双发延程飞行

帅哥

双发延程飞行

中国国际航空公司的波音767-300ER

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简介

　　双发延程飞行即双发动机飞机延伸航程运行 （Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards 或Extended Twin-engine OPerationS，缩写ETOPS），或双发动机飞机延伸航程操作标准。ETOPS是国际民航管理机构专门为了保证双发民航飞机安全飞行而提出的一项特别的要求。当双发飞机的一台发动机或主要系统发生故障时，要求飞机能在剩余一台发动机工作的情况下，在规定时间内飞抵最近的备降机场（改航机场，diversion airport）。这就是通常所说的ETOPS要求。比如，获得“180分钟ETOPS”就是指飞机单发失效的情况下飞往备降机场所规定的时间不能超过180分钟。要求飞机在航路选择上应满足要求。ETOPS规则主要应用在跨洋飞行，因为此时可供选择的备降机场较少，如果没有ETOPS能力，意味着飞机需要选择尽量靠海岸线的航路飞行，以确保安全。ETOPS能力越强，意味着航空公司可以利用双发飞机开辟更多的直飞航线。

　　双发延程飞行最初是国际民航组织为一些执行备降机场之间超过60分钟航程的航线的双发动机商用飞机所定下的规定。ETOPS规则容许双发动机飞机例如波音737、757、767、777、空中客车A300、A310、A320、A330作长距离飞行（尤其是穿越沙漠、海洋和极地的航线）。ETOPS规则定立前，双发动机飞机都不能执行这一类航班。

　　在西方国家，ETOPS经常被幽默地称为「Engines Turn or Passengers Swim」(发动机要转动，否则乘客就要游泳)。另外，也有人提倡ETOPS应以LROPS（Long Range Operational Performance Standards，意指「长距离飞行性能标准」）取代，此一标准将会适用于所有飞机机型，而不单用于双发动机飞机机型。

　　2007年由美国联邦航空局（FAA）发表的全新ETOPS规则正式执行。有关的规则被重新定义为「延程飞行」（Extended Operations），涵盖所有具有两台或以上喷气发动机的飞机。此外，欧洲航空安全局（EASA）也正在草拟涵盖三发动机与四发动机飞机的「长距离飞行性能标准」（Long Range Operational Performance Standards，简称LROPS），而EASA对于ETOPS的定义，则仍然限于双发动机飞机。有关标准在2008年内实行。

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历史沿革

　　历史上首次直航横越大西洋不着陆飞行由英国皇家空军两名飞行员 约翰·阿尔科克(John Alcock)和 阿瑟·布朗(Arthur Brown)于1919年完成，全程耗时16小时，使用一架经改装的有两台活塞发动机的双翼飞机从纽芬兰飞到爱尔兰。当时的活塞式发动机可靠性不高，长距离飞行是非常冒险的行为。

　　出于安全性考虑，根据20世纪40年代至50年代初飞机所安装的活塞发动机的可靠性标准制订了所谓“60分钟限制”（'60-minute rules）。1953年，在美国联邦航空局（FAA）颁布的条例中开始明确规定，除非有FAA的批准，否则不允许双发或三发飞机在航线上任意一点距离途中备降机场单发飞行时间超过60分钟的航线上飞行，在长距离航线上往往要绕道而行，也不能执行一些沿途备降机场不足的路线，以符合规定。国际民航组织随后采取了类似的规定。使用四台活塞式发动机的洛克希德"星座式客机"，由于机件非常不可靠，曾被谑为「最可靠的三发动机飞机」。

　　早期喷气发动机飞机的经验

　　20世纪50年代至60年代涡轮喷气式发动机开始被应用于民用客机，在使用中性能和可靠性比活塞发动机有明显的提高。1952年首架使用喷气式发动机的客机——英国"慧星式客机"投入使用。1950年代到1960年代期间，像普拉特·惠特尼公司(Pratt and Whitney)JT8D系列涡轮喷气式发动机展示了比活塞式发动机更佳的可靠性和更高的推力，当时双发动机的波音737和三发动机的波音727都配备JT8D。正由于有如此良好的飞行记录，1964年，FAA取消了对三发动机飞机的“60分钟限制”，可以执行横越大西洋的航线。此后促进了三发动机宽体客机——洛克希德L-1011"三星式客机"和 道格拉斯DC-10的发展。此后，“60分钟限制”就只针对双发飞机了，与拥有三发动机和四发动机的飞机相比，双发动机飞机在空中发生一发故障或熄火时，就只剩下一台发动机工作，其风险相对就要大些。所以，在国际民航管理条例中特别规定，当双发飞机的一台发动机或主要系统发生故障时，要求飞机能在剩余一台发动机工作的情况下，在规定时间内飞抵最近的备降机场。

　　早期的高函道比涡扇发动机飞机

　　1970年代，欧洲空中客车公司全新设计的空中客车A300宽体客机开始交付，装备了两台高涵道比的涡轮风扇喷气式发动机--通用电气公司的CF6-80系列发动机，性能又有了很大的提高。针对“60分钟限制”，空中客车公司提出了“90分钟改航时间”（90 minutes diversion time），进一步拓宽了双发飞机的航线范围。这得到国际民航组织的认同。美国以外其它国家均跟随国际民航组织的规定，容许双发动机飞机有90分钟改航时间(diversion time)。A300由于在性能和使用成本上明显优于L-1011和DC-10而大受欢迎，并迅速在250座级宽体客机市场占据主导地位，随后，波音公司推出了757和767与A300竞争。

　　早期ETOPS飞行的经验

　　以高涵道比涡扇发动机为动力的新一代双发喷气式飞机的相继投入使用，民航飞机技术的不断进步，发动机可靠性不断提高。飞机的发展令美国联邦航空局和国际民航组织（ICAO）认为一架适当设计的双发动机飞机是有能力安全的执行跨洲越洋飞行。于是形成最初的ETOPS条例，双发飞机延伸航程运行的概念就此产生。

　　美国联邦航空局批出首个ETOPS许可给予美国环球航空公司(Trans World Airlines)的波音767机队，令环球航空公司得以利用波音767执行圣路易斯至法兰克福的航班，容许环球航空公司的767有90分钟改航时间，其后经联邦航空局评估环球航空的操作程序后把改航时间增加到120分钟。

　　1985年，联邦航空局批准了新的ETOPS条例，并列出许可执行120分钟改航时间所须要履行的条件。这令双发动机飞机可以像三/四发动机飞机一样飞行横越大西洋的航班，而不再须要绕道而行。自1985年120分钟ETOPS条例出台后，航空公司可以将波音757、767、空中客车A300、A310等双发喷气式客机投入跨大西洋航线的飞行。航空公司可以使用这些载客量较少的飞机，通过增加航班为出门旅行的人提供更多的选择，航空公司可在欧洲和北美之间开通更多的点到点的新航线。

　　ETOPS的扩展

　　ETOPS的成功应用在一定程度上加速了三发动机客机市场的委缩，并减少了四发动机远程客机的市场分额，因为以往需要三、四发远程客机才能执行的航线现在可以由双发客机取代，这对于航空公司来说，好处是明显的。1988年，联邦航空局修订ETOPS规定，把改航时间延长到180分钟，但必须达到更严格的要求。ETOPS-180令世界95%面积都能够执行双发延程飞行的航班。其后欧洲联合航空机构(JAA)、国际民航组织和其它国家的航空部门均跟随这套规定。

　　波音767在ETOPS方面非常成功，1985年，FAA批准波音767在远程飞行中距离备降机场最多可达120分钟飞行时间(120分钟ETOPS)。1989年3月，波音767又率先被FAA批准180分钟ETOPS。这样，767就可以执飞更多的从美国出发的跨太平洋和跨大西洋航线。

　　

空中客车A330-200

波音757系列、767系列、部分737、空中客车A300-600、A310系列、A320系列和A330系列均取得ETOPS许可执行航班。ETOPS飞机的成功进一步扼杀了三发动机飞机的生存空间。1997年波音并购麦道公司后不久便宣布停产MD-11，同时降低波音747的生产比例。

　　北大西洋航线是世界上使用率最高的越洋航线。由于大部分北大西洋航线，都只须ETOPS-120认证，ETOPS-180在北大西洋没有任何必要性。但是北大西洋的备降机场，特别是冰岛和格陵兰的备降机场，时常受到恶劣天气影响而不能起降。于是欧洲联合航空机构把ETOPS-120延长15%到138分钟，即使在部分备降机场因天气而关闭时，仍然能继续执行ETOPS-138航班。

　　

波音777-200LR

在北太平洋，阿留申群岛和中途岛上的备降机场已经足以满足ETOPS-180的需要。但由于阿留申群岛的不稳定天气和火山活动的关系，波音公司资助中途岛机场的扩建工程，令中途岛适合波音777起降。经波音公司和美国联合航空局提请后，美国联邦航空局于2001年同意把ETOPS-180延长15%到ETOPS-207。ETOPS-207只授予波音777，而且只在北太平洋备降机场都关闭的情况下才适用。但是欧洲联合航空局认为ETOPS-180已经是上限，再延长改航时间只会对飞行安全构成负面影响。航空部门在新飞机投入服务时就已经授予ETOPS-120，而ETOPS-180则必须在一年内执行ETOPS-120航班期间无出现任何问题方获授予。另一方面，波音公司在开发波音777时，已经说服美国联邦航空局，可以在飞机交付时就能得到ETOPS-180认证；这称为「提早ETOPS认证」（Early ETOPS）。波音777就是第一款取得「提早ETOPS-180认证」的飞机。但是，欧洲联合航空局对此表示不同意，因此波音777在欧洲投入服务时，只授予ETOPS-120认证，而欧洲的航空公司就需要连续一年用波音777营运而没有发生问题，才可获得ETOPS-180认证。

　　美国航空运输协会（ATA）代表一些航空公司提出将现在ETOPS的180分钟限制延长15％至207分钟，因为在选择某些最佳跨太平洋ETOPS飞行航路时，航路上会出现离备降机场距离超出180分钟航程限制的情况，为了应付以上可能出现的情况。同时在飞机运营的可靠性有保证的前提下，希望FAA能批准207分钟ETOPS。这对双发飞机的延程飞行要求提出了新挑战。

　　美国波音公司的态度是欢迎，因为波音777是按无时间限制的ETOPS设计的，其发动机空中停车率已等同或超过了现有的四发飞机与发动机相关的可靠性水平，也就是说，四发飞机能飞的航线波音777一样能飞，安全性一样的好。因而如果FAA能根据ATA的建议，将180分钟ETOPS延长至207分钟，波音777完全有能力飞过那片空域。对于207分钟ETOPS，欧洲空中客车公司有不同的意见，认为对于进行北太平洋地区飞行的航空公司，在按照适当的标准达成国际协议之前，要求将ETOPS的最大改航时间延长到207分钟的政策是不恰当的。在冬季，该区域天气条件恶劣，任何改航都可能发生，而那里的地面设施又是最有限的，备降机场经常处于关闭状况，这种情况下推行207分钟ETOPS，无法保证安全。

　　波音公司认为，应该是改革现行ETOPS条例。保留其中有价值的内容，取消对双发飞行不必要的限制。对远程飞机的要求应该是加强安全设计和运营保护，而不是考虑飞机上有几台发动机。四发飞机所要满足的要求不应该比双发飞机少。现有的ETOPS条例要求双发飞机比四发飞机满足更高的安全和可靠性标准，使得航空公司负担更多的运营开支是不合理的。

　　空中客车公司针对现行ETOPS条例，提出了远程飞行LROPS(Long Range OPerationS)概念，认为目前的ETOPS存在弊端和不足之处，在ETOPS航路上那些用于紧急情况下的改航机场往往处于偏僻地带，地面设施无法满足应急要求，同时这些改航机场（diversion airport）经常关闭给ETOPS运行带来很大的安全隐患。LROPS概念针对所有飞机，与发动机的数量无关。空中客车公司认为最近的备降机场不一定是最安全的，希望LROPS把飞行长度、改航时间和机场天气和设备包括进来，希望根据改航机场的完整性重新分类为极端的、苛刻的和良性的，以供机组根据具体情况选择。飞行LROPS为ETOPS的发展提供了新的方向。

　　ETOPS豁免

　　私人飞机并不受联邦航空局的ETOPS限制，但欧洲联合航空局则施加120分钟的ETOPS限制。基于此等限制，部分航线目前并不能用双发动机飞机，其中包括南太平洋、南印度洋（例如佩思－约翰内斯堡）以及南极洲航线（例如奥克兰－布宜诺斯艾利斯）。

　　ETOPS认证批核

　　ETOPS条例出台，并不意味着所有双发飞机都可以任意飞行ETOPS航线，要执行ETOPS航班至少要具备两个条件：

　　（1）执行该航班的机型已被有关适航部门批准具备ETOPS能力。　早期如A300/A310、波音757/767等双发飞机最初是为较短航线设计的，所以要作远程越洋飞行必须进行一些特别的验证和积累一定的运行经验，以满足航程增加的需要。而且，当时的发动机技术还不够先进，无法在飞机交付时就能证明其空中停车率达到180分钟ETOPS的要求，这些双发飞机只有在投入运营一段时间才会相继获得180分钟ETOPS能力。　后来新研制的机型如波音777不存在这个问题，由于其在技术上更为先进、可靠性进一步提高，并经过大量的试飞、测试工作才投入市场，所以在进行商业运营前就已经适航部门批准具备了180分钟ETOPS的能力。这在远程客机市场竞争中也是一个重要“卖点”。

　　（2）运营该飞机的航空公司获得有关适航部门审核后具备执行ETOPS航班的能力。　飞机具有ETOPS的能力，证明了其可靠性和安全飞行的能力后，为确保安全，适航部门一般还要对运营该机型的航空公司进行一段时间（一般1到2年）的审核，以确保该航空公司有足够的保障能力、ETOPS运营经验，经过这些程序之后，才会批准其执行ETOPS航班运营。为了保证安全，相关机构会持续性的监督检查ETOPS航班的运营情况，如果航空公司在运行ETOPS航班中保障不力，或经常发生不安全隐患，也会被取消执行ETOPS航班的资格，经过对某机型ETOPS运行的长期追踪调查如果显示无法保证ETOPS安全，也会暂停该机型的ETOPS资格。 航空公司在执行ETOPS航班前，也有别于执行其他航班，对飞机也有严格的要求，机务维修部门有专门的检查单，加强对某些重要的设备、系统的检查力度，相关机载设备都要确保状态良好，以确保执行ETOPS航班的安全性 。

　　ETOPS认证批核分两步进行。第一，飞机与发动机的组合，需要在「型号认证」中满足基本的ETOPS要求，其中包括在飞行中关掉一台发动机，然后在余下的改航时间内，仅使用一台发动机飞行与降落。此等测试一般是在海洋上进行。试验必须证实在改航期间，飞行员的工作量不会因为一具发动机故障而无故大增，并保证第二具发动机发生故障的机会在一个极低水平。举例来说，若一架飞机取得ETOPS-180认证，那表示该飞机可以在单发动机全负载下飞行三小时。

　　除了飞机外，进行ETOPS飞行的航空公司或其它营运者，也需要满足该国有关ETOPS飞行的航空法规要求。这种认证称为「ETOPS营运认证」，涉及正常工程与飞行规章流程以外的额外规定。飞行员与工程人员必须经过特定的训练，并取得进行ETOPS飞行必须的资格。如果一间航空公司已有丰富的长途飞行经验，可能会实时取得ETOPS营运认证，但另一些航空公司就可能需要先进行一连串的ETOPS认证评核飞行，确定其进行ETOPS飞行的能力，才会得到ETOPS营运认证。此等营运认证并不能超过相关机型的ETOPS型号认证。

　　所有航空监管机构均会密切监察所有机型的ETOPS认证，与及各航空公司的ETOPS营运认证，并对其表现进行评核。任何涉及ETOPS的技术事件必须加以纪录，而经过全球纪录回来的数据，将会用来评定某一飞机与发动机组合的可靠性；有关的统计资料也会公开。有关的数据必须低于某个型号认证指定的上限；ETOPS-180的数据限制，当然比ETOPS-120来得严格。如果数据纪录不良，机型或营运的ETOPS认证就会被降级，甚至被临时撤销。

　　ETOPS认证级别

　　根据现行规则，航空公司可以取得以下的ETOPS认证级别：

　　ETOPS-75

　　ETOPS-90

　　ETOPS-120/138

　　ETOPS-180/207

　　不过，根据飞机类型而定的ETOPS认证级别较少，包括：

　　ETOPS-90，以容许ETOPS生效前已经营运的空中巴士A300B4可以在现行的规例下合法营运

　　ETOPS-120/138

　　ETOPS-180/207，可覆盖整个地球面积的百分之九十五。

　　包括波音公司与北美飞行员联会（ALPA）在内的多个机构与组织，也去信美国联邦航空局，提案延长ETOPS-180/207至ETOPS-240，另加一项按个别情况而授予的330分钟认证，以配合南极洲与南太平洋航线的需要。联邦航空局已于2004发布有关的修订建议，供公众咨询。不过，欧洲联合航空局（现在的欧洲航空安全局[EASA]）与及多个国际机构对此表示不同意，令认证级别提升的进程陷入僵局。EASA已经自行草案，以提升ETOPS认证级别到180分钟以上，但由于统一标准还未达成，因此，ETOPS认证上限，还停留在180/207分钟的水平。

　　全新的ETOPS与LROPS标准

　　2007年2月15日，美国联邦航空局规定，只要每十万发动机操作小时不发生多于一次飞行中停机的事件（这比起ETOPS-180要求每十万发动机操作小时不发生多于两次飞行中停机来得严格），双发动机飞机可以飞越世界上大部分地方，但以下地方例外：

　　• 南极地区

　　• 小部份的南太平洋地区

　　• 北极地区（在个别冬季天气环境下）

　　符合规格的飞机，需要有适当的灭火设备，足够机员与乘客使用的氧气供应（以供突然失压时的需要，并容许飞机继续高空飞行），以及足够的心脏去纤维震颤器。天气报告、训练与改航机场需要的住宿要求则维持不变。飞机间中会由于非机械性原因与乘客的紧急医疗需要而转飞，因应这个问题，新的规则要求飞机在偏远而严苛的环境下，能支持长距离转飞的需要。有关规则不适用于三或四发动机的货机，而双发动机飞机则从此免受过往的ETOPS限制。

　　欧洲航空安全局则仍然将双发动机飞机独立处理，不过也正在草拟供三或四发动机飞机使用的LROPS规定，而有关规定也会包括紧急氧气供应与灭火设备方面的规则。欧洲航空安全局在2008年，公布全新的ETOPS与LROPS规则。