航空航天節油技術

節油工作的意義世界各國航空公司都在不斷加大人力、物力和財力的投入,開展節油工作,逐步提高航油的使用效率,其動力和積極性主要源於以下方面的考慮：

運行成本的壓力為了提高自身競爭力,

基本介紹

• 中文名：航空航天節油技術
• 外文名：Aviation fuel saving technology
• 背景：能源短缺，世界原油價格上漲
• 重要性：問題提高到行業管理的戰略層面上

技術簡介

由於能源短缺，世界原油價格不斷上漲，使得航油費用在航空公司總成本中的比重超過40%，成為左右盈虧,在大力發展民用航空運輸業的同時,如何儘快降低行業整體耗油水平、提高航油使用效率的問題已經提高到行業管理的戰略層面上來了。

技術原理

世界各國航空公司都把提高安全水平、降低運行成本、提高經濟效益和服務質量作為主要工作來抓。航空公司作為一個高投入、低產出的行業,成本和盈虧點較高。在市場成長緩慢、供大於求的條件下,降低運行成本是航空公司經營的關鍵。在航空公司的各種運輸成本中,航油成本所占比例較大,並且是航空公司可以控制的成本。特別是近幾年來,隨著原油價格的不斷攀升,航油成本所占航空公司營業成本的比例也越來越大,國內很多航空公司的航油成本已經占到總營業成本的40%以上。

因此,提高航油使用效率、降低航油成本已經成為降低公司運行成本最主要的手段之一。此外,在聯合國“京都議定書”規範下,各國政府紛紛創建排放交易制度,推動自願減排工作的開展。

“碳排放配額交易體系”是一個碳排放量限制和交易機制,利用碳權交易來達到溫室氣體減排的目的。“碳排放配額交易體系”將開始以拍賣方式購買和轉讓碳排放權,並將逐步降低無償獲得碳排放權的比例。隨著全世界對環保事業的日益重視,航空業的全面碳排放交易已經是大勢所趨,在不遠的未來,所有航空公司都將面臨二氧化碳排放的購買和消費。

降低溫室氣體排放是一個巨大的挑戰。大力發展可再生能源、提高能效對於作為發展中的大國,中國已經認識到了氣候變化可能帶來的危害,並且正以積極的態度應對這一全球性的嚴重問題。黨的十六屆五中全會通過的《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十一個五年規劃的建議》中提出:“要把節約資源作為基本國策”。中國在“十一五”國家發展規劃中設定了到2010年單位GDP能耗降低20%的目標,同時“節能減排”成為了各級政府和企業績效評估的重要指標。

中國民航面臨的節能形勢十分緊迫。隨著民航的機隊規模不斷擴大,機場數量和等級不斷增加和提高,世界原油和航油價格一直在高位波動,使得能源消耗持續增加,而獲取這些能源的成本也將越來越高。如不妥善解決和消化能源消耗帶來的負面影響,將直接影響中國航空運輸業持續、健康發展,而解決這些矛盾和問題的根本出路在於提高能源的使用效率。

國內幾大航空公司是中央企業中的能耗大戶,也是國資委確定的節能減排重點企業,其航油消耗占公司總能耗的99%左右。

環境保護

環境保護已經成為全球關注的焦點,全球氣候變暖和減少溫室氣體排放正在成為全世界關心的熱門話題。本世紀以來,在全世界範圍內,隨著工業化進程加速、人口猛增、大量礦質燃料的燃燒、不合理的土地利用、森林的大面積砍伐等人為活動產生的溫室氣體排放量不斷增加,打破了原來各種天然溫室氣體成分的自然平衡,使大氣中的溫室氣體濃度呈現不斷增長趨勢,如二氧化碳、甲烷和二氧化氮的大氣濃度分別比工業化以前增加了大約26%、148%和8%。原來地球上的人類生存環境是在處於自然平衡態的溫室效應條件下長期演變形成的,一旦這種自然平衡態被破壞,取代以更強溫室效應條件下的新的平衡態,地表生態環境也必然要發生相應變化,而這種急劇的變化必然威脅人類及其他生物物種的生存。當前,已有6 種氣體因為它們在導致地球變暖方面所起的重大作用而受到的關注,分別是甲烷、二氧化碳、氧化氮、氫氟碳化物、全氟烴和六氟化硫。各類溫室氣體中二氧化碳對增溫效應的貢獻率最大,占到55 % ,所以人們更關注大氣中二氧化碳含量的變化。而飛機發動機燃燒所產生的排放中,二氧化碳所占比例很大,每噸航空煤油的消耗將會排放3187公斤二氧化碳、1239 公斤水、0198 公斤二氧化硫、0156 公斤一氧化碳和21112公斤氮氧化合物。所以,大量溫室氣體的排放必將制約著民用航空業的發展。

方法措施

合理使用地面設備

地面過站儘量使用橋載設備，如地面電源、空調。對於APU(輔助動力裝置)的使用，凡有電源車或其它外接電源的，要儘量利用這些機外設備，沒必要長時間啟用APU。據估算，每飛行一天，若只用APU則其工作量為5—6小時 ，除了耗油外(波音737機型APU每小時最少要用150磅燃油)，本身航材運行成本也相當高，長年累月使用，會使APU的故障率上升，成本加大。因此，在基地“航前準備”和“航後檢查”時宜全部使用地面電源(因為工作時間較長)，在外站，條件允許時，要提倡多用外接電源。在起飛前15-20分鐘啟動APU較為合適。因此應減少APU處於工作狀態的時間，例如：當飛機落地後滑行時，我們應該控制好APU的起動時機，在某些比較大的繁忙機場地面滑行時間是很長的，所以做到這點對節油是很有必要的。

減少飛機營運空重

減少飛機營運空重是航空公司必須考慮的問題，737-7/800機型著陸機重減輕1000磅,航程油耗可減少0.6%。在眾多影響重量的因素中,作為飛行員,應著重關注燃油和水的加注,據測試,對有水計量儀表的飛機,60%的加水量足以滿足日常客運需求。

滑行階段

如果在地面存在航空管制，就應該合理選擇啟動發動機的時間，離開廊橋前不啟動發動機，避免在地面進行不必要的燃油消耗。在地面滑行的時候要綜合判斷地面交通的運行狀況，運用推力管理儘量保持合理的滑行速度與滑行間隔，力求避免燃油和剎車的內耗。起始滑行時，注意控制好速度，儘可能少加油門，猛加油門。緩慢增加推力，飛機能夠滑動就不再增加推力，緩慢增速，合理控制速度，不是必須時不要將飛機完全停住，因為再次起步需要更大的推力。

爬升階段

如果條件允許儘量採取減推力起飛的方式，進行合適的起飛推力設定，因為減推力起飛是在滿足起飛性能前提下最有效的起飛節油手段，同時延長發動機維修成本和延長其壽命。在滿足各方面性能的前提下儘快地達成飛機的光潔形態，消除不必要的阻力形態帶來的額外燃油消耗。大家都知道，在飛機的爬升階段，發動機處於大馬力大油耗階段，所以縮短飛機在這個階段的時間儘可能的爭取早一點達到最理想的巡航高度勢必會節省一定的燃油，低高度平飛或緩慢爬升都會增加在低空的滯留時間，導致過大的燃油消耗，應儘快爬升到巡航高度。但不要用速度換高度，尤其在高高度、大馬赫時，恢復速度所需的燃油遠多於提前到達高高度節省的燃油。有些飛行員採取最大爬升率爬升的方式，實際上這有些誤解。因為FMC的最大爬升率指能夠在最短的時間達到最佳巡航高度，但由於絕對速度小，前進的距離也短。B737，B757機型的機組訓練手冊上都指出用經濟(ECON)速度將節省更多的燃油。使用FMC推薦的速度飛行。根據737手冊推薦，280節/M 0.76是比較經濟的速度。

巡航階段

在相同錶速下，飛機在低空受到的空氣阻力遠比高空要大，因此力求減少飛機在低空飛行的時間，這在離場階段表現為儘快爬升到理想的飛行高度而在巡航階段體現為儘量延遲飛機的下降;飛機在空中飛行的油量消耗遠比在地面消耗的大，因此要儘量減少飛機在空中飛行的時間，這就涉及到飛行高度和距離的問題，需要機組同管制員進行適當的溝通，以便使飛機在合理的飛行高度飛行並且儘量利用管制的許可執行直飛以縮短飛行距離;而在同樣的飛行高度不同的飛行速度的條件下，飛機所受的阻力也是明顯不同的，這就需要飛行員在結合公司規定的成本指數範圍選擇合理的飛行速度;在不同的高度層上不一樣的高空風向風速也會帶來不同的油量消耗，這就需要飛行員及時全面地了解空中氣象信息以選擇合適的飛行高度，計算工作在機載計算機上可以完成;目前有的航空公司在國內絕大多數航線還沒有採用計算機飛行計畫，對空中風並不清楚，但大家可以通過氣象提供的資料和平時飛行的經驗選擇一個合適的巡航高度，並且飛行時在不同的飛行高度作一個高空風的統計以便在回程時選擇一個合適的巡航高度，也是比較好的方法。現代客機的飛行管理計算機FMC，一般都會計算出基於ECON(經濟巡航)和LRC(遠程巡航)飛行方式的兩種最佳飛行高度。前者成本最低，後者節油率最高。以波音737飛機為例，根據性能分析，飛行高度和速度選擇不當將導致燃油消耗量增加：

——高於/低於最佳高度2000英尺，航程燃油消耗增加1%—2%;

——低於最佳高度4000英尺，航程燃油消耗增加3%—5%;

——低於最佳高度8000英尺，航程燃油消耗增加8%—14%;

——巡航速度大於FMC計算機給定的速度0.01馬赫，航程燃油消耗增加1%—2%。

合理利用高空風。高空西風急流在冬季尤其厲害，如重慶至名古屋航線，長江口至日本一線，為極鋒急流和副熱帶急流的匯合區，平均風速可達140—220海里/小時以上;氣象資料顯示，冬季，東亞上空存在三支氣流，我國可以利用其中的兩支：一支為強盛的副熱帶西風急流，其軸線位於成都至貴陽間，高度大約在10200米以上，西風風速約90海里/小時;銀川至蘭州上空有一支溫帶(極鋒)急流，強度相對弱些，平均風速為70海里/小時。夏季東亞上空也存在三支氣流，在我國境內可以利用銀川和達蘭之間的一支副熱帶急流，其西風風速平均為55海里/小時。如果所用風的信息可靠，通常按照FMC推薦的數據飛行，爬升到最接近於最佳高度的高度層飛行，是可以大大降低運營成本的。

儘量使用FMC推薦的巡航高度，儘量向管制員申請接近FMC上的最佳高度。如果是順風條件下飛行，儘可能選擇順風較大的高度飛行。選擇一個略高於最佳高度的巡航高度，可以減少高度調整的次數，獲得最小燃油消耗。若條件允許，實施梯度爬升。若存在較大梯度的逆溫層，選擇溫度較低的高度，也可降低燃油消耗。短航程注意在回響高度巡航。

在飛行中節油的達成還來源於合理的設備使用，比如合理安排照明燈光的調節，點火電門的合理使用，大流量狀態的空調可增加巡航阻力0.5%，不用補必要的貨艙加溫和防冰。還有一個需要重視的就是飛機配平的合理調節，根據手冊的介紹，不正確的飛機配平會帶來1%或更多的油量消耗，適當的配平技巧，巡航時的後重心套用，可以減小阻力，減小油耗。儘量避開顛簸層，顛簸時油門的頻繁變化會增加燃油消耗。

下降進近階段

目前公布的標準儀表進場、進近、離場程式，是經過嚴格計算的，在保證飛行安全的前提下，經濟性應該說比較高。飛行時，要加強計畫性，嚴格按照標準數據去控制。進入下降階段以後，要及時領會管制指揮意圖，及時調整飛機的速度和前機保持合適的距離避免不必要的飛行調整，著陸構型的油耗是光潔構型的150%，因此要精心掌握放襟翼和起落架的時機，以儘量縮短大阻力形態的時間。既要避免計畫過緊造成進近中不得不拉減速板、提前放起落架甚至復飛，又要防止過早建立著陸形態增加阻力、無謂多耗燃油。

這個階段的飛行經驗和方法對節油是影響很大的。

例如：國內機場設計的走廊口高度大多比較低，如果可能，在管制同意和下降剖面許可的情況下適當提高走廊口高度也可以節省一定的燃油，大概為100磅/600米。

再如：飛北京的時候，如果提前通過現場了解到停機位在航坪的話，當管制員指揮36L落地時，如果當時機場不太繁忙時申請36R落地，就很多飛行員的經驗，管制員知道原因後大部分都會同意，而就是這一句申請，可能節約600磅油及10分鐘以上的發動機工作時間。下降時，選擇280節/M0.76下降，除非管制員指揮要求，不要選擇大速度進近。同時，控制好下降剖面，儘量保持飛機光潔形態，慢車推力下降。同時申請離停機位近的跑道落地，減少地面滑行時間。這裡要特別注意與管制溝通的技巧，注意說話的方式讓管制員無法拒絕你，注意這裡提的是“溝通”。

其他

邊緣天氣適當增加起飛油量。雖然多加帶航油會增加一定的油耗，但在關鍵時候，可以憑藉延長的留空時間，避免因燃油緊張不得不實施的備降行為。

翼尖小翼有很好的節油效果，如B737飛機加裝翼尖小翼後，每飛行小時可節約燃油50—80公斤，相應減少二氧化碳排放157—252公斤。

當然最直接的節油方法是盡一切可能申請直飛, 截彎取直，可以有效縮短空中飛行距離和飛行時間，儘量申請最近的跑道落地，為減少地面等待時間，尤其在北京地面延誤時，找一切關係儘早先走。同時要正視流量控制問題，它是中國航空的一大特點，更是民航難以獨自根本解決的資源問題。它越來越成為制約中國民航發展的瓶頸，在這種情況下，飛行員要保持良好的心態。

技術意義

航空公司的節油工作涉及航空公司多個部門和航班運行的各個環節,從航油採購、飛機維護到飛行計畫製作、飛行實施和運行效率分析。因此,航空公司應當將其作為一個系統工程來抓,全面貫徹科學發展觀,落實節約資源基本國策,以提高航油使用效率為核心,以轉變增長方式、加快技術進步、建立科學管理制度為手段,通過採用國際先進技術和手段,細化各部門工作流程,提高員工節油意識,建立完善的激勵機制,逐步實現航空公司低能耗水平下的持續快速增長,減少航油消耗,降低運輸成本,提升企業的競爭力。

在推進“節約型社會”的大環境下，按照責權利三位一體的原則，飛行員是節油活動的具體操作者和受益者，是節油實施活動的主體，我們要鼓勵飛行員將節油落到實處，嚴禁一切弄虛作假的行為，應從小處做起，從細節入手，爭取航油成本的最大限度節約和公司效益的最大化。不少飛行員都知道節油的好處，也具有一定的技術可操作能力。通過航空公司制定實施的節油獎勵制度，極大的鼓勵飛行員多勞多得，並把它化作機組的自覺行動。這樣飛行員與管理者、公司都從中得益，而且節約燃油於國家、於環境、於人類皆善莫大焉。

這裡要強調的是，一定要切記節油是在保證飛行安全的前提下進行的，絕不能降低運行標準，犧牲安全的節油是萬萬不可取的。

讓我們共同努力把節油這項節能減排利在當代功在千秋的工作更好的開展下去。