本书还针对某假设的战斗机用涡扇发动机,进行了全寿命费用估算。
14.4.2.1 发动机全寿命费用概念和组成
一般来说,发动机的全寿命费用(LCC)由研制费(C1)、采购费(C2)和使用保障费(C3)构成,即:
使用保障费是为保障新飞机在全寿命期内的正常使用需要在发动机方面支出的费用,包括替换发动机的采购费(C31)、备份发动机的采购费(C32)、内外场维护费(C33)、修理厂返修费(C34)、发动机耗油费(C35)、部件改进费(C36)、其他费用(C37),即
14.4.2.2 某型涡扇发动机全寿命费用计算的条件
假设发展一型轻型多用途飞机,配装一台某型涡扇发动机。假设该发动机为派生发展,直接进入工程研制,因此其研制经费可以用工程法估算。
(1)飞机数量与寿命的设定
轻型多用途战斗机装备量暂按800 架来计,单架飞机的总寿命按4 000 h 进行计算。
(2)涡扇发动机参数设定
涡扇发动机的单台价格按1 500 万元计算,技术总寿命规定1 200 h 来计算,首翻期为600 h,翻修一次。
14.4.2.3 配装涡扇发动机的全寿命费用
(1)研制费用
研制费用包括从发动机论证立项到设计定型这一阶段所发生的所有费用。
采用工程估算法,推算出某涡扇发动机需要研制费180 000 万元。
C1=180 000 万元
(2)安装发动机的采购费
飞机的总数量按800 架计,涡扇发动机的单台采购费用为1 500 万元,所以在新飞机上安装中推涡扇发动机的采购费为
C2=800×1 500=1 200 000(万元)
(3)替换发动机的采购费
在飞机的全寿命周期内,首次安装的发动机寿命到期之后,需要有发动机来替换,这些发动机的采购费用就是“替换发动机的采购费”。
飞机的总寿命按4 000 小时计算。
涡扇发动机的设计总寿命为1 200 h,因此涡扇发动机的替换总台数为
Q31=(4 000/1 200-1)×800=1 867(台)
涡扇发动机的“替换发动机的采购费”为
C31=1 867×1 500=2 800 500(万元)
(4)备份发动机的采购费
当发动机从飞机上拆下修理时,需要有备份的发动机来替补,以满足规定的飞机出勤率,这部分储备发动机的费用就是“备份发动机的采购费”。
单发飞机备份的发动机与安装的发动机的台数之比(R),如不考虑替换发动机,一般取为0.4~0.6,考虑到有替换发动机,这里取0.1 来计算。因此备份发动机的台数为
Q4=0.1×800=80(台)
涡扇发动机的“备份的发动机的采购费”为
C32=80×1 500=120 000(万元)
(5)内外场维护费(www.xing528.com)
内外场维护费包括外场维护和在内场进行的中、小修费用。
关于每台发动机每飞行小时的内外场维修费(Cb),国内目前尚无计算方法。美国空军有下面统计公式:
lnCb=3.508 19-0.474 57ln(MTBO)+0.012 99NQ+0.567 39lnY0
式中,MTBO——最大翻修寿命(h);
NQ——最大翻修间隔内的发动机使用季节数;
Y0——发动机单台价格(×1 000 美元)。
按上面公式计算,可以得到:
涡扇发动机的每飞行小时内外场维修费为
Cb=0.172 0 万元
涡扇发动机的内外场维修费为
C33=0.172 0×800×4 000=550 400(万元)
(6)发动机修理厂翻修费
发动机修理厂翻修费包括计划翻修和非计划翻修,单次翻修的费用(Mc)一般为发动机单价的30%。非计划翻修率一般为0.6~1.0 次/1 000 飞行小时。
C34=(Np+Nu)×Mc
式中,Np——计划翻修次数;
Nu——非计划翻修次数;
Mc——单次翻修费用。
涡扇发动机的翻修方案为600+600(h),修理厂翻修费为
C34=(Np+Nu)×Mc=2 640 000 万元
(7)发动机部件改进和其他费用
据国外统计发动机部件改进与其他费用分别占装备全寿命使用费用的2%~3%和1%~2%,但是国内发动机装备后,实施的部件改进相对较少,可以认为该项费用占全寿命费用的2%。
(8)发动机全寿命期需要生产的总台数
某涡扇发动机实际需要生产的台数为
800(首次装机)+1 867(替换)+80(备份)=2 747(台)
(9)发动机全寿命期总费用
涡扇发动机的全寿命期费用为
LCC=(180 000+1 200 000+2 800 500+120 000+550 400+2 640 000)/0.98=7 643 265(万元)≈764.33 亿元
(10)每发动机飞行小时平均费用
7 643 265/(800×4 000)=2.39(万元)
这个水平属于第三代战斗机发动机的正常水平。
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