A321neo系列飞机航程为何越加越长?(上)

2010年，空客公司正式推出了新一代窄体客机A320neo系列，其中子型号A321neo最大航程3600海里。

2015年1月，空客公司推出了增程版的A321LR，增加辅助油箱，最大航程达到了4000海里。

2019年6月，空客公司在巴黎航展上又发布了超远程版的A321XLR，继续加大油箱容量，最大航程来到了4700海里，也宣布了航程最长的单通道飞机的诞生。

问题来了，空客公司为何如此痴迷于给321neo增程呢？“航程控”么？

我们今天就摆个龙门阵，来聊聊这个事。

但在直奔主题之前，我们先来统一一下聊天“口径”：啥叫飞机的最大航程？

按字面意思，所谓最大航程，就是飞机最远能飞的航线距离。比如，上海到莫斯科的航线距离大概3,700海里，A321neo飞不到，但A321LR的最大航程4,000海里，就够到了；再比如，上海到埃及开罗的航线距离约4,500海里，那A321LR又不够了，但A321XLR就妥了。

但真的就是这么回事么？其实远没这么简单。

飞机之所以不能想飞多远飞多远，是因为受到“重量”和“油量”两大限制，而要说清楚具体怎么限制航程的，就得借助所谓的飞机“业载航程图”(Payload/Range Chart)。

科普知识-飞机重量的概念和关系                                                    谈到飞机重量时，我们会听到飞机最大起飞重量、飞机运营空重、飞机最大零油重量等好多概念，它们的关系大概如下: MEW(制造商飞机空重, Manufacturer Empty Weight): 是指包含机身、发动机、系统等必需系统设备加起来的飞机自身重量； OEW(飞机运营空重, Operational Empty Weight): MEW + 机组和必要的客舱设备(比如厕所、厨房等)； ZFW(飞机零油重量, Zero Fuel Weight): OEW + 业载(Payload, 所谓业载，就是乘客、行李和货邮等飞机上所有能贡献收入的东西). ZFW也可以理解为飞机没加油前的重量。之所以要搞个ZFW，是因为根据飞机结构强度的要求而规定每款飞机都有一个最大零油重量(MZFW, Maximum ZFW)的限制. TOW(飞机起飞重量, Take Off Weight): ZFW+燃油。TOW有时候也叫做飞机总重(Gross Weight)，处于安全考虑，每款飞机也都设定有一个最大起飞重量(MTOW, Maximum TOW)限制。

在飞机制造商的介绍飞机基本性能参数的手册(空客叫AC手册，波音叫ACAP手册)里，都会包含一个业载航程图，来说明飞机的业载和航程的关系。比如下图是波音公司737-8飞机ACAP手册里的业载航程图(这里我们之所以选737-8，是因为波音给出的飞机业载航程图要比空客的更详细，也更能说明问题):

上图里，X轴表示航程距离，Y轴代表的是飞机运营空重(OEW, Operational Empty Weight)+业载(Payload)，相当于飞机的ZFW(飞机零油重量)。其中右上角的BRAKE RELEASE GROSS WEIGHT，就是我们前面提到的TOW(飞机起飞重量)。

图中最吸引眼球的就是那些下斜线了，它们是啥意思呢？

TOW = OEW+业载+燃油. 所以如果TOW是一定的，那业载越多，燃油就得减少，反之亦然。而飞机带的油越多，飞得肯定越远。所以，在规定的TOW条件下，飞机的业载和航程之间是个负相关的关系，而图中一条条下斜线，呈现的就是737-8飞机在不同的TOW条件下，业载和航程之间的变化关系。

然后，我们来看图中A-B红横线，它对应的Y轴位置是737-8飞机的MZFW(最大零油重量)限制，65,952KG, 约66吨。而根据波音ACAP手册，737-8的OEW是45吨(当然，这只是波音说的，飞机实际的OEW总是超过45吨，这个先按下不表), 业载 = MZFW - OEW = 66-45 = 21吨，就是说，737-8飞机的最大业载是21吨。

图中红线一直从A点延伸到B点(对应X轴的2500海里), 意味着737-8飞机在满载(最多21吨)条件下，最远能飞2500海里。还不错！

红线过了B点之后，怎么不继续往前，却往下斜了呢？因为在B点撞上了飞机的最大起飞重量(MTOW)限制。MTOW=MZFW+燃油，那你还想加油加航程？可以啊，减业载！就是图中B-C红线所示。

从B到C点，ZFW从145,400磅降到了约135,000磅(Y轴)，差不多减少了10,000磅(4.5吨)业载，以腾出“空间”去换成了4.5吨燃油，从而让飞机又多飞了1,000海里(X轴)，意味着：737-8飞机的平均油耗是4.5吨/千海里。这说明，图中那些斜线的斜率越大(或者说越陡)，飞机的燃油经济性越差！

红线到了C点，为什么又拐了一个弯，变得更陡了呢？

红线从B到C，其实我们是一直在用“业载”来换“燃油”，但飞机的油箱不是无穷大的，737-8最多只能装20,730KG, 大约21吨油。所以到了C点，就撞上了飞机的最大燃油量限制！这时候，你还想要航程，油箱已满了，只能靠狠命减业载以降低飞机重量来实现，所以C-D红线的斜率明显加大了！

讲完ABCD红线之后，我们来算算，飞机制造商所说的飞机最大航程是怎么来的？

科普知识-制造商的飞机构型标准法则 飞机的客舱布局，具有很大的灵活性，不同的舱数配置、座椅尺寸、过道宽度、厕所数量、厨房大小、机组休息区等等，都会影响飞机的座位数、业载和航程等构型和性能参数。这就导致，如果没有一套统一的标准法则，那飞机的构型可以五花八门，要比较两架飞机的性能(比如单位客座成本)也缺乏了可比性，更别提两个飞机制造商之间的产品对比了。 于是，上世纪90年代，波音公司制定了一套IAC法则(Integrated Airplane Configuration ruleset)，对不同航程任务下的舱数配置、座椅大小/间距/重量、单位乘客+行李标准重量、过道宽度、厕所数量、机组人员和空间、燃油政策等等作出标准约定。 基于这套IAC法则，波音公司产品管理部门就可以来测算每款飞机(包括竞争对手飞机)的构型和性能参数，并通过产品宣传手册对外发布，从而让不同机型之间具有可比性。 而随着民航产业进化、民机产品和技术不断迭代进步(比如飞机座椅)，这套IAC法则逐渐和市场实际脱离，所以到了诞生20年后的2015年，波音公司重新制定了一套BSR法则(Boeing Standard Rules),和IAC法则相比的一些重要改变包括: 单位乘客+行李重量标准在IAC法则的基础上增加了15磅(6.8KG)，约定了飞机的两舱座位数比率以提高可比性等等。 标准法则的改变，对于飞机构型和性能参数的影响还挺明显的。 IAC/BSR法则的制定，大大提高了飞机构型和性能参数的统一性和可比性，但并不可能完全解决问题。一方面，IAC/BSR法则毕竟是波音公司从一个制造商的角度和立场制定的，有它的利益偏向和局限性；其次，更重要的是，空客等其他飞机制造商也有各自的法则，更不用提航空公司也都有自己的飞机构型评估标准，所以，两款飞机的性能对比如何避免“鸡同鸭讲”的尴尬，还是很难做到。

按照波音的产品宣传册，737-8飞机的典型两舱布局座位数是162座，至于单位乘客的重量，按照波音公司内部的BSR法则，约定每位乘客+行李的重量标准是215磅/97千克。97×162=15,714KG≈15.7吨。

前面我们提到，按照波音的ACAP手册，737-8飞机的OEW是45吨，45+15.7=60.7吨！

我们在业载航程图的Y轴上找到60.7吨这个点，画一条横线，就是上图中的黄色EF线。其中F点，是和C-D红线的交汇点，对应的航程(X轴)距离是约3,500海里。

波音的官方说法，737-8最大航程是3,550海里！你看，差不多。

好了，搞明白了业载航程图之后，让我们回到本文的主角 - A321neo。

同样地，我们先搬出A321neo的业载航程图(见下图，是不是比波音的简陋多了):

图中这些五彩线条，是不同构型的A321neo飞机航程受重量和油量的限制线。其中:

粉红线，代表的是89吨MTOW的A321neo；

浅绿线，代表的是93.5吨MTOW的A321neo；

咖啡线，代表的是93.5吨MTOW、配有一个ACT(辅助油箱)的A321neo；

深蓝线，代表的是97吨MTOW、配有2个ACT(辅助油箱)的A321LR；

桔黄线，代表的是97吨MTOW、并配有3个ACT(辅助油箱)的A321LR；

不难发现，MTOW越大，或ACT越多，限制线就越靠外。也就是说，增加飞机航程的两条途径就是：加MTOW+加油箱。

比如桔黄线要比深蓝线往外400来海里(航程)，是因为多了一个ACT；

再比如图中F点比E点多了250来海里航程，主要是因为浅绿线比粉红线多了4.5吨MTOW。

从中不难看出，就增程效果来说，加油箱比加MTOW管用得多。所以空客A321neo系列的增程，主要靠的就是拼命加ACT。

A321LR在原本A321neo的基础上，增加了三个ACT，新增约7吨油箱容量。

A321XLR是直接在后货舱固定加装了一个容量相当于4个ACT的RCT，同时前部货舱还可选装一个ACT，加起来16,000升（约13吨）的新增油箱容量。

我们还是再回到A321LR的业载航程图。A321LR标准两舱布局的座位数185个，空客公司的(乘客+行李)重量标准是95KG, 185×95=17,575KG。我们在图中划出了一根代表业载17.5吨的红色横线，它和最外围的桔黄线(带三个ACT的A321LR)相交于C点，对应的航程距离(X轴)4,000来海里，和空客公司官方所说的A321LR最大航程基本吻合。

是不是感觉有些简单得不可思议？或者，你会产生这样的疑问，空客(或波音)官方公布的最大航程，靠谱么？

德国汉莎航空，是空客320neo的启动用户, 看它们给出的A320/321neo飞机的构型和性能参数是:

A321NEO航程才4,200公里？？这和空客的官方数据(6,600公里)差好多！

全日本航空, 是波音787的启动用户，它们给出的787-9飞机的航程是10,130公里，这和波音官方的14,000公里，也差一截！

为什么飞机的实际航程，总是要比制造商给出的“最大航程”短一截呢？

首先，OEM喜欢按照最大MTOW和顶配的油箱容量来给出飞机的航程，但航空公司实际购买的飞机不一定是最大MTOW的升级版，且为了给货舱留有空间，ACT辅助油箱也不一定是顶配。MTOW不同，ACT数量不同，基本上说的就是两款飞机了，航程能差出去一大截。

其次，即使飞机构型和配置相同，但飞机制造商的飞机航程计算方式有“问题”，有些假设条件太理想化了。比如：

• 飞机的实际OEW总是比制造商说的要重不少，因为制造商计算OEW的时候，只会少算，不会多算；
  

• 计算飞机业载的时候，只考虑乘客+行李，货邮不计；

• 中短航线的单位乘客+行李重量，空客采用95KG，波音是97KG，这个重量标准偏低，不同航空公司和地区有所不同，但多数情况下要比这个高，比如汉莎航空是用102KG。

• 假定的航线气象条件是全程无风，但实际情况下，有风是常态。有风就会增加飞机飞行阻力，进而缩减飞机航程；

•  按照国际最优的燃油政策来计算的不可预期燃油和备降燃油量, 但航空公司实际的备用燃油量总是要高一些。

科普知识 - 燃油政策 飞机所携带的燃油，主要用于航线全程飞行，但同时还要满足滑行、备降、空中等待和应对恶劣气象、偏航等等特殊情况。也就是说，飞机油箱里的燃油，除航程燃油外，还包括滑行燃油、不可预期燃油(应对航路恶劣气象条件、偏航等特殊情况)、备降燃油、最后储备燃油等。 从经济角度考虑，备用燃油是个累赘，少带为妙；但从安全角度考虑，备用燃油宁多勿缺，万一呢。于是各地适航当局综合考虑经济和安全因素，制定了燃油政策，规定飞机到底应该带多少备用燃油。 比如，EASA规定, 不可预期燃油(也叫应急油)至少是航程燃油的5%，也不得低于在目的地机场上空1500英尺高度飞行5分钟所需的燃油；还规定最后储备燃油量不低于以等待速度在机场上空４５０米(１５００英尺)高度上飞行３０分钟所需的油量。 各适航当局的燃油政策并不一致，比如，中国民航局要求不可预期燃油不低于航程燃油的10%。 不同的航空公司，实施的燃油政策也会有所不同。EASA和FAA都允许符合条件的航空公司申请更低的燃油政策。

可见，“自卖自夸”的飞机制造商们，在产品宣传手册里还是掺了不少水分。至于水分多少，我觉得，如果把上述假设条件按照实际情况作点修正，估计飞机的实际航程能力，在制造商公布的数据基础上打个8折，是蛮正常的。

按这个'折扣力度'，那A321LR的实际航程差不多3,200海里，A321XLR应该是3,700多海里吧。

好吧，云山雾罩讲了半天，还没正式回答开头的“空客公司为何如此痴迷于给321neo增程”