飞机费用与效能分析 一飞机设计中与效费相关的基本概念二飞机寿命周期费用的概念和分析方法

飞机费用与效能分析

飞机总体设计流程课程安排一飞机设计中与效费相关的基本概念总计4次课（8学时）二飞机寿命周期费用的概念和分析方法三军用飞机作战效能分析四其他（优化设计、常用软件、复习等）一飞机设计中与效费相关的基本概念1.1概念的提出

飞机系统性能和复杂程度不断提高，费用集聚上涨；解决经费不足和费用上涨的尖锐矛盾，美国从60年代将费用作为与性能和研制进度同等重要的因素看待，提出效能和寿命周期费用的概念；我国在80年代开始重视，1992年7月，原国防科工委发布国军标《装备费用效能分析》；

2001年,《飞机设计手册》增设了第22分册《技术经济设计》。

1.1概念的提出《飞机设计手册》1.2效能分析模型美国空军系统效能模型（应用最广泛）；武器系统效能咨询委员会(WeaponSystemEffectivenessIndustryAdvisoryCommittee,WSEIAC)，由空军系统司令部建立；对系统效能定义：系统效能是系统预期达到一组专门的任务要求程度的度量；

1.1概念的提出

重视性能到重视效能的重大突破；重视采购费到重视寿命周期费用的重大突破；仅重视效能或重视周期费用到着眼于二者统一,即重视效费比；

1965年开始酝酿的F-16研制计划，共权衡397次，使寿命周期费用节省约42亿美圆。

效能1.1概念的提出美国JSF（F35）项目四大基本特征：生存力、杀伤性、保障性、可支付性。-ilities

1.3ADC模型与相关概念可靠性维修性保障性任务可靠性生存力可用性可信性能力有效性E=A*D*C全寿命周期费用LCC费效分析E/LCC1.3

ADC模型与相关概念-可靠性可靠性：系统在规定的条件下和规定的时间内无故障完成规定功能的能力，主要考虑平时的自然环境可能出现的所有故障的影响；产品可靠性定义包括下列四要素：(1)规定的时间；(2)规定的环境和使用条件；(3)规定的任务和功能；(4)具体的可靠性指标值。可靠度：是指产品在规定的条件下、在规定的时间内，产品完成规定功能的概率。它是时间的函数，记作R(t),也称为可靠度函数：R(t)=P(T>t)，T表示从开始工作到发生故障的工作时间，t为任一指定时间。当t=0时，R(0)=1;当t=∞时，R(∞)=01.3ADC模型与相关概念-可靠性平均故障间隔时间MTBF：F-4、F-15和F-22分别为1.0/2.6/5.0小时。失效率：t时刻尚未失效的产品在该时刻后的单位时间内发生失效的概率。浴盆曲线Bathtubcurve：如果取产品的失效率作为产品的可靠性特征值，它是以使用时间为横坐标，以失效率为纵坐标的一条曲线。因该曲线两头高，中间低，有些像浴盆，所以称为“浴盆曲线”。失效率随使用时间变化分为三个阶段：早期失效期InfantMortality、偶然失效期RandomFailures和耗损失效期Wearout。

1.3ADC模型与相关概念-维修性维修性：系统在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序方法进行维修时，保持或恢复其功能状态的能力；平均修复时间MTTR，F15A和F18A设计时的目标值分别为1.95/1.98小时。修复率μ(t)（对应失效率）:定义为修理时间已达到某个时刻，但尚未修复的产品，在该时刻后的单位时间内完成修理的概率；维修度M(t)=P(T<=t)，T表示产品发生故障后修复到完好状态的时间，t为任一指定时间。1.3ADC模型与相关概念-维修性PHM（PrognosticsandHealthManagement）：故障预测与健康管理世界上大部分装备的维护多以定期检查、事后维修为主，不仅耗费大量的人力和物力，而且效率低下；PHM技术是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案；提前预知将要发生故障的时间和位置，预测整个系统的RUL（RemainUsefulLife，剩余使用寿命），同时，PHM记录分析系统的健康数据，像管理人体健康一样，对系统进行健康管理。

1.3ADC模型与相关概念-维修性将维修方式从事后维修、定期维修转变为视情维修、预防性维修的问题，降低维修保障费用，缩短维修时间，提高战备完好率和任务成功率，加快武器装备维修方式向基于状态维修转变的进程。一般而言，PHM系统主要有六个部分构成：数据采集信息归纳处理

状态监测

健康评估故障预测保障决策

1.3ADC模型与相关概念-维修性PHM是JSF实现经济承受性、保障性和生存性目标的一个关键所在。1.3ADC模型与相关概念-生存力战伤抢修与平时维修的区别

(以下2页维修课中已学？)抢修时间战伤修理时间一般要求在24小时（或48小时）以内，甚至6小时以内。修理条件引起维修的原因修理技术标准平时装备修理是为了恢复其固有可靠性和安全性而制定的。修理后的装备要能恢复其全面性能，维持其使用寿命，并一直使用到下次规定的维修期限。而战伤修理必须尽快完成，用最短时间恢复装备的基本使用功能，以便迅速投入战斗。修理技术人员水平和备件要求不同。1.3ADC模型与相关概念-生存力

战伤抢修1.3ADC模型与相关概念-保障性保障性：系统设计特性和计划保障资源满足平/战时使用要求的能力；设计特性——使飞机便于操作、检测、维修、装卸、运输、消耗品补给等的设计特性；保障资源——非设计特性，指人力和物力；例如：人员数量与技术等级、保障设备和工具类型、备件种类与数量、定货和运输时间、补给时间等。度量指标：再次出动准备时间TAT(TurnaroundTime,F22为18min，F15C为22min)是在预定的使用及维修保障条件下,连续执行任务的飞机从结束上次任务返回到再次出动执行下一次任务所需要的准备时间；平均后勤延误时间MLDT(meanlogisticdelaytime)。1.3ADC模型与相关概念-保障性设计特性影响TAT：飞机再次出动准备工作项目涉及飞机外观检查、武器弹药的装挂、油料气体的充填以及各种检查工作.在装备的设计时考虑如何快捷地进行这些工作,就可以在使用中缩短再次出动准备时间.军用飞机的设计特性影响再次出动准备工作流程,如为了保证安全工作,武器装挂必须在一系列检查工作完成之后才能进行。F/A22机身底部离地面只有0.9m,几乎所有的部件或系统都在肩膀高的高度范围之内,便于地面检查人员不需要借助其它工具就能进行大部分的外观检查,飞机上有能为飞行员供氧的机载制氧系统,因此不需要地面液氧设备,还拥有1个辅助动力装置,因此不需要地面电瓶车,这些设计措施都能够大大缩短了飞机的再次出动准备时间.1.3ADC模型与相关概念-任务可靠性基本可靠性：这里的故障是指引起引起维修工作的事件或状态。这种故障可能影响,可能不影响产品完成任务的功能。涉及维修人力，费用和后勤保障要求。任务可靠性定义为：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。基本可靠性模型是一个全串联模型。任务可靠性是一种用来描述产品在执行任务过程中完成其规定功能的能力的模型，复杂产品的任务可靠性模型往往是一个由串联、并联及旁联构成的复杂结构。1.3ADC模型与相关概念-任务可靠性F/A-18A飞机的基本可靠性框图1-11.3ADC模型与相关概念-任务可靠性F/A-18A飞机的任务可靠性框图液压泵1液压泵21.3ADC模型与相关概念-生存力

生存力(Survivability)TheFundamentalsofAircraftCombatSurvivabilityAnalysisandDesign,

RobertE.Ball,2003

1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力视频1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力发动机转子爆破：

生存力:飞机躲避或者承受人为敌对威胁环境的能力。生存力主要分为两部分：敏感性：威胁探测、发射、跟踪、引爆、命中等；易损性：飞机被威胁命中后的反应●生存力的量度为生存概率PSPS=1−PHPK/HPH

：飞机被人为敌对环境威胁命中的概率；

PK/H

：飞机在被威胁命中后杀伤的概率。

1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力作战飞机生存力的历史回顾●一战期间飞行员尽量在高空作战，以避开地面火力的打击；飞行员戴步兵头盔、固定于飞机座椅上的火炉盖等实现装甲防护；机炮打击敌方飞机等。

1917年，德国设计了一架双引擎轰炸机：关键区域加装了重880磅、厚0.2英寸的钢制平板装甲；

英国在一些飞机上安装了钢制座椅，并用0.5～0.625英寸厚的镀镍铬钢板包围散热器、油箱和飞行员等。

1in=2.54cm,1lb=0.45Kg1.3ADC模型与相关概念-生存力作战飞机生存力的历史回顾●二战期间，根据战斗经验，添加必要部件。许多飞机加装了电子对抗装置、比如箔条和电子噪声干扰等；轰炸机编队飞行、自卫武器与战斗机护航等；有的飞机装备雷达尾随告警装置；座舱附近加装装甲，飞行员使用防弹服；自封油箱、油箱惰性系统、驾驶舱和发动机舱装灭火装置等。

1.3ADC模型与相关概念-生存力作战飞机生存力的历史回顾●二战之后

1948年，第一个飞机易损性工作会议在阿伯丁器材试验场召开；会议主题为：易损性问题与提高飞机设计水平所需要的技术；不幸的是，一种新观点（未来战争将是核战争）使生存力研究停滞；●朝鲜战争朝鲜战争中，非核生存力重新得到人们重视：主要生存力手段表现为装甲和自封油箱的设计、协同战术等；然而，朝鲜战争后，军用飞机设计重点又倾向于核战争的考虑。

50-60年代，非核生存力极少得到关注。

1.3ADC模型与相关概念-生存力作战飞机生存力的历史回顾●东南亚冲突，生存力问题引起足够重视。Table1:U.S.aircraftlossesinSEA(SoutheastAsiaConflict,69-73)ServiceFixed-wingRotary-wingTotalU.S.AirForce1679581737U.S.Navy53113544U.S.MarineCorps194270464U.S.Armotalhostileaction2561

2587

5148

Operationalmishaps115922823441Total3720486985891.3ADC模型与相关概念-生存力作战飞机生存力的历史回顾●近年，作战飞机生存力得到足够重视。1971年，美国成立飞机生存力联合技术协调组JTCG/AS，协调三军（海陆空）开发设计新标准与技术提高生存力；1984年，美国成立生存力/易损性信息分析中心SURVIAC，收集、储存、传播和分析生存力技术信息、模型和数据库；1987年，国会通过实弹法（LiveFireTestLaw），要求所有武器系统在生产前均要进行全尺寸实弹试验；1989年，美国生存力专家Ball教授在AIAA成立了生存力技术委员会；1991年，美国国防部于年将军用飞机的生存力作为一项高度优先的设计要求，并使其成为一个贯穿于设计始终的原则。例如RAH-66，F-22,F-35等。1.3ADC模型与相关概念-生存力

●

F-22Raptor：Firstlook,firstshot,firstkillWithoutStealthWithStealth1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力S波段(2GHz-4GHz)C波段(4GHz-8GHz)X波段(8GHz-12GHz)Ku波段(12GHz-18GHz)0.5m*0.5m板，0.1m入射波1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力1-21.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力多路径现象1.3ADC模型与相关概念-生存力虚警、漏警概率等定义1.3ADC模型与相关概念-生存力

AN/ALR-56雷达告警接收机系统（F-15）AN/AAR-54（V）导弹预警系统1.3ADC模型与相关概念-生存力

ALQ-124多模式欺骗式机载电子对抗设备ALQ-131多模式欺骗式电子干扰吊舱1.3ADC模型与相关概念-生存力

AN／ALE-47机载投放系统机载拖曳式诱饵AN/ALE-501.3ADC模型与相关概念-生存力

综合雷达对抗设备ALQ-211综合红外对抗设备1.3ADC模型与相关概念-生存力

ALQ-204红外干扰系统1.3ADC模型与相关概念-生存力AN/ALQ-161A电子干扰系统（预警和火控）AN/ALR-56雷达告警接收机系统（尾部）拖曳式诱饵AN/ALE-50AN/ALE-45箔条/红外弹系统（座舱后）1.3ADC模型与相关概念-生存力APQ-50型的电子对抗系统（机翼，雷达预警）ZSR-62型主动式电子对抗系统（干扰）AN/APR-50雷达告警接收机红外抑制（发动机内埋）1.3ADC模型与相关概念-生存力加入支援机干扰推导J/S2-1结束1.3ADC模型与相关概念-生存力+Y+X+ZO数学定义毁伤准则（1）概率函数（穿透、引燃、引爆）（2）破片能量密度（3）面积消去（4）临界截痕长度与深度（5）超压/比冲量

……1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力损伤建模（三角、星、圆）-分析气动力-计算力和力矩结合飞行及任务功能确定毁伤准则

1.3ADC模型与相关概念-生存力

1.3ADC模型与相关概念-生存力

1.3ADC模型与相关概念-生存力

30%损伤时升力系数随迎角的变化1.3ADC模型与相关概念-生存力飞行高度10km，SAM威胁下最小平飞速度随穿孔大小响应1.3ADC模型与相关概念-生存力穿孔大小对升力及阻力的影响1.3ADC模型与相关概念-生存力结构有限元模型-冲击损伤针对受力件和功能件分别确定毁伤准则

高速撞击穿透（次：常规碰撞问题）液压冲击效应（主：最严峻的杀伤）1.3ADC模型与相关概念-生存力视频

破片以800m/s速度撞击满油箱后的液压冲击过程壁板遭受冲击更为严重，需要通过增加桁条、筋条或壁板厚度等方法进行适当加强。1.3ADC模型与相关概念-生存力

复合材料油箱遭受打击的情况。各壁板都出现撕裂现象，但撕裂开口具有较明显的方向性。针对复合材料油箱壁板损伤具有方向性这一特点，增加沿纬向的止裂筋条以抵抗经向撕裂；在材料铺层设计中考虑各方向抗拉性能。1.3ADC模型与相关概念-生存力损伤模式：流体动力冲击波+泄露、燃烧、爆炸

1.3ADC模型与相关概念-生存力实验

油气/空气混合气将仅仅在一个规定组合范围内点燃和燃烧。低于燃烧极限下限(LowerFlammabilityLimit，即LFL)时，因为油气含量少而不能燃烧；混合物的组合高于燃烧极限上限(UpperFlammabilityLimit，即UFL)时，因为油气含量过多也不能燃烧。1.3ADC模型与相关概念-生存力

最小点火能随海拔及燃油浓度的变化1.3ADC模型与相关概念-生存力铝网填充防护下的毁伤准则1.3ADC模型与相关概念-生存力视频

1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力低红外涂层低视觉颜色与机身分离的发动机排气口先进二维红外减缩器低噪声1.3ADC模型与相关概念-生存力冗余座舱控制干舱和油箱空隙火情保护双传动器单发故障正常工作能力冗余控制舵面冲击容限传动装甲飞行员座椅三重液压系统三重飞行控制系统1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力●F/A—18战斗/攻击机美国70年代中期研制。在这种飞机研制前，美国海军刚刚颁布了海军飞机生存性大纲，要求在研或新研的美海军飞机必须在设计时考虑飞机生存性问题。麦道公司和诺斯罗普公司对设计方案进行了深入研究，最后通过权衡，提出了飞机生存性方案。主结构采用余度以阻止结构损伤；采用两台发动机提供动力；配备两套电传操纵系统；配备机械式备份操纵系统；发动机远离油箱以避免发生火灾；油箱填充泡沫材料；主油箱和燃油管路采用自密封阻燃液压油。1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力F-22投放箔条干扰弹F-22投放曳光弹1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-生存力UH-60A直升机1.3ADC模型与相关概念-生存力1.3ADC模型与相关概念-AD可用性(Availability)：指系统在任一随机时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度，即当需要的时候，系统是否可用？度量参数：可用度A、出动架次率SGR(sortiegenerationrate

)；可信性(Dependability)：在任务开始时可用度给定的情况下,在规定的任务剖面的任一时刻,系统可工作并能够完成其规定功能的度量。度量参数：可信度

美国两型机可用性相关参数对比参数飞机I飞机II无重大损坏的连续出动次数125.9再次出动准备时间（TAT）（min）1325使用保障费用(24架飞机20年)（亿美元）1217平均故障间隔飞行时间（MFHBF）（h）52.6平均维修间隔时间（MTBM）（h）31.6每飞行小时的维修工时（MMH/FH）4.515维修人员数量（每架飞机）（人）3.516.6发动机更换时间（min）89149运输量（30天部署一个中队的飞机）6.2架C-141B18架C-141B1.3ADC模型与相关概念-AD1.3ADC模型与相关概念-AD可靠性(MTBF升高)、维修性(MTTR降低)、保障性(TAT降低)升高，出动架次率显著提高。

1.3ADC模型与相关概念-能力能力是指飞行器在自然使用环境及敌对环境下均正常连续工作时。飞行器能否完成任务(如摧毁目标)，它给出的是理想任务状态下可能的结果，代表系统纯粹的作战能力。它是受系统的机动性、武器的精度、作用距离、杀伤力及其他设备的性能影响。国内外研究较多的作战效能实质是飞机的能力（空战格斗能力、攻击能力），可称之为狭义的效能。

1.3ADC模型与相关概念飞行器系统的有效性是其可用性、可信性及性能的综合反映。E＝A·D·C，式中E为系统效能；A为系统可用度在任务开始时的矢量阵；D为系统可信度在某一时间间隔内的条件概率矩阵；C为性能，即系统在给定的状态下完成任务要求的概率阵。飞行器的可用性，可信性及能力是在作战任务的不同环境及不同时期中起作用的，三者是互相依托的。如若可用性不高，则在任务初期就只有很低的出动架次率，那么成功完成任务的可能性显然就很小。可用性高但可信性不高或者可用性、可信性均高而能力不高等都会对任务的完成有很大的影响。

1.3

ADC模型与相关概念-LCC飞机的寿命周期费用(lifecyclecost)

(1)费用(cost)

消耗资源(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(lifecyclecost，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。

1.3ADC模型与相关概念-LCC美国亚利桑那州戴维斯空军基地“飞机坟场”，最大。沙漠，2600英亩（1300个标准足球场），4200架军用飞机1英亩=40.5公亩=4046.9平方米此外，加州的莫哈维沙漠，最重要的空军基地和航天基地,著名的爱德华空军基地就位于此处。主要是民用飞机，1500多架。1.3ADC模型与相关概念-LCC飞机费用与效能分析课程安排一飞机设计中与效费相关的基本概念总计4次课（8学时）二飞机寿命周期费用的概念和分析方法

三军用飞机作战效能分析四其他（优化设计、常用软件、复习等）二飞机寿命周期费用的概念和分析方法2.1飞机寿命周期费用的提出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，大量先进航空电子设备和火控系统的采用，使得现代飞机研制、生产、使用、保障等费用日益增长。飞机技术性能及综合性能的提高，导致研制风险增加：大量新技术的采用，技术风险增大，研制过程出现反复，导致研制费用增加。通货膨胀也是武器装备研制费用增长的一个重要原因。高技术的先进装备所需的零配件、测试设备性能和精度要求高，需要更熟练的使用维护人员，维修保障费用增加。

2.1飞机寿命周期费用的提出

JSF战斗机采用一机多型、部件通用的策略来降低研制风险。2.1飞机寿命周期费用的提出美国战斗机出厂价格自1930年以来增长了两个数量级以上；1960-1980年的20年间，扣除通货膨胀的影响，平均年增长率为9%-10%，每20年增长5-6倍；2.1飞机寿命周期费用的提出美国：1986年的飞机使用维护费用达209亿，年增长率为8%(1974-1986)2.1飞机寿命周期费用的提出我国：飞机的研制费在20世纪60-70年代一般为1000-2000万，80年代急剧增长到数亿元；2.1飞机寿命周期费用的提出我国：飞机单价，20世纪80年代比60年代增长近10倍。2.1飞机寿命周期费用的提出F-22战斗机的研制和生产总费用达到了700亿美元。F22因为采购数目也不大，成本居高不下。现在也有一些报道说F35的单价很可能超过1.2亿美元，而F22的单价为2.5亿美元,是目前世界上最贵的战斗机。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。2.2寿命和寿命周期费用的基本概念2.2.1飞机的寿命飞机的寿命是从人的寿命这一概念借用来的，用以表示飞机的耐久性。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。

2.2寿命和寿命周期费用的基本概念(2)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。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：无故障寿命（飞机发生了故障）安全寿命（结构产生了可见裂纹）可靠寿命（可靠性指标下降到规定值）技术寿命（要求技术具有先进性）经济寿命（出现大面积损伤，修将不合算）2.2寿命和寿命周期费用的基本概念2.2.2飞机的寿命周期(lifecycle)指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(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(i)生产阶段；(ii)定价阶段；(iii)交付阶段。（3）使用保障阶段：(i)装备阶段；(ii)使用保障阶段。（4）退役处置阶段。

2.3寿命周期费用LCC的构成燃油滑油费用2.3寿命周期费用的构成不管生产多少飞机，研究、发展、试验与鉴定费用基本不变，具有非重复性；图中各阶段按时间先后划分，方框大小与费用高低成正比；处置费用一般不大，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，在废品市场或转售市场出售，从而收回一些费用（一般为买价的10％）；生产费用具有重复性，它与生产的飞机架数有关，数量越多，费用越低。2.4飞机寿命周期费用的分析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。2.4.1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。2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.2参数法：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，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(CostEstimateRelation，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。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。2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.2参数法：偏最小二乘回归方法(PLR,PartialLeast-squareRegression)是一种新型的多元统计数据分析方法，它最早产生于化学领域，在利用分光镜来预测化学样本组成时，作为解释变量的红外区发射光谱的波长常有几百个，往往超过化学样本的个数（变量多、样本少），所造成的多重相关性，使得人们很难利用传统的最小二乘法。基于这个需要，S.Wold和C.Albano等人于1983年提出了该方法，并在化工领域得到广泛应用。2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.2参数法：PLR在处理样本容量小、自变量多、变量间存在严重多重相关性问题方面具有独特的优势。偏最小二乘法是集主成分分析、典型相关分析和多元线性回归分析3种分析方法的优点于一身。与普通最小二乘法在思路上的主要区别是它在回归建模中采用了信息综合与筛选技术，它不在直接考虑因变量和自变量集合的回归建模，而是在变量系统中提取若干对系统具有最佳解释能力的新综合变量（即成分提取），然后利用它们进行回归建模。2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.2参数法：2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.2参数法：2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.2参数法：2.4飞机寿命周期费用的分析方法2.4.3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。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。2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型3-12.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——兰德DAPCAIV模型美国兰德公司（RAND，researchanddevelopment）：兰德公司是美国最重要的以军事为主的综合性战略研究机构。它先以研究军事尖端科学技术和重大军事战略而著称于世，逐渐发展成为一个研究政治、军事、经济科技、社会等各方面的综合性思想库，被誉为现代智囊的“大脑集中营”、“超级军事学院”，以及世界智囊团的开创者和代言人。它可以说是当今美国乃至世界最负盛名的决策咨询机构。http:///对“中国是否出兵朝鲜”做出判断；推断出苏联发射第一颗人造卫星的时间；中美建交、古巴导弹危机、德国统一。

2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——兰德DAPCAIV模型2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.1概述：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；受美国军方委托，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DAPCAI，1971年建立DAPCAII，1976年建立DAPCAIII。DevelopmentandProcurementCostsofAircraft——DAPCA

2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.2DAPCAIV模型中工时、费用的组成兰德DAPCAIV模型是飞机发展与采购费用模型(DAPCA)的最终形式。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；（人工费）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。2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.2DAPCAIV模型中工时、费用的组成工程工时在研发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。

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。2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.2DAPCAIV模型中工时、费用的组成制造工时是所有制造工作（如果有协作单位的话，也包括协作单位所完成的工作）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）。

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。2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.2DAPCAIV模型中工时、费用的组成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。

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。2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.2DAPCAIV模型中工时、费用的组成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、液压、冷气、环控、紧固件和标准件等。DAPCAIV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，DAPCAIV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％。DAPCAIV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。2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.3DAPCAIV模型中工时、费用的计算兰德DAPCAIV模型中工时、费用的计算公式是按照1986年的定值美元作为计算标准的。教科书P180DAPCAIV模型中的单位1m/s=3.6km/hT（K）=t（C）+273.152.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.4DAPCAIV模型中的单位前涡轮进气温度（TIT,Turbineinlettemperature），提高TIT，可增加推力，降低燃油耗油率。TIT的提高，加上良好涡轮效率，高温气体足够有效带动涡轮的运动，所以涡轮级数可降低。在研制时，AL-31F超重，将均为二级的高低涡轮，各改为单级，导致涡轮效率比设计值低4%，通过提高TIT从1350C到1392C来补偿。第一代涡轮喷射引擎的特征（用于Mig-17，Mig-19）：TIT~1150K；第二代涡轮喷射引擎的特征（用于Mig-21）：TIT=1200~1250K；第三代涡轮喷射引擎的特征（用于Mig-23）：TIT=1400~1450K；第四代涡扇喷射引擎的特征（用于F-16或Su-27）：TIT=1600~1700K。

2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.5DAPCAIV模型中材料修正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1.7~2.22.5研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——

兰德DAPCAIV模型2.5.6DAPCAIV模型中的费率1986年定值美圆综合费率种类综合费率值工程综合费率RE59.10美元工艺装备综合费率Rr60.70美元质量控制综合费率RQ55.40美元制造综合费率RM50.10美元2.6使用保障费用2.6使用保障费用使用保障费用：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。商用飞机：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%，折旧费约占12%，保险费1%。2.6使用保障费用2.6.1燃油费用估算每年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。2.6使用保障费用2.6使用保障费用2.6.1燃油费用：1升(l)=0.246加仑(Gal)原油的密度差别很大，从0.8到0.97不等。航空煤油密度:0.775(g/cm3,1000kg/m3,1公斤/升)。1998年：80cents/gallon;(0.8*8.3*0.246)*0.775=1.27元/公斤2006年：1.8dollars/gallon；

(1.8*7.9*0.246)*0.775=2.7元/公斤2.6使用保障费用2.6.1燃油费用：2011-4-6：国家发改委发出通知，上调航空煤油出厂价格，民用航空使用的3号航空煤油由原来的6340元上调至6840元/吨，上调500元，调整后的价格从4月7日起执行。2011-5-25：记者从权威渠道了解到，国家发改委突然上调了国内航空煤油价格：从5月25日凌晨起，国内炼厂航空煤油出厂价每吨上涨800元（到7640元/吨）。国内各航空公司也随后上调燃油附加费，800公里以下的旅客由原来的60元上调至80元，1500公里的旅客由110元上调至140元。国际油价持续在95美元-100美元/桶之间震荡。2.6使用保障费用

2.6.1燃油费用：1桶=42加仑(美制)=159升＝0.159立方米110*6.5=0.159*0.9*1000*X->X=5.0元/公斤（原油）2.6使用保障费用2.6.1燃油费用：

2.6使用保障费用

2.6.1燃油费用：125*6.5=0.159*0.775*1000*X->X=6.58元/公斤（航空煤油）2.6使用保障费用2.6.2空勤人员费用：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。滑行时间、地面待飞时间、任务飞行时间、空中等待着陆时间、空中交通管制着陆进场非常时间、地面等待开门时间等。2.6使用保障费用2.6.2空勤人员费用：民用飞机的空勤人员费用

年轮挡时间*每小时人员费年轮挡时间=每次轮档时间*年飞行小时/每次飞行小时轮挡时间:飞行时间+15min地面机动+6min空中机动。每轮挡小时的空勤人员费用:P183公式2.6使用保障费用2.6使用保障费用2.6.2空勤人员费用：军用飞机空勤人员费用是由现役飞行人员数来确定的。现役飞行人员的人数等于飞机架数乘以“空勤人员比