交通部署案例集/2018/澳大利亚民用航空的生命周期

定性分析

1. 模式描述

现代喷气客机已成为最重要的公共交通工具之一。它被定义为一种可以运输乘客和货物的交通系统。第一架飞机发明于 20 世纪 10 年代，并在 20 世纪 20 年代在澳大利亚成为商用飞机。它的最初功能是战争机器，这也导致了航空业的停滞期。第一次世界大战后，政府决定放弃军用飞行并发展新的民用飞机，发生了重大转变。

1.1 主要优势：与火车和车辆等其他交通方式相比，飞机能够在更远的距离内运输。它可以到达世界上的任何地方，甚至可以在一天内到达世界的另一端。现代喷气客机比任何其他流行的交通工具都快。它每年将 84% 的旅客送达目的地。由于航空技术的飞速发展，自 2000 年以来，可靠性和节能性得到了迅速提高，现在它已被认为是最安全的交通工具。航空业也发挥着促进全球化的重要作用。与渡轮相比，速度显示出明显的优势。在这个时代，全球有超过 10 亿游客。他们选择乘坐飞机不仅可以促进 GDP 增长，还可以沿途创造更多就业机会。

1.2 主要市场：作为出口国，飞机为依赖货物运输的澳大利亚企业提供了便利。此外，由于其速度和可靠性，它也受到休闲或商务目的的普通民众的欢迎。尽管澳大利亚位于偏远的角落地区，但外界也吸引着人们。

1.3 组织 民航部，也称为 DCA，存在于 1938 年至 1973 年之间。 它最初由国防部执行。该部门于 1973 年与航运和运输部合并，并更名为交通部。它在民航运营中扮演着部长的角色。

民航局：民航局 (CAA) 成立于 1988 年 7 月，负责控制航空安全法规并提供空中交通服务。1955 年，该组织分为两个部分，即澳大利亚空中服务公司和民用航空安全局 (CASA)。 澳大利亚空中服务公司管理空中交通管制、飞行信息、航空灾难救援和飞行搜寻，而 CASA 则管理安全规则、飞行员资格和飞机技师。澳大利亚空中服务公司于 1997 年转入澳大利亚海事安全局。而 CASA 则负责满足法规中的安全要求。相关法案包括 1920 年《空中航行法》、1988 年《联邦民用航空法》和 2007 年《空域法》。

2. 模式之前的场景

在那段时间里，交通工具正在发生变化。1920 年之前有两种流行的交通方式，即 T 型车和有轨电车。从畜力车到 T 型车，T 型车也被称为“铁丽莎”，由亨利·福特于 1908 年首次发明。这种汽车可以在装配线上生产，并使普通民众能够负担得起汽车。 而蒸汽有轨电车则于 1901 年首次投入使用。到 1920 年，它的速度可以达到 30 公里/小时，最初只有每小时几公里。

与飞机相比，它们的载重量和速度都较低。第一次世界大战后，各国之间的经济和贸易变得更加频繁。公众对其他国家的好奇心和探索也日益增长。一些公司看到了飞机的速度，并发现了潜在的市场，即几天内就能横跨大洋旅行。1921 年，第一家澳大利亚航空公司——澳航（Qantas Airways）成立，标志着民用航空时代的开始。

3. 技术的发明

3.1 自动驾驶仪：这是一种在没有飞行员干预的情况下控制飞机的系统。得益于软件的发展，自动驾驶仪已成为现代飞机中必不可少且可靠的系统。在飞机上使用自动驾驶仪是为了减轻飞行员的压力，并使飞机能够在所需的姿态、航向、高度和马赫数下自动飞行。自动驾驶仪还可以帮助飞行员完成一些次要工作，使飞行员能够集中精力完成其他与飞行安全相关的工作，例如导航、交通观察等。 使用自动驾驶仪可以减少飞行员完成长途飞行后的疲劳。然而，自动驾驶仪也有一些负面影响：随着飞机可靠性和导航技术的提高，对控制精度的要求迫使飞行员使用自动驾驶仪。随着自动驾驶仪使用量的增加，许多飞行员的基本飞行技能长时间得不到使用。因此，在处理自动驾驶仪故障或特殊情况时，飞行员很容易犯错。

3.2 液压动力：该理论应用于现代飞机。它用于驱动起落架、襟翼和齿轮。使用液压系统可以用少量流体控制非常高的压力或力。动力辅助制动是液压系统中的一个应用，现在已用于许多飞机。液压系统非常可靠，因为液压系统中的流体是不可压缩的，并且流体可以承载高压。这也是液压系统在现代飞行中流行的原因之一。

尽管液压系统的原理相同，但不同飞机制造公司生产的液压系统并不完全相同。基于这一事实，不同的液压系统会导致飞行时的差异。因此，飞机制造商通常会组装其他系统和液压系统，以了解流体动力学对飞机的影响，以及如何在安装和维护期间检查飞机。

航空需要解决的主要问题是如何获得飞机所需的升力、降低飞机的阻力并提高其飞行速度。空气动力学在这些领域发挥着非常重要的作用。空气动力学的内容是关于飞机飞行条件下速度、压力和空气密度的变化，还涉及飞机的空气动力和阻力以及空气动力学的变化。现代空气动力学有两个分支：速度空气动力学和粘性空气动力学。 空气动力学对飞机的飞行至关重要。它不仅可以减少阻力和飞机部件的损耗，还可以提高燃油效率。

4. 早期市场发展

4.1 市场发展：在第一次世界大战期间，各国政府主要关注军事发展，这为飞机制造奠定了脆弱的基础。然而，战争结束后，对军用飞机的需求急剧下降。为了维持经济并挽救这一重要产业免于衰退， 联邦政府决定改变其静态状态，并更加关注与战斗机有许多共同点的民用飞机。最初，飞机主要用于城市之间的邮件和货物运输。同时，由于飞机票价较高，民航服务属于奢侈服务，只有富裕阶层才能负担得起。因此，民用飞机的发展在 20 世纪 50 年代之前经历了一个繁荣稳定的时期。

4.2 机场发展：随着全球乘客数量的不断增长，许多机场相继建立，当地经济也得到发展。最初机场的设计是为了满足邮件航班和稀少的客运航班的需求。然而，随着飞机制造商不断生产飞机，机场不得不建造新的航站楼以容纳不断增加的飞机数量。同时，机场也从每天仅有少量航班过境转变为每年接待数十亿旅客。 由于早期到达和航班转机之间的空闲时间，机场建设了更多的娱乐设施、购物商店和餐厅，为旅客提供消遣时间。此外，机场还与当地餐馆合作，在机场附近建造新的短途酒店，并与交通部门沟通，在机场周边构建更加便捷的交通网络。在此过程中，机场吸引了更多旅客，并建立了舒适的声誉。机场发展与民航市场发展相辅相成，并持续满足旅客对航空服务的期望。

5. 诞生阶段

在诞生阶段，政府可以被视为关键的灵感来源和引导者。政府通过奖励公众的方式提供了试飞机会。1919年3月，联邦政府宣布将为从英国到澳大利亚的首次飞行提供10,000英镑（20,000美元）的奖金，飞行时间需控制在30天内。同年8月，政府吸引了公众的关注。国防部启动了一项关于从昆士兰州朗里奇到北领地凯瑟琳的航空赛路线勘测任务。在勘测过程中，国防部为参赛者提供了物资供应。

此外，政府还提供了补贴和政策支持。为了支持制造业的业务转型，联邦政府在初期提供了补贴。相应的政策将有助于促进经济繁荣和企业之间的良性竞争。由于一些行动中发生了人员伤亡，澳大利亚空中医疗服务于1928年3月27日成立。 该部门的成立为人类生命提供了服务和安全保障。

6. 增长阶段

由于从战斗机改装而来的飞机客舱容量较小，政府要求公司建造更大的飞机以容纳更多乘客。通过模仿美国的政策，可以通过共享旅行成本来降低平均票价。1959年，澳大利亚航空公司购买并引进了波音飞机，大大缩短了旅行时间并降低了旅行成本。

由于澳大利亚的地理位置偏远，跨洋飞行一直是政府和公司想要实现的主要目标。1992年12月，澳航成功与英国航空合作，并获得了政府13.5亿澳元的注资。 这是该目标实现的里程碑。尽管波音飞机缩短了旅行时间，但技术的实施成本仍然很高，并且在21世纪之前，该技术还无法广泛应用于所有长途目的地。在此过程中，政府提供了技术支持和资金支持。

7. 成熟阶段

在成熟阶段，预计澳大利亚机场在60年内将有大约1000亿人次的起降。

7.1 政府政策：限制因素将集中在政府政策上。政府在初期提供了补贴。然而，当补贴结束时，为了占据并维持市场份额，航空公司不得不扩展服务内容，例如机场接送和租车服务。服务内容将增加，而服务质量可能会下降。 如果航空公司面临资金周转困难，无法克服经济困难，相应的竞争可能会减少，航空领域可能出现垄断。由于航空运营结构相对稳定，引入新的改进型操作系统将是一个艰难的过程，也需要政府的政策支持。

7.2 “重塑”的机会：随着技术的进步和交通网络的完善，最终的起降量可能会增加。由于温室气体排放，飞机燃料将成为一个关注点。环境影响迫使政府在飞机上开发出环保的新技术，例如飞机上的电力引擎。公众也期望更低成本、更省时的空中旅行，因为票价不稳定，通常需要提前预订，这对紧急情况来说并不划算。考虑到网络，在起降数量不断增加的情况下，安排将更加紧密。合适的时刻表将有效提高效率。

定量分析

1. 方法论

1.1 数据获取：在交通方式阶段的测量中，使用了起降总量的的数据集，该数据集来自3个数据库。与每年生产的飞机数量相比，起降数量可以代表累积数据。生产的飞机可能不会直接投入使用，因此可能存在一些误差。起降数据的初始记录来自1925年。 统计局的数据集以月为单位记录了起降量，并且从1976年开始提供了更详细的数据，因此使用了1976年之后的数据。 世界银行数据用于检查和调整数据，以确保数据集正确且误差合理较小。

1.2 理论

基本方程是用来估计某一年交通方式的阶段。

S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)]

其中：·     S(t) 是状态度量（每年起降量）

·     t 是年份

·     t₀ 是拐点时间（达到 ½ k 的年份）

·     K 是饱和状态水平

·     b 是系数

K 和 b 通过回归分析进行估计

此外，该方程被转化为线性形式以估计 K、b 和 t₀ 的值。方程如下所示。RSQ 越接近 1，预测曲线越符合实际情况。

y = bX + c

$y=LN\left({\frac {department-arrivalamount}{K-(department-arrivalamount)}}\right)$

2. 结果图表

曲线

曲线

曲线

调整：根据 S 形曲线图，可以看出在 2017-2018 年，起降量的斜率大于预测值。换句话说，航空业目前增长速度超过预测。因此，应提高估计的最终 K 值（饱和起降量），以确保预测量的斜率不低于实际情况。然后，虽然在这种情况下 RSQ 不是最大值（最佳拟合曲线），但下面显示的最终曲线几乎满足了预期。当交通方式处于成熟阶段时，可能会有不同的饱和数量，因为事件会对过程产生影响。由于经济影响，增长阶段已经显示出延迟。因此，新的结果如下所示，其中 K=100,000,000。

曲线

曲线

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3. 结果分析

3.1 影响因素：政府政策是其中一个重要因素，它在早期提供了补贴，并在长期内提供了政策支持。此外，由于飞行中的燃油消耗，航空业也受到全球燃料市场和经济形势的影响。

3.2 过程中的事件：由于1929年至1933年的大萧条，飞机制造业几乎面临着扼杀在摇篮中的困境。幸运的是，政府在早期阶段的政策支持和补贴，使得澳大利亚的飞机制造业得以生存，这与其他国家飞机公司破产的情况不同。 2007-2008年美国次贷危机引发的全球经济危机也影响到了澳大利亚。经济低迷蔓延到航空业，客运量和货运量的下降不可避免。

4. 制造中的问题

4.1 经济反映滞后：航空公司在制造商处订购新飞机，新设计的飞机产品可能需要几年才能生产出来。届时，飞机是否能够满足当时的市场需求是一个问题。因为新飞机的设计是基于之前的需求和条件，这可能与当前情况存在差异。 在这段时间里，可能会有新的技术被创造和应用，之前的新设计飞机可能会在一定程度上降低其价值。

4.2 设备问题：尽管有严格的安排和安全防护措施，但之前仍然发生过空中灾难。其中一些是由操作错误造成的，而另一些则可以归结为设备故障。 当故障发生时，飞行员很难做出反应，飞机坠毁发生在短短几秒钟内，尤其是在发动机爆炸的情况下。