直升机与固定翼飞机费用评估的差异性

2019-08-14 来源: 中国航空报 作者:张海涛  0条评论

研制费用估算是需要一个复杂而庞大的技术体系来支撑的。其复杂性取决于估算目标以及费用影响因素的多样性和复杂性。

中国航空报讯:研制费用估算是需要一个复杂而庞大的技术体系来支撑的。其复杂性取决于估算目标以及费用影响因素的多样性和复杂性。如图1、图2所示,费用估算目标一般由估算时间、对象、活动三个维度确定。假如将时间锁定在某个时期,即项目研制的工业基础不变;将活动锁定在研制阶段,即从航空项目研制起始至研制结束;航空项目研制费用估算对象的第一层是主任务产品,包括干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机、发动机、机载系统等,第二层是任何主任任务产品都可分成的硬件和软件,其中硬件包括整机、部件/系统、零件三个层级,软件包括软件实体(Build/Spiral)、软件配置项目(CSCI)、软件单元(CSU)三个层级。

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图1 :费用估算的对象具有复杂性

在复杂而庞大的研制费用估算模型体系中,直升机的研制费用估算模型体系将是一个独特而重要的分支。因为与其他航空器相比,直升机具有独特的技术特点:直升机特有的旋翼系统、传动和发动机等“三大动部件”,为提供直升机提供了飞行的动力、升力和推进力,其技术复杂,研制难度大;直升机总体集成、气动、结构强度和飞控等系统设计主要是围绕这“三大动部件”展开, 系统匹配协调与集成的复杂度高;由于直升机的动部件产生的振动和噪声大,安全性、可靠性和舒适性等方面设计约束条件多;直升机低空飞行,障碍物多、气流稳定性差、易受敌攻击,对安全性和生存性提出了更高的要求;直升机结构大多工作在强疲劳环境中,对复合材料原材料、设计及工艺有特殊的技术要求;直升机航电系统比固定翼飞机的重量轻40%左右,航电设备的热环境、振动环境和电磁环境恶劣,对设计提出了更高的要求。这就决定了直升机的技术与其他航空器有着很大的差别。直升机研制费用估算参数和估算模型必然不同于固定翼飞机, 要结合直升机特有的技术、管理、费用等特点,考虑直升机旋翼与传动系统特性设计、安全性设计等直升机特有影响因素。

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图2 :航空项目费用估算模型体系示意图

直升机研制费用估算模型自身也应具备体系性,不仅可以按吨位、按用途等再分为不同的直升机主任务产品,还可以按整机、部件/系统、零件三个层级再分为不同的估算层级。若再考虑研制阶段的细分,立项论证阶段、初步设计、详细初步设计、详细设计以及试制、试飞、客户服务等不同研制阶段,因为信息量的不同,可采用的研制费用估算模型、费用参数都会有很大的不同。

在性能与费用并重的今天,任何一个新研直升机或者改进、改型发动机的前期立项和后期管理都少不了经济性分析。尤其是直升机,为了保证产品商业成功,必须估算项目的各种经费,评估项目的市场前景和利润, 并在项目开展过程中进行有效的经费分配、经费控制和经费管理,为项目正常运行提供重要的决策依据。在决策支持过程中,费用估算相当重要,其准确与否对项目的分析和评价有着本质影响。

由于在估算时掌握的信息量不同,估算目的和精度要求不同,可利用的资源不同, 有多种方法可以采用。一般在项目研制初期常用参数法和类比法。随着研制进展,有关产品硬件和软件数据越来越多,就可使用工程法,类比法一般用来校验其他方法的估算结果。因此,在项目初期阶段多用参数法和类比法,在方案阶段参数法和类比法常常并用,以便互相校核。同时开始创造条件,逐步使用工程法,从详细设计或工程研制阶段开始,主要使用工程法,其他方法则很少使用。

工程实践中,为了保证多种方法的使用, 首先要有足够翔实的数据资源,包括历史数据或竞争数据。其次要有足够成熟的辅助软件。在无纸化设计、虚拟制造、虚拟装配、虚拟维修日益成熟的时代,费用估算、数据分析不可能是独立于研发环境的工作,必须与管理人员、设计人员的日常工作密切结合在一起,与研发软件集成在一起的软件系统是必不可少的工具。

在直升机领域,为支持产业发展和型号研发,国内外从国家机关到科研机构、到直升机企业、再到高校和商业公司,都为各种相关数据的积累、模型和软件的开发付出了不懈的努力。国外以不同方法建立的模型或模型的组合可以适用于研制项目各阶段;细分程度不同的模型可适用于项目整体、项目工作包(如工程设计、制造工程、工装研制)、费用单元(如人力、样机、试验件、设备、试验)或费用参数(如工时数量、材料价格) 的评估。随着直升机研制过程中新技术的采用、新管理方式的产生,国外费用模型不断更新、完善、深化,并带有时代特征。同时, 国家机构通常通过制定统一的费用统计规范和要求,将数据源源不断送向项目经费管理机构,以支持费用模型的建立以及费用分析方法的发展。我国在军用直升机方面已积累了一定数量的技术经济数据、开发了部分研制费用估算模型和软件系统,支撑了某些重点项目的立项论证、经费测算和经费审查。但是,与国外相关技术相比,差距仍然较大。主要表现在:

第一,直升机研制费用估算模型研究方面尚未开展系统性的研究工作。基于《飞机设计手册》第22册“技术经济设计”中给出的直升机研制费用模型进行了修正,但后续研究发现并不适用于吨位较大的直升机的研制费用估算。

第二,现有研制费用估算模型不能满足按设计、试验、试制、试飞、适航等工作包研制费用的估算要求,模型的精细化程度有待进一步提高。

第三,各型直升机的研制费用基础数据分散在各研制、生产单位,尚未形成统一的归口管理机制,无法为直升机的费用分析提供有效支撑。

第四,研究方法尚需减少人工参与,尚未开发智能化的直升机研制费用分析软件。

因此,需要通过本项目的研究解决以下两个问题:

一是搭建直升机研制费用数据支撑条件,有针对性的采集技术经济数据,并引导建立数据持续更新机制,为未来新型号开展项目决策提供依据,为技术方案经济性对比提供支撑。

直升机不同设计阶段需开展不同深度的费用估算、分解、评估,围绕总体方案需研究重大技术决策活动的经济性权衡问题,均需要强大的数据支撑。直升机结构复杂、零部件众多的特点导致影响费用的参数众多、难以识别,科学的筛选参数便成为影响费用估算的基础,同时也是费用数据支撑体系构建成功与否的关键。因此,有必要对影响直升机研制费用的技术经济数据进行归类、约简,根据工程需求,有针对性的识别和管理数据;并通过软件和数据库,实现快捷、便利、安全的信息交换;采用数据仓库技术,建设数据中心,确立规范的数据管理机制,实现数据资源信息的交换与共享,同时了解和掌握直升机研制费用特点、构成规律,为未来型号的研制提供数据平台支持。

二是建立直升机研制费用估算软件平台,研究工程、技术、管理等因素对费用的影响,对于整机不同方案进行敏感性分析, 为项目控制成本、费用提供科学工具。

直升机技术复杂,研究和发展难度大、周期长,其研制费用影响因素众多:有性能和物理参数方面的,有材料和制造方面的, 有可靠性、维修性和安全性方面的,还有项目管理、企业决策、经济政策方面的。必须找到影响不同研究对象费用要素的敏感因子,对其进行关注和控制,才能提高产品市场竞争力,促进对合作者和供应商的协同, 增强项目风险抵抗能力。本项目开发的直升机研制费用估算软件平台,不仅可以用于项目决策,还可以作为未来相关研制单位控制成本、提高管理水平的科学依据。

总之,本项目将通过对直升机研制费用估算模型体系的研究、相关软件和数据库的同步构建,支持直升机项目管理人员、设计人员根据不同型号的技术特点合理估算、分解、评估研制费用,支持国产直升机产品做好同类产品对比,为进入国内外市场作充分准备。同时促进直升机项目在型号研制过程中充分考虑费用指标,合理安排经费投资, 提高外商谈判和供应商管理水平。

 

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