飛航情報揭示板
板主公告 H29.02.03

1. 雙層觀光巴士發燒中,北高兩市雙層巴士大PK!
2. 臺灣交通又進入大變革期,高鐵十週年與機場捷運文章籌備中!
3. 2017新年快樂!為各位帶來華航曙光班機的飛行記錄!

走入21世紀,很多愛搭飛機的朋友多半都發現身邊的飛機不論長程短程,雖然飛機

大小沒什麼改變,不過引擎數量從過去飛長程航線通常是四發動機或三發動機、現在

已經逐漸換成了雙發動機的機種,航空公司採購的下一代機種也多半已雙發動機機型

為主軸,究竟是什麼解禁了雙發動機航空器的天空呢?答案就是讓航空科技演進的代

表規範—「ETOPS(Extended Operations)」!

Blog115
請注意看!華航的738機首下方有小小的「ETOPS」字樣!  

 

【安全限制】跟隨民航史進步的ETOPS規範

 

人類民航史上對飛機的要求,始終脫離不了三個條件「航程、酬載與速度」。過去

一個世紀中,平均每隔30年左右就有一次重大的變革,1950年代以前所強調的是

航程與酬載的增加、噴射化時代的來臨得到了速度的重大變革,全新電腦化與複合

材料的發展更是讓民航客機的酬載又大幅度地增加。民航業始終追求著載更多、飛

更遠、耗時更短的重點,因此要求越來越直線的航路,為了保障飛機在非正常狀態

的安全性,於是有了少掉一顆發動機而能安全於就近機場落地的限制:

ETOPS(Extended Operations)。

 

ETOPS的涵蓋範圍很廣,從雙發動機機種以上的客機都必須遵循這一個適航性認證

標準,由美國聯邦航空總署(FAA)所制定與發布。ETOPS的緣由來自於1936年、

DC-3開始陸續被航空公司引進時,為維持雙發動機客機的安全飛行,FAA規定飛機

在進行航路規劃時,需具備在100英里範圍以內能安全起飛與落地的備降場,這可以

說是ETOPS的源頭。1953年,隨著航空科技的演進、加上噴射化時代的來臨,因此

ETOPS限制改為以時間為單位,針對雙發與三發動機的機種,限制在飛機發動機發生

故障時,備降機場必須規劃於60分鐘航程範圍內。1964年,隨著發動機可靠度的提

升,三發動機的機種被取消了ETOPS的限制,這使得ETOPS規範在後續的要求中多

以雙發動機的機種為主要限制對象。值得一提的是,ETOPS下一段的「提升標準」,

是直到1985年才正式頒佈。在這20年間,為因應ETOPS對於雙發動機的商用航空器

限制,有許多知名的「三發動機」機種才在1960~70年間陸續問世,例如Boeing 727、

L-1011、DC-10等機種,都是為了突破60分鐘的ETOPS規定而發展出來,隨著科技

演進,三發動機機種現在已成為一種「古典」的航太技術,究竟1985年以後的ETOPS

做了什麼樣的改變,讓民航技術有了重大的變革?

 

Blog117  
在過去的思維中,大家總認為四發動機的機種是相對適合飛航中長程航線、尤其是
越洋航線的機種。但隨著ETOPS技術的革新,這樣的「慣例」已不再出現於今日的
民航業。 

 

【漸進提升】從ETOPS 60 到 ETOPS 207

 

ETOPS的第一次提升要求,是由於雙發動機的機型在可靠度和服務能力都有顯著提升

的前提下,在1985年由FAA首度頒發新的AC120-42認證法規、將ETOPS的標準由

60分鐘提升至120分鐘,歷經三年的實際驗證,ETOPS又在1988年增強至180分鐘。

這一段ETOPS由60分鐘增加至180分鐘的改變,恰好是Boeing 757/767家族、以及

Airbus A310家族逐漸加入各航空公司成為航空主力的時間點,所以其實也可以說這

一段規範標準的提升,除了技術與可靠度的提升,航空製造商的壓力當然也是另一個

主要的「升格」因素。

 

這一段ETOPS的升格,對於航空業的影響性不僅僅是提高航線的規劃彈性而已,同時

也建立了民用航空器飛航中長程航線、對於備降場標準的標準評估程序。從1985年

開始的ETOPS標準,並不是在機種一生產時即具備其標準,而是必須先有航空器本體

的ETOPS認證、接著再依據操作該航空器的航空公司取得ETOPS操作許可,才能夠讓

該航空公司以某一型特定的航空器進行合乎所取得的ETOPS標準進行航線規劃與營運。

舉例來說,A航採購了搭配GEnx-1B的Boeing 787客機希望能飛航越太平洋航線,而

搭配該發動機的Boeing 787客機已經有ETOPS 240分鐘以上的認證。這並不代表A航

取得客機時即有能力以該型客機規劃ETOPS 240標準的航線(也就是備降場在240分鐘

航程以外),而是必須要等到正式取得該型客機進入商務營運階段,接著依據營運過程

中的飛機營運可靠度與該航空公司航機維修能量等不同考量,才能進一步讓該公司擁有

取得ETOPS 240(甚至更高標準)的營運許可。

 

Blog123  
中國南方航空的777特別在機身上標有「越太平洋延程飛行」的字樣,象徵其已取得
機型與營運者雙重認證的ETOPS合法規範。 

 

同時,ETOPS由於考量到營運與維護可靠度的問題,這也代表ETOPS標準並不是一個

「持續持有」的許可,而是必須定期檢視、甚至可能會「縮減」的飛航許可權力。如果

各位讀者記憶猶新,應該會記得日前某航空曾經於某一段期間、某一型特定機種會發生

較高頻率的發動機空中關車事件,那一段時間就讓該航空的該機種在ETOPS規範上降階

至120分鐘,這間接導致了該業者有一段時間在某些越洋航線上面增加了10~30分鐘不

等的航程、或者暫時得要以其他機種進行營運。當然,ETOPS並不是沒有「餘裕」的彈

性,在特定航線區域中(多半是越洋航線),由於合適的備降場不容易尋找,因此可以

特許有15%的「彈性」標準時間,就是所謂「ETOPS 138」(ETOPS 120的115%)與

「ETOPS 207」(ETOPS 180的115%)的由來。

 

Blog121  
當航空公司機隊多數由多發動機機種轉換為雙發動機機種時,其實也同步象徵其在維護
和營運的可靠度都要相對提升,否則ETOPS規範將反而限制航空公司的營運彈性。 

 

【物換星移】從雙發動機變成全機型的ETOPS標準

 

當雙發動機機種的ETOPS延長為最長207分鐘時,航空器相同地出現了能夠以雙發動機

飛航中長程航線的機種,例如Boeing 777(1995年由美國聯合航空投入商業營運)、

Airbus A330(1994年由法國Air Inter投入商業營運)等機種,都是具有10小時以上

續航力的雙發動機航空器。這時,取得ETOPS 180以上標準的雙發動機航空器,在航程

規劃上已經與三發或四發航空器所規範的ETOPS 240標準相當接近,尤其在北太平洋航

線中,後續還增加了ETOPS 180加上15%的餘裕時間,成為ETOPS 207,已和多發動

機的ETOPS 240相去不遠。同時,雖然ETOPS 180規範已讓雙發動機機種能服務大部分

的商業航線,然而例如北極與南極航線、由南美洲到非洲南部的南大西洋航線、由大洋洲

到北美的太平洋航線等,ETOPS 180規範仍限制著雙發機種無法服務這些航線,在航空

服務的需求下,民航業開始檢討是否能更延續航程的下一步ETOPS規範標準。

 

在ETOPS 180規範正式實施後,雙發動機航空器與多發動機航空器已在中長程航線中

都有相近的發動機可靠度,這使得備降機場規劃的考量不再以「發動機失效」為主要的

考量點,而是改為更實際的航程服務需求來考量備降場,這些需求包含機艙失火、緊急

醫療救援、機艙失壓等等。因此,ETOPS規範開始針對於所有航空器、對於機上發生

緊急狀況時的容許備降時間長度為主要考量,而不再只針對雙發動機機種進行規範。

然而,為了證明雙發動機機種在轉降的安全性因子已和多發動機機種相去不遠,航空業

界進行了一段很長時間的研究。研究顯示,在1980年到2000年間、某一個航空器製造

商的航空器出現了73起巡航間客艙失壓的案例,其中有33起(約45%)發生於多發動

機航空器;同時,隨著轉降的備用油料規定的改變,多發動機所需備用的轉降油料量也

較過去為增加,也相對影響到航空公司的成本結構;而依據FAA的研究,雙發與多發機

種的轉降率已經幾乎相去不遠,這些研究都促使ETOPS解除了雙發動機機種的限制,讓

雙發動機開始能與多發動機機種相互匹敵。

 

Blog124  
過去ETOPS規範主要針對發動機可靠度為要求重點,現在除了發動機可靠度以外,也會
考慮其他因素的轉降率。 

 

在航空業者與航空器製造商的相互努力(或說是「推」進)下,雙發動機機種的ETOPS

規範大幅往前邁進。雖然ETOPS仍然對雙發動機有較為詳細與嚴格的規範,但至少規範

的鬆綁可以讓雙發動機的航空器有能力飛航過去只能由多發動機飛航的商用航線。在雙

發動機航空器的ETOPS規範中,發動機空中失效機率是以每1,000小時為單位,ETOPS

120分鐘必須要低於每1,000小時0.05次、ETOPS 180要低於0.03次、大於180分鐘

的ETOPS規範必須要低於0.02次。除此之外,航空公司還必須要經過一定程序與時間的

連續商用營運驗證,才能夠一步一步地取得更高層級的ETOPS營運許可。自1988年FAA

更改新的ETOPS認證程序後,目前ETOPS除了ETOPS 120和ETOPS 180兩種標準外,

後來還增加只能限定於特定許可區域飛航的ETOPS 240規範,以及只能限定於特定航線

飛航的「超ETOPS 240」延程規範。

 

Blog118  
當ETOPS 180 / ETOPS 207標準推出後,由東京到北美航線的航路規劃已能接受以雙發
機種營運,越洋航線的解禁相對也促進了雙發機種的運用彈性。 

 

【變革&衝擊】多發動機航空器的末路?

 

雖然申請ETOPS許可並不容易,同時航空公司由取得飛機到正式獲得ETOPS 240的認證

可能需要耗時1~2年的連續營運驗證,但是著眼於雙發動機機種有航線運用通用性、維修

程序較為簡化、以及對於整體航線運用油料的節省等優勢,讓航空器製造商與航空公司均

紛紛放棄多發動機的機種,轉以雙發動機的航空器為主。最顯著的例子,就是Airbus在

1980年代設計A330(TA9)和A340(TA11)時,TA9的設計航程是3,300海浬、TA11

的設計航程則是6,800海浬。TA9的3,300海浬航程設計大約是承接前一代雙發動機機種

(A300)和正投入市場競爭的對手(Boeing 767)的航程距離相去不遠的設計航程;

而TA11的6,800海浬則是針對市場上既有3發動機機種(L-1011、DC-10、MD-11)、

以及和對手同樣是4發動機的前一代機種(Boeing 747 Classic家族)相互競爭。所以在

A330/A340設計時,就希望航空公司採取遠/近搭配的方式,添購適合的機種進行搭配。

我們以同樣機身長度63.6公尺、三艙等標準配置均為295人座的A330-300、A340-300

相互比較,A330的發動機是70,000~72,000磅X2、A340是31,000~34,000磅X4,

總計推力A330是140,000~144,000磅,A340則是124,000~132,000磅,所以可以

看出雖然機身裝載容量雖然相去不遠,A340的推力相對較小,但A340卻比A330能多載

近15,000加侖的燃油,滿載時比A330多飛1,500海浬(5,850 nm vs. 7,400 nm)。

 

Blog116  
A340家族是設計為淘汰市面上MD-11的機型,不過今日MD-11家族至少還能轉為全貨機
使用、A340則由於性能與燃油效率議題逐漸被航空公司列入優先淘汰機種。 

 

不過航空公司當然不是省油的燈,在考量機種組合時,不會依據「單一航空器製造商」的

機種來考量,這時剛好能飛航至少5,000海浬的Boeing 777系列問世,讓航空公司開始

用兩種不同製造廠的雙發動機機種來作為下一代的機隊選擇。像是亞洲國家的國泰、新加

坡、長榮、中國國際民航、美國籍的達美、歐洲藉的法國航空等,都分別選擇了A330和

Boeing 777機隊作為中程與長程機隊的選擇。當然,A340因此成為在1990年代研發的

機種中,率先被市場淘汰的機種,於2011年11月宣告正式停產;除此之外,A330也在

歷經350萬次航班、1,400萬飛行小時的實戰經驗下,於2009年取得全球商用航空器中

第一個符合ETOPS 240標準的商用雙發動機航空器。

 

下一代的航空器中,兩大主流製造商的商用機種(Boeing 787、Airbus A350)都是以

雙發動機為主,而這兩家業者目前「僅存」的四發動機機種中,A380算是又較Boeing 

787、A350或Boeing 777、A330等機種有較大市場區隔的機種,Boeing 747-8系列

的載客量和航程,相對都算是Boeing 747家族的延伸改良版。因此就市場訂單而言,已

逐漸交機的A380迄今僅有262架訂單、而較晚出現的Boeing 747-8系列迄今僅有108架

(其中僅有41架客機),顯示四發動機航空器已幾乎成為「20世紀」的航空技術水平代

名詞,在這21世紀的天空中,雙發動機航空器將成為航空界的主流機型,雖然天空相對

變得更為無趣(因為所有機種外型越來越相似),但也同時象徵著航空技術的水平越來

越可靠、越來越能放心翱翔天際。

 

Blog122  
國籍航空中,A330家族已能夠獲得幾大航空營運者的青睞,包含中華、長榮航空外, 
近期復興航空也選用此機型為中程機隊,這不僅代表飛機的可靠度在航空業界已讓許多
營運者有信心,也代表航空公司更佳的營運可靠度。 

 

寫於文末:在筆者撰寫這篇文章時,正巧中華航空於12月7日宣布要採購6架777-300ER

客機,以機隊規模來說,這批777應該是要計畫取代2001年引進的A340客機,對於華航

來說這是很重要的一步。過去華航總是被認為長程機隊偏好使用四發動機機種,從過去的

Boeing 707到現在的Boeing 747-400和A340家族都是採用四發動機的機種,甚至周邊

競爭對手多半採用777飛航越太平洋航線時,華航仍舊持續了一段時間考量採用四發動機

機種經營越太平洋航線。今日華航出現用777汰換A340、以及未來選用航程更長的A350

家族,都代表雙發動機機種已能獲得華航在越洋航線上的信任。雖然筆者個人相對偏好搭

乘A340家族飛航長程航線(因為巡航的寧靜度相對777好得多),但在可見的未來,要

搭到四發機種的航線,恐怕只有A380家族才比較有機會是四發機種了......

 

Blog119  

 

 

, , , , , , , , , , , , , ,
創作者介紹

fabg@運輸邦

fabg 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(4) 人氣()


留言列表 (4)

發表留言
  • Hikouki
  • 感謝fabg大的深入剖析
    想請教一個關於ETOPS的問題
    就如JAL引進787後
    雖然787在適航認證時就已取得ETOPS的相關許可
    但這並不代表JAL接收的787就具有這樣的資格吧?

    如果是這樣的話
    那JAL如何可以在短短的時間內
    將787投入BOS航線?

    之所以會有這個疑問
    是因為JAL在引進77W時
    先將期投入歐洲線
    這是表示JAL先將77W投入不需ETOPS的航線營運
    以取得ETOPS的資格(之後再投入跨太平洋航線)
    還是說我搞錯了呢?

  • Hikouki
  • 突然又想到一個問題XD
    ETOPS的認證是採"飛機"而不是"機隊"
    因此像是DL
    其部分的757是具有ETOPS的資格
    可是這裡有一點疑惑是
    這些飛機都是在同一家公司的同一個維護整備下進行的
    為何不是同一批機隊一起獲得資格?
    是單純因為認證的成本考量所以只挑選部分調度上需要的航機取得資格嗎
    那如果今天發生發動機故障的都是沒有認證ETOPS的飛機
    也不會影響到其他有ETOPS認證航機的資格嗎?
  • Dear Hikouki:

    您說的問題牽涉到很實際層面操作的問題,說真的小弟不在業界「實際操作」,所以並不保證我個人的回應100%正確,但我們可以從幾個業界處理的方式獲知其一二。

    我知道的狀況是這樣,ETOPS會跟隨機隊營運狀況和過去取得ETOPS的資歷進行認證,但是ETOPS是跟隨使用者與跟隨機隊的,但是必須機隊的機型都是一致的,所謂同一個機隊的認定是必須要同機型、同發動機機型才算。例如像是華航擁有A333和A33Y兩種機型,因為發動機是同一顆,所以應該不用分別取;但像是EVA是A332和A333,就可能需要分別去取得ETOPS資格。

    就我個人的了解,像是JAL取得787、或者像是之前EVA取得777時,可能已經具有ETOP 180的資歷(如果在北太平洋、已經有機隊取得ETOPS 207資歷時,可能也可以直接在一定程度下取得ETOPS 207資歷)。如果依據FAA AC 120-42B的說明,像是787已經有具備ETOPS 330的能力、同時787如果已經有ETOPS 240的許可時,JAL取得787時只需要經過一定的驗證程序,的確是可以投入在中長程航線中。

    然而,另外一個有趣的議題是,其實ETOPS是一個備降場的規範,所以如果JAL在航線設計上有足夠的備降場,他是可以從成田直接殺到波士頓是沒問題的,所以對於日本的區位來說,像是之前西北航空已經用A330-200飛航成田到美西航線,代表這一段航程的備降場可能都在180分鐘以內,只要飛越北太平洋、後面在北美陸地裡面其實沒什麼ETOPS的限制(我想ETOPS 120以上都沒問題)。

    By 認為ETOPS比較大的議題是出現在越洋航線的fabg

    fabg 於 2012/12/12 21:18 回覆

  • harry
  • B18611耶 已經絕版了的照片
  • Bear Lin
  • ETOPS到底是哪幾個字的縮寫..?
    在777.787還沒交機前..製造商就開始幫飛機拿認證了....有很多試飛是同時在飛認證時數............

您尚未登入,將以訪客身份留言。亦可以上方服務帳號登入留言

請輸入暱稱 ( 最多顯示 6 個中文字元 )

請輸入標題 ( 最多顯示 9 個中文字元 )

請輸入內容 ( 最多 140 個中文字元 )

請輸入左方認證碼:

看不懂,換張圖

請輸入驗證碼