电商行业正在重塑飞机客改货市场

■ Thierry Dubois

通常，使用民航退役或老龄飞机改装货机，是货运航空公司出于成本考虑的首选方案，但当前受电商行业持续繁荣的影响，货机改装过程中开始更加关注舱内容积而不是载重量，此外对舱内集装箱预留位多少以及装卸便利等要求更感兴趣。

在飞机设计领域，长期以来重量是最重要的设计性能指标，而载重量则是客户选择飞机的主要考虑因素。但在客改货飞机这一细分市场上，电商行业的发展不仅推动了飞机客改货市场的繁荣，而且让舱内容积成为了比载重量更为重要的性能指标。因为电商包裹的特点是体积大、密度小，所以客改货飞机的发展趋势之一是客户更加关注舱内容积这一指标。

在航空货运领域，一直以来的一个问题是飞机利用率低，这意味着大多数情况下购买新货机在经济性上是不划算的，而将提早退役的客机改装成货机似乎成了唯一经济可行的选择。

专业从事飞机客改货业务的Precision Aircraft Solutions公司认为，现在的货机都是还没达到最大载重就已经装满。因为空运货物的密度大多较低，基本为每立方米95～103千克。快递公司和电商巨头更多是在大量运输“气泡袋”和“纸箱”，就像我们每次打开包裹看到的一样。

因此，飞机客改货市场需求正在朝着3个趋势方向发展。首先是电商对运送时间的要求更高；第二是电商包裹密度低的特点使得舱内容积的重要性超过了载重量；第三是上下层货仓内的包裹都越来越多地采取预先装在航空集装箱里的方法以缩短装卸时间，通常要求每次装卸最多不能超过2小时。其中，对舱内容积的要求就相当于对客改货飞机的尺寸大小提出了要求。以色列飞机工业公司（IAI） 认 为，以波音767为代表的中大型飞机的舱内容积较为适合当前市场需求。

尽管通常货运航空公司是直接装托盘或集装箱，而且也是按照托盘或集装箱所占用空间量收费的。但在设计客改货方案时有些重要的因素是不变的，如载荷、应力、损伤容限和疲劳性能等。这也是货机区别于民航客机的一些重要设计要求。因为民航飞机是专门针对载客飞行优化设计的，其结构相对轻量化，而货机在设计上需要考虑较重货物的承载能力。

飞机客改货的重点是通过结构补强和更换新的更结实的零件和组件以强化机体结构，尤其是客舱地板结构等。IAI公司在中大型飞机客改货方面的做法是更换整个客舱地板，在小型飞机方面则是对客舱地板进行结构补强。除此之外，客改货过程中另一个设计要素是更宽的重心包线。

客改货的主要改装之一是在货仓地板内加装一种集成的动力滚轮货物装卸系统。

Precision Aircraft Solutions公司正在研发空客A321客改货的改装方案。

客改货过程中的另一个改装重点是改变货物装卸系统，如采用集成在货仓地板内的动力滚轮系统，以及对舱内气压和空调进行控制的环境控制系统，因为货机的舱内环境控制要求与客机不同，而且还要安装无死角的烟雾和火灾探测系统。此外，在驾驶舱后面还需安装一个特制的隔板，也叫“刚性屏障”。这是一个额外的安全功能，它将货物与驾驶舱分隔开来，在货物出现滑动时该隔板可以承受全部货物重量9倍的冲击力。有时会把客机原来的登机舱门去掉，在驾驶舱位置加装一个小的机组登机门。

Precision Aircraft Solutions公司拥有丰富的波音飞机客改货经验，目前正在开发其首个空客A321客改货方案。该公司表示，空客飞机在结构上已经非常优化。它们的结构重量很轻，结构力学效率很高。所以在加装货舱门时，需要通过精密计算和使用最新的工程设计工具去验证修改设计的合理性、结构的可承受性，同时确保不超过重心包线的范围。因此，空客飞机的客改货工作相比之下难度更高，但最终产品在飞行效率和燃油效率上也会更高。

有的机型结构补强新增的重量会超过拆除多余组件的重量，使得改装后的货机空重超过原来的客机空重，例如EFW公司的空客A330P2F改装方案就是如此，根据原客机子型号差异，改装后的货机比客机重1～2吨。但在其空客A320和A321改装方案中，重量控制的情况则要好得多。

在Precision Aircraft Solutions公司的空客A321客改货方案中，客舱设备移除减轻的重量要超过新增系统的重量，包括货物装卸系统、驾驶舱储藏室模块（包括放行李的空间和一个小“厨房”）、主货舱门和防货物冲击隔板。这4个新增的货运组件的重量分别1600磅、225磅、800磅和700磅。其结果是改装后的货机空重比原来的客机空重要轻几千磅。同样的情况也出现在Precision Aircraft Solutions公司的波音757改装方案中。

EFW公司表示，把一架客机改装成货机通常需要4～6个月的时间，当然具体周转时间取决于具体机型，以及同时进行的基础维修和其他改装工作。例如，Precision Aircraft Solutions公司的空客A321和波音757改装通常需要3～3.7个月，包括飞机运营商选择利用客改货期间完成的一些同步大修工作。IAI公司执行一架飞机客改货所需时间在4个月左右，而且也包括同时进行的一些大修和改装工作在内，因为大多数客户会选择利用这段时间完成一些大修、发动机以及其他设备的更换工作。

Precision Aircraft Solutions公司的空客A321改装方案计划于2020年5月接受美国联邦航空局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA）的授权批准。当前最艰巨的任务之一是开发一个机身改装过程的有限元分析模型。要构建此模型，工程师必须获得充足的数据，而这些数据也只能基于其他分析工具以及从试飞中获得。

由于空客旗下的EFW公司和Precision Aircraft Solutions公司是竞争对手，空客公司曾保证过会为Precision Aircraft Solutions提供客机结构和系统的所有相关数据，但不会对改装方案提供支持。所以Precision Aircraft Solutions公司选择自己购买了一架空客A321飞机的机身，将其拆解并进行数据分析，然后按照自己的原则获得应力载荷数据和试飞数据，进而确保飞机改装后的适航性。

Precision Aircraft Solutions公司的空客A321改装方案有一个特别之处是驾驶舱能容纳6人。该公司认为这比EFW公司的方案更优，因为两家公司的A321改装方案在货仓都有14个集装箱位。可搭载6个人的驾驶舱将可让航空公司更方便利用货机转运飞行员和机械师。

Precision Aircraft Solutions公司的秘诀是把最后一个集装箱纵向设置在机尾处，该布局最大程度地利用了舱内空间，而且还保留了客机原来的登机舱门，而不是取消登机舱门后再加装一个小的机组登机门。

该方案的载重量和舱内容积分别是27吨和226.5立方米。在89吨最大起飞重量和最大载重的情况下，航程为3760千米。Precision Aircraft Solutions公司计划形成产能后每年完成10架空客A321的客改货工作。

Precision Aircraft Solutions公司认为，在客改货的工程设计方面，设计工具的进步正在拉平OEM与非OEM厂商之间的技术差距。

总部位于俄勒冈州的Precision Aircraft Solutions公司从2002年开发波音757-200的客改货方案起步，在2005年通过了该型客改货飞机的监管认证，迄今已为17家客户交付了115架客改货飞机。包括美国和中国的工厂在内，Precision Aircraft Solutions公司的年产量约为11架波音757。该公司表示，尽管当前市场上仍约有200架波音757的飞行时间不足28000个循环，这些都是合适的改装候选对象，但预计在未来4～5年内该型飞机客改货产量将会下降。

总部位于德国东部德累斯顿市的EFW公司表示，EFW的方案可将所有货机功能完美整合到原机的驾驶舱电脑系统中，改造后的货机更像是新出厂的货机而非客机改装货机。

IAI公司拥有波音737、767和747飞机客改货的补充型号合格证。该公司在墨西哥和中国也有自己的工厂，预计2019年将完成15架波音767和5～6架波音737飞机的客改货项目，此外还将获得波音737-800客改货的补充型号合格证。例如，亚马逊公司约80%的货机都是以色列IAI公司改造的波音767货机。波音767客改货的机源对象通常机龄为15～30年，发动机、APU和起落架寿命处于中期的客机。这样的飞机购进价格仅需1000万～1200万美元，加上改造费用1400万美元和大修费用约150万美元，全部成本仅为2500万美元左右，而一架同级别的新货机的价格可能是这个价格的5～6倍。