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1.3 国内外相关研究现状

1.3.1 美军航空保障装备相关现状

1.美军航空保障装备发展论证方面

在保障装备的发展政策方面,美国空军强调,在装备研制过程中,研制部门(型号办公室)要代表保障部门,确保将容易部署和防止新的保障装备扩散等顶层原则贯彻到型号中;必须在采办早期系统地考虑保障装备要求,因为它对装备的全寿命费用和是否容易部署有重大影响;装备设计时倡导减少保障装备要求、最大限度采用现有保障装备和工具,并尽可能不研制新的专用保障装备;型号办公室在提出保障装备的需求时,必须事先与保障装备的主管部门和装备使用部门进行协调;只有在现有保障装备不能满足使用要求的情况下,才能研制新的保障装备;新的保障装备必须标准化,如F-22飞机的液压车采用的是B-2和C-17运输机用的A/M27T-13液压车,电源车采用的是大多数轰炸机和运输机用的A/M32A-86D电源车。

在保障装备的论证方面,美国空军将航空装备及其保障系统(包括保障装备)作为一个全系统统一考虑、综合权衡,并同步设计、同步研制,以优化航空装备及其保障系统;特别是通过改进航空装备的可靠性、维修性和保障性设计,来减少对保障的要求,减少保障装备的品种和数量。F-22飞机和联合攻击机(JSF)就是典型的例子。例如,F-22飞机上采用机载氧气发生系统(OBOGS)、机载惰性气体发生系统(OBIGGS),并配备机载辅助动力装置(APU),同样B-1B 战略轰炸机采用机载氧气发生系统,制氧和充氧都在飞机上完成,这样不仅减少了地面的保障装备,还减少了保障装备本身所需要的保障;F-22飞机外场只需要一个便携式计算机就可以完成飞机在地面的故障检测。JSF采用的预测与状态管理(PHM)技术能够对整个飞机的情况进行监控,在故障还没有出现时就可以进行预测和诊断,并将信息传给地面,这样就基本不需要地面的检测设备了。美国空军要求F-22飞机一个中队部署30天时需要的保障运输量为7.8架次的C-141运输机,比F-15飞机少一半。对于JSF,美国海军陆战队要求20架飞机部署时需要的运输量不超过8架次的C-17运输机,空军要求24架飞机部署时需要的运输量不超过8架次的C-17运输机,美国海军要求不超过46000m 3 和243t,英国海军则要求不超过21000m 3 和102t,而现在同样规模的F-16飞机需要18架次C-141运输机。

另外,美军非常重视对标准的管理,会根据需求及时对标准进行修订更新,如《保障装备和联合综合后勤保障规范》(MIL-HDBK-2097A)、《航空专用保障装备设计通用规范》(MIL-S-8521D)已经进行了3次修订。完备的标准体系为美军航空保障装备需求分析、研制、生产、使用、维护和报废的全程标准化管理提供了有力支撑;为美国空军航空保障装备管理集中化,保障装备通用化、集成化,保障装备的论证、研制和生产程序规范化奠定了基础。

2.美军航空保障装备管理方面

1)空军机关管理

鉴于航空保障装备的重要性,美军十分重视航空保障装备的管理。美国空军总部成立了一个“空军保障装备工作组”,专门负责保障装备的发展战略和规划问题,其成员来自空军负责具体保障装备的部门。另外,美国空军还在罗宾斯空军后勤中心设立“保障装备与车辆管理处”,负责对所有保障装备从采购到维修保障的整个流程进行集中、统一管理,它负责管理5万多件保障装备、2万多件备件,总价值107亿美元,每年预算近5亿美元。

2)部队管理

美国空军部队的维修部门把保障装备的使用维修管理作为维修保障的单独职能。在保障装备的管理分工上,通常是所有带动力的保障装备都在一个设备维修中队的地面保障装备分队集中管理。在这个分队内通常有两个小队或组,一个小队或组负责检查和维修,保证所有地面保障装备经常处于良好状态,另一个小队或组则负责发放与回收。当其他单位需要使用这些地面保障装备时,须按计划提出申请,由地面保障装备分队按时送到使用地点并在用完后收回。不带动力的地面保障装备通常由各单位自己负责维修和保管。

3.美军航空保障装备作战使用方面

美国空军采用“空中远征队”的作战形式,并提出要具备“敏捷作战保障”和“全球快速机动”的能力。这对航空保障装备的作战使用模式提出了新的要求。

对于简易基地的快速部属,美空军主要使用基本型远征机场保障装备系统,该系统由6个模块构成。

(1)150人规模的野营装备模块。该模块最多能保障150人约5天的生活所需。装备器材包括气候恶劣地区使用的帐篷空调设备、基本卫生设备、低压发电和输电设备、叉车等。整个模块重44t,需要1架次C-17运输机空运。

(2)初始550人规模的野营装备模块。该模块提供宿舍、空调设备、卫勤和饮食保障。装备器材包括帐篷、厨房、冰箱、基本卫生设备、洗浴单元、厕所、高低压发电设备、供水设备、维修设备、祷告室、太平间及仓库等。该模块重229t,需要6架次C-17运输机空运。

(3)后续550人规模的野营装备模块。该模块用于增强“初始550人规模的野营装备模块”的保障能力,可与之同时展开或随后部署。该模块提供宿舍、厕所、空调设备、高低压发电和输电设备、供水设备、营区照明设备等。该模块重188t,需要5架次C-17运输机空运。

(4)设施构筑模块。利用该模块可以构筑小型、中型、大型掩蔽所或基础设施,用于土木工程、物资储备、车辆装备检修及打包装箱等。该模块能够保障3300人,重267t;需要7架次C-17运输机空运。

(5)初始飞行保障模块。该模块负责第一个飞行中队的飞行保障任务。设施设备包括航空电子设备修理室、燃料实验室、消防设备、飞机失事抢救装备、飞机掩蔽库及通用掩蔽所,以及机场应急助航灯光系统和移动式飞机拦阻系统。该模块重248t,需要7架次C-17运输机空运。

(6)后续飞行保障模块。该模块与“初始飞行保障模块”的功能相同,负责增援保障,每增加一个飞行中队,增添一个该模块。该模块重39t,需要2架次C-17运输机空运。

另外,目前美空军正在按照4架战斗机和1架运输机的“4+1”模式来运作“前沿弹药+油料补给点”(FARP)概念。每架C-130运输机、C-17运输机、C-5运输机中安装储油罐和加油套件,以及需要补充的武器、保障装备和器材等。同时,美空军还正在开发一种战斗机自身携带的“动力-吊舱”,将地面电源车、空调车、空气压缩机等地面动力设备小型化、组合化,综合到一个吊舱,需要时,由战斗机自己携带到作战地区,实现自我保障。

通过上述分析可以看出,美军在航空保障装备发展论证方面,保障装备定量、定性指标要求的提出、考核和评估更加刚性;在航空保障装备管理方面,注重集中管理和资源共享,以发挥保障效益;在航空保障装备作战使用方面,则全面贯彻敏捷保障、全球保障思想。

1.3.2 民航航空保障装备相关现状

1.民航航空保障装备的管理

《民用航空器维修单位合格审定规则》(CCAR—145R3)要求维修单位应根据维修许可证限定的维修范围和有关适航性资料确定其维修工作所必需的工具设备,并按下列规定对其进行有效的保管和控制,保证其处于良好可用状态。

(1)维修单位应具备足够的工具设备,以保证其工具设备失效后能够在短期内恢复相关维修工作。

(2)维修单位可以使用与有关适航性资料要求或者推荐的工具设备具有同样功能的替代工具设备,但使用前应向民航总局或者民航地区管理局证实其等效性并获得批准或者认可。

(3)维修单位可以租用或者借用某些使用频率较低或者投资较大的特殊设备,但应向民航总局或者民航地区管理局提供有效的合同或者协议,并证明维修单位有能力控制其可用性。

(4)维修单位应制作专用工具设备标识及清单,并建立保管制度,避免工具设备的非正常失效和遗失,保证维修工作需要的工具设备处于可用状态。

(5)维修单位应建立检测工具或者测试设备的校验制度。

《维修和改装一般规则》(CCAR-43)要求任何人在对航空器或者航空器部件进行维修或改装工作时,都应使用保证维修和改装工作能按照可接受的工业准则完成所必需的工具和设备(包括测试设备);如果涉及制造厂推荐的专用设备,工作中应使用这些设备。当使用制造厂推荐专用设备的替代设备时,应获得民航总局的批准。《维修单位的自制工具设备》(AC-145-10)明确了自制工具设备的基本原则。

2.民航航空保障装备的分类与配置

《民航设备分类与代码》(MH/T 5001—1993)中明确了飞机维修设备、飞机试验设备、机务特种车辆的分类。其中,飞机维修设备是指对飞机(机体、发动机和机载设备及附件)进行维护和修理工作中所用的专业设备,包括工作梯、吊架、千斤顶、升降台、拖把、维修托架、部附件拆装设备、地面静态电源;飞机试验设备是指对飞机、发动机、机载设备和附件在地面进行试验、测试检查所使用的专用设备,包括飞机发动机试验台、特设试验台、附件试验台、发动机试验检测仪器、特设试验检测仪器、飞机试验检测仪器等;机务特种车辆包括飞机牵引车、航空交流电源车、航空直流电源车、气源车、空调车、制氧车、充氧车、飞机除冰车、高空作业车、液压车、冷气车。《民用机场特种车辆、专用设备配备》(MH/T 5002—1996)明确了不同等级的机场,具备规定功能所应配备机场设备品类和特定数量的最低限额。

通过上述分析可以看出,民航航空保障装备的发展、使用、管理都是根据适航法规要求去落实的,以满足质量安全的目标;而航空保障装备设计、研制、采购方面则充分利用市场因素,以调动航空生产或修理企业主动推动保障装备的小型化、通用化、标准化工作。

1.3.3 相关关键技术研究现状

1.保障装备体系需求分析方面

原第二炮兵装备研究院的田留宗研究了保障装备体系的论证方法和技术途径,分析了信息化条件下联合作战对保障装备体系的要求,提出了开展导弹武器保障装备体系综合论证的基本内容和适用方法,建立了基于装备集成及任务符合度的导弹武器保障装备体系保障能力多指标综合评估方法,并对保障装备体系结构优化、装备研制、配套建设等提供了技术支持。原军事交通学院的马洪文为加强联合保障能力、解决各军兵种装备需求论证缺乏统一决策依据的问题,将公理设计理论与创新问题解决理论相结合,在一定程度上实现了保障装备体系需求设计的合理性。原解放军电子工程学院的李运祯针对当前技术保障装备体系建设存在的不足,分析了技术保障装备的能力需求,并围绕体系建设思想观念、整体规划和手段等方面进行深入思考。原装备指挥技术学院的穆歌针对保障装备体系需求论证缺乏一体化分析方法的问题,提出了基于“ABM+”视图生成的保障装备体系构成需求分析方法。

2.保障装备型谱优化方面

型谱优化是从产品型谱管理概念延伸而来的。在较早开始研究型谱优化的航天领域,大多采用基于成熟度评估和优选的型谱优化方法,但该方法缺乏定量的优化模型和算法。在民用产品领域,高飞等基于优先系数提出了产品族型谱的交互系列和自动系列规划模型,其中交互系列规划适用于新产品设计,自动系列规划适用于适应性设计,通用性不高。在军用保障装备领域,孙栋等针对大型动员装备加改装器材系列型谱的优化问题,在型谱编制过程中主要采用选取加改装器材的关键特征参数对照军标进行评价的方法,来确定加改装器材系列型谱优化方案;孟祥辉等针对舰船武器保障设备型谱优化问题,在分析舰船武器维修保障任务与保障设备之间对应关系的基础上,建立了基于0-1整数规划的舰船武器保障设备配套优化模型。

3.保障装备数量配置方面

国外对于保障装备需求配置的研究,主要集中在运用排队论方法确定保障装备数量。如Dyer等人证明了在M/M/c服务系统中顾客等待时间是服务台数量的单调递减凸函数,由此认为应用边际效应分析方法优化保障装备数量是可行的。Alfredsson和 Diaz等人综合考虑保障装备需求确定与备件库存优化的问题,利用排队论方法建立了故障产品的维修等待模型,将故障产品的维修和保障装备数量需求关联起来,分别给出了以费用和故障产品等待时间为约束的备件和保障装备数量确定模型。

国内对于保障装备的数量配置问题,主要是根据GJB 5967—2007《保障设备规划与研制要求》中推荐的类比法和估算法进行分析和确定的。同时,部分学者对排队论方法的实际运用也进行了深入研究,如单志伟、郭红芬等将保障装备的使用过程看成一个随机服务系统,根据实际保障任务要求,运用排队论方法确定保障装(设)备的数量。还有部分学者针对装备研制阶段的保障装备数量配置问题进行了系统的分析和研究,如北航的郭霖瀚提出了在装备研制阶段通过分析保障活动进行装备保障资源数量预测的方法;刘瑞提出了在研制阶段利用保障活动规划网络图进行保障设备数量预测的方法。另外,还有部分学者针对飞行保障过程中的四站保障装备数量配置问题进行了深入研究,如罗先敏等运用离散事件系统数学建模技术中的随机服务系统理论,建立了多机种四站保障装备需求模型;赵经成等运用非线性规划理论,基于保障任务时间约束,构建了多机种机务准备过程中的四站保障装备配备优化模型。

4.保障装备效能评估方面

北京航空航天大学的张侦英等人针对工程实际中普遍存在的使用保障活动与维修保障活动并发这种典型的复杂情况,以基本作战单元为研究对象,基于排队论方法建立了保障设备满足率预计模型。北京航空工程技术研究中心的孙蛟等人针对军用飞机保障设备利用率难以有效计算的问题,在分析保障设备使用特性的基础上,通过引入资源工时的概念,提出了保障设备利用率的新定义和数学模型,建立了基于仿真方法的利用率计算模型和简化的工程计算模型。武汉理工大学的左德华采用层次分析法和专家调查法相结合的方法来对船艇保障装备设备体系的保障效能进行评估,但存在指标权重受专家主观因素影响大、未考虑指标的投入产出特性等不足。在保障装备效能评估研究方面,主要存在以下几个方面的问题:①指标体系不完善的问题,如缺少费用指标、任务完成、装备完好等方面的指标;②集中在单项评估方面,缺乏综合评估的方法及保障效益方面的分析。 1FuYB6hifPuelCA+aEWWRSk1kEvQPJyT0R4amOKHBltqXzOVtL7WNiBsY82jpPDh

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