我們常說(shuō)，建立良好的制空權(quán)的前提是飛機(jī)在作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)超越敵人的有效起飛架次，以及超越敵人的空中時(shí)間。但是，作為昂貴的飛行載具，當(dāng)代的飛機(jī)每次飛行后，都需要一定的檢修才能重返藍(lán)天。在如今飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)電子系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和四代機(jī)的機(jī)身蒙皮和隱形涂料日趨復(fù)雜的情況下，戰(zhàn)斗機(jī)的檢修也越來(lái)越困難，但是難以在現(xiàn)場(chǎng)檢修飛機(jī)，就勢(shì)必導(dǎo)致戰(zhàn)斗機(jī)的實(shí)際出勤效率要低于潛在敵人。因此，我們今天就來(lái)認(rèn)識(shí)一下戰(zhàn)斗機(jī)維修理論的發(fā)展和出勤效率改進(jìn)問(wèn)題。

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飛機(jī)可維護(hù)性關(guān)鍵指標(biāo)：直接維修工時(shí)與實(shí)際飛行小時(shí)的比值和每小時(shí)飛行成本

我們知道，民航客機(jī)，鐵路列車，軍用和民用船舶（尤其是潛艇），大型工程機(jī)械需要在日常使用后進(jìn)行定期維護(hù)，戰(zhàn)斗機(jī)也不例外。因此，戰(zhàn)斗機(jī)落地后進(jìn)行整修的時(shí)間，和實(shí)際的飛行時(shí)長(zhǎng)的比值，就是決定了飛機(jī)單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際可用飛行的時(shí)間在現(xiàn)實(shí)中一段時(shí)間的最大上限。

根據(jù)《殲六殲七可靠性和維修性分析》（李子尚?,?毛景立?-?《現(xiàn)代兵器》?-?1992），殲6，殲7戰(zhàn)斗機(jī)平均每飛行一小時(shí)，就需要80-100小時(shí)進(jìn)行維修，相比之下，美國(guó)二代機(jī)的代表F-4E，和美國(guó)三代機(jī)F-16需要的維修工時(shí)要小很多。到了三代機(jī)時(shí)代，中國(guó)三代機(jī)的維護(hù)工時(shí)下降到45小時(shí)（理論時(shí)長(zhǎng)35小時(shí)，現(xiàn)實(shí)45小時(shí)以上，見(jiàn)《飛機(jī)每飛行小時(shí)直接維修工時(shí)評(píng)估研究》，紀(jì)云飛等，2017），但仍顯著高于美國(guó)F-22戰(zhàn)斗機(jī)（不同資料約30-40小時(shí)），和F-35戰(zhàn)斗機(jī)（10小時(shí)左右），且每飛行小時(shí)使用費(fèi)用偏高（據(jù)網(wǎng)絡(luò)新聞，殲11試飛階段約40萬(wàn)人民幣/小時(shí)，裝備后降低到30萬(wàn)元/小時(shí)，殲10試飛階段約30萬(wàn)元/小時(shí)，裝備后降低到20萬(wàn)元/小時(shí)），根據(jù)現(xiàn)行匯率，殲11和殲10平均每小時(shí)使用成本和維修時(shí)長(zhǎng)均分別高于F-22和F-35飛機(jī)。因此，現(xiàn)實(shí)中使用殲10和殲11飛機(jī)，需要裝備數(shù)量多于對(duì)手，才能保證現(xiàn)實(shí)中使用飛機(jī)的有效飛行時(shí)長(zhǎng)保持相同。

那么是如何產(chǎn)生中國(guó)/蘇俄戰(zhàn)斗機(jī)維修工時(shí)/飛行小時(shí)和每小時(shí)使用費(fèi)用高于美國(guó)飛機(jī)的原因呢？那么，首先我們要明確飛行成本的構(gòu)成：

飛行成本=飛機(jī)折舊費(fèi)用+飛機(jī)易損零件平均更換費(fèi)用+燃油消耗費(fèi)，彈藥另計(jì)。

飛行折舊費(fèi)用是飛機(jī)使用的固定成本，通常和飛機(jī)的使用壽命有關(guān)。如蘇聯(lián)早期蘇27（1983初期型）是10年/1000小時(shí)，后來(lái)我國(guó)采購(gòu)時(shí)蘇27SK是2500小時(shí)，2015年以后我國(guó)新式飛機(jī)已經(jīng)提升到5000小時(shí)/30年，那么在飛機(jī)購(gòu)置費(fèi)用不變情況下，理論壽命越長(zhǎng)的飛機(jī)，折舊費(fèi)用通常越低。

飛機(jī)易損件更換成本通常和飛機(jī)可維護(hù)性直接相關(guān)，如我們熟知的“飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)大修間隔”，就是指飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用到大修時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)，如早期渦噴6發(fā)動(dòng)機(jī)每200小時(shí)就需要一次大修。殲7使用的渦噴13發(fā)動(dòng)機(jī)300小時(shí)需要一次大修，壽命900小時(shí)，早期AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)稱每1000小時(shí)需要一次大修（但現(xiàn)實(shí)中通常500-900小時(shí)就需要大修），壽命1500小時(shí)，而美國(guó)F-110第一次大修前使用壽命道是2500小時(shí),設(shè)計(jì)版壽命則是8400小時(shí); F-100第一次大修前使用壽命是1400小時(shí),設(shè)計(jì)壽命是7100小時(shí)。因此，在使用俄式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，因?yàn)榇笮揲g隔和總壽命偏短，實(shí)際上易損件更換頻率顯著高于美國(guó)同時(shí)代產(chǎn)品，這也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)殲11,殲10飛機(jī)交付時(shí)通常隨飛機(jī)攜帶一臺(tái)備份的發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)完成全壽命需要額外進(jìn)口一套發(fā)動(dòng)機(jī)，而美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)生嚴(yán)重故障情況下，基本和機(jī)身為同壽命部件，因此易損件成本較低。

飛機(jī)燃油消耗則和飛機(jī)的阻力系數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)自身油耗水平有關(guān)，根據(jù)《蘇-27研發(fā)歷史：傳奇的誕生》（航空工業(yè)2017年翻譯的俄羅斯蘇霍伊原作，中國(guó)科技最高獎(jiǎng)獲得者顧誦芬院士推薦），早期蘇27設(shè)計(jì)時(shí)，由于中央升力體布局阻力較大，正常掛載巡航時(shí)需要的飛機(jī)推力較高，加上AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)因單晶葉片研發(fā)滯后，不得不使用引射冷空氣降溫的方法降低渦輪溫度，這導(dǎo)致AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際油耗水平為0.68千克/千牛,而美國(guó)同時(shí)代的F-100,F-110實(shí)際油耗為0.62千克/千牛（這也是AL-31F設(shè)計(jì)時(shí)的油耗，但未能實(shí)現(xiàn)），使得西蒙諾夫要求留利卡將原有的機(jī)匣移動(dòng)到飛機(jī)上部，降低飛行阻力（而原先下機(jī)匣的AL-31F則改名AL-31FN，最后成了殲10的發(fā)動(dòng)機(jī)），并增設(shè)機(jī)身內(nèi)部副油箱，以保證飛機(jī)設(shè)計(jì)航程達(dá)到原始標(biāo)準(zhǔn)的3900公里，但這是以增加實(shí)際燃油消耗費(fèi)用為代價(jià)的，在日復(fù)一日的訓(xùn)練中，消耗的燃油成本不可小視，尤其是對(duì)于燃油較為依賴國(guó)際市場(chǎng)，無(wú)法控制燃油進(jìn)口成本的國(guó)家來(lái)說(shuō)是很需要重視的事情。

明白了問(wèn)題之后，我們就可以考慮如何優(yōu)化飛機(jī)的可維護(hù)性和降低飛行成本，提升飛機(jī)的出勤效率。

飛機(jī)的可維護(hù)性：飛機(jī)設(shè)計(jì)和維修保養(yǎng)體系

飛機(jī)是復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品。因此，任何一架飛機(jī)都有大量的機(jī)械設(shè)備需要在日常使用中進(jìn)行維護(hù)，而關(guān)鍵設(shè)備維護(hù)不當(dāng)，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的機(jī)械事故，甚至機(jī)毀人亡。根據(jù)《殲六殲七的可靠性和維護(hù)性分析》一文，僅1983-1992年間，中國(guó)殲6，殲7就發(fā)生了大維修差錯(cuò)3810起，其中重大維修差錯(cuò)443起，造成180架飛機(jī)，113臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和90余人不同程度損傷和傷亡。而殲6，殲7如此嚴(yán)重的維修差錯(cuò)問(wèn)題，和飛機(jī)原始設(shè)計(jì)階段忽略了使用環(huán)境下的維護(hù)有極大關(guān)系，如飛機(jī)檢修艙門(mén)較少（見(jiàn)同一文章的“飛機(jī)可達(dá)性分析”），電路，油路缺乏防呆設(shè)計(jì)，蘇式飛機(jī)人機(jī)功效較差（人需要爬進(jìn)飛機(jī)內(nèi)部檢修，且很多空間僅能1人操作，無(wú)法多人齊上陣加快進(jìn)度）都有很大的關(guān)系。

同時(shí)，飛機(jī)維護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，和維修的體系也有很大關(guān)系。在過(guò)去，由于技術(shù)手段有限，無(wú)法隨時(shí)監(jiān)控飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)健康狀態(tài)，所以通常采用定時(shí)維修，即每隔一定時(shí)間進(jìn)行大規(guī)模的檢修。但是現(xiàn)實(shí)中，有些飛機(jī)由于種種原因，每年實(shí)際飛行時(shí)間遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，但仍要接受定期維護(hù)，這就導(dǎo)致了飛機(jī)實(shí)際上在接受無(wú)用的維護(hù)，進(jìn)一步增加了飛機(jī)的維護(hù)成本。同時(shí)現(xiàn)代三代機(jī)性能較高，領(lǐng)導(dǎo)干部為防止機(jī)械事故造成損失，預(yù)防性維修比例很高，因此要逐步將目前的“定期維護(hù)”和過(guò)多的“預(yù)防性維修”轉(zhuǎn)化為根據(jù)機(jī)載健康監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“按需維護(hù)”的模式。

因此，要從飛機(jī)設(shè)計(jì)和維修體系同時(shí)入手研究飛機(jī)的維護(hù)性問(wèn)題。

飛機(jī)可維護(hù)性的改進(jìn)：提升可達(dá)性、防差錯(cuò)設(shè)計(jì)和LRU/LRM（外場(chǎng)航線可更換單元/模塊）使用量

飛機(jī)的可達(dá)性是指飛機(jī)在維修中能接觸到部件的難易程度，通常是指維修窗口占飛機(jī)總面積的比重。老式的蘇式飛機(jī)維修窗口很少，很多工作需要拆除大設(shè)備后才能進(jìn)行，如座艙電子系統(tǒng)需拆彈射座椅后再拆儀表盤(pán)，修理發(fā)動(dòng)機(jī)需要卸載整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)后再維修。同時(shí)部分附件維修窗口設(shè)計(jì)不合理或難以抵達(dá)（如蘇27為了降低阻力而把AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)附件移動(dòng)到上部，這導(dǎo)致維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用梯子爬上飛機(jī)上表面，再維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)還要使用吊車而非升降平臺(tái)搬運(yùn)較重的零件），使得飛機(jī)難以快速修理。

防呆設(shè)計(jì)指的是優(yōu)化飛機(jī)的各種接口和設(shè)備，避免裝錯(cuò)。殲6，殲7飛機(jī)除了下圖所示的零件接口有嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的事故外，最嚴(yán)重的一次莫過(guò)于1995年一次強(qiáng)5飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)事故，這次事故實(shí)際上是將飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承裝反，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)50小時(shí)后軸承飛脫，發(fā)動(dòng)機(jī)空中損壞，不得不靠單發(fā)降落，由此可見(jiàn)原蘇式飛機(jī)有大量的設(shè)計(jì)需要改善。

最后就是便于外場(chǎng)保障的外場(chǎng)可更換單元和模塊的運(yùn)用。所謂外場(chǎng)可更換部件LRU，指的是飛機(jī)雷達(dá)、航電、動(dòng)力設(shè)備等子系統(tǒng)中一個(gè)按照某一用途或者功能劃分的單元，發(fā)生問(wèn)題后可以整體拆裝，并使用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)備的模塊完成野戰(zhàn)搶修和日常維修工作，外場(chǎng)可更換模塊LRM則更進(jìn)一步，將戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)現(xiàn)某一功能（如對(duì)地打擊，對(duì)空打擊）的某一系統(tǒng)打包成一個(gè)可更換的模塊，在發(fā)生損壞或者需要戰(zhàn)場(chǎng)更換作戰(zhàn)模式時(shí)可以整體替換，從而快速實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗力的恢復(fù)和轉(zhuǎn)變。

通過(guò)使用LRU、LRM，可以大幅減少飛機(jī)在日常使用和野戰(zhàn)使用的維修時(shí)長(zhǎng)，但是也對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，也對(duì)保障水平提出了更高要求：

第一，在飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，需要更好的確保所有的系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和可互換性，過(guò)去很多飛機(jī)都存在著非標(biāo)準(zhǔn)化組裝和非標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的問(wèn)題，有些生產(chǎn)或者使用中發(fā)現(xiàn)的故障，采用了簡(jiǎn)易手段而非規(guī)程要求的方式進(jìn)行維修，導(dǎo)致后期服役過(guò)程中飛機(jī)機(jī)身性能和其他飛機(jī)產(chǎn)生差異，只能特異化維修。在實(shí)現(xiàn)LRU的時(shí)候，就必須要讓所有的飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)保持一致。

第二，LRU，LRM快速可更換的前提是子系統(tǒng)和平年代有較高的儲(chǔ)備，并能夠在前線倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)期安全儲(chǔ)存，只有靠前儲(chǔ)備武器的子系統(tǒng)和備件，才能將飛機(jī)的三級(jí)維修簡(jiǎn)化為兩級(jí)維修，從而將野戰(zhàn)復(fù)雜而費(fèi)時(shí)間的拆裝維修簡(jiǎn)化為更換模塊的作業(yè)。

第三，對(duì)于飛機(jī)的機(jī)械設(shè)備自檢和維修人員的技術(shù)水平提出了更高要求，設(shè)備自檢和檢修人員的高水準(zhǔn)可以快速定位故障，從而設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)的維修流程，更換受損LRU并完成修理工作。

結(jié)語(yǔ)：飛機(jī)維修無(wú)小事

飛機(jī)作為當(dāng)代高價(jià)值的作戰(zhàn)資產(chǎn)，飛機(jī)的出勤率和可維護(hù)性直接關(guān)系戰(zhàn)場(chǎng)奪取制空權(quán)的效率和能力。同時(shí)，使用成本廉價(jià)，易維護(hù)且容易修復(fù)的飛機(jī)，也很有利于壓縮日常飛行成本，讓?xiě)?zhàn)斗機(jī)飛行員能在軍費(fèi)有限情況下保持較高的日常訓(xùn)練水平，從而保持更好的作戰(zhàn)能力。