◎石 川

航空基础设施对航空燃料消耗降低的影响

◎石 川

本文的目的是研究各种航空基础设施对航空燃料消耗降低（AFCR）的影响。本文基于广泛的文献综述，获得各种航空基础设施与航空燃料消耗降低的相关性假设，通过设计问卷对航空业专家和学术专家进行问卷调查，并通过探索性因子分析（EFA）和验证性因素分析（CFA）对调查结果进行测试，分析的结果显示了良好的机场设计、空域管理和灵活的空域航线对航空燃料消耗降低发挥着积极的作用。本项研究的结果对于增加航空公司对航空基础设施的洞察力，促进机场的发展具有重要的意义。

过去，飞机燃料的可用性和提取成本几乎不影响航空业的增长。1973阿拉伯石油禁运后，燃料市场价格飙升，导致燃油价格上涨促使400%，丰富和廉价的化石燃料时代宣告结束，此后航空公司的航空燃油成本成为总运营成本的主要支出项目，甚至越过了过去最高的劳动力成本，占到总运营成本的34%，航空部门的经济效益开始由燃料价格主导，这给航空公司的航空燃料的保护提出了必然要求。此外，燃料储备的枯竭加上中东国和中国之间的紧张关系，为航空业的可持续发展提出了更高的要求，亟需在燃料消耗和飞机燃料成本之间寻求平衡。此外，乘客大多喜欢选择具有更大的环境意识的航空公司，所有这些情况催促着航空客机寻找更有效的燃料消耗减少途径。

文献综述与假设

燃料消耗减少技术的探寻需要经过一个完整的技术生命周期约束（TLC），包括卓越的工程设计及严格的安全测试，这个过程中需要投入大量的开发成本，同时也难以立即享受技术革新带来的好处。而通过对航空基础设施的改建可以取得可预测的燃料消耗减少成果，其前提是该项航空基础设施确实对燃料消耗减少产生影响。下文基于广泛的文献综述，获得各种航空基础设施与航空燃料消耗降低的相关性假设。

滑行道（TWY）。航空工业的发展增加了机场地面操作的复杂性，并带来了整个机场资源分布的问题。田虎森（2014）指出机场滑行道的规划便于飞机更快的周转，飞机燃料燃烧量可达到明显降低。Jiang（2013）研究了滑行道安全分离优化路径可以减少冲突，允许滑行一点一次只允许一架飞机通过。在高峰情况下，飞机在离开队列后还需继续等待多达30分钟才能起飞，这将造成不必要的燃油消耗和排放。Zhou H, Jiang（2015）指出为了提高运作效率，一般会预先计划滑行路径，有计划的滑行路径可以最大限度地减少冲突，冲突将导致飞机的延迟和燃料燃烧。在上述论点的基础上，笔者提出了如下假设：Hl：滑行道对燃料消耗减少有显著的正向影响。

终端区（TMA）。Upham（2003）指出机场的运营能力会受到机场内的终端数目及终端大小的影响，滑行距离和终端与跑道距离的增加将导致更多的燃料消耗。Schhnnberger（2012）发现，终端的位置对温室气体的排放和燃料消耗同样有影响。美国联邦航空局（2013）指出终端区域基础设施对于机场的运营效率起到决定性的作用，而运营效率可以大大降低燃料的使用，也即机场的运营能力将决定一个机场的节省燃料的能力。基于以上文献资料，笔者做如下假设：H2：终端区对燃料消耗减少有显著的正向影响。

停机坪（APRN）。Hamzah（2015）研究发现停机坪与机场其他设施元素的位置是影响机场拥堵的决定性因素。在跑道和领空使用回推控制将减少出发队列的大小，可节省12250至14500公斤的燃料，8800至10400美元。Simaiakis（2014）指出地面电源装置使用辅助动力可以节省11940到14190公斤的燃料。基于上述论点，笔者提出了如下假设：H3：停机坪对燃料消耗减少有显著的正向影响。

跑道（RWY）。起飞和降落时，飞机在跑道上飞行会消耗大量燃料，Ball et al.（2007）发现跑道状态是影响飞机性能的一个重要参数。光滑和坚硬的表面会减少辊距的燃料消耗，减少阻力，从而增加了飞机的动量；平行跑道可以明显降低燃油消耗，但比较适合面积大的机场。Adisasmita（2015）研究指出较大的飞机每名乘客或单位货物的燃料消耗将较小。Balicki（2014）认为跑道海拔变化将引起空气密度的变化，从影响升力、阻力的变化，以至于影响到燃料的消耗。在上述论点的基础上，笔者提出了如下假设：H4：跑道对燃料消耗减少有显著的正向影响。

空域航线和灵活性（ARF）。空域航线和灵活性可以允许飞机选择最有效的路线，从而导致燃料消费的下降（Sarkar，2012）。Vaaben（2015）指出飞行轨迹的灵活性可有效避免空域拥挤从而节省几百万

美元。Lewis（2013）指出，混合冲突空域风险高的空域航线将迫使飞机选择非有效的路线，导致额外的燃料燃烧。而一个额外的空域访问可以提供一个额外的并行路线从而避免冲突。在上述论点的基础上，提出了如下假设：H5：空域航线和灵活性对燃料消耗减少有显著的正向影响。

研究方法

测量仪器。为研究燃料消耗减少与滑行道、终端区、停机坪、跑道、空域航线和灵活性五个航空基础设施的关系，本文采用李克特量表设计了的调查问卷，问卷中提出的所有假设都是对前人研究的40余篇文献进行深入研究的基础上提出的，各假设中调查因素如表3-1所示。研究中通过探索性因子分析（EFA）和验证性因素分析（CFA）对调查结果进行测试。

通过前测和试验研究保证问卷信度和效度。本研究所有数据均采用SPSS19.0统计软件进行处理，各因素重要性通过层次分析法计算。

采样技术。本研究的受试群体为至少有5年的相关经验的航空业专家和学术专家。笔者将设计好的问卷于2016年10月开始以邮件的方式发放。问卷发放了89份，回收73份，其中有效问卷73份，回收率是82%，有效率是82%。

结论与讨论

因子分析结果

探索性因子分析结果

信度分析。实证研究过程中，笔者将问卷调查结果输入SPSS软件，进行问卷的信度分析，得到的结果如表4-1：

通常，在探索性分析中，要求cronbachα值至少达到0.6；本题达到0.875，认为一致性信度较好，测试的可靠性比价高。

效度分析。对燃料消耗减少的各假设中的21个关键变量进行因素分析，具体结果如表4-3：

KMO统计量是0.753，且Bartlett’s球面检验值为42.916，卡方统计量的显著性水平为，都说明问卷调查中的各指标间具有较高的相关性。

验证性因子分析结果

通过对回收问卷的统计分析，在21个初始指标中，有3个指标的平均得分没有达到3.5分，包括“终端区的大小”（2.6563），“终端区的数量”（2.7983），“终端区的位置”（2.2024）。这表明，大部分的航空业专家和学术专家不认为这3个指标对燃料消耗减少有影响。与此同时，作者还计算了指标得分的标准差，结果显示，所有21个指标的得分标准差均小于1，可以看出，专家的意见基本趋于一致和稳定。因此，作者在这一轮指标筛选过程中，删除了上述3个指标，而保留了其余18个指标。

测量模型的系数估计

通过层次分析法，笔者对航空业专家和学术专家的调查结果进行处理。笔者利用几何平均数的方法集结所有燃料消耗减少影响因素调查问卷结果矩阵[4]，获得4个集结后的判断矩阵，在这些矩阵通过一致性检验之后，便可利用特征向量法求取各评估指标的权重值。通过yaahp（version 6.0）软件的运算，我们直接获得了4个维度的权重，18个评估指标的维度内权重和全体权重（见表4-4）。需要说明的是，由于权重值是经四舍五入法而获得的，因此所有指标的权重分值总和等于1.0003，也就是稍微大于1。针对这一问题，作者建议在实际应用时，可以依据指标的权重排序对权重分值进行微调，使其总和等于1。

从上述计算结果可知，在航空基础设施对航空燃料消耗降低的影响因素权重评估中，跑道的因素占权重最高，占比达0.439；其次是滑行道，占比达0.276；再次是空域航线和灵活性，占比达0.153。此外，每个假设因素下的变量对航空燃料消耗降低的影响也不尽相同。如跑道（RWY）项目下的纵坡占比最高，占比达0.233，由此可见，跑道（RWY）项目下的纵坡对于对航空燃料消耗降低影响最大。其余要素对航空燃料消耗降低的影响可根据表4-4类推。

假设检验的应用上文的研究较为明了的给出了滑行道（TWY）、终端区（TMA）、停机坪（APRN）、跑道（RWY）、空域航线和灵活性（ARF）与航空燃料消耗降低影响关系及影响程度。归结来说，五个假设因素的成立情况如表4-5所示：

结论与建议

结论。通过本文的研究，可得出结论如下：强调了航空基础设施元素在燃料消耗中的重要性；基于广泛的文献综述，建立了滑行道（TWY）、终端区（TMA）、停机坪（APRN）、跑道（RWY）、空域航线和灵活性（ARF）与航空燃料消耗降低影响关系的基本假设；实证结果表明，除了终端区假设因素外，其余滑行道（TWY）、停机坪（APRN）、跑道（RWY）、空域航线和灵活性（ARF）四个假设均成立，且跑道的因素占权重最高，占比达0.439；其次是滑行道，占比达0.276；再次是空域航线和灵活性，占比达0.153。

建议。通过本文的研究，航空公司可以加强航空基础设施的投入来降低航空燃料消耗，尤其应关注滑行道（TWY）、停机坪（APRN）、跑道（RWY）、空域航线和灵活性（ARF）因素的优化。表4-4航空基础设施对航空燃料消耗降低的影响因素权重也为每个项目的具体优化指明了方向，例如在跑道（RWY）的优化上，可重点关注纵坡的优化。

本文的研究结论为机场的实际管理提供了一些建议。然而，上述结果也不应视为航空基础设施优化的最终的名单。机场各航空基础设施元素也是通过相互配合来降低航空燃料消耗，跑道、滑行道、停机坪等机场的设计元素应取决于彼此之间的运行效率。研究结果来看，终端区可能不是降低航空燃料消耗的一个值得投资领域，然而考虑到机场整体运营效率，投资终端区却可以通过影响空域航线和灵活性来达到降低航空燃料消耗的目的。

（作者单位：上海吉祥航空）