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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，究竟是什麼科技因素，讓雙發動機航空器在長程航線的天空得以解禁？

答案就是象徵航空科技演進與發動機可靠度的代表規範—「ETOPS（Extended Operations）」！

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？

 
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。

 
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。

 
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。

 
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，ETOPS120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。

 
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1,000~34,000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）。

 
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。

 
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......