美军航空维修保障模式研究

《装备维修技术》2021年第6期

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美军航空维修保障模式研究

宋佳愉

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241000）

摘 要：美军第四代战斗机带来了维修体制、观念和维修方式的改变，F-35更是从设计之初就全面规划了全寿命周期的维修保障

模式，通过研究学习F-35如何实行寿命周期持续保障的策略和应用的先进保障技术，对比在修三代机现行维修模式的现

状，结合四代机维修保障设计理念和设计目标，提出目前四代机全寿命周期保障需要研究的问题、研究的方向等，以期对

四代机的全寿命周期维修保障模式进行进一步的研究与规划。

关键词：全寿命周期；两级维修；基于性能的保障；维修保障社会化；自主保障

中图分类号：V267

1研究方法

通过了解F-35两级维修方案的规划和实施，分析四代机维修

工作内容、维修分工及维修人员配备等的确定路径；

通过了解F-35基于性能的保障（PBL）实施方案及保障措施，

探索四代机维修保障社会化的需求及预期目标；

通过了解F-35自主保障系统的设计思路及实施过程，分析四

代机维修保障存在的不足及应对措施。

2两级维修体制

2.1F-35两级维修特点

2.1.1基层级（外场级）维修

F-35基层级维修工作的管理基本上不再需要人工参与，主要

由专门开发的机上与地面的“预测与健康管理系统”和自主保障

信息系统联合完成，该系统自动告知维修部门哪些维修工作迫切

需要开展，需要具备哪些维修技能。维修人员按照该系统的提示，

利用便携式维修辅助设备完成相关维修工作。

2.1.2基地级维修

F-35基地级维修采用主承包商与军方建制基地联合的方式，

采用基于性能的最佳值持续保障（PBL）策略[1]，实现军方保障和

承包商保障之间的协调统一，以充分利用企业和政府各方的资源，

减少基础设施的重复开发，建立军地之间的长期合作关系。

2.1.3F-35维修规划

F-35维修规划（维修工作、维修体制、维修人员配备等）的

考虑，在飞机的研制设计阶段就充分提出装备在使用过程中的预

防性维修和修复性维修，确定保障资源需求，为保障资源规划提

供输入。F-35的维修规划使用了以下虚拟手段：

（1）“保障系统分析”数据库。该数据库用来储存各新研装

备的所有维修规划信息，包括修理要求、修理步骤、修理工作描

述、人力/技能要求、维修设施、设备工具、备件、部件维修方案、

修理工作的训练要求、在各种使用环境下的工作任务时间以及必

要的故障隔离工作。

（2）“保障复合模型”。其特点是在建模仿真中，综合考虑各

种基地级维修保障资源，分析它们对装备利用率等参数的影响。

该模型的用途主要包括：确定最优的保障资源组合，包括人力、

备件、保障设备和设施；评估维修需求、维修工作量、维修策略、

保障方案等因素的变化对装备使用效能的影响；评估各备选设计

方案在保障方面的优劣；实施灵敏度分析等。“保障系统分析”数

据库中的数据可以直接输入到“保障复合模型"中。

（3）“修理级别分析软件”。这是用来对装备分级维修方案进

行评估的一种分析软件，用来确定硬件设计方案对分级维修方案

的影响。

（4）建立能精确预测设备的使用寿命和平均故障间限时间

（MTBF）的数据库，实现飞机故障诊断技术的突破以适应PBL。

2.2在修三代机两级维修

2.2.1基层级维修

基层级又分一级（外场）和二级（内场），一级（外场）维修

由机务中队完成，主要完成包括飞行三阶段、周期性工作、专项

检查、拆装更换LRU、保管、校准等维护工作；二级（内场）维

修由修理厂完成，主要完成LRU故障的检测隔离、定检工作、重

要结构部位的无损检测等维修工作。

2.2.2基地级维修 基地级维修由空军机关指定的隶属于空军的大修厂实施[2]。

主要包括对飞机、发动机的翻修，对其零件、组件、子组件的修

理，以及可能的零件制造、修改及试验等维修工作。

2.2.3在修三代机维修规划

在修三代机没有进行全寿命周期维修的规划，也就是说对于

首翻以及后面的翻修，设计单位并未给出相关的要求和文件，大

修厂除了依据军方关于大修的相关规定，还依据设计部门给出的

制造要求转换成大修的工作要求、操作卡片等采用定时大拆大卸

方式进行翻修，这样不可避免的引入新的故障，也造成大量人力

物力的浪费，并且按照制造标准进行翻修，某些生产、测试要求

也不适用于大修的飞机等，存在一系列的问题。

2.3四代机两级维修工作内容的确定

为解决飞机定型前没有规划大修内容、两级维修内容相互割

裂，科学确定飞机全寿命周期内预防性维修内容，维修周期和维

修工作类型，实现基层级（部队级）和基地级两级维修的内容合

理统筹、有效衔接。

以现有基层级预防性维修工作为基础，通过全机预防性维修

统筹优化、系统/成品横向/纵向对比分析、部队预防性维修跟踪分

析以及全机状态监控参数分析研究，进行基层级预防性维修工作

持续优化；通过飞机区域维修检查分析、机表成品隐身要求分析、

机载设备寿命期维修要求分析、基地级结，维修分析等研究，补

充缺失的基地级预防性维修；通过全机机载维修通道研究、基地

级高附加值组件修理、飞机隐身修复、飞机结构及复合材料修理

等技术的攻关与研究，形成修复性维修工作。三类维修工作共同

组成四代机全寿命周期维修任务。

3基于性能的保障（PBL）策略

3.1F-35PBL实施理念及思路

F-35项目是美国第一个在型号研制中全面应用PBL策略的武

器系统，因此它从开始就与众不同的，它是个基于性能的合同，

没有人告诉或要求承包商使用现有的保章设备、现有的大修基地

或当前的技术数据结构，只是要求承包商要为F-35的保障提供具

有通用性和经济承受性的后勤基础设施[3]。就飞机而言，它实质

上是按飞行小时支付与飞机及其使用有关的一切费用。例如，飞

机购买方购买的不仅是飞机，还有全寿命的备件、数据、电子手

册、保障设备和培训。这时，JSF服务团队作为支持性后盾，将会

确保备件供应、培训系统运转正常，并可为客户所用。这样，作

战部队就能够将精力全部集中于使用好飞机。其具体愿景是：

（1） JSF应能在世界上任何作战区域自行部署，其后勤保障

规模仅包括它将发射的武器、飞行所需的燃料和初次激烈战斗所

需的人员；

（2）采用信息技术革新和一体化后勤保障方案，結合高可靠

性和强大的预测与健康管理（PHM）系统，促进视情维修与保障

方案的实施；

（3）将开放系统方法作为基本设计的一部分纳入，以在整个

寿命周期内提供持续利用新兴技术的能力，这些新兴技术应能在

降低使用与保障费用的同时改善飞机的可靠性，从而提高飞机的

战备完好性。

3.2资金与合同流程

主承包商（洛·马公司）与美国政府（军方）签署的PBL主

合同是持续保障方面的保障与训练单一合同。PBL合同中规定的故障维修

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基本性能指标是：军方按每飞行小时付费给承包商，以获得承包

商担保的飞机能执行任务率，以及承包商担保的训练系统可用度

（如99%），持续保障不仅指维护、修理和大修，还包括诸如飞机

升级、供应链管理以及飞行员和维护人员的培训等内容[4]。为此，

洛·马公司也希望通过“基于性能的后勤合同"来应对所有的售后

需求。

3.3组织框架

产品保障业务模型（PSBM）框架，它反映出项目经理（PM）、

产品保障经理（PSM）、产品保障集成方（PSI）和产品保障提供方

（PSP ）等有关各方的职责关系，其中项目经理和产品保障经理

为军方管理部门承担，产品保障集成方和产品保障提供方为军方

或民间的工业部门承担，项目经理或产品保障经理提出需求，由

产品保障集成方负责组织实施。

产品保障业务模型提供了一个新的业务模型框架，其中描绘

了上述诸要素在规划、制定、实施和完成寿命周期持续保障的总

体结构中所担任的不同角色、责任、义务和相互关系，该模型还

描绘了通过实施基于性能的协议来促成各实体之间的关系建立，

囊括了在武器系统部件、子系统或平台的寿命周期内规划、实施、

管理和度量产品保障的总体策略，为费用、能力和风险的横向和

纵向权衡提供了机遇；给出了清晰的义务、责任和集成线；强调

改进沟通和信息共享；强调基于结果（性能）的保障策略。

3.4四代机维修保障社会化需求

一是面向民营研制单位、民企、高校，共享技术成果应用，

合作开展航空装备维修保障基地级核心修理能力攻关，充分发挥

民营单位技术优势，避免重复科研投入；二是与民营单位共享优

势资源，如修理设施设备、器材备件等，满足装备维修保障需求，

减少军事保障资源重复建设；三是创新采用多种形式的装备合作

保障模式，通过共建军民一体化保障体系，在军队基地级修理工

厂掌握核心修理能力基础上，具备优势资源的民营单位可直接承

担相应项目修理任务，与军方修理工厂能力互补。

3.5四代机维修保障社会化实施路径

3.5.1建立航空装备全寿命周期维修保障军民一体化保障体系

从顶层规划角度统筹管理，开展维修保障规划及维修保障能

力建设工作。将军队基地级修理工厂、民营研制单位、高校、优

势民企等有序整合集成，促进军民融合与军民竞争，共同承担航

空装备维修保障任务，为军方提供更经济更高效的保障服务。

3.5.2制定航空装备维修保障配套政策和法律法规

科学管理各型号维修政策制定和维修项目确定，评估核心维

修保障能力，规范军方单位与民营单位任务划分、修理技术转让、

设计资料调拨与更新、设施设备与器材备件共享等，合理开展维

修保障资源建设。

3.5.3从日常维护角度挖掘部队装备保障需求

通过分析装备使用典型故障处理情况、飞机周期性维护工作

重难点项目（部队能力瓶颈项），增强型号能力建设，对条件成熟

的保障项目优先启动具体能力建设。跟用人员结合维护保障工作

平台，牵引修理工厂相关部门采取策略适时与成品单位对接。以

维修方式的优化以及保障模式的创新推动新装备维修保障能力生

成。一是返厂修理，利用承研承制单位技术资源优势，采取合同

承包形式，将装备（分系统）返回承制单位修理。二是基地联合

修理，依托厂内资源机构条件，引入承制单位技术人员与保障资

源开展联合修理。

4自主式保障系统

F-35飞机的自主式保障系统由各种硬件、软件、人员、组织

和基础设施等构成，核心是自主式保障信息系统（ALIS ） [5]。

ALIS是整个自主式保障系统的神经中枢，通过它将飞机与后

勤保障基础设施相衔接，向维修、工程、供应、训练和安全等部

门提供实时、准确的维修和预测诊断数据，将各军种的后勤保障

数据系统连在一起，并与承包商的工程设计数据库交联，从而实

现制定任务计划、实施技术状态管理、分析整个机队状况、调整

计划安排、生成维修任务、修改技术文件、通报安全信息等功能。

ALIS是PHM、维修和任务数据的通道，为所有用户（维修、

训练、供应、工程、安全）实时提供准确的维修和预测数据。它

将各军种的后勤保障数据系统联系在一起，并与武器系统承包商

的工程数据库整合，是触发后勤保障功能的关键系统。

ALIS还能完成"寿命消耗量计算”，即根据PHIM数据，度量飞机结构和部件的残余寿命。它采用趋势分析和预测算法，通过

查看部件使用环境、一段时间的故障和所需的维修，来改进预计

模型。

ALIS的另外一个主要功能是确保在适当的时候向部队提供合

适的备件，向在偏远地方和部署在外的部队提供在线的维修信息，

使之共享专门的技能和知识。它还可以通过远距离训练对使用和

维修人员进行适时的恢复性训练。

5四代机维修保障存在的问题

5.1预测与健康管理系统不成熟