商用飞机的油耗发展历程：1960-2024年

航空净零目标之下，燃油能效为何关键？

2022年，ICAO正式确立了到2050年实现国际航空二氧化碳（CO₂）净零排放的目标。要实现这一雄心勃勃的目标，需要大规模的投资，仅国际航班就需要约4万亿美元的资金投入，以推动清洁燃料和高能效飞机的发展应用，以及推动零排放飞机的设计。目前，各国正在制定相应的计划以实现这一目标，以欧盟为代表的部分国家和地区已经出台了相关政策，开始减少排放和推动新技术的发展，以应对净零排放的挑战。

目前，航空业就实现2050年净零排放目标所需的具体措施和技术路线已形成了一些共识，普遍认为飞机燃油能效改进预计可贡献约30%的减排量，是仅次于可持续航空燃料的第二大减排技术。尽管仅靠提升燃油能效无法完全实现净零排放，但可以帮助航空业推迟对氢能飞机等新兴零排放飞机技术的迫切需求，以争取更多的发展时间。

对于现有机型来说，为机身增加翼梢小翼和进行发动机升级都可以带来小幅的燃油能效改善（2%-3%），但要想实现显著的燃油消耗量降低，通常需要从头开始设计全新的机型。历史上，每一代新型飞机的燃油消耗水平通常可比其前代机型降低约15%。然而，近年来，飞机制造商更倾向于选择对现有机型进行改进（如使用改款发动机），例如波音737 MAX、空客A320neo 和A330neo，而不倾向于开发全新设计的机型（如波音787或空客A350）。这种趋势限制了先进空气动力学、结构工程和发动机技术的应用，也导致燃油能效提升的速率有所放缓。如果加快开发具备更优空气动力学特性和轻质材料的新型飞机，燃油能效的年均提升率有望从1%提高至2.2%。

2016年，ICAO航空环境保护委员会（CAEP）发布了全球首条新生产飞机燃油能效标准。根据标准要求，自2020年1月1日起，所有提交申请的新认证机型必须满足该能效标准；自2028年1月1日起，所有仍在生产的飞机型号都需要符合燃油能效标准要求，但标准严格程度可放宽4%。由于飞机在提交认证申请后通常需要长达5年的时间才能获得全面认证，因此对新机型的燃油能效标准可被视为自2025年初才会全面实施。截至目前，尚无任何飞机在飞机燃油能效标准下获得认证。ICAO已开始着手更新修订该标准，在2025年2月召开的CAEP/13会议上，CAEP建议将ICAO二氧化碳排放标准加严10%，自2031年起对新认证飞机实施，自2035年起对新交付飞机实施。

1960-2024年：燃油能效的提升之路

ICCT于2009年首次发布了对新生产飞机燃油消耗量趋势的评估报告。研究发现，由于新发布的机型通常可比前代机型节油约15%，即使没有二氧化碳或燃油能效标准，市场驱动作用也会激励新设计飞机的问世。从1960年至2019年，随着新型飞机的引入，新生产飞机的平均轮挡油量（Block Fuel，即执飞特定航线所需的燃油总量）每年约减少1.3%，2019年交付的新飞机的平均燃油能效已优于ICAO标准6%。随着ICAO着手推进标准的更新修订，有必要通过更近期的油耗数据来评估自标准初次制定以来飞机燃油能效出现的提升。

在以往对二氧化碳标准的政策效果进行分析时，往往会更侧重于在产飞机排放限值的严格度，而相对不关注新认证飞机。这主要是因为以下两方面原因：首先，由于制造商可以自行决定何时开发新款机型，因此对新认证机型的标准要求更像是一种自愿性标准，仅在制造商决定推出新机型时才会涉及；其次，设计不合理的针对新机型的能效标准可能会阻碍而非促进低油耗机型的开发，若标准设定的二氧化碳目标超出现有技术所能实现的水平，制造商可能会选择完全放弃开发新机型，而继续生产排放更高的在产机型。因此，从长远来看，针对所有新交付的在产飞机制定更加严格的标准是最有可能带来最大的减排收益的。

从1960年至2024年，全球共交付了约4.6万架商用喷气式飞机，这一数量与制造商预计在未来20年内交付的飞机数量（4.4万架）基本相同。尽管航空业已经承诺在2050年实现二氧化碳净零排放，但相关研究表明，要想实现这一目标，所有新交付飞机需要从2035年起实现生命周期零排放。在这一转型过程中，传统飞机的燃油能效改进将发挥重要作用，同时还需依赖替代燃料，包括在所有内燃机飞机上100%使用可持续航空燃料（SAF）以及引入氢能和电动飞机。

ICCT近期发布的研究报告《新生产商用飞机的油耗发展历程：1960-2024年》对1960年至2024年期间新交付飞机的平均燃油消耗水平进行了模拟分析，重点关注了2020年以来新生产飞机的平均油耗下降幅度。此外，我们还将油耗水平趋势与ICAO的飞机二氧化碳标准进行了比较，以评估该标准在促进燃油能效进一步提升方面的潜力。

图 1 展示了1960至2024年期间新交付飞机的燃油消耗水平变化趋势，图中红线为ICAO燃油能效指标值（MV值），蓝线为轮档油量（以单位吨公里为单位展示），并以1970 年水平作为基准点（100）。图中的虚线表示1970年之前的燃油能效改进情况，当时飞机机型数量有限，尤其是在波音747宽体机系列推出之前，燃油消耗水平的波动更为显著。图中的灰色阴影区域代表ICAO二氧化碳标准已逐步开始实施（该标准自2020年开始生效）。

图1. 1960-2024年商业飞机燃油消耗水平发展趋势

从1970年至2024年，新交付喷气式飞机的平均燃油消耗水平降低了约43%，按照轮挡油量计算，年均下降率约为 1%。从本次研究的整个时间周期来看（1960–2024年），轮挡油量的年均降幅为1.4%，而ICAO MV值的年均降幅约为1%。ICAO MV值对不同运载能力的机型保持中立，与轮挡油量相比，ICAO MV值对交付飞机产品组成的变化相对不敏感。在轮挡油量指标下，货机的油耗评估值会偏低，而对支线飞机的油耗评估值会偏高。选择任何单一年份作为基准年都不是最优选项，因为燃油消耗量在上世纪70年代初随着波音747机型投入运营而首次出现下降，但随后在接下来的十年间呈现出波动趋势。到了80年代，随着更高效的飞机（如波音757、767 和空客 A320）投入运营，燃油消耗水平迅速下降。但在1990至2005年期间，由于老旧机型仍在持续生产，燃油消耗水平的提升开始变得滞缓。2010 年后，随着新机型的引入（如波音787、空客 A350，以及装备改款发动机的A320neo和737 MAX），燃油消耗水平再次开始下降，该下降趋势一直持续到了2019年。在随后的2020至2024年，受到新冠疫情的影响，航空活动锐减，窄体机交付比例上升，而宽体机和支线飞机交付比例下降，由于缺乏更多高能效的新机型，平均燃油消耗水平几乎没有进一步改善。

对标ICAO标准：推动能效创新效果如何？

ICAO的飞机二氧化碳排放标准正在逐步实施，该标准自2020年起适用于新认证飞机，自2023 年起扩展至衍生机型，并将从2028年起适用于所有新生产的商用和私人商务飞机。该标准的目标是直接激励飞机和发动机制造商开发更高效的燃油技术。通过分析近期交付飞机的燃油能效与二氧化碳标准之间的关系，可助力评估该标准在推动燃油能效提升方面的效果。

图2. 新交付飞机能效水平相对于ICAO二氧化碳标准的合规余量

图2展示了新交付飞机能效水平与ICAO二氧化碳标准之间的对比。截至 2016年，新交付飞机的平均燃油能效已经优于ICAO在产飞机能效标准6%。灰色阴影区域表示2020年开始逐步实施ICAO二氧化碳标准，该标准对在产飞机的要求比对新认证飞机的要求放宽了4%，旨在在2028年标准全面实施前能进一步提升能效。截至2024年，新交付飞机的平均燃油能效优于ICAO二氧化碳标准8%，部分机型的性能甚至大幅优于标准要求，例如：庞巴迪 CS100（-25%）、巴西航空工业 ERJ-135（-18%）、空客A350-900（-17%）和中国商飞C919（-12%）。然而，计划2024年底投入运营的空客A321XLR新机型的燃油能效水平仅优于2028年标准要求3%。A321XLR机型主要用于中长途航线，在航程方面有所扩展，额外的燃油容量和结构加固导致机身重量增加，使其燃油能效低于其他一些新机型。这反映出要权衡飞机航程能力与燃油能效是具有挑战性的。在2024年交付的客机中，约5%未能满足ICAO的二氧化碳标准要求，这突显了该标准在推动飞机整体燃油能效改进方面的一些局限性。当前，制造商会更倾向于开发新窄体机型，针对这一趋势，制定更严格的标准来鼓励行业创新就变得至关重要。同时，为了能切实实现更严格的减排目标，可能需要引入更灵活的合规机制，例如针对制造商在整个机队或不同时间段内的平均排放来制定标准。

市场演变：哪些机型在引领能效改进潮流？

图3以五年周期为间隔，展示了1960至2024年期间交付飞机产品的机型组成情况。从图中可以看出，各类飞机的市场份额发生了显著变化。窄体机型（如波音737、757和空客A320）始终占据市场主导地位，这类机型在执飞短程和中程航线时具有较好的适用性和能效表现。宽体机型（如波音747、777和空客A330）自上世纪70年代开始迅速增长，并在长途航线市场上保持着稳定的市场份额。支线飞机的市场份额在本世纪初达到市场峰值，占比接近30%（代表机型包括Canadair CRJ 和巴西航空E-Jet），但随后市场份额逐渐下降。货运机型（包括部分宽体机型的货运版）在整个研究周期中仅占交付量的4%。

截至2024年，窄体机型占全球新交付飞机的近78%，这一趋势表明窄体机将在未来的燃油能效改进中发挥关键作用。此外，该趋势也解释了2017年之后轮挡油量水平与ICAO MV指标之间出现趋势差异的原因。例如，支线飞机在轮挡油量指标下的油耗估值会偏高，而在ICAO MV指标下的油耗估值相对较低。

图3. 新交付飞机产品组成

机型对比：宽体飞机领跑能效提升

图4按照投入运营的年份展示了不同机型相对于ICAO二氧化碳标准的合规余量。图中的每个点代表一款飞机，Y轴展示了该机型相对于ICAO二氧化碳标准的合规余量，X轴为首次交付年份。不同颜色的点代表不同类型的飞机，趋势线描绘了新交付飞机的平均二氧化碳排放水平发展趋势。  

图4. 新交付飞机能效水平相对于ICAO二氧化碳标准的合规余量（按机型划分）

在同一年份内，不同机型的ICAO MV值存在较大差异，这会影响到机队的平均能效发展趋势。若某些机型的交付量较大或机型尺寸较大，对整体趋势的影响就更为显著。早期的支线飞机（如BAe 146）油耗较高，但2020年以后，更节能的支线飞机机型（如Embraer ERJ 170和ERJ 190 STD）已开始优于ICAO标准。而尽管窄体飞机最初相对于标准具有较大的合规余量，但其燃油能效随着时间发展优势已不再显著，2020年窄体飞机和支线飞机的燃油能效都处于基本接近ICAO标准的水平，这反映出飞机设计的持续进步。反观宽体飞机，虽然最初的油耗较高，但随着时间推移有了显著改善，并在2010年后达到了ICAO标准要求。最近推出的宽体飞机（如空客A330neo和A350）的燃油能效均优于标准要求，达标余量高达13%，这些改进突显了航空业在优化大型远程飞机燃油能效方面的进展。同机型的货运版本通常在客运版本之后推出，货机投入运营的时间更长，燃油消耗量也相对更高，但能效水平仍然遵循着整体趋势，或可通过额外的政策措施来提升货机的燃油能效。一直以来，新款机型的燃油能效通常可领先现役机队大约10年。截至2024 年，机队的平均燃油能效基本相当于2015-2020年新认证机型的能效水平，这表明整个行业，所有类别飞机的燃油能效都取得了显著改善，能够符合2020年ICAO二氧化碳标准的要求。不过，2020年以后新机型的推出数量有限，限制了机队整体燃油能效的进一步提升。

制造商：新机型开发陷入瓶颈

在过去几十年中，窄体和宽体新机型都在持续不断推出，而近几年来出现新机型设计开发放缓的现象值得深思（图4），可能需要针对性政策和激励措施来推动新机型研发，特别是执飞长途航线的高能耗宽体机型，以促进燃油能效的持续改进。表1总结了1960至2024年新飞机的生产制造情况，展示了活跃制造商数量、飞机交付数量、新认证机型数量、新机型在交付量中的占比（以每五年为周期）以及轮挡油量和ICAO MV值的年度变化趋势。

表1. 1960至2024年新商用飞机的油耗和生产制造情况

如表1所示，商用飞机的活跃制造商数量从上世纪60年代初的2家增长至90 年代末的11家，随后到2024年下降至7家。在此期间，飞机交付量迅速增长（56倍），在疫情之前的5年中，交付量超过8200架。新认证机型数量在90年代末达到峰值，随后开始下降。自2020年以来，仅有空客 A330-800neo、中国商飞C919 B、中国商飞C919 ER和空客A321XLR四款新认证机型投入运营。2020年后，近99% 的交付飞机均为2020年之前已获认证的机型，新机型推出极为有限。

在过去几十年中，新交付飞机的燃油消耗年降幅在1%至1.4%之间波动，但由于新认证机型数量较少，燃油能效改进自2020年起基本停滞。除波音777X之外，波音公司已宣布在2035年之前不再推出任何新认证机型。空客最近认证了空客A321XLR机型（A321neo的扩展航程版），但计划在 2035 年后才推出 A320neo 家族的后继机型。作为主要的支线飞机制造商，巴西航空工业也已放缓了新机型开发进程，专注于对现有的E-Jet系列（E195-E2、E190-E2、E175）进行逐步改进，以改进燃油能效。庞巴迪则已退出商用飞机市场，在减排方面优先关注其在产私人长途商务飞机产品的减排问题。因此，如果没有政策支持，航空业新认证机型减少和燃油能效改进放缓的趋势很可能在未来十年持续下去。

政策建议：如何重启能效提升引擎？

提升新一代飞机的燃油能效将是控制航空业气候影响、实现净零排放目标的关键。本次研究表明，自上世纪80年代末以来，飞机平均油耗已显著下降，这主要得益于有更高效的窄体及宽体飞机产品投入运营。同时，一些最受欢迎的新款机型，如波音B787-9、B787-8，空客A320neo和A330neo，其燃油能效可优于ICAO 2028年二氧化碳排放标准9%-11%。2024年，新交付飞机的平均燃油能效优于ICAO 标准8%。因此，ICAO航空环境委员会已在2025年2月的CAEP/13会议上提出更严格的标准，以推动新认证机型的发展，确保通过标准法规来进一步提升新交付飞机的燃油能效，尤其是在制造商已公开宣布不计划在2030年代中期之前新开发窄体机型，但未来的燃油能效提升仍迫切需要促进各类新机型的设计研发的情况下。

研究表明，如果采用所有成本效益较好的节油技术，到2034年燃油消耗水平每年最多可降低2.2%。如果能在2032年实施比现行标准严格15%的在产飞机标准，还将进一步推动燃油能效改进，并促进新设计机型的认证。这一做法符合历史发展趋势，即每一代新机型相比其前代机型通常可实现15%的油耗下降。

政策方案能够推动产生对新认证机型的需求。ICAO的2028年标准目前约落后于当前最先进技术10年，可以考虑通过更严格的技术驱动型标准，逐步淘汰油耗高的在用飞机。此外，碳定价机制（包括碳排放交易和碳税）可提高老旧飞机的运营成本，从而增加市场对更节油机型的需求。同时，基于燃油消耗水平差异化征收起降费也可推动机队更新迭代，尤其是针对货机和高排放的老旧机型，从而进一步降低航空业的碳足迹。

本次研究还强调了弥补当前标准漏洞的重要性，尤其是在货机领域。由于新认证机型较少，货机的燃油消耗水平降低速度要落后于客机。例如，2024年交付的波音B767-300F，其油耗高于ICAO二氧化碳标准限值14%。由于ICAO是基于最大起飞重量（MTOW）来为所有类型的飞机设定排放限值，因此将货机纳入现有标准体系可能会放宽对客机的要求（客机油耗相对低于货机），从而削弱标准的整体严格度。

为了避免未来标准的严格度被削弱，ICAO可考虑为货机设定独立的排放标准；另外可以引入“平均”“减排积分”等灵活合规机制，使制造商能够在不抑制创新的前提下，利用高能效机型的减排积分来抵消低能效机型的排放。