起飞应加的燃油量,在DEST1机场如不繁忙,不用等待时可不加在DEST1上空等待的燃油量。
北京至拉萨备降成都,再由拉萨至北京备降太原是上面一般情况中的特例。
1.4CCAR121.663[计算所需燃油和滑油应当考虑的因素]
除满足本规则121.657至121.661的要求外计算所需燃油和滑油还应当考虑到以下因素:
风和其他天气条件预报;
预期的空中交通延误;
在目的地机场进行一次仪表进近和可能的复飞;
空中释压和航路上一台发动机失效的情况;
可能延误飞机着陆的任何其他条件;
本条中的所需燃油是指不可用燃油之外的燃油;
风和其他天气条件预报。
2.飞行剖面及飞行计划飞行剖面是飞行计划计算燃油的依据何基础,他分为国际航线和国内航线飞行剖面,如图2:
2.1国际航线的飞行剖面
国际航线的飞行剖面由两部分组成。
一为飞行任务部分,二为储备部分,前者用计算飞行计划的飞行时间和燃油总需求量的轮档燃油部分,后者则用于计算燃油总需求量的储备部分。
2.1.1飞行任务部分
Ⅰ滑出阶段按选定的滑行时间计算滑行的耗油量。
滑行时间长短按指定机场的进出交通量来确定,小机场滑进、滑出时间可短些,大机场则要长一些。
Ⅱ起飞阶段指从起飞滑跑到离地35英尺并达到V2为止的阶段。
Ⅲ加速到爬升阶段从完成起飞至距地面1500英尺高度,飞机由起飞构形转变为爬升构形。
通常起飞阶段和加速到爬升阶段的飞行时间和燃油消耗量是同时一并给出的,并列入使用手册的爬升性能表中。
由于这两段飞过的水平距离和整个航程相比很短,故在计算中忽略不计。
Ⅳ航路爬升低速爬升与高速爬升相比需要较少的燃油和较长的飞行时间。
通常建议使用燃油消耗较少的低速爬升。
爬升段要考虑风的影响。
考虑到从机场气压高度到巡航高度之间风速的变化规律,通常取爬升顶点处的风速的50%作为爬升段的平均风速。
Ⅴ巡航段总的来说,喷气客机的巡航高度越高,燃油消耗量也越少。
但飞行计划应按航班的实际飞行高度进行计算,不同的飞行重量有不同的远航高度,而实际巡航高度还要考虑其它的一些因素。
此外,要确定巡航的速度,通常按长航程巡航速度或要求的固定M数计算。
巡航中应按实际风速、风向计算风的影响。
Ⅵ下降阶段同爬升相同,要确定下降的速度和M数,通常建议用最小燃油消耗的下降速度。
风的影响和爬升一样,取巡航终点处风速的50%作为下降段的平均风速。
Ⅶ进近着陆进近着陆消耗的燃油量通常由手册给出。
Ⅷ滑入段与滑出相似。
2.1.2储备部分
主要用于计算储备油的储备部分的飞行剖面与飞行任务剖面相似。
储备燃油由三部分组成。
Ⅰ应急燃油(CF-ContingencyFuel):
这一部分是机上所带的额外燃油,主要考虑在执行飞行任务时可能出现飞行计划改变,或风的条件与预报有较大差别时应急之用。
关于应急油的计算有两种规则,一种是按CCAR121.645规定,由飞行时间因子计算应急油。
用巡航终点时的飞行重量在巡航高度以长航程巡航速度继续飞行一段时间的燃油消耗量,这段时间为飞行时间的10%。
由于是按FAR规则确定应急油,所以这种飞行剖面又称为FAR国际航线规则。
另外一种则按燃油因子计算应急油。
规定应急油量为飞行任务中飞行燃油量的5%。
Ⅱ备降燃油(AF-AlternateFuel):
从目的地机场飞往最远备降场所需的燃油。
这一部分由复飞、爬升、巡航、下降和进近着陆几段组成,具体航程则由目的地机场到备降机场的距离确定。
计算的方法与飞行任务相似。
Ⅲ等待燃油指(HF-HoldingFuel):
在备降机场上空1500英尺等待30分钟需要的燃油量。
2.2国内航线的飞行剖面
与国际航线飞行剖面相似,国内航线飞行剖面也由飞行任务与储备两部分组成。
其中飞行任务部分与国际航线的飞行任务部分相同。
储备油由以下两部分组成:
Ⅰ备降燃油(AF-AlternateFuel):
目的地机场到最远备降场的燃油;
Ⅱ等待燃油(HF-HoldingFuel):
我国规定为备降机场上空1500英尺等待45分钟。
实际飞行中由于各航空公司的燃油政策不同,储备油的内容也不同,储备燃油包括三部分,即法定储备油、公司储备油和任务的额外燃油。
上述飞行剖面规定的储备燃油属于法定储备油,也就是所有航空公司都要遵守的计算规则。
公司储备油是根据公司的具体情况规定的燃油要求,如增加滑行、机动飞行及等待时间,额外的进场失误/复飞、较高的应急油量要求等,通常航空公司的所有航班都遵循这些规定。
任意的额外燃油是按机长的要求增加的油量。
根据他们过去的经验,对某些航线飞行要求额外的燃油,或对某些被认为耗油较多的飞机要求额外的燃油。
此外,还可能由于目的地不能加油或由于燃油差价要求增加的回程油等。
2.3飞行计划的主要计算方法
2.3.1飞行计划的计算顺序
飞行计划的计算顺序可能有两种计算情况何要求:
由已知商载,按飞行剖面求合理的航班耗油量(作为飞行加油的依据)并由此确定实际的起飞重量。
由给定的起飞重量和商载(也就确定了加油量),计算该情况下各飞行阶段及总的飞行时间和燃油消耗量。
下图给出了飞行计划计算的计算顺序,主要目的在于说明飞行计划计算的步骤何各步骤之间的关系,以及应当包括的主要内容,而非固定模式。
图4
对于第一种情况,初始的起飞重量何着陆重量都是在可能范围内任意假设的,经过反复的迭代计算,在满足有关规定限制要求后确定的。
第二种情况的起飞重量和商载是给定不变的,除非计算的燃油消耗量超过最大允许起飞重量何商载确定的燃油量,那时要完成飞行任务就只有减少商载。
2.3.2飞行计划计算中必须满足的限制条件
起飞重量(TOW)≤起飞机场的最大允许起飞重量(MTOW);
在目的地机场以及备降场的着陆重量(LW)≤目的地机场以及备降机场的最大着陆重量(MLW);
2)无燃油重量(ZFW)≤最大无燃油重量(MZFW);
3)起飞所需送油量≤油箱最大油量。
3.燃油计划的制定和算例
3.1燃油计划的制订
飞行燃油计划的计算有两种情况:
第一种是由已知商载,按飞行剖面求出合理的航班所需的燃油量,以此作为飞行前加油的依据,并由此确定实际的起飞重量;另一种情况是给定起飞重量和商载,这样也就确定了加油量,计算该情况下各段以及总的飞行时间和燃油消耗量。
下面对两种方法做了详细的介绍:
对于第一种情况,初始的起飞重量和着陆重量都可以在范围内任意假设,经过反复的迭代计算,在满足有关的规定限制要求后确定的。
例如:
已知无燃油重量(ZFW)为48T,求航路上耗燃油量,我们可以假设起飞重量为(TOW)65T。
那么,加的燃油量(FUEL1)=TOW1-ZFW=65-48=17T
由于TOW1=65T,假如查表求得目的地机场的需要燃油(FUEL用1)20T。
由于FUEL用1>FuEL1不安全。
TOW1假设的偏大。
我们再假设TOW2=60T,FuEL2=70W2-2FW=60-48=12T
根据TOW2=60T,假如查表求得FUEL用2=10T
由于FUEL用2 这样我们在TOW和TOW2之间再假设一个数据,假如为TOW3求得FUEL用3 这时的燃油量即是安全的又是最经济的。 由于反复迭代计算的繁锁,往往要借助计算机上的编程计算,以减小计算的工作量。 由于迭代的复杂性,实际中不常用。 对于第二种情况的起飞重量是给定的,根据商载就可以确定燃油量。 但是我们可以这样考虑一下,假设飞机经过航程的飞行、备降场的飞行、等待的飞行,落地后正好油量耗尽,此时所用的燃油量正是我们所求的(当然这是不可能的),而此时着陆重量就是无燃油重量,用无燃油重量作为着陆重量,近似求出等待的燃油重量。 例: 设飞机在备降上空1500英尺等待45分钟,机场气压高度为5000英尺,已知等待结束后的飞机重量为193000磅,求标准等待航线的等待油量。 由简化的飞行计划示意数据表看出,等待燃油量随飞机重量的减小而减小,是一个变量,为了比较准确计算等待油量,应该使用平均等待重量来确定燃油流量,过程如下: 重量X1000磅 压力高度(英尺) 200 193 190 10000 3540 3370 6500 3799 3675 3622 5000 3910 3730 图5 先根据等待结束时重量为193000磅,使用线性插值法计算出6500英尺海压度(5000+1500=6500英尺)做等待飞行的燃油流量为3675磅/小时[3621+(3799-3621)/(200000-198000)Х(193000-190000)=3675磅/小时] (2)计算等待中的平均飞机重量W平均 W平均=1930000+(2Х3675Х45)/60/2=195756磅 这里考虑双发飞机。 计算平均燃油流量及等待油量EQ F=3621+(3799-3621)/(200000-190000)Х(195756-190000)≈3724磅/小时EQ=2Х3724Х45/60=5586磅 这样,可以把等待燃油量加上无燃油重量作为从目的地机场到备降场的着陆重量。 可以查简易图表求出从目的地机场到等待航程的燃油,再把这两段的燃油加上无燃油重量作为目的地的着陆重量,同理查图可以求出从起飞机场到目的地机场的燃油量,所以,总的油量就可以求出,这就是为什么B-737简化图表上总给出着陆重量的原因。 下面有一个具体的详例来完整的求出整个航程的燃油量,此例是由前向后推算,即知道起飞重量。 例如: 航线: 成都至广州、备降桂林,已知条件如下: 成都双流机场标高=500米(1640Ft) 广州白云机场标高=11.40米(37Ft) 桂林机场标高=50米(492Ft) 成都至广州航线距离约为: 1357公里(734海里) 广州至桂林航线距离约为: 658公里(335海里) 假设成都至广州航线高度10000米(33000Ft),航段平均逆风分量为-30海里/小时;广州至桂林航段平均加顺风20海里/小时航线上的平均气温为ISA+10℃,如波音737-300的预计起飞重量为125000磅,飞行前地面APU工作时间为1小时,飞行中不使用防冰,试用简化飞行计划图表制定燃油计划。 计算过程如下: 首先用附图1,作辅助线,根据上述已知条件,查出成都至广州所需 油量约为11100磅,飞行时间为2: 03。 由于航线燃油为11100磅,所以目的地的着陆重量为: 125000-111000=113900磅<最大着陆重量114000磅,再通过附图2查找广州备降桂林的所需燃油。 由于113900与110000磅这条线几乎重合,我们不需再做辅助线、直接查出到备降场所需燃油为5100磅,时间约为55分钟。 可通过附表1计算等待所需燃油量,国内是1500Ft等待45分钟, 桂林的机场标高为492英尺,压力高度为492+1500≈2000英尺,等待起始重量为: 113900-5100=109000磅。 首先对高度插值,计算出2000英尺上空高度重量110000磅和105000磅对应的总燃油量分别是5291磅/小时和5117磅/小时,再对重量109000磅进行插值,得到该重的总燃油流量为5226磅/小时,求的飞机平均重量为: 109000-5226Х45/60/2=107000磅,故由平均等待重量107000磅,插值得到平均等待燃油流量为51800磅/小时。 因此,45分钟等待燃油量为5187Х45/60=3890 由于已知飞行前APU将在地面工作约1小时,根据波音737飞机使 手册规定,正常情况下APU的燃油流量为250磅/小时,即工作1小时所需燃油为250磅。 地面滑行按滑出9分钟,着陆后滑入5分钟考虑,波音737飞机使用手册规定滑行燃油量为25磅/分钟,所以滑行燃油为(9+5)Х25=350磅 要考虑着陆进近中可能要用标准仪表进近方式,波音737飞机使用手册明确指出,除非是直接长五边进近,后则襟翼放下后每分钟飞行为耗油170磅,所以目的地机场进近(一般按5分钟计)和备降机场进近(一般按4分钟计),襟翼放下做机动飞行的附加耗油量即(5+4)Х170=1530磅。 综上所述,总耗油量为: 11100+5100+3890+250+350+1530=22220磅 最后归纳如下: 从成都至广州的航程时间=2: 03+0: 05=2: 08;轮挡时间=2: 08+0: 09+0: 05=2: 22 从广州改航备降桂林的改航时间=0: 55+0: 04=0: 59 成都至广州的航程油量=11100+5Х170=1
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