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第二十届( ) 全国直升机年会论文

技术、 成本与直升机发展
杨开天
昌河飞机工业( 集团) 有限责任公司

摘要: 本文简要介绍了直升机发展的驱动历程, 讨论了市场驱动和营销驱动的驱动要素及其变化, 分析了技术于成本的依存关系, 强调了成本对于直升机发展的重要性。
2月23日美国美国国防部日宣布, 取消一项原计划耗资390亿美元的新型武装侦察直升机RAH-66的研制项目, 其主要原因是耗资太多, 该项至今已经耗资69亿美元。RAH-66是世界直升机史上投资最大的研制项目, 它的下马给世界直升机工业留下了许多值得思考的问题, 其中之一就是如何处理技术、 成本与直升机的发展间的关系。
一、 直升机发展的驱动历程
回朔直升机60年来的发展历程, 就其驱动方式来看大致经历了工程驱动、 营销驱动和市场驱动三个发展阶段:
从1945年到上世纪70年代初为工程驱动阶段。在这个阶段中, 直升机刚刚进入实际应用, 技术上还非常不成熟, 使用中暴露出大量的技术问题, 而且由于技术问题所导致的事故也不断发生。为了解决这些工程技术问题, 直升机工业部门进行了艰苦的努力, 开展了广泛的研究和试验, 从而推动了直升机技术的进步和发展。在这个阶段直升机工业部门所面临的首要问题是解决好不好用, 使用成本还没有引起直升机用户和直升机工业部门的注意。
从20世纪70年代至80年代为营销驱动发展阶段。在这个阶段直升机的技术已经基本成熟, 特别是前一个阶段困扰直升机使用的动部件疲劳问题和振动问题, 无论是在理论上还是实践上都得到了基本解决。直升机生产厂商为了扩大应用范围和市场销售, 开拓直升机的使命任务范围并预测技术的发展动向, 推动直升机技术的进步, 以此来引导直升机市场的发展, 影响用户需求的变化。在这方面一个突出的例子是贝尔直升机公司研制开发贝尔209直升机。在上世纪60年代中期美国在越南战场上投入了大量的直升机, 执行救援、 机降、 运输等任务, 但这些直升机在越南地面火力的打击下, 遭受巨大损失, 急需一种空中火力支援系统, 用来压制地面火力。贝尔直升机公司敏锐地关注到军方的这种需求, 自筹资金研制开发了第一代武装直升机贝尔209, 它的应用开创了武装直升机发展的新阶段, 使了直升机成为重要的一线作战武器装备。
从90年代开始, 直升机开始进入市场驱动发展阶段。在这个阶段直升机的基本关键技术、 设计和制造手段已经走向成熟, 市场也进入成熟和理性的发展阶段。在这个阶段直升机用户才真正成为了直升机工业企业的”上帝”, 从技术、 使用、 维护、 成本、 舒适性、 美学等方面提出了种种需求, 直升机工业部门尽可能从各个方面去满足用户的要求, 并推动直升机技术的发展和进步。在这个阶段直升机工业部门所面临的挑战是如何满足用户的个性化的使用要求, 降低直升机的全寿命成本, 成本成为用户的首要考虑的因素。
二、 市场驱动的特征
为了说明市场驱动的特征, 我们对市场驱动方式所关注的要素进行分析。当成本不作为约束条件时, 用户所关心的要素按其重要性排序依次为:
¨ 售后支援
¨ 产品可靠性
¨ 安全纪录
¨ A类适航
¨ 用户取向
¨ 基本价格
¨ 座舱尺寸
¨ 航程
¨ 外部噪音
¨ 巡航速度
¨ 发动机制造商
¨ 仪表飞行规则
而当引入成本约束时, 用户所关心的要素按重要性排序依次为:
¨ 成本( 采购成本、 使用成本)
¨ 制造商( 信誉)
¨ A类适航
¨ 巡航速度
¨ 仪表飞行规则
¨ 座舱尺寸
¨ 客舱门的型式和尺寸
¨ 航程
¨ 起落架型式
¨ 发动机制造商
¨ 旋翼类型
¨ 尾桨类型
从上述对比中能够清楚地看出, 在当成本因素进入用户选择要素时, 直升机的成本、 性能中以及仪表飞行规则等三方面要求的重要性明显上升, 而且制造商的信誉也成为用户选择的重要因素, 旋翼和尾桨的类型、 起落架的类型以及客舱门的类型和尺寸也成为用户选择的要素。这些都反映出用户对产品选择权的提高, 而且产品的性能价格比成为选择的第一要素。售后支援和产品可靠性的重要性明显下降, 这反映了随直升机技术的进步, 产品的可靠性已经得到明显提高, 售后服务已经走向规范化。
三、 当前直升机的主要驱动因素
当前直升机发展驱动的主要因素包括成本、 性能、 舒适性、 美学和新的适航规则要求。
成本是市场驱动的第一要素, 其中不但包含一般所说的采购成本和使用成本, 而且还增加了一个称为价值的因素, 其定义为生产率与成本之比, 把生产效率直接引入了成本考量, 它反映了生产企业能不能在经济规模下运行。
在性能方面民用直升机的用户更关注的是与使用成本密切相关的巡航速度和商载－航程曲线, 其次是与使用范围有关的悬停升限, 对于多发直升机还要考虑与安全性有关的单发停车性能。
舒适性方面主要关注的是座舱振动水平和噪音水平, 用户希望能逐渐接近喷气客机的水平。
美学方面求反映了用户更高一个层次的追求, 这是成品走向成熟的又一个标志。西方对产品的评价有一句名言: 看起来好就是好, 可见产品的美学设计是何等的重要。
当然作为民用直升机而言, 无论是生产工业企业还是用户都非常关注适航规则的变化。
进入21世纪以后, 军用直升机的发展方向也出现了革命性的变革, 一改过去不适当地追求技术指标的先进, 预研成果转化率低下, 研制周期长, 采购和维护成本不断攀升的状况, 把降低全寿命成本作为重要发展目标。从发展规划开始, 一直到产品寿命终结为止的各个环节, 包括设计、 制造、 储存、 使用、 维护等要考虑降低成本。RAH-66开发计划的中止和侦察用直升机向小型化和无人化方向发展, 就是这一变革驱动的反映。
四、 成本是市场导向的首要因素
1999年笔者参加西科斯基公司S-76直升机转包生产招标的标前会时, 西科斯基公司向每一家转包投标商发放了一个制作精美过塑的语录卡, 上面印着美国福特汽车公司创始人亨利·福特早年的一段话, 现翻译如下:
”我们的方针是降低价格, 扩大经营, 改进产品。应该注意到降低价格是第一位的。我们从不认为成本是固定不变的。因此, 我们首先是将价格降低到确信能销售更多的车辆的价位上, 然后继续前进, 努力去实现这个价位。我们不必为成本而困扰, 新的价位将迫使成本下降。较为一般的做法是算出成本, 再确定价格。尽管这种方法在狭义上讲是科学的, 但从广义上看不科学的, 因为如果它告诉你的只是该产品的生产是在一个不可能销售出产品的价位上进行的, 知道这样的成本到底还有什么意义呢? 然而, 更需要指出的事实是, 尽管能够算出成本是多少, 而且所有的成本都是认真计算的, 可是没有人知道其成本到底应该是多少。找到它的方法之一是确定一个相当低的价格, 以迫使有关的所有人员达到工作效率的最高点。该低价位将促使每个人都为利润而竭尽全力。我们根据这种加压的方法取得了要比其它任何从容不迫的调查研究方法更多的成效。”
从这样一个小小的细节能够反映出西方企业对产品成本的重视程度。作为习惯于成本＋利润的中国直升机工业部门, 是否能够从亨利·福特先生这段话中领悟到什么有益启示? 中国的汽车工业的实践不正是最好的脚注吗?
任何一种产品走向成熟的标志是其性能价格比, 或其成本效率成为该产品发展的重要驱动因素。直升机成熟的标志并不在于其能够执行多少种任务, 也不在于其技术的完美程度如何, 而是直升机的成本效率已经成为直升机用户的第一关注。成本效率现在已经成为民用直升机的第一驱动力量, 而且也是军用直升机的重要驱动因素。
为了控制和降低直升机的采购成本, 从上世纪的70年代后期开始西方的直升机工业企业先后提出了”按成本设计”和”按成本制造”的思想, 就是要从直升机的设计一开始就引入成本控制, 包括技术的采用、 发动机及成辅件的选用、 制造工艺和加工手段的选择等。而中国的直升机用户和工业部门至今对成本没有给予足够的关注, 依然存在对技术先进性的偏好。
五、 技术对成本的影响
考察直升机发展历程, 能够发现随直升机技术的进步和日趋成熟, 产品的性能、 可靠性、 质量都有大幅的提高, 与此同时直升机的研制成本、 采购价格、 使用和维护成本也不断攀升。技术发展对成本的影响是双向的, 一方面直升机高新技术的开发, 需要大量的资金投入, 而且这个开发成本还在不断攀升, 一个直升机产品所采用的新技术越多, 势必造成采购成本的增加; 另一方面技术的成熟有助于提高产品性能, 特别是寿命可靠性的提高, 不及能够延长直升机的服役寿命, 而且还能够增加直升机的年飞行时数, 这将会有助于单位时间使用成本的降低。
在设计思想上要摒弃片面追求高性能及机载设备高、 精、 全, 避免使用昂贵的技术, 删除一切不必要的特征并简化其它内容, 使用可互换的商用标准零件, 确立以长期经济性的使用期限我设计目标。不以性能的优劣来评价直升机, 而以使用的经济性来评价其好坏, 以其来确定设计技术的取舍, 构型方案的选择。
RAH-66是世界直升机史上最先进的直升机, 采用了大量的先进技术, 包括先进的无轴承复合材料旋翼和涵道尾桨、 全复合材料机身结构、 高生存力设计、 隐身设计、 高度集成航电系统和武器火控系统等, 单机价格从原来预测1210万美元, 飚升到5890万美元。虽然美国是世界上唯一的超级大国, 经济实力居世界第一, 军方也感到无法承受这样价格高昂的武器装备, 尽管已经投入了高达69亿美元的研发费用, 也不得不忍痛割爱, 中止了这个已经进行了20多年的开发计划。
这里再给出一个贝尔427直升机研制过程中如何降低成本的实例。在427的尾减整流罩设计中开始按常规设计思想进行设计, 产品外形如下面的左图所示, 其设计满足气动要求, 外形也符合人们的审美观点, 但贝尔公司最终和是将其改为下右图所示的设计, 从外形上看最终的设计并不比原设计好, 可是原设计的尾减整流罩重7磅, 成本为9000美元, 而更改后的产品重仅3磅, 成本降至1300美元。那就能够看出为什么最终选择了更改后的设计。

六、 结 语
岁末, 正当人们以各种方式纪念航空百年的时候, 当今飞得最快的”协和”超音速大型客机, 结束了27年的飞行历程, 最终退出了市场。”协和”退出的原因是多方面的, 但其中最重要的原因是技术先进的”协和”始终没有为市场所认可和接纳。其巨大的研制费用投入和高昂的飞机营运成本, 使得航空公司的机票价格居高不下, 难为用户所接受, 乘坐率非常低, 最终不得不为市场所淘汰。
全球最大的食品公司雀巢的执行总裁彼得·布雷贝克说过一句话: ”雀巢敬重技术, 但并不把它作为战略核心”。”协和”的退出市场和RAH-66的中断研制, 清楚地告诉我们, 在激烈的市场竞争中, 市场不但会淘汰落后, 而且也会淘汰”先进”。技术固然重要, 但它不能代替市场。这些很值得我们深思。

参考文献:
1 Troy M. Gaffey and Walter G. Sonneborn, Market-Driven Helicopter Design, China Helicopter Symposium, Kunming, PR China, October 26-27, 1999.

Technology, Cost and Helicopter Development
Yang Kaitian
Changhe Aircraft Industries (Group) Corp. Ltd.

Abstract: The history of driven helicopter development and the main factors for Marketing-Driven and Market- Driven have been presented and discussed. The internal relationship for technology and cost and its impact on the helicopter development have been discussed also, and emphasized the importance of cost for helicopter development.