運輸部署案例手冊/2019/民用客運航空（全球）
客運航空旅行包括在各種飛機上的空中旅行，包括飛機、直升機和飛艇。雖然在航空旅行的保護傘下有許多不同的車輛，但絕大多數航空旅行是在現代噴氣式飛機上進行的，包括國際和國內旅行。現代噴氣式飛機的航空旅行是目前可用的最快的長途旅行方式，但較小的飛機仍然用於服務較短的距離路線和偏遠地區。
航空旅行比其他長途運輸方式有許多優勢，包括；
- 速度 - 現代噴氣式飛機的巡航速度約為馬赫 0.85 (~1000 km/hr)，[1] 遠高於下一種最佳模式（高速鐵路 @ 300 – 400 km/hr）。雖然在機場登機/下機所需的時間意味著對於非常短的旅行而言，航空旅行並不經濟。
- 沒有通行權成本 - 與其他運輸方式（如汽車和鐵路）不同，建立通行權沒有成本，因為飛機可以在天空中的幾乎所有地方飛行，但是目前的規定和控制規定了民用飛機的路線“空中走廊”。這使得航空旅行能夠迅速擴充套件到新的市場/目的地。
- 不受物理障礙限制 - 航空旅行不受其他模式所受自然旅行障礙的影響，例如山區地形、河流等。唯一的條件是跑道，對於塞斯納 152 這樣的輕型飛機，跑道長度可以短至 250 米，[2] 在某些情況下，跑道可以由草地、泥土或冰雪構成。這使得航空運輸能夠到達其他模式可能無法經濟地服務到的偏遠地區。
- 競爭對手的進入壁壘低 - 由於沒有建立運輸網路的大量基礎設施成本（如鐵路），新競爭對手很容易進入市場，通常使用二手飛機。這減少了航空業的壟斷行為，創造了更多的競爭，從而壓低了價格。
在美國，當前的航空旅行趨勢表明，平均每年進行 2.1 次航空旅行，其中大多數旅行用於個人目的（69%），包括休閒目的（所有旅行的 48%），商務目的的航空旅行佔剩餘的 31%。近年來，商務旅行的比例一直在下降，從 1997 年的 47% 下降到 2015 年的 31%，[3] 表明市場發生了轉變。
航空旅行最初非常昂貴，從波士頓到洛杉磯的往返機票價格在 1941 年為 4,810 美元（已按通貨膨脹進行調整），[4] 這意味著航空旅行主要侷限於商務目的或非常富有的人。如今，同一張機票的平均價格僅為 427 美元，[4] 這推動了休閒市場的增長速度高於商務市場，因為航空旅行已變得對美國普通消費者來說更加容易獲得。
然而，儘管航空旅行在大多數發達國家變得更加實惠和容易獲得，但對於世界上大多數人口（尤其是發展中國家的居民）來說，它仍然遙不可及。2017 年，飛機的總行程為 39.79 億次，但其中大多數是由少數世界人口進行的，低收入和中等收入國家約佔所有行程的 40%，而佔世界人口的 83%。[5] 這代表著這些發展中國家市場未來巨大的增長潛力。
當航空旅行作為一種潛在的運輸技術出現時，有兩種主要的競爭模式，即海運和鐵路模式。雖然這兩種模式都與航空旅行競爭更長距離的運輸，但它們通常不會直接相互競爭。例如，由於顯而易見的原因，跨大西洋旅行完全是海運的領域。
與航空旅行相比，這兩種模式都受到其速度的限制，由於航空旅行帶來的時間節省是航空旅行技術發展的主要驅動力。
海運的起源可以追溯到幾個世紀前，當時人們使用基本的帆船。然而，在 20 世紀初，隨著航空運輸的首次實現，大型蒸汽遠洋客輪主宰了遙遠國家之間的長途旅行，尤其是北美和西歐之間的跨大西洋航線。除了這些長途洲際旅行外，海運還利用了運河和河流的旅行，尤其是在美國和歐洲各地。海運受其速度緩慢的限制，跨大西洋旅行需要 4 天以上，而隨著電報和電話的出現，大陸和國家之間的溝通變得越來越快，對快速的長途運輸方式的需求也在不斷增長。
鐵路的歷史可以追溯到 19 世紀初的斯托克頓-達靈頓鐵路的簡陋起源，到 20 世紀初，當飛機技術首次發展時，鐵路運輸系統已經得到了廣泛的發展，系統的管理對於新線路的建立變得越來越重要。然而，鐵路的擴充套件/建設受到建立通行權成本的限制，包括土地徵用成本和物理鐵路的建設。航空旅行不受此限制，能夠自由地在空中移動，類似於船舶在水中的移動，這引起了人們對發展飛行所需技術的極大興趣。
航空旅行最初被認為只可能在比空氣輕的飛行器（即熱氣球或飛艇）上進行，並且該領域的初期發展早於萊特兄弟，他們在 1903 年 12 月 17 日進行了第一次載人重於空氣的推進飛機飛行。然而，飛艇在速度方面無法與傳統飛機相提並論，跨大西洋飛行需要 3-4 天。此外，在興登堡災難之後，人們對安全的擔憂也加劇了。最終，飛機證明比飛艇更快、更安全、更容易控制，成為航空旅行的首選技術。
第一架飛機的開發需要來自多個領域的科技創新。首先，需要與阻力和升力相關的空氣動力學方面的專業知識，這來自之前無動力滑翔機的開發以及隨著飛行力學被理解而進行的持續開發。其次，推進技術來自內燃機的開發，內燃機從腳踏車的鏈條和齒輪設計中借鑑了靈感，用於旋轉螺旋槳。此外，建築技術被改編和開發用於飛機，最初使用木材和織物，然後隨著技術的進步，逐漸轉向更先進的鋁製結構。
除了飛機的物理設計和建造，隨著飛機使用量的增加，還需要通訊和空中交通管制技術。最初的控制系統很原始，因為與飛行員沒有直接的通訊，早期航線控制器依賴於黑板和地圖，移動標記（稱為蝦船）來指示飛機的大致位置。[6] 這是從海上航運方式借鑑來的技術。
早期飛機技術的應用主要用於貨物運輸，尤其是郵件運輸，1920年開通了新的航空郵件特快專遞服務，也是第一條橫貫大陸的航空郵件服務。直到1927年，第一架為商業運輸乘客而開發的飛機福特三發動機飛機才出現。[6]
這些早期的客運服務得到貨物艙中運輸航空郵件的支援，從而帶來額外的收入。這是一個從當時其他運輸方式借鑑來的想法，這些方式除了乘客外，還運送貨物。由於當時航空旅行的費用很高，因此這項服務僅限於超級富豪，被視為極度奢侈。航空運輸最初是在現有運輸市場中提供功能增強。大多數（如果不是全部）服務路線都與鐵路或海運有現有連線，因此只有那些重視節省時間的人才使用這些服務。
第二次世界大戰後，燃氣渦輪技術從軍事用途改用於民用航空，在 1950 年代初期出現了德哈維蘭彗星和其他噴氣式飛機。[7]
在該技術的孕育階段，實施了一系列政府政策，旨在促進技術發展和規範安全。民航領域最早實施的政策舉措之一是在第一次世界大戰結束後對英國飛行俱樂部進行補貼，因為政府意識到擁有受過訓練的飛行員在軍事上的重要意義。這一政策在隨後的幾年裡被其他國家所採用，美國透過 1938 年的民用航空法案引入了補貼支付，其理由是國家防禦和透過支援初創企業。[8] 這些支付也擴充套件到製造商/供應商以及機場和航空公司，到 1960 年，這些支付每年達到 6000 萬美元。[9]
各國政府也開始實施正式的空中交通管制程式和監管機構，在美國，1938 年的民用航空法案設立了民用航空局，該局“將其實權擴充套件到空中航線，包括機場的起飛和降落，將機場塔臺與空中航線交通管制中心結合在一起”。[6]
隨著航空旅行從國內過渡到國際過境，很明顯需要對航空管理採用國際方法。這種情況發生在 1944 年 12 月 7 日，52 個國家簽署了《國際民用航空公約》，於 1947 年 4 月 4 日成立了國際民用航空組織。該公約已成為國際航空的基礎，自最初簽署以來已修改了八次。[10]
該公約中包含的政策範圍廣泛，主要條款包括：[11]
· 領空的主權和領土（第一條和第二條）
· 禁止使用武器攻擊民用飛機（第三條）
· 海關和機場要求（第十條）
· 空中規則（包括領空和國際水域）（第十二條）
· 適航性和國際旅行檔案要求的責任（第二十四條）
· 攜帶無線電裝置的要求（第三十條）
從 1960 年代開始，航空旅行開始快速增長，至今仍保持強勁增長。這種增長在很大程度上是由 1970 年代至 1990 年代的市場自由化程度提高所推動的，這“增加了航空公司之間的競爭，並以整體票價降低和許多市場中航空旅行選擇增多而結出碩果”。[12] 因此，許多在 40 年代和 50 年代初被國有化的航空公司現在正在被私有化（1997 年的澳洲航空和 1987 年的英國海外航空公司，即現在的英國航空公司）。在西方世界，這種情況尤其普遍，而許多中東和亞洲航空公司至今仍為國有企業。
進一步的技術發展和標準化降低了與航空旅行相關的成本。由於燃油成本佔航空旅行成本的很大一部分，燃油效率的提高推動了這些成本節約。在 1968 年至 2014 年間，新飛機的平均燃油消耗量下降了約 45%。[13] 此外，在此增長期間，飛機尺寸不斷增大，1969 年出現了波音 747，2005 年出現了空中客車 A380。[14] 這些大型飛機使航空公司能夠利用更大的規模經濟，進一步降低了成本，並隨著成本下降和世界各地收入增加，為更大人群打開了市場。
定量分析的資料來自兩個來源，以便儘可能廣泛地涵蓋整個生命週期，從 1947 年該技術處於孕育階段到 2017 年。[5][15] 下表中第 2 列顯示了這些資料。
| 年份 | 乘客數量（十億） | 預測乘客數量（十億） |
|---|---|---|
| 1947 | 0.021 | 0.043 |
| 1948 | 0.024 | 0.047 |
| 1949 | 0.027 | 0.050 |
| 1950 | 0.031 | 0.054 |
| 1951 | 0.039 | 0.058 |
| 1955 | 0.070 | 0.077 |
| 1960 | 0.110 | 0.110 |
| 1965 | 0.180 | 0.157 |
| 1970 | 0.310 | 0.224 |
| 1971 | 0.332 | 0.241 |
| 1973 | 0.402 | 0.277 |
| 1974 | 0.421 | 0.298 |
| 1975 | 0.432 | 0.319 |
| 1976 | 0.472 | 0.343 |
| 1977 | 0.513 | 0.367 |
| 1978 | 0.576 | 0.394 |
| 1979 | 0.648 | 0.422 |
| 1980 | 0.642 | 0.453 |
| 1981 | 0.641 | 0.485 |
| 1982 | 0.654 | 0.520 |
| 1983 | 0.685 | 0.557 |
| 1984 | 0.732 | 0.597 |
| 1985 | 0.783 | 0.639 |
| 1986 | 0.843 | 0.684 |
| 1987 | 0.905 | 0.732 |
| 1988 | 0.954 | 0.783 |
| 1989 | 0.983 | 0.838 |
| 1990 | 1.025 | 0.896 |
| 1991 | 1.133 | 0.957 |
| 1992 | 1.145 | 1.023 |
| 1993 | 1.142 | 1.092 |
| 1994 | 1.233 | 1.166 |
| 1995 | 1.303 | 1.244 |
| 1996 | 1.391 | 1.327 |
| 1997 | 1.455 | 1.414 |
| 1998 | 1.467 | 1.507 |
| 1999 | 1.562 | 1.605 |
| 2000 | 1.674 | 1.707 |
| 2001 | 1.655 | 1.816 |
| 2002 | 1.627 | 1.930 |
| 2003 | 1.665 | 2.049 |
| 2004 | 1.889 | 2.175 |
| 2005 | 1.970 | 2.306 |
| 2006 | 2.072 | 2.444 |
| 2007 | 2.209 | 2.587 |
| 2008 | 2.208 | 2.736 |
| 2009 | 2.250 | 2.892 |
| 2010 | 2.628 | 3.053 |
| 2011 | 2.787 | 3.220 |
| 2012 | 2.894 | 3.393 |
| 2013 | 3.048 | 3.571 |
| 2014 | 3.227 | 3.754 |
| 2015 | 3.466 | 3.943 |
| 2016 | 3.705 | 4.136 |
| 2017 | 3.979 | 4.334 |
| 2018 | 4.535 | |
| 2019 | 4.741 | |
| 2020 | 4.949 | |
| 2021 | 5.160 | |
| 2022 | 5.373 | |
| 2023 | 5.588 | |
| 2024 | 5.803 | |
| 2025 | 6.020 | |
| 2026 | 6.236 | |
| 2027 | 6.452 | |
| 2028 | 6.666 | |
| 2029 | 6.879 | |
| 2030 | 7.089 | |
| 2031 | 7.297 | |
| 2032 | 7.502 | |
| 2033 | 7.703 | |
| 2034 | 7.899 | |
| 2035 | 8.092 | |
| 2036 | 8.279 | |
| 2037 | 8.462 | |
| 2038 | 8.639 | |
| 2039 | 8.811 | |
| 2040 | 8.977 | |
| 2041 | 9.137 | |
| 2042 | 9.291 | |
| 2043 | 9.440 | |
| 2044 | 9.582 | |
| 2045 | 9.718 | |
| 2046 | 9.848 | |
| 2047 | 9.973 | |
| 2048 | 10.091 | |
| 2049 | 10.204 | |
| 2050 | 10.312 | |
| 2051 | 10.414 | |
| 2052 | 10.510 | |
| 2053 | 10.602 | |
| 2054 | 10.689 | |
| 2055 | 10.771 | |
| 2056 | 10.848 | |
| 2057 | 10.921 | |
| 2058 | 10.990 | |
| 2059 | 11.054 | |
| 2060 | 11.115 | |
| 2061 | 11.173 | |
| 2062 | 11.226 | |
| 2063 | 11.277 | |
| 2064 | 11.325 | |
| 2065 | 11.369 | |
| 2066 | 11.411 | |
| 2067 | 11.450 | |
| 2068 | 11.487 | |
| 2069 | 11.521 | |
| 2070 | 11.553 | |
| 2071 | 11.583 | |
| 2072 | 11.611 | |
| 2073 | 11.637 | |
| 2074 | 11.662 | |
| 2075 | 11.685 | |
| 2076 | 11.706 | |
| 2077 | 11.726 | |
| 2078 | 11.745 | |
| 2079 | 11.762 | |
| 2080 | 11.778 | |
| 2081 | 11.794 | |
| 2082 | 11.808 | |
| 2083 | 11.821 | |
| 2084 | 11.833 | |
| 2085 | 11.845 | |
| 2086 | 11.855 | |
| 2087 | 11.865 | |
| 2088 | 11.875 | |
| 2089 | 11.883 |
以下三引數邏輯函式用於對資料進行 S 形曲線建模，確定該技術的孕育、增長和成熟階段。
其中
· S(t) 是每年的乘客出行次數
· t 是年份
· t0 是拐點年份（達到 1/2 K 的年份），
· K 是飽和狀態水平
· b 是一個係數。
為了估計引數 K，我們考慮了一系列值，從 50 億到 320 億，選擇最符合獲得資料的 K 值。
發現 K = 120 億最符合資料，R2 = 0.9854，引數 b = 0.0721。此外，拐點年份 t0 被發現為 2025 年。下圖顯示了實際資料和估計資料的對比。
S 型曲線模型預測，航空運輸的客運量將在每年 120 億人次達到峰值，並在 2025 年後增速放緩，到 2070 年進入成熟階段。雖然航空運輸展現出成熟系統的許多特徵，包括標準化、市場細分以及產品定製，但分析表明該技術仍處於增長階段。這在很大程度上歸功於該技術的全球化考慮，因為雖然該技術在發達市場（如美國）可能已基本成熟，但正如之前討論的那樣，發展中國家還有很大的增長空間。
然而，對任何這些未來預測都要持保留態度，因為技術創新或國際監管變化有可能影響該技術的發展。一個可能限制增長的潛在問題是航空旅行帶來的巨大碳足跡，反飛行運動在世界各地越來越受歡迎。此外，由於該行業目前的利潤率很低，旅行價格與燃油/石油價格密切相關。未來的油價上漲有可能推高價格，從而可能降低對航空旅行的需求，尤其是低收入人群。
雖然很難分析長期未來預測的準確性，但可以將近期估計與實際情況進行比較，以確定準確性。國際航空運輸協會預測，到 2037 年，全球航空旅行量將達到每年 82 億人次。[16] 該模型預測同年將達到 84.6 億人次，因此可以說這一預測在短期內很可能準確，但除此之外就不得而知了。
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