我们常说，建立良好的制空权的前提是飞机在作战区域内超越敌人的有效起飞架次，以及超越敌人的空中时间。但是，作为昂贵的飞行载具，当代的飞机每次飞行后，都需要一定的检修才能重返蓝天。在如今飞机发动机、飞机电子系统、液压系统和四代机的机身蒙皮和隐形涂料日趋复杂的情况下，战斗机的检修也越来越困难，但是难以在现场检修飞机，就势必导致战斗机的实际出勤效率要低于潜在敌人。因此，我们今天就来认识一下战斗机维修理论的发展和出勤效率改进问题。

本文全部使用公开文献，各位有兴趣可以阅读原文。

飞机可维护性关键指标：直接维修工时与实际飞行小时的比值和每小时飞行成本

我们知道，民航客机，铁路列车，军用和民用船舶（尤其是潜艇），大型工程机械需要在日常使用后进行定期维护，战斗机也不例外。因此，战斗机落地后进行整修的时间，和实际的飞行时长的比值，就是决定了飞机单位时间内实际可用飞行的时间在现实中一段时间的最大上限。

根据《歼六歼七可靠性和维修性分析》（李子尚 , 毛景立 - 《现代兵器》 - 1992），歼6，歼7战斗机平均每飞行一小时，就需要80-100小时进行维修，相比之下，美国二代机的代表F-4E，和美国三代机F-16需要的维修工时要小很多。到了三代机时代，中国三代机的维护工时下降到45小时（理论时长35小时，现实45小时以上，见《飞机每飞行小时直接维修工时评估研究》，纪云飞等，2017），但仍显著高于美国F-22战斗机（不同资料约30-40小时），和F-35战斗机（10小时左右），且每飞行小时使用费用偏高（据网络新闻，歼11试飞阶段约40万人民币/小时，装备后降低到30万元/小时，歼10试飞阶段约30万元/小时，装备后降低到20万元/小时），根据现行汇率，歼11和歼10平均每小时使用成本和维修时长均分别高于F-22和F-35飞机。因此，现实中使用歼10和歼11飞机，需要装备数量多于对手，才能保证现实中使用飞机的有效飞行时长保持相同。

那么是如何产生中国/苏俄战斗机维修工时/飞行小时和每小时使用费用高于美国飞机的原因呢？那么，首先我们要明确飞行成本的构成：

飞行成本=飞机折旧费用+飞机易损零件平均更换费用+燃油消耗费，弹药另计。

飞行折旧费用是飞机使用的固定成本，通常和飞机的使用寿命有关。如苏联早期苏27（1983初期型）是10年/1000小时，后来我国采购时苏27SK是2500小时，2015年以后我国新式飞机已经提升到5000小时/30年，那么在飞机购置费用不变情况下，理论寿命越长的飞机，折旧费用通常越低。

飞机易损件更换成本通常和飞机可维护性直接相关，如我们熟知的“飞机发动机大修间隔”，就是指飞机发动机使用到大修时的运转小时数，如早期涡喷6发动机每200小时就需要一次大修。歼7使用的涡喷13发动机300小时需要一次大修，寿命900小时，早期AL-31F发动机标称每1000小时需要一次大修（但现实中通常500-900小时就需要大修），寿命1500小时，而美国F-110第一次大修前使用寿命道是2500小时,设计版寿命则是8400小时; F-100第一次大修前使用寿命是1400小时,设计寿命是7100小时。因此，在使用俄式发动机时，因为大修间隔和总寿命偏短，实际上易损件更换频率显著高于美国同时代产品，这也导致国内歼11,歼10飞机交付时通常随飞机携带一台备份的发动机，同时完成全寿命需要额外进口一套发动机，而美国战斗机在发动机不发生严重故障情况下，基本和机身为同寿命部件，因此易损件成本较低。

飞机燃油消耗则和飞机的阻力系数和发动机自身油耗水平有关，根据《苏-27研发历史：传奇的诞生》（航空工业2017年翻译的俄罗斯苏霍伊原作，中国科技最高奖获得者顾诵芬院士推荐），早期苏27设计时，由于中央升力体布局阻力较大，正常挂载巡航时需要的飞机推力较高，加上AL-31F发动机因单晶叶片研发滞后，不得不使用引射冷空气降温的方法降低涡轮温度，这导致AL-31F发动机实际油耗水平为0.68千克/千牛,而美国同时代的F-100,F-110实际油耗为0.62千克/千牛（这也是AL-31F设计时的油耗，但未能实现），使得西蒙诺夫要求留利卡将原有的机匣移动到飞机上部，降低飞行阻力（而原先下机匣的AL-31F则改名AL-31FN，最后成了歼10的发动机），并增设机身内部副油箱，以保证飞机设计航程达到原始标准的3900公里，但这是以增加实际燃油消耗费用为代价的，在日复一日的训练中，消耗的燃油成本不可小视，尤其是对于燃油较为依赖国际市场，无法控制燃油进口成本的国家来说是很需要重视的事情。

明白了问题之后，我们就可以考虑如何优化飞机的可维护性和降低飞行成本，提升飞机的出勤效率。

飞机的可维护性：飞机设计和维修保养体系

飞机是复杂的工业产品。因此，任何一架飞机都有大量的机械设备需要在日常使用中进行维护，而关键设备维护不当，就会引发严重的机械事故，甚至机毁人亡。根据《歼六歼七的可靠性和维护性分析》一文，仅1983-1992年间，中国歼6，歼7就发生了大维修差错3810起，其中重大维修差错443起，造成180架飞机，113台发动机和90余人不同程度损伤和伤亡。而歼6，歼7如此严重的维修差错问题，和飞机原始设计阶段忽略了使用环境下的维护有极大关系，如飞机检修舱门较少（见同一文章的“飞机可达性分析”），电路，油路缺乏防呆设计，苏式飞机人机功效较差（人需要爬进飞机内部检修，且很多空间仅能1人操作，无法多人齐上阵加快进度）都有很大的关系。

同时，飞机维护时间较长，和维修的体系也有很大关系。在过去，由于技术手段有限，无法随时监控飞机的结构和子系统健康状态，所以通常采用定时维修，即每隔一定时间进行大规模的检修。但是现实中，有些飞机由于种种原因，每年实际飞行时间远低于设计指标，但仍要接受定期维护，这就导致了飞机实际上在接受无用的维护，进一步增加了飞机的维护成本。同时现代三代机性能较高，领导干部为防止机械事故造成损失，预防性维修比例很高，因此要逐步将目前的“定期维护”和过多的“预防性维修”转化为根据机载健康监控系统对飞机子系统的实时监控，实现“按需维护”的模式。

因此，要从飞机设计和维修体系同时入手研究飞机的维护性问题。

飞机可维护性的改进：提升可达性、防差错设计和LRU/LRM（外场航线可更换单元/模块）使用量

飞机的可达性是指飞机在维修中能接触到部件的难易程度，通常是指维修窗口占飞机总面积的比重。老式的苏式飞机维修窗口很少，很多工作需要拆除大设备后才能进行，如座舱电子系统需拆弹射座椅后再拆仪表盘，修理发动机需要卸载整个发动机后再维修。同时部分附件维修窗口设计不合理或难以抵达（如苏27为了降低阻力而把AL-31F发动机附件移动到上部，这导致维护发动机必须使用梯子爬上飞机上表面，再维护发动机，同时还要使用吊车而非升降平台搬运较重的零件），使得飞机难以快速修理。

防呆设计指的是优化飞机的各种接口和设备，避免装错。歼6，歼7飞机除了下图所示的零件接口有严重的设计缺陷导致的事故外，最严重的一次莫过于1995年一次强5飞机的发动机事故，这次事故实际上是将飞机发动机主轴承装反，导致运转50小时后轴承飞脱，发动机空中损坏，不得不靠单发降落，由此可见原苏式飞机有大量的设计需要改善。

最后就是便于外场保障的外场可更换单元和模块的运用。所谓外场可更换部件LRU，指的是飞机雷达、航电、动力设备等子系统中一个按照某一用途或者功能划分的单元，发生问题后可以整体拆装，并使用现场预备的模块完成野战抢修和日常维修工作，外场可更换模块LRM则更进一步，将战斗机实现某一功能（如对地打击，对空打击）的某一系统打包成一个可更换的模块，在发生损坏或者需要战场更换作战模式时可以整体替换，从而快速实现战斗力的恢复和转变。

通过使用LRU、LRM，可以大幅减少飞机在日常使用和野战使用的维修时长，但是也对飞机的设计提出了更高的要求，也对保障水平提出了更高要求：

第一，在飞机设计时，需要更好的确保所有的系统的标准化和可互换性，过去很多飞机都存在着非标准化组装和非标准化生产的问题，有些生产或者使用中发现的故障，采用了简易手段而非规程要求的方式进行维修，导致后期服役过程中飞机机身性能和其他飞机产生差异，只能特异化维修。在实现LRU的时候，就必须要让所有的飞机技术状态保持一致。

第二，LRU，LRM快速可更换的前提是子系统和平年代有较高的储备，并能够在前线仓库长期安全储存，只有靠前储备武器的子系统和备件，才能将飞机的三级维修简化为两级维修，从而将野战复杂而费时间的拆装维修简化为更换模块的作业。

第三，对于飞机的机械设备自检和维修人员的技术水平提出了更高要求，设备自检和检修人员的高水准可以快速定位故障，从而设计出最简的维修流程，更换受损LRU并完成修理工作。

结语：飞机维修无小事

飞机作为当代高价值的作战资产，飞机的出勤率和可维护性直接关系战场夺取制空权的效率和能力。同时，使用成本廉价，易维护且容易修复的飞机，也很有利于压缩日常飞行成本，让战斗机飞行员能在军费有限情况下保持较高的日常训练水平，从而保持更好的作战能力。