第五章飞机费用与效能分析 51飞机寿命周期费用的概念和分析方法 511飞机寿命周期费用的提出 现代成功的军用飞机和民用飞机,不仅具有较高的性能和效能,而且给用户在经济上带 来效益。因此飞机作为工程系统在多种方案优选决策时,在很大程度上取决于其经济性 为了满足现代战争的需要,不仅对飞机技术性能的要求日益提高,而且对其综合性能如 可靠性、维修性、保障性等提出了更高要求,使其结构日趋复杂,性能日益精良,大量先进 的航空电子设备和火控系统的采用以及大量分系统和设备在功能上互相综合,使得现代飞机 硏制、生产、使用保障等费用日益增长。例如,美国战斗机出厂价自1930年以来己增长了 两个数量级以上,1960年到1980年20年间,扣除通货膨胀因素,平均年增长率仍为9% 10%,20年增长了约5~6倍 鉴于飞机研制、生产和使用保障等费用全面增长的严峻局面,美国国防部于20世纪60 年代初提出了寿命周期费用的概念,并开始对飞机寿命周期费用进行研究。开展寿命周期费 用研究的主要目的是揭示寿命周期费用发生、发展的规律,从而采取有效的方法对其进行控 制 52寿命和寿命周期费用的基本概念 1、飞机的寿命(ife) 飞机的寿命是从人的寿命这一概念借用来的,用来表示飞机的耐久性。一般来说,有关 飞机寿命的概念主要有两种:自然寿命和规定寿命 (1)自然寿命 自然寿命是指某一飞机从开始使用到不能继续使用为止的持续工作时间或日历时间。每 架飞机的自然寿命是不可预测的,是一个随机量。 (2)规定寿命 规定寿命是一种技术指标,是指大量飞机自然寿命的统计值。它与装备的自然寿命有着 本质区别。航空技术装备的寿命是指装备按照规定进行使用、维修和保管的条件下允许用于 飞行的规定时限 “规定寿命”定义中的“规定”是指对寿命终结标志所作的规定,而不是对所使用条件 和功能所作的规定。各种不同的规定寿命的不同之处就在于其寿命终结的标志不同。 2、飞机的寿命周期( life cvcle 就飞机而言,其寿命周期指该型飞机从论证开始直到退役为止的整个周期。我国规定
162 第五章 飞机费用与效能分析 5.1 飞机寿命周期费用的概念和分析方法 5.1.1 飞机寿命周期费用的提出 现代成功的军用飞机和民用飞机，不仅具有较高的性能和效能，而且给用户在经济上带 来效益。因此飞机作为工程系统在多种方案优选决策时，在很大程度上取决于其经济性 为了满足现代战争的需要，不仅对飞机技术性能的要求日益提高，而且对其综合性能如 可靠性、维修性、保障性等提出了更高要求，使其结构日趋复杂，性能日益精良，大量先进 的航空电子设备和火控系统的采用以及大量分系统和设备在功能上互相综合，使得现代飞机 研制、生产、使用保障等费用日益增长。例如，美国战斗机出厂价自 1930 年以来己增长了 两个数量级以上，1960 年到 1980 年 20 年间，扣除通货膨胀因素，平均年增长率仍为 9%— 10%，20 年增长了约 5~6 倍。 鉴于飞机研制、生产和使用保障等费用全面增长的严峻局面，美国国防部于 20 世纪 60 年代初提出了寿命周期费用的概念，并开始对飞机寿命周期费用进行研究。开展寿命周期费 用研究的主要目的是揭示寿命周期费用发生、发展的规律，从而采取有效的方法对其进行控 制。 5.1.2 寿命和寿命周期费用的基本概念 1、飞机的寿命(life) 飞机的寿命是从人的寿命这一概念借用来的，用来表示飞机的耐久性。一般来说，有关 飞机寿命的概念主要有两种：自然寿命和规定寿命。 （1） 自然寿命 自然寿命是指某一飞机从开始使用到不能继续使用为止的持续工作时间或日历时间。每 架飞机的自然寿命是不可预测的，是一个随机量。 （2） 规定寿命 规定寿命是一种技术指标，是指大量飞机自然寿命的统计值。它与装备的自然寿命有着 本质区别。航空技术装备的寿命是指装备按照规定进行使用、维修和保管的条件下允许用于 飞行的规定时限。 “规定寿命”定义中的“规定”是指对寿命终结标志所作的规定，而不是对所使用条件 和功能所作的规定。各种不同的规定寿命的不同之处就在于其寿命终结的标志不同。 2、飞机的寿命周期(life cycle) 就飞机而言，其寿命周期指该型飞机从论证开始直到退役为止的整个周期。我国规定
飞机的寿命周期可分为如下4个阶段: (1)研制阶段该阶段又可分为以下6个子阶段:(1)战术技术和技术经济可行性论 证阶段;(i)总体研制方案论证阶段:(i)技术设计和样机审定阶段:(iv)详细设计和试验、 试制阶段;(v)试飞和设计定型阶段;(vi)试用和生产定型阶段。 (2)采购阶段该阶段又可分为以下3个子阶段:(i)生产阶段:(i)定价阶段;(in 交付阶段 (3)使用保障阶段该阶段可分为2个子阶段:(i)装备阶段;(i)使用保障阶段。 (4)退役处置阶段。 3、飞机寿命周期费用(LCC— life cvcle cost) (1)费用(cost 消耗的资源(人、财、物和时间)称为费用,通常用货币度量 (2)飞机寿命周期费用( I ife cycle cost,LCC) 在预期的寿命周期内,为飞机的论证、研制、生产、使用、维修与保障、退役所付出的 切费用之和称为飞机的寿命周期费用。 513飞机寿命周期费用的构成 飞机寿命周期费用以时间阶段可分为:研究、发展、试验与鉴定费用、生产费用、地面 保障设施与最初的备件费用、专用设施费用、使用保障费用、处置费等,如图5.1.1所示。 图中方块的大小与飞机某一种典型的费用的高低成比例。 使用保障费川 劲人员费用 机体费用 地劲人员费用 发动机费用 定期维护费 航空电子 保险费(民机 一折阳费(民机) 备与专用设 备件费脂费用 定费 民机售价 事采购费用 寿命周期费用 图511飞机的寿命周期费用的构成 研究、发展、试验和鉴定,包括所有的技术研究、设计工程、原型机制造、飞行试验、 地面试验和使用适用性鉴定等。因此,研究、发展、试验与鉴定费用(可简称为研发费用
163 飞机的寿命周期可分为如下 4 个阶段： （1） 研制阶段 该阶段又可分为以下 6 个子阶段：(i) 战术技术和技术经济可行性论 证阶段；(ii) 总体研制方案论证阶段；(iii) 技术设计和样机审定阶段；(iv) 详细设计和试验、 试制阶段；(v) 试飞和设计定型阶段；(vi) 试用和生产定型阶段。 （2） 采购阶段 该阶段又可分为以下 3 个子阶段：(i) 生产阶段；(ii) 定价阶段；(iii) 交付阶段。 （3） 使用保障阶段 该阶段可分为 2 个子阶段：(i) 装备阶段；(ii) 使用保障阶段。 （4） 退役处置阶段。 3、飞机寿命周期费用(LCC——1ife cycle cost) (1) 费用(cost) 消耗的资源(人、财、物和时间)称为费用，通常用货币度量。 (2) 飞机寿命周期费用(1ife cycle cost，LCC) 在预期的寿命周期内，为飞机的论证、研制、生产、使用、维修与保障、退役所付出的 一切费用之和称为飞机的寿命周期费用。 5.1.3 飞机寿命周期费用的构成 飞机寿命周期费用以时间阶段可分为：研究、发展、试验与鉴定费用、生产费用、地面 保障设施与最初的备件费用、专用设施费用、使用保障费用、处置费等，如图 5.1.1 所示。 图中方块的大小与飞机某一种典型的费用的高低成比例。 图 5.1.1 飞机的寿命周期费用的构成 研究、发展、试验和鉴定，包括所有的技术研究、设计工程、原型机制造、飞行试验、 地面试验和使用适用性鉴定等。因此，研究、发展、试验与鉴定费用（可简称为研发费用
国内常称为研制费用)就是完成这些任务所需的费用,主要包括:(1)设计费、(2)材料费 (3)外协费、(4)专用费用(工艺装备、样品样机、技术基础等费用)、(5)试验、鉴定费(包 括民机取得适航证的鉴定费用;军机验证适航性、作战能力和是否符合军用标准的费用)、 (6)设备费(专用设备、固定资产使用等费用)、(7)工资及补助费用、(8)管理费等。不管 最终生产多少飞机,研究、发展、试验与鉴定费用基本不变,具有非重复性或偶生性 ( nonrecurring)的特点。 生产费用包括制造飞机(即机体、发动机和航空电子设备等)的费用,主要可分为:(1) 材料费、(2)工时费、(3)车间经费、(4)企业管理费、(5)专用工装费、(6)试验经费、(7)废 品损失费、(8)可靠性费用等。生产费用具有重复性或续生性( recurring)的特征,它与生产的 飞机架数有关,生产的飞机数量越多,每架飞机的费用就越低。 使用保障费用包括燃油与滑油费用、空勤人员费和维护费用以及各种间接费用:对于民 用飞机而言,保险费和折旧费也是使用保障费用的一部分。使用保障费用通常占飞机寿命周 期费用的大部分,比研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用高得多 地面保障设施与最初的备件费用,是指为保证飞机正常完成飞行/作战任务所需地面保 障设备(如飞行模拟器和试验设备)的费用以及随机的备件的费用。飞机出厂后在使用过程 中所需的备件费用归到使用保障费用中 专用设施费用,是指有些飞机需要专门的地面设施,建造这些设施的费用称为专用设施 费用。例如,大翼展战斗机、强击机如果放不进现有的防空洞,建造新防空洞的费用就属于 专用设施费用。应当指出,有些费用如修建机场、营房等项费用与具体型号无关,不计算在 专用设施费用或寿命周期费用内 寿命周期费用的最后一个要素是处置费。有些退役军用飞机需要飞到封存基地封存起 来,封存的费用就属于处置费用。这部分费用一般不大,通常在寿命周期费用分析中忽略不 计。民用飞机和部分军用飞机具有负的处置费,因为它们可以在废品市场或转售市场上出售, 从而收回一些费用(一般是买价的10%)。 对于民用飞机而言,其出售时要收回研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用两部分(包 括合理的利润)。为了收回这两部分费用,需要合理确定民机售价。因为研究、发展、试验 与鉴定费用是确定的,所以必须根据市场需求,对生产飞机的架数做出合理的预测,以确定 每架飞机的售价中要包含多少研究、发展、试验与鉴定费用 军用飞机的采购费用(或称订购费用)包括生产费用和专用设施设备费用以及作战的备 件费用。军用飞机的研究、发展、试验与鉴定费用,在研究、发展、试验与鉴定阶段是由政 府或军方直接投资的,因而是无需包含在采购费用中的。 军用飞机的计划成本包括发展新机并使之成为军事装备的总费用,其包括研究、发展 试验与鉴定费用、生产费用、地面保障设施与最初的备件费用和专用设施费用。 514飞机寿命周期费用分析的方法 不同的寿命周期费用模型,形成了不同的费用分析方法。目前,寿命周期费用分析的方
164 国内常称为研制费用） 就是完成这些任务所需的费用，主要包括：(1) 设计费、(2) 材料费、 (3) 外协费、(4) 专用费用（工艺装备、样品样机、技术基础等费用）、(5) 试验、鉴定费（包 括民机取得适航证的鉴定费用；军机验证适航性、作战能力和是否符合军用标准的费用）、 (6) 设备费（专用设备、固定资产使用等费用）、(7) 工资及补助费用、(8) 管理费等。不管 最终生产多少飞机，研究、发展、试验与鉴定费用基本不变，具有非重复性或偶生性 (nonrecurring)的特点。 生产费用包括制造飞机（即机体、发动机和航空电子设备等）的费用，主要可分为：(1) 材料费、(2) 工时费、(3) 车间经费、(4) 企业管理费、(5) 专用工装费、(6) 试验经费、(7) 废 品损失费、(8) 可靠性费用等。生产费用具有重复性或续生性(recurring)的特征，它与生产的 飞机架数有关，生产的飞机数量越多，每架飞机的费用就越低。 使用保障费用包括燃油与滑油费用、空勤人员费和维护费用以及各种间接费用；对于民 用飞机而言, 保险费和折旧费也是使用保障费用的一部分。使用保障费用通常占飞机寿命周 期费用的大部分，比研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用高得多。 地面保障设施与最初的备件费用，是指为保证飞机正常完成飞行/作战任务所需地面保 障设备（如飞行模拟器和试验设备）的费用以及随机的备件的费用。飞机出厂后在使用过程 中所需的备件费用归到使用保障费用中。 专用设施费用，是指有些飞机需要专门的地面设施，建造这些设施的费用称为专用设施 费用。例如，大翼展战斗机、强击机如果放不进现有的防空洞，建造新防空洞的费用就属于 专用设施费用。应当指出，有些费用如修建机场、营房等项费用与具体型号无关，不计算在 专用设施费用或寿命周期费用内。 寿命周期费用的最后一个要素是处置费。有些退役军用飞机需要飞到封存基地封存起 来，封存的费用就属于处置费用。这部分费用一般不大，通常在寿命周期费用分析中忽略不 计。民用飞机和部分军用飞机具有负的处置费，因为它们可以在废品市场或转售市场上出售， 从而收回一些费用（一般是买价的 10%）。 对于民用飞机而言，其出售时要收回研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用两部分（包 括合理的利润）。为了收回这两部分费用，需要合理确定民机售价。因为研究、发展、试验 与鉴定费用是确定的，所以必须根据市场需求，对生产飞机的架数做出合理的预测，以确定 每架飞机的售价中要包含多少研究、发展、试验与鉴定费用。 军用飞机的采购费用（或称订购费用）包括生产费用和专用设施设备费用以及作战的备 件费用。军用飞机的研究、发展、试验与鉴定费用，在研究、发展、试验与鉴定阶段是由政 府或军方直接投资的，因而是无需包含在采购费用中的。 军用飞机的计划成本包括发展新机并使之成为军事装备的总费用，其包括研究、发展、 试验与鉴定费用、生产费用、地面保障设施与最初的备件费用和专用设施费用。 5.1.4 飞机寿命周期费用分析的方法 不同的寿命周期费用模型，形成了不同的费用分析方法。目前，寿命周期费用分析的方
法主要有类比法、参数法和工程估算法三种。 l、类比法 类比法是建立在与过去类似的工程项目进行比较,并根据经验加上修正而得出费用估 计。如果新研制飞机的功能、结构及性能与某个现役飞机相类似,则可利用现役飞机的费用 数据,并考虑到新飞机与现役飞机的差异予以相应的修正,从而得出新飞机费用。 类比法除了用于旧飞机改进改型项目估算较为准确外,一般用于项目的早期阶段(概念 研究阶段)。与参数估算法比较,其准确程度较低。 2、参数法 若新系统与现有的老系统类似,且老系统的物理特性、性能参数、费用数据存在,则 可利用它们通过一定的数学方法建立起系统费用与系统的测度(尺寸、性能等)之间的关系 同样地,子系统的费用也可与其物理和性能属性相关。这样建立起来的关系式称为费用估算 关系式( Cost estimate relation,CER):这种方法称为参数法。 建立费用估算关系时,最好利用与要分析的新飞机非常类似的最近飞机的成本估算关 系。由于数据的继承性,这样便可以给新机的费用分析带来很大的方便。波音公司可以用其 现在飞机的费用估算关系毫无困难地、非常精确地估算新喷气客机的费用就是最好的证明 当有可用的十分类似的飞机详细费用原始资料时,既使非常简单的费用估算关系也能达 到很高的精度。就是说,将新机的部件重量乘以非常类似的基准飞机的单位重量费用或单位 重量工时所得到的费用估算值,可能比使用某些不恰当的费用估算关系所得到的结果要好。 例如,假设所选择的基准飞机可能要求机身和分系统为100h/kg的制造工时,机翼和尾翼为 80h/kg的制造工时,那末将这些典型值乘以新机相应部件的重量,就可以快速和比较精确 地求出相应的生产工时,然后将工时乘以制造工时费,就可求出其费用。这种方法对生产数 量较少的原型机和飞行验证机特别适合。因为对于这两种飞机,应用以批生产为基础的先进 费用估算关系进行估算时,结果总是不能令人满意。当然,要找出一个最近的、非常类似的 原型机或验证机来用作费用分析的基准常常是非常困难的。 费用估算参数法的优点主要表现在以下几方面:(1)它可在研制早期就加以应用,(2)快 速而廉价,(3)客观性比较好,(4)不仅可以提供预期的费用估算值,还可提供置信区间。 参数法的缺点主要表现在以下几方面:(1)它不能用于一个全新的系统或新技术含量很 高的系统,(2)既使用于一个改进的系统,该方法也需要进行一些调整,(3)该方法一般 于系统级的费用估算,也可用于组成系统的分系统级,但一般不宜用于分系统以下各级的费 用估算,(4)从目前情况分析,该法对使用与维修保障费用估算尚有不少需要解决的问题。 3、工程佔算法 相对于参数法和类比法从上到下整体估算费用而言,工程估算法则是利用工作分解结构 自下而上地估算整体费用。 应用工程估算法必须先建立该项目的工作分解结构,逐步计算出单元费用数据,逐级向 上归集,最后估算出整个项目的总费用。就是说,工程估算法将总系统费用分解为许多项目 165
165 法主要有类比法、参数法和工程估算法三种。 1、类比法 类比法是建立在与过去类似的工程项目进行比较，并根据经验加上修正而得出费用估 计。如果新研制飞机的功能、结构及性能与某个现役飞机相类似，则可利用现役飞机的费用 数据，并考虑到新飞机与现役飞机的差异予以相应的修正，从而得出新飞机费用。 类比法除了用于旧飞机改进改型项目估算较为准确外，一般用于项目的早期阶段(概念 研究阶段)。与参数估算法比较，其准确程度较低。 2、参数法 若新系统与现有的老系统类似，且老系统的物理特性、性能参数、费用数据存在，则 可利用它们通过一定的数学方法建立起系统费用与系统的测度(尺寸、性能等)之间的关系； 同样地，子系统的费用也可与其物理和性能属性相关。这样建立起来的关系式称为费用估算 关系式(Cost Estimate Relation，CER)；这种方法称为参数法。 建立费用估算关系时，最好利用与要分析的新飞机非常类似的最近飞机的成本估算关 系。由于数据的继承性，这样便可以给新机的费用分析带来很大的方便。波音公司可以用其 现在飞机的费用估算关系毫无困难地、非常精确地估算新喷气客机的费用就是最好的证明。 当有可用的十分类似的飞机详细费用原始资料时，既使非常简单的费用估算关系也能达 到很高的精度。就是说，将新机的部件重量乘以非常类似的基准飞机的单位重量费用或单位 重量工时所得到的费用估算值，可能比使用某些不恰当的费用估算关系所得到的结果要好。 例如，假设所选择的基准飞机可能要求机身和分系统为 100h/kg 的制造工时，机翼和尾翼为 180h/kg 的制造工时，那末将这些典型值乘以新机相应部件的重量，就可以快速和比较精确 地求出相应的生产工时，然后将工时乘以制造工时费，就可求出其费用。这种方法对生产数 量较少的原型机和飞行验证机特别适合。因为对于这两种飞机，应用以批生产为基础的先进 费用估算关系进行估算时，结果总是不能令人满意。当然，要找出一个最近的、非常类似的 原型机或验证机来用作费用分析的基准常常是非常困难的。 费用估算参数法的优点主要表现在以下几方面：(1) 它可在研制早期就加以应用，(2) 快 速而廉价，(3) 客观性比较好，(4) 不仅可以提供预期的费用估算值，还可提供置信区间。 参数法的缺点主要表现在以下几方面：(1) 它不能用于一个全新的系统或新技术含量很 高的系统，(2) 既使用于一个改进的系统，该方法也需要进行一些调整，(3) 该方法一般用 于系统级的费用估算，也可用于组成系统的分系统级，但一般不宜用于分系统以下各级的费 用估算，(4) 从目前情况分析，该法对使用与维修保障费用估算尚有不少需要解决的问题。 3、工程估算法 相对于参数法和类比法从上到下整体估算费用而言，工程估算法则是利用工作分解结构 自下而上地估算整体费用。 应用工程估算法必须先建立该项目的工作分解结构，逐步计算出单元费用数据，逐级向 上归集，最后估算出整个项目的总费用。就是说，工程估算法将总系统费用分解为许多项目
细节,这些细节费用用费用方程联系起来,可以详细反映这些细节在研制、生产、使用维修 和保障中的相互作用,其反映的因果关系与实际情况更加接近,因而它可以反映当实际情况 偏离过去情况时的真实情况 工程估算法具有如下优点:(1)结果准确,(2)能对竞争的各个方案研究其费用差异 (3)允许进行详细地模拟和灵敏度分析,(4)对于使用保障费用的估算有其明显优势 工程估算法的主要缺点表现在:(1)对数据要求高,(2)估算结果很难进行评价与鉴定 寿命周期费用的不同分析方法在实际应用中互相补充地成为一个有机整体。在不同的阶 段对费用进行估算,得到的信息量不同,考虑的因素有差异,采用的估算方法就不同。此外, 在整个费用估算过程中必须遵循迭代的原则,即随着方案或设计的改进,不断将费用估算值 反馈给政府和有关承包商 由于参数法可用于研制早期阶段,而这一阶段的决策对整个寿命周期费用有重大影响, 因此就决定了参数法估算法的地位与作用,它自然而然地成为人们研究的重点。 52研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析 ——兰德 DAPCAⅣ模型 在飞机寿命周期费用分析中,通常是把研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用结合起 来提出费用估算关系。一般说来,很难把研究、发展、试验与鉴定费用同生产费用截然分开, 特别在工程和原型机制造方面更是如此。例如,起落架支柱、机翼主梁等锻件由于研制周期 较长,其生产或生产准备工作,通常是在原型机试飞以前就已经开始了,只有这样才能保证 飞机定型后批生产进度。因此,必须把这种生产项目的生产保障或工程支援看成生产的一部 受美国军方委托,美国兰德(RAND)公司在飞机寿命周期费用分析领域开展了大量的研 究工作。1967年提出关于飞机发展与采购费用的分析的第一种模型 DAPCA I,1971年建立 DAPCA II,1976年建立 DAPCAⅢ,最后建立 DAPCA IV。 DAPCA模型在飞机寿命周期费 用分析领域有相当的影响力。下面关于飞机研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用的估算 就采用的是 DAPCAⅣV模型 兰德 DAPCA IV模型是飞机发展与采购费用( Development and Procurement Costs of Aircraft-一 DAPCA)模型的最终形式。 DAPCA IVⅤ模型通过工程、工艺装备、制造、质量 控制等小组来分析估算研究、发展、试验与鉴定及生产所需的工时,然后将这些工时乘以相 应的小时费率,就可得到一部分发展与采购费用:;通过发展支援、飞行试验、制造材料和发 动机制造等方面的费用直接得到另一部分发展与采购费用 兰德 DAPCAⅣV模型不估算航空电子设备的费用,这部分费用要根据类似飞机的数据 来估算。一般来说,航空电子设备的费用视其先进程度大约在飞机出厂成本的5-25%之间
166 细节，这些细节费用用费用方程联系起来，可以详细反映这些细节在研制、生产、使用维修 和保障中的相互作用，其反映的因果关系与实际情况更加接近，因而它可以反映当实际情况 偏离过去情况时的真实情况。 工程估算法具有如下优点：(1) 结果准确，(2) 能对竞争的各个方案研究其费用差异， (3) 允许进行详细地模拟和灵敏度分析，(4) 对于使用保障费用的估算有其明显优势。 工程估算法的主要缺点表现在：(1) 对数据要求高，(2) 估算结果很难进行评价与鉴定。 寿命周期费用的不同分析方法在实际应用中互相补充地成为一个有机整体。在不同的阶 段对费用进行估算，得到的信息量不同，考虑的因素有差异，采用的估算方法就不同。此外， 在整个费用估算过程中必须遵循迭代的原则，即随着方案或设计的改进，不断将费用估算值 反馈给政府和有关承包商。 由于参数法可用于研制早期阶段，而这一阶段的决策对整个寿命周期费用有重大影响， 因此就决定了参数法估算法的地位与作用，它自然而然地成为人们研究的重点。 5.2 研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析 ——兰德 DAPCA IV 模型 在飞机寿命周期费用分析中，通常是把研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用结合起 来提出费用估算关系。一般说来，很难把研究、发展、试验与鉴定费用同生产费用截然分开， 特别在工程和原型机制造方面更是如此。例如，起落架支柱、机翼主梁等锻件由于研制周期 较长，其生产或生产准备工作，通常是在原型机试飞以前就已经开始了，只有这样才能保证 飞机定型后批生产进度。因此，必须把这种生产项目的生产保障或工程支援看成生产的一部 分。 受美国军方委托，美国兰德(RAND)公司在飞机寿命周期费用分析领域开展了大量的研 究工作。1967 年提出关于飞机发展与采购费用的分析的第一种模型 DAPCA I，1971 年建立 DAPCA II，1976 年建立 DAPCA III，最后建立 DAPCA IV。DAPCA 模型在飞机寿命周期费 用分析领域有相当的影响力。下面关于飞机研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用的估算 就采用的是 DAPCA IV 模型。 兰德 DAPCA IV 模型是飞机发展与采购费用（Development and Procurement Costs of Aircraft――DAPCA）模型的最终形式。DAPCA IV 模型通过工程、工艺装备、制造、质量 控制等小组来分析估算研究、发展、试验与鉴定及生产所需的工时，然后将这些工时乘以相 应的小时费率，就可得到一部分发展与采购费用；通过发展支援、飞行试验、制造材料和发 动机制造等方面的费用直接得到另一部分发展与采购费用。 兰德 DAPCA IV 模型不估算航空电子设备的费用，这部分费用要根据类似飞机的数据 来估算。一般来说，航空电子设备的费用视其先进程度大约在飞机出厂成本的 5－25％之间
521兰德 DAPCAⅣV模型中工时、费用的组成 1、工程工时 工程工时在研究、发展、试验与鉴定阶段主要包括机体设计与分析、试验、构型控制和 系统工程等工作所需要的工时:在生产阶段主要包括由机体承包商完成的工程工作工时、把 推进系统和航空电子系统集成到飞机上所作的工程工作工时等。 需要说明的是,工程工时并不包括推进系统和航空电子系统承包商所作的实际的工程工 作,这些项目是作为购置设备费来处理的。工艺装备和生产规划的工程支援工作也不包括在 工程工时分析中。 2、工艺装备工时 工艺装备工时包括所有的生产准备、工夹具的设计与加工、模胎和模具准备、数控加工 编程和生产试验的研制和制造等工作所需要的工时:同时,工艺装备工时也包括生产期间准 备进行的工艺装备保障设备的制造工时。 3、制造工时 制造工时是所有制造工作(如果有协作单位或分承包者的话,也包括协作单位或分承包 商所完成的工作)所需要的工时。制造工作是直接制造飞机的工作,它包括成形、机加、连 接、分组件制造、总装、线路铺设(液压、电气、冷气等)和外购件安装(发动机、航空电 子设备、分系统等)。 4、质量控制工时 质量控制的目的是检验工夹具、飞机分装组件和整机是否满足设计要求。质量控制是制 造的一部分,只不过是单独分析评估而已。质量控制工时包括入厂检验、生产检验和最终检 验等工作的工时。 5、发展支援费用 发展支援费用是研究、发展、试验与鉴定期间使用的样机、分系统模拟器、结构试验件 和其它各种试验件的制造等工作的费用 6、飞行试验费用 飞行试验费用包括试验机本身费用、为民用飞机获取适航证的费用或检验军用飞机是否 符合军用标准的费用等。飞行试验费用可分为计划、测试设备、飞行实施、数据处理以及进 行飞行试验的工程和制造支援等方面所需用的费用几个方面。 7、制造材料费用 制造材料是指除了发动机和航空电子设备以外的飞机上的其他一切东西。其主要包括用 来制造飞机的原材料(铝、钢、复合材料等结构材料),以及购置的硬件和设备,再加上电 气系统、液压系统、冷气系统、环控系统、紧固件和标准件等。 8、发动机生产费用 兰德 DAPCA IV模型中假设发动机费用是已知的。为了应用于发动机费用未知的情况, DAPCAⅣⅤ模型也给出了涡喷发动机费用的估算方程。涡扇发动机的费用要比涡喷发动机髙 167
167 5.2.1 兰德 DAPCA IV 模型中工时、费用的组成 1、工程工时 工程工时在研究、发展、试验与鉴定阶段主要包括机体设计与分析、试验、构型控制和 系统工程等工作所需要的工时；在生产阶段主要包括由机体承包商完成的工程工作工时、把 推进系统和航空电子系统集成到飞机上所作的工程工作工时等。 需要说明的是，工程工时并不包括推进系统和航空电子系统承包商所作的实际的工程工 作，这些项目是作为购置设备费来处理的。工艺装备和生产规划的工程支援工作也不包括在 工程工时分析中。 2、工艺装备工时 工艺装备工时包括所有的生产准备、工夹具的设计与加工、模胎和模具准备、数控加工 编程和生产试验的研制和制造等工作所需要的工时；同时，工艺装备工时也包括生产期间准 备进行的工艺装备保障设备的制造工时。 3、制造工时 制造工时是所有制造工作（如果有协作单位或分承包者的话，也包括协作单位或分承包 商所完成的工作）所需要的工时。制造工作是直接制造飞机的工作，它包括成形、机加、连 接、分组件制造、总装、线路铺设（液压、电气、冷气等）和外购件安装（发动机、航空电 子设备、分系统等）。 4、质量控制工时 质量控制的目的是检验工夹具、飞机分装组件和整机是否满足设计要求。质量控制是制 造的一部分，只不过是单独分析评估而已。质量控制工时包括入厂检验、生产检验和最终检 验等工作的工时。 5、发展支援费用 发展支援费用是研究、发展、试验与鉴定期间使用的样机、分系统模拟器、结构试验件 和其它各种试验件的制造等工作的费用。 6、飞行试验费用 飞行试验费用包括试验机本身费用、为民用飞机获取适航证的费用或检验军用飞机是否 符合军用标准的费用等。飞行试验费用可分为计划、测试设备、飞行实施、数据处理以及进 行飞行试验的工程和制造支援等方面所需用的费用几个方面。 7、制造材料费用 制造材料是指除了发动机和航空电子设备以外的飞机上的其他一切东西。其主要包括用 来制造飞机的原材料（铝、钢、复合材料等结构材料），以及购置的硬件和设备，再加上电 气系统、液压系统、冷气系统、环控系统、紧固件和标准件等。 8、发动机生产费用 兰德 DAPCA IV 模型中假设发动机费用是已知的。为了应用于发动机费用未知的情况， DAPCA IV 模型也给出了涡喷发动机费用的估算方程。涡扇发动机的费用要比涡喷发动机高
15~20% 522兰德 DAPCAⅣⅤ模型中工时、费用的计算 1、兰德 DAPCA IV模型中工时、费用的计算公式 按照1986年定值美元,兰德 DAPCAⅣV模型中工时、费用的计算公式如下: 工程工时 H=5.18W0.y08016 (5.2.1) 工艺装备工时H1=7.2W0”06g0203 制造工时 H,=1046W08v0o06 (5.43) 0.076H4货运飞机 质量控制工时H 4.4 0.133H, 其他飞机 发展支援费用Cn=3354W06y13 (5.4.5) 飞行试验费用CF=96842H3082FTA2 (5.46) 制造材料费用CM=15.5402Q0m 发动机生产费用C=1.548[0957m+243.25Mm 0.54-228 (5.48) 研究、发展、试验与鉴定费用+生产费用=HER+H1R+HMRM+ +HoRo+Co+CE+CM+CEme NEng + Car (5.49) 式中W一一空重(kg 丿一一最大飞行速度(km/h) Q--产量 FTA一一飞行试验机架数(一般为2-6架); 总产量乘以每架飞机的发动机台数 发动机最大推力(kg) Mm-一发动机最大M数 tn--涡轮进口温度(K) RE、Rr、RM、R-综合费率(后述 168
168 15~20％。 5.2.2 兰德 DAPCA IV 模型中工时、费用的计算 1、兰德 DAPCA IV 模型中工时、费用的计算公式 按照 1986 年定值美元，兰德 DAPCA IV 模型中工时、费用的计算公式如下： 工程工时 0.777 0.894 0.163 HE = 5.18We V Q (5.2.1) 工艺装备工时 0.777 0.696 0.263 HT = 7.21We V Q (5. 4.2) 制造工时 0.82 0.484 0.641 H M = 10.46We V Q (5. 4.3) 质量控制工时 = 其他飞机 货运飞机 M M Q H H H 0.133 0.076 (5. 4.4) 发展支援费用 0.630 1.3 CD = 33.54We V (5. 4.5) 飞行试验费用 0.325 0.822 1.21 CF = 968.42We V FTA (5. 4.6) 制造材料费用 0.921 0.621 0.799 CM = 15.54We V Q (5. 4.7) 发动机生产费用 CEng = 1.548[0.095Tmax + 243.25M a max + 0.54 －2228] ti t (5. 4.8) 研究、发展、试验与鉴定费用＋生产费用＝ HE RE＋HT RT＋H M RM + ＋HQ RQ＋CD＋CF＋CM＋CEng NEng＋Cav (5. 4.9) 式中 We ――空重（kg）； V ――最大飞行速度（km/h） Q ――产量； FTA――飞行试验机架数（一般为 2~6 架）； NEng ――总产量乘以每架飞机的发动机台数； Tmax ――发动机最大推力（kg） M max ――发动机最大 Ma 数； ti t ――涡轮进口温度（K） RE、RT、RM、RQ ——综合费率（后述）
航空电子设备费用 2、兰德 DAPCA IV模型中工时计算修正的软糖系数 用兰德 DAPCAⅣⅤ模型估算的工时,是以铝合金为主要结构材料的飞机的设计和制造 为基础的。对于大量采用其它材料制造的飞机,必须调整工时的计算,以合理估算其费用。 最简单的方法是在原计算公式上乘以一个修正系数进行修正,该修正系数常被称为“软糖系 数”。兰德 DAPCAⅣⅤ模型建议采用表52.1列出的“软糖系数”: 表521兰德 DAPCA IV模型工时修正的软糖系数 主要结构材料 软糖系数 铝 石墨环氧复合材料 1.5~2.0 玻璃纤维 1.l~12 钢钛 1.5~20 17~22 兰德 DAPCA IV模型中的综合费率 将兰德 DAPCA IV模型估算的工时乘以相应的小时费率,就可算出人工费用。这些小 时费用叫做“综合费率”,其中包括付给职工的工资以及职工津贴、日常开支和管理费用等。 以1986年为例,其综合费率见表522。 表522兰德 DAPCA IV模型的综合费率(1986年定值美元) 综合费率种类 综合费率值 工程综合费率RE 59.10美元 工艺装备综合费率R 60.70美元 质量控制综合费率Ro 5540美元 制造综合费率RM 50.10美元 53使用保障费用 使用保障费用主要包括燃油费用、空勤人员费用和维护费用等。典型的军用飞机燃油费 用占总使用保障费用的15%左右,空勤人员费用占35%左右,而维护费用则占剩下的50% 的大部分。美国空军有三分之一以上的人员专门从事飞机的维护工作。对于商用飞机(航空 公司用于商业航线上的飞机,每架飞机每年要飞行3000小时左右)来说,燃油费用约占使 用保障费用的38%,空勤人员费用约占24%,维护费用约占25%,飞机买价的折旧费约占 使用保障费用的12%,保险费是1%
169 Cav ――航空电子设备费用 2、兰德 DAPCA IV 模型中工时计算修正的软糖系数 用兰德 DAPCA IV 模型估算的工时，是以铝合金为主要结构材料的飞机的设计和制造 为基础的。对于大量采用其它材料制造的飞机，必须调整工时的计算，以合理估算其费用。 最简单的方法是在原计算公式上乘以一个修正系数进行修正，该修正系数常被称为“软糖系 数”。兰德 DAPCA IV 模型建议采用表 5.2.1 列出的“软糖系数”： 表 5.2.1 兰德 DAPCA IV 模型工时修正的软糖系数 主要结构材料 软糖系数 铝 1.0 石墨环氧复合材料 1.5~2.0 玻璃纤维 1.1~1.2 钢 1.5~2.0 钛 1.7~2.2 3、兰德 DAPCA IV 模型中的综合费率 将兰德 DAPCA IV 模型估算的工时乘以相应的小时费率，就可算出人工费用。这些小 时费用叫做“综合费率”，其中包括付给职工的工资以及职工津贴、日常开支和管理费用等。 以 1986 年为例，其综合费率见表 5.2.2。 表 5.2.2 兰德 DAPCA IV 模型的综合费率（1986 年定值美元） 综合费率种类 综合费率值 工程综合费率 RE 59.10 美元 工艺装备综合费率 Rr 60.70 美元 质量控制综合费率 RQ 55.40 美元 制造综合费率 RM 50.10 美元 5.3 使用保障费用 使用保障费用主要包括燃油费用、空勤人员费用和维护费用等。典型的军用飞机燃油费 用占总使用保障费用的 15％左右，空勤人员费用占 35%左右，而维护费用则占剩下的 50% 的大部分。美国空军有三分之一以上的人员专门从事飞机的维护工作。对于商用飞机（航空 公司用于商业航线上的飞机，每架飞机每年要飞行 3000 小时左右）来说，燃油费用约占使 用保障费用的 38%，空勤人员费用约占 24%，维护费用约占 25%，飞机买价的折旧费约占 使用保障费用的 12%，保险费是 1%
531燃油费用 设计飞行任务时,除了死油以及待机和抵达备降机场所需要的备份燃油外,飞机都要把 可用的燃油用完。但实际上,实际的飞行任务与设计飞行任务大不相同,飞机常常要在油箱 中携带相当多的燃油着陆,以便用于下次飞行。 为了估算每年的燃油费用,常用的方法是:选择一个典型的任务剖面,用该剖面的飞行 时间和消耗的燃油量计算出每小时平均的燃油消耗量:再将它乘以每架飞机每年的平均飞 小时数,就可得到这架飞机每年的燃油消耗量的估计值:最后,将每年飞行的燃油消耗量乘 以燃油价格,即可得到这架飞机每年的燃油费用。 滑油费用不包含在燃油费用中。不过,滑油费用一般不到燃油费用的0.5%,故在估算 时可以忽略不计。 平均飞行小时数是根据不同类型飞机的典型数据得来的。表531列出了不同类型的飞 机平均每年的飞行小时数和飞机寿命周期费用参数的一些大致指标 表531飞机寿命周期成本参数近似值 平均每架飞机每 平均每飞行小时需 飞机类别年的飞行小时数 空勤人员比 要的维护工时数 (FH/YR/AD (MMH/FH) 轻型飞机 500~1000 1/4~1 喷气式公务机 500~2000 3~6 喷气式教练机 300~500 6~10 战斗机 300~500 15~20 轰炸机 300~500 25~50 1.5(当FHYR≤1200时) 军用运输机 700~1400 25(当1200<FH/YR≤2400时) 35(当2400<FHYR时) 民用运输机 2500~4500 532空勤人员费用 军用飞机和民用飞机空勤人员费用的计算是不同的。 l、民用飞机的空勤人员费用 民用飞机空勤人员(包括飞行人员和机舱乘务员)的费用,可根据每年的“轮挡时间 的统计值来进行估算 轮挡时间是从飞行拿开“轮挡”开始离场到飞行结束后在终点放下轮挡所用的总时间 轮挡时间包括滑行时间、地面待飞时间、任务飞行时间、空中等待着陆时间、履行空中交通 管制着陆进场非常时间和地面等待开门时间等
170 5.3.1 燃油费用 设计飞行任务时，除了死油以及待机和抵达备降机场所需要的备份燃油外，飞机都要把 可用的燃油用完。但实际上，实际的飞行任务与设计飞行任务大不相同，飞机常常要在油箱 中携带相当多的燃油着陆，以便用于下次飞行。 为了估算每年的燃油费用，常用的方法是：选择一个典型的任务剖面，用该剖面的飞行 时间和消耗的燃油量计算出每小时平均的燃油消耗量；再将它乘以每架飞机每年的平均飞行 小时数，就可得到这架飞机每年的燃油消耗量的估计值；最后，将每年飞行的燃油消耗量乘 以燃油价格，即可得到这架飞机每年的燃油费用。 滑油费用不包含在燃油费用中。不过，滑油费用一般不到燃油费用的 0.5％，故在估算 时可以忽略不计。 平均飞行小时数是根据不同类型飞机的典型数据得来的。表 5.3.1 列出了不同类型的飞 机平均每年的飞行小时数和飞机寿命周期费用参数的一些大致指标。 表 5.3.1 飞机寿命周期成本参数近似值 飞机类别 平均每架飞机每 年的飞行小时数 （FH/YR/AD） 空勤人员比 平均每飞行小时需 要的维护工时数 （MMH/FH） 轻型飞机 500~1000 1/4~1 喷气式公务机 500~2000 3~6 喷气式教练机 300~500 6~10 战斗机 300~500 1.1 15~20 轰炸机 300~500 1.5 25~50 1.5 (当 FH/YR≤1200 时) 军用运输机 700~1400 2.5 (当 1200<FH/YR≤2400 时) 3.5 (当 2400<FH/YR 时) 20~40 民用运输机 2500~4500 5~15 5.3.2 空勤人员费用 军用飞机和民用飞机空勤人员费用的计算是不同的。 1、民用飞机的空勤人员费用 民用飞机空勤人员（包括飞行人员和机舱乘务员）的费用，可根据每年的“轮挡时间” 的统计值来进行估算。 轮挡时间是从飞行拿开“轮挡”开始离场到飞行结束后在终点放下轮挡所用的总时间。 轮挡时间包括滑行时间、地面待飞时间、任务飞行时间、空中等待着陆时间、履行空中交通 管制着陆进场非常时间和地面等待开门时间等
每年的轮挡时间可将飞行任务的轮挡时间与飞行小时之间的比值乘以每架飞机每年的 总飞行小时来计算(表53)。远程飞机的轮挡时间约等于飞行小时:而对于短程飞机,平均 航班飞行时间低于1小时时,轮挡时间可能比飞行时间要多得多。 每轮挡小时的空勤人员费用(按1986年定值美元)可用式(53.1)和(5.3,2)估算 双人制机组空勤人员费用=3688 W +84 (53.1) 三人制机组空勤人员费用=495V:10)18 (532) 式中,V--巡航速度(kmh) W-—起飞总重(kg 波音公司用这些公式求出的B-747和DC-10飞机每轮挡小时的空勤人员费用分别是 705和660美元(折合成1987年的美元值)。这与1987年3月实际的空勤人员费用748美 元和610美元相比,其结果是令人满意的 式(53.1)和(532)只是粗略近似的公式。航空运输业的不断发展、现代化设施的应用 使得空勤人员费用变化很大。例如B-747飞机1987年每轮挡小时的空勤人员费用从老航线 的1013美元,到低票价新航线189美元 2、军用飞机的空勤人员费用 军用飞机空勤人员的费用是由现役飞行人员的人数来确定的。一般来说,军用飞机的驾 驶员和其它空勤人员比飞机的数量要多。现役飞行人员的人数等于飞机架数乘以每架飞机所 拥有的空勤人员数 对军用飞机而言,常将每架飞机所拥有的空勤人员数定义为“空勤人员比”。空勤人员 比的变化范围是:战斗机为1.1,经常飞行的运输机为3.5。典型的空勤人员比见表53.1。 每个空勤人员的费用视飞机的类别而定。它包括各种津贴和通常性开支。在缺乏可靠数 据的情况下,可以用每小时的工程综合费率乘以每年2080小时来进行初步估算。 533维护费用 维护费用可分为不定期维护费用和定期维护费用。不定期维护费用是随机的,其大小由 飞机发生多少次故障和排除故障的平均费用而定 l、维护人工费 定期维护视需要正式定期维护的项目数以及定期维护的次数和费用而定。通常,定期维 护是按累积的飞行小时来安排的。比如,轻型飞机每100飞行小时需要进行一次全面检查 商用飞机的维护工作是按飞行次数安排的。 维护工作由“平均每飞行小时需要的维护工时数”来衡量。平均每飞行小时需要的维护 工时数从1.0以下(小型私人飞机)到100以上(某种专用机)。典型的平均每飞行小时需
171 每年的轮挡时间可将飞行任务的轮挡时间与飞行小时之间的比值乘以每架飞机每年的 总飞行小时来计算（表 5.3）。远程飞机的轮挡时间约等于飞行小时；而对于短程飞机，平均 航班飞行时间低于 1 小时时，轮挡时间可能比飞行时间要多得多。 每轮挡小时的空勤人员费用（按 1986 年定值美元）可用式（5.3.1）和（5.3.2）估算： 双人制机组空勤人员费用＝ 84 10 36.88 0.3 5 0 + W VC (5.3.1) 三人制机组空勤人员费用＝ 118 10 49.52 0.3 5 0 + W Vc (5.3.2) 式中，VC ――巡航速度（km/h）； W0 －—起飞总重(kg)。 波音公司用这些公式求出的 B-747 和 DC－10 飞机每轮挡小时的空勤人员费用分别是 705 和 660 美元（折合成 1987 年的美元值）。这与 1987 年 3 月实际的空勤人员费用 748 美 元和 610 美元相比，其结果是令人满意的。 式(5.3.1)和(5.3.2)只是粗略近似的公式。航空运输业的不断发展、现代化设施的应用， 使得空勤人员费用变化很大。例如 B-747 飞机 1987 年每轮挡小时的空勤人员费用从老航线 的 1013 美元，到低票价新航线 189 美元。 2、军用飞机的空勤人员费用 军用飞机空勤人员的费用是由现役飞行人员的人数来确定的。一般来说，军用飞机的驾 驶员和其它空勤人员比飞机的数量要多。现役飞行人员的人数等于飞机架数乘以每架飞机所 拥有的空勤人员数。 对军用飞机而言，常将每架飞机所拥有的空勤人员数定义为“空勤人员比”。空勤人员 比的变化范围是：战斗机为 1.1，经常飞行的运输机为 3.5。典型的空勤人员比见表 5.3.1。 每个空勤人员的费用视飞机的类别而定。它包括各种津贴和通常性开支。在缺乏可靠数 据的情况下，可以用每小时的工程综合费率乘以每年 2080 小时来进行初步估算。 5.3.3 维护费用 维护费用可分为不定期维护费用和定期维护费用。不定期维护费用是随机的，其大小由 飞机发生多少次故障和排除故障的平均费用而定。 1、维护人工费 定期维护视需要正式定期维护的项目数以及定期维护的次数和费用而定。通常，定期维 护是按累积的飞行小时来安排的。比如，轻型飞机每 100 飞行小时需要进行一次全面检查； 商用飞机的维护工作是按飞行次数安排的。 维护工作由“平均每飞行小时需要的维护工时数”来衡量。平均每飞行小时需要的维护 工时数从 1.0 以下（小型私人飞机）到 100 以上（某种专用机）。典型的平均每飞行小时需