航空發動機全生命周期成本模型構建與應用研究

中圖分類號：F275.2 文獻標識碼：A文章編號：1004-4914（2025）07-286-02

一、引言

軍用航空發動機是軍機的核心部件，其性能，可靠性與成本對國防力量建設具有舉足輕重的作用。隨著軍事航空技術的飛速發展，軍用航空發動機的復雜程度和先進程度越來越高，全壽命成本也顯著增加。全生命周期成本（LCC）是指發動機從研發，設計，制造，采購，使用，維護直至退役處置等各個階段產生的全部成本。精確評估與有效管控軍用航空發動機全生命周期成本對制造企業、軍方及相關管理部門具有重大戰略意義。科學合理的全生命周期成本模型的構建能夠為決策各方提供精準的成本信息，輔助決策制定，實現資源優化配置與成本效益最大化。

（一）研發成本

二、軍用航空發動機全生命周期成本構成分析

研發成本是軍用航空發動機全生命周期成本體系中的核心成本。研發階段投入了大量資金，涉及多大領域。在新技術探索方面，科研團隊著力進行前沿技術研究，探索突破技術瓶頸，提高發動機性能與耐久性。復雜設計優化工作需利用先進技術手段，反復優化發動機各關鍵部位的設計，以保證氣流高效穩定運行。提高燃燒效率，降低污染物排放是高效燃燒技術研發的前提條件，為此，需要投入大量的試驗設備與技術研究投入。設計方案論證工作十分嚴謹復雜，需組織多領域專家進行多輪研討評估，耗費了大量人力與時間。此外，購置先進實驗設備也是一項不小的開支。

（二）制造成本

制造成本是指軍用航空發動機從原材料采購到成品交付全過程的費用。在原材料采購環節，由于對材料質量要求很高，需要采購大量價格較高，供應渠道不多的特種材料。零部件加工過程對精度與質量要求非常高，每個零部件都在高精度設備上精加工，滿足發動機的嚴格公差要求。發動機總裝是在一定環境下通過專業裝配工藝與設備，將大量零部件精確組裝成發動機的整體，對設備與人力投入要求很高。質量檢測貫穿制造全過程，從原材料入廠檢測，到零部件加工抽檢，再到整機性能測試，每一次都要通過先進的檢測技術與設備，確保發動機質量萬無一失。先進設備的購置、維護與更新成本在制造過程中相當高。

（三）使用成本

使用成本主要是指發動機服役期間軍方承擔的運營成本。燃油消耗是使用成本的重要組成部分，它的費用是由多種因素綜合影響的。發動機的燃油效率、飛行任務類型、航線環境等對燃油消耗都有著較大的影響。發動機的維修保養成本與發動機的可靠性有關，維修間隔長的發動機維修費用也就較低。維護策略的選擇也同樣非常重要，預防性維護雖然前期投入比較大，但是它能夠減少突發故障的概率，減小維修成本；事后維修雖然單次的費用有可能較低，但是也容易由于故障造成任務延誤等額外損失。零部件更換成本依賴于零部件價格和更換的頻率，隨著發動機使用年限的增加，主要零部件磨損加劇，更換頻率上升，導致零部件更換成本不斷提高。

（四）維護成本

維護保障的目的是保證軍用航空發動機在整個服役期內的運行狀態。日常巡檢是基礎工作，維護人員要根據嚴格的檢查清單，對發動機外觀、管路、接口等進行仔細的檢查，及時發現隱患。定期保養按照既定周期對發動機進行潤滑、清潔、部件緊固等操作，保障發動機各部件正常運轉。

故障診斷與修復發動機出現異常后，維護人員要利用先進的診斷設備與技術，快速準確地判別故障原因，并做出相應的修復措施。發動機拆解與組裝發動機拆解與組裝工作十分復雜精細，在深度維修或翻修時要將發動機拆解成零部件進行清洗、檢測、修復或更換，再重新組裝調試。發動機的設計可靠性、軍方的運營環境、維護人員的技術水平、維修設備的先進程度等等都會對維護成本產生影響。制定合理維護計劃，提高維護人員技術水平，配備先進維修設備，可以有效地減少維護費用，提高發動機的可靠性和使用壽命[]。

（五）退役處置成本

當軍用航空發動機達到使用壽命終點，或因技術更新等原因退役時，要予以妥善處置。發動機拆解要在專業場地，用專業人員操作設備，將發動機拆解成可回收的零部件與需要特殊處理的廢棄物。但是發動機內部殘留的有害物質，處理不好會嚴重污染環境，需要采用專業環保工藝進行無害化處理。隨著環保要求的不斷嚴格，企業在退役處置環節的投入越來越大，退役處置成本在全生命周期成本中所占比重越來越高，成為一個不可忽視的因素。

三、軍用航空發動機全生命周期成本模型構建

（一）模型構建原則

1.全面性原則。軍用航空發動機全生命周期成本模型的構建基于全面性原則。軍用航空發動機的全生命周期是一條環環相扣的精密鏈條，包括從研發的初衷，設計的精美、制造的嚴格、采購的合理，使用頻繁、維護細心，退役處置的過程。成本模型必須像一張細密的大網，把這個長周期里涉及的所有階段，各類成本項目都包含進去。研發階段，不但要包含新技術探索所需的高額資金投入，還包括復雜設計優化過程中的人力，物力消耗以及設計方案論證所產生的各類費用。制造環節中，從原材料采購的巨額支出，到零部件加工時對高精度設備的依賴成本，到總裝過程中對特定環境和專業設備的投入，以及全程質量檢測所耗費的資源，都應該在模型中體現出來。使用階段燃油消耗成本、維修保養成本、零部件更換成本以及故障導致的間接損失等；維護階段日常巡檢、定期保養、故障診斷與修復、拆解與組裝等各項工作的成本，甚至退役處置階段拆解費用、零部件回收利用成本和有害物質處理成本，都需要完整的融入成本模型[2]。

2.準確性原則。準確性原則是成本模型的生命線。模型中的成本估算方法就像精準的測量儀器，它必須建立在可靠數據和豐富的實際經驗的堅實土壤之上。收集數據的時候，就需要從不同型號，不同批次以及不同應用場景下的數據信息進行廣泛和深入的行業內眾多軍用航空發動機項目的歷史成本數據進行調研。同時積極吸收國內外先進的發動機制造企業、科研機構和軍方的實際操作經驗。例如，在研發成本中，對新技術研究費用估算，將參考過去類似技術研發項目的實際投入，根據當前技術發展趨勢和研發難度進行合理調整。制造成本則需要根據原材料市場真實價格波動、零部件加工過程的實際廢品率、設備的實際運行損耗等數據確定成本參數。對于使用成本的估算，則要結合飛機的實際飛行任務數據，如飛行航線、飛行時長、起降頻率等，發動機在不同工況下的實際燃油消耗和維修記錄。維護成本的確定，要參考維護人員的實際工時統計，維修設備的實際使用頻率和損耗情況等[3]。

3.可操作性原則。可操作性原則保障了成本模型的從理論走向實踐，切實發揮成本模型在實際成本管理中的作用。一個可操作性的成本模型應該具有結構簡單、便于使用的特征。模型的構建要充分考慮使用者的專業背景和實際操作需要，避免使用過于復雜晦澀的理論和計算方法。模型的輸入數據應容易得到和整理，比如在使用成本子模型中，燃油價格等數據可以通過市場公開信息獲得。模型的計算過程要簡潔明了，各成本項目的計算邏輯要清晰直觀，便于使用者理解和掌握。譬如把各項成本分成作業活動，對每一項成本確定一個簡單明確的成本動因，如工時、設備使用時間等，使用者可以根據實際情況簡單確定成本動因的數值，按照預設的成本分配率來進行成本計算。

4.靈活性原則。靈活性原則使成本模型能夠適應軍用航空發動機領域復雜多變的實際情況。不同型號軍用航空發動機因設計理念、技術指標、應用場景等方面的差異，在全生命周期成本構成上都有較大差異。例如，新型高性能發動機可能存在巨大的研發成本，而成熟型號發動機的制造成本和維護成本可能占據主導地位。同時，發動機的使用條件和運行環境也是千差萬別的，從烈日炎炎的沙漠到寒冬酷暑的極地環境，從作戰訓練高強度到日常巡邏執勤高強度，都會對發動機的使用成本和維護成本產生重大影響。所以成本模型必須具有靈活性，能根據發動機型號不同、使用條件變化、運營環境的不同而進行參數的調整。

（二）模型構建方法

在成本模型中采用作業成本法，將各項成本追溯到具體作業活動，如研發階段的實驗測試、制造階段的零部件加工、使用階段的飛行任務、維護階段的維修作業等。確定每個作業的成本動因，如工時、設備使用時間等，并計算成本動因的分配率，將成本準確分配到相應成本對象。對于部分難以用作業成本法直接計算的成本項目，如研發成本中的新技術研究費用、制造成本中的原材料成本等，采用參數化成本估算方法。通過分析這些成本項目的相關影響因素，建立成本估算模型。例如，以發動機的某些性能指標、技術應用比例等作為研發成本的函數；以零部件數量、材料成本相關因素等作為制造成本的函數。

（三）模型結構與參數設置

軍用航空發動機全生命周期成本模型由研發成本、制造成本、使用成本、維護成本和退役處置成本五個子模型構成。每個子模型根據自身成本構成特點，分別運用作業成本法和參數化成本估算方法構建，各子模型相互關聯，共同組成完整的全生命周期成本模型。模型參數主要包括成本動因參數、成本分配率參數以及與成本估算模型相關的技術參數等。這些參數取值需通過大量歷史數據統計分析、行業標準以及專家經驗等多方面確定。例如，在使用成本子模型中，燃油消耗成本計算需確定飛機的燃油消耗相關參數、飛行速度相關參數以及每年飛行時間等參數；在維護成本子模型中，維修工時成本計算需確定不同維修作業的工時定額、維修人員小時工資等參數。

四、軍用航空發動機全生命周期成本模型的運用

（一）成本預測

基于構建的全生命周期成本模型，制造企業和軍方在項目早期階段可對發動機全生命周期成本進行預測。例如，在發動機研發階段，制造企業可根據設計方案和預期技術指標，利用模型預測研發成本，并通過比較不同設計方案的成本，選擇成本效益最優方案。軍方在采購發動機時，也可借助模型預測不同型號發動機在服役期間的使用成本和維護成本，為采購決策提供依據。

（二）成本控制

通過分析成本模型，在軍用航空發動機全生命周期中確定成本控制關鍵點。在使用成本方面，優化飛行計劃、提升發動機燃油效率等措施可降低燃油消耗成本；在維護成本方面，采用先進維護技術和合理維護策略，如狀態監測維修、預防性維修等，可減少維修次數與成本。成本模型還可用于監控和分析成本執行情況，及時發現成本偏差并采取糾正措施。

（三）決策支持

成本模型為軍用航空發動機設計改進、制造工藝優化、運營管理以及維護策略制定等提供有力決策支持。例如，在發動機設計改進方面，利用成本模型評價不同改進方案對全生命周期成本的影響，選擇既能提高發動機性能，又能降低成本的方案；在制造工藝優化方面，通過比較不同工藝方案的制造成本，選擇制造成本最低的方案；在運營管理方面，利用成本模型評價不同任務和使用環境對發動機使用成本的影響，合理安排任務計劃，提高運營效益；在維護策略制定方面，利用成本模型評價不同維護策略的成本效益，選擇最優維護策略。

結論

本文通過對軍用航空發動機全生命周期成本構成的深入分析，構建基于作業成本法和參數化成本估算相結合的全生命周期成本模型。該模型的全面性、準確性、可操作性和靈活性等特點，可以為軍用航空發動機全生命周期成本管理提供有效工具。模型可用于成本預測、成本控制與決策支持等工作，有助于制造企業和軍方優化資源配置、降低成本、提高經濟效益與軍事效益。然而，軍用航空發動機全生命周期成本模型的構建與應用仍面臨數據精確性和完整性、模型參數動態更新以及實際應用復雜性等問題。未來需持續加強相關數據收集與分析，不斷完善模型結構與參數設置，提高模型精度與適應性，以更好滿足軍事航空領域發展對成本管理的需求。

參考文獻：

[1]郭基聯，尹博，佳妮.彈用渦噴/渦扇發動機不同維修策略對維修經濟性的影響淺析[J].航空維修與工程，2024（12）：19-23.

[2]宋艷艷，王澤民.航空發動機SLM成型復雜零件微焦點CT檢測[J].失效分析與預防，2024，19（06）：390-395.

[3]熊波波，易煒，孫明明，等.航空發動機每飛行小時直接維修工時指標預計方法研究[J].電子產品可靠性與環境試驗，2024，42（S1）：32-35.