飞机全寿命周期成本工程及发展趋势初探

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1、飞机全寿命周期成本工程及发展趋势初探　[摘要]当下的中国航空工业内部成本管理非常粗放，不适应市场竞争和企业商业化的需要，管理体制亟待改革，特别是大飞机项目列入国家中长期发展规划后，飞机的经济性要求愈加重要。本文重点分析了飞机全寿命周期成本(LCC)工程，介绍了并行工程的设计思想和美国兰德公司DAPCAIV模型，并且在分析飞机设计特点的基础上总结了其未来研究的发展趋势在于多学科综合设计和面向系统的设计。　　[关键词]飞机设计；全寿命周期成本；并行工程　　　　　一、航空工业飞机成本问题的提出　　　　作为

2、航空工业的主要产品，飞机研制项目具有周期长、技术新、耗资大、风险大的特点。过去我国飞机研制都属政府投资，设计与生产脱节，风险由国家承担，飞机设计研究所因长期以来受军工系统传统的研发采办管理机制所限，造成了对飞机成本意识的淡漠。设计研究所的目标是设计出满足上级要求的飞机，没有将飞机成本作为设计参数进行严格控制，因此，飞机的工艺性，飞机的成本以及飞机的销量等等因素在飞机设计时考虑较少。　　中国加入ateRela-tion，CER)]。工程估算法是利用工作分解结构自下而上地估算整体费用。由于参数法可用于研

3、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，成为人们研究的重点，并在实践中加以应用。波音公司可以用其现在飞机的费用估算关系式毫无困难地、非常精确地估算新喷气客机的费用。　　美国兰德(RAND)公司受美国军方委托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(DevelopmentandProcurementCostsofAir-craft，DAPCA)分析的第一种模型DAPCAI，之后数次改进，模型的最终形式是DAPCAIV。DAPCA模型在

4、飞机寿命周期费用分析领域有相当的影响力。　　DAPCAIV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DAPCAIV模型中工时、费用的计算公式如下：　　工程工时：HE=0.88=1.6I货运飞机　　0.133HM其他飞机　　发展支援成本：CD=7.96=1.90αmax+0.54tti-222

5、8]　　研究、发展、试验与鉴定费用+生产成本=　　HERE+HTRT+HMRM+HQRQ+CD+CF+CM+CEngNEng+Cav　　式中：αmax——发动机最大马赫数；　　tti——涡轮进口温度(K)；　　RE，RT，RM，RQ——综合费率(即人工小时费用，包括职工的工资和津贴、日常开支和管理费用等)；　　Cαv——航空电子设备费用。　　　　三、飞机全寿命周期成本工程与飞机设计发展趋势　　　　现代飞机优化设计越来越追求对各类综合设计要求的寻优，如长寿命、可靠性高、经济性好、工艺性以及维修性好等。

6、作为本文研究的重点，飞机的全寿命周期成本应当作为飞机设计的多个目标之一，融入到飞机设计的主要参数之中。　　飞机优化设计是一个多目标的综合优化设计过程。从现代飞机设计的并行工程概念上看，设计过程要计入飞机全寿命周期的综合因素。飞机总体设计是一个复杂的系统工程，覆盖了多个学科的内容，需要把物理、数学、空气动力学、飞行力学、控制原理、材料和工艺、经济学、发动机构造与原理、机械设计、结构力学等学科以及其他应用科学的基础科学的知识综合在一起。它包括了大量的设计变量，性能状态变量，约束方程，各个系统模型相互交叉

7、影响，各个设计目标对设计变量的要求相互矛盾，子系统的构成可能是由不同领域的专家甚至在不同地点来操作运行的。因此需要发展一种高效适合于像飞机这样的复杂工程系统设计优化的方法。　　从以上分析飞机设计的特点来看，未来发展呈现出多学科优化设计和面向系统设计的趋势。　　1.多学科设计优化(MultidisciplinaryDesignOptimiza-tion)。多学科设计优化是解决由相互耦合的物理现象控制的，由若干不同的交互子系统构成的复杂工程系统设计的有效方法。多学科设计优化技术在提供变量、约束、性能间交

8、互作用和耦合信息的基础上实现同时满足各学科和系统约束的设计，具有对各种设计方案迅速进行折中分析的能力。多学科设计优化已成为研究的热点，而且不仅仅是学术研究，已经用于工程实践。如在飞机改型设计中，以最小重量和成本代价对现有飞机实现改变设计要求，迅速计算出设计参数对性能的影响，有效控制寿命周期成本。　　多学科设计优化利用计算机网络技术集成各个学科(子系统)的知识，应用有效的设计优化策略，组织和管理设计过程，充分利用子系统之间相互作用产生的协同效应，获得系统的整体最优解。多