Proč stojí konstrukce nových proudových motorů miliardy?

I když ignorujeme platy všech zúčastněných; inženýři, prodejci, management, Q / A týmy, výrobní týmy, více prodejců a pak několik náhradních techniků …

Já ne “ Nerozumím. Pokud se jedná pouze o konstrukci proudového motoru, pak suroviny pravděpodobně nemohou být hlavním faktorem, i když je to něco jako titan nebo kompozit.

I když samotné suroviny nemusí být nutně nákladné, materiály, stejně jako obrábění a zpracování , mohou být docela nákladné. To lze dále smíchat, pokud motor používá nějaký nový materiál pro což zatím neexistuje efektivní výrobní metoda. To byl případ celé produkce SR-71 Blackbird , která potřeboval přijít na to, jak pracovat s titanem, než něco skutečně vyrobil . I když se na nový motor vyrobí díly na zakázku, společnost bude muset přijít na to, jak vyrobit části v dostatečném množství y k výrobě motorů pro trh.

Kolik prototypů byste mohli potřebovat? Myslím, že doufám, že to není všechno pokus a omyl.

To není, ale FAA může vyžadovat různé demonstrace, kde ničí motor a můžete se vsadit, že si to výrobce vyzkouší před provedením jakýchkoli oficiálních testů. Jakmile projdou počátečními testy, létající prototypy budou muset být postaveny a otestovány na skutečných drakech, které stojí peníze, běží tryskové palivo, které stojí peníze.

Další věcí je počítačový software, o kterém jsem si myslel, že by jeho návrh byl snazší a levnější. Samozřejmě nemůžete pouze zadat požadovaný tah a stisknout tlačítko, ale určitě existuje slušný fluidní dynamický software, který vám pomůže navrhnout něco mnohem jednoduššího a rychlejšího než dříve.

Díky tomu jsou některé věci rychlejší, například FEM , a jistě usnadňuje složité směrování, ale jako dobrý klíč je CAD software nástroj , který dělá věci rychlejší a jednodušší. Nedělá to za vás.

Komentáře

• Čísla nákladů na palivo pro provoz moderního motoru na různých úrovních výkonu na jeden den testování může být užitečné tuto odpověď posílit.- Rovněž by mohla být užitečná další úvaha o nákladech, jako jsou nemovitosti a potenciální ‚ starší náklady ‚ jako vyplácení akcionářům nebo správa penzijních fondů. zvýraznit. Projekty tryskových motorů nejsou koneckonců ‚ obvykle prováděny z osamělé inženýrské ‚ garáže … Jak se říká, náklady se sčítají , a pak budete nakonec muset zaplatit lidem, aby tyto náklady sčítali …
• Nikdy nepodceňujte náklady na vybudování nástrojů potřebných k sestavení produktu. Příklad jiného než leteckého průmyslu: nástroje potřebné k výrobě čipu integrovaného obvodu mohou stát více než milion dolarů, a to za předpokladu, že již vlastníte všechna výrobní zařízení, a to ‚. Kdykoli vaše testy zjistí chybu, která vyžaduje velkou změnu, můžete tyto náklady zaplatit znovu.
• Vidím vaše ‚ suroviny ‚ a já vám vychovám titanové kovářství .
• Zde je skvělý odkaz , kde se zobrazuje, jak jsou testovány motory … ‚ byly testovány na letadle postaveném pro testování motorů …
• Stojí za zmínku, že protože moderní CAD dělá věci rychlejší a jednodušší, mohou inženýři navrhovat složitější věci. Často ‚ nakonec nebudete trávit méně času navrhováním věcí, navrhujete věci, které dříve nebyly ‚ proveditelné.

Proudové motory jsou jedny z nejsložitějších strojů, jaké byly kdy vytvořeny. Musí být co nejlehčí, nejúčinnější, nejbezpečnější a nejspolehlivější. Existuje důvod, že většina nových dopravních letadel byla v poslední době ovlivněna zpožděním od výrobců motorů. To je těžká rovnováha, pokud jde o plánování, pokud jde o plán a rozpočet.

Vývoj a nákup proudových motorů by určitě mohl být levnější. Můžete je získat za relativně „přijatelné“ ceny dálkově ovládaných letadel. Náklady se však určitě zvyšují s měřítkem a majitel letadla očekává, že motor bude fungovat tisíce hodiny s minimální údržbou, přičemž spalujete co nejméně paliva a nikomu neubližujete. Každá nová generace motorů byla efektivnější než ta předchozí a tato vylepšení nepřicházejí zadarmo.

Pokud se jedná pouze o konstrukci proudového motoru, pak suroviny pravděpodobně nemohou být hlavním faktorem, i když je to něco jako titan nebo kompozit.

Nejde jen o suroviny, ale také o zpracování. Moderní motory posouvají materiály až na hranici svých možností. Je třeba vyvinout pokročilé výrobní technologie.

Řekněme, že máte nový materiál nebo proces, který chcete použít. Může se snadno vzít nejméně stovky tisíc dolarů jen na vývoj jednoho a nový motor by mohl zahrnovat mnoho z nich. I pro levnou surovinu je množství práce potřebné k vytvoření testovacích článků, nastavení testů, jejich spuštění a dokumentaci výsledky rostou velmi rychle. Chcete-li se ujistit, že rozumíte tomu, jak bude nový materiál nebo proces fungovat, než s ním budete pokračovat. Pokud se něco pokazí , vytvoříte velké problémy pro vaše zákazníky (výrobce letadel a jejich zákazníky).

Kolik prototypy, které byste mohli potřebovat? Myslím, že doufám, že to není všechno pokus a omyl.

„Zkouška a chyba“ se někdy také nazývá „věda“ což je to, co potřebujete k vývoji nových technologií. Je zřejmé, že s postupujícím testováním a zvyšujícím se rizikem byste chtěli, aby se „chybová“ část stále snižovala. Zkušební část je však velmi důležitá pro pochopení toho, jak věci ve skutečnosti budou fungovat (nebo ne). To znamená nejen prototypy v plném rozsahu (což projít několika designovými iteracemi, dokonce i certifikací letounu), ale také subsystémy a součástmi. A musíte udělat dostatek testů, abyste měli statistickou jistotu, že výsledky lze spolehlivě reprodukovat.

Další věcí je počítačový software, o kterém jsem si myslel, že by jeho návrh byl snazší a levnější.

To je jistě pravda a tyto technologie snížily množství fyzického testování, které je třeba provést. Ať tak či onak, bude vás to stát peníze.

U produktů, jako jsou tryskové motory, lepší nástroje obecně neznamenají, „jak levné můžeme udělat tento proces „ale„ o kolik vyšší výkon můžeme získat za stejné peníze. “

Proč je to tak drahé? Existuje nějaký mimořádně nákladný proces certifikace?

Ano. Lidé rádi létají v letadlech s motory, které stále fungují a nevybuchnou. To znamená přísné předpisy a certifikace.V případě FAA pokrývá 14 CFR část 33 požadavky na certifikaci proudových motorů, aby se pokusily o co nejjednodušší případy selhání. Zde jsou jen některé z testů vyžadovaných předpisy:

• Vibrace
• Overtorque
• Kalibrace
• Vytrvalost
• Přehřátí
• Celý provozní rozsah
• Testy systému a komponent
• Blokování rotoru
• Úplné roztržení
• Zadržení nože / nevyváženost rotoru
• Požití deště, krupobití a ptáků

Některé z těchto testů budou destruktivní, ať už záměrně nebo náhodou. Některé z nich si budou vyžadovat spoustu času a úsilí. Jen papírování spojené s pochopením všech těchto požadavků a dokumentací regulačním orgánům, že jste je splnili, může snadno zabrat dobrý kus vašich 100 lidí.

Možná někdo může vysvětlit obecný proces konstrukce proudových motorů, protože jsem si jist, že by to bylo užitečné. Představují si to tak, že projdete krok za krokem a pokusíte se každý tvar a průměr čepele upravit správně.

Zní to, jako byste měli základní nápad. Ale inženýrství je v detailech o ďáblovi.

Za prvé, moderní motory mohou mít 20 nebo více stupňů, připojených ke 2 nebo 3 samostatným cívkám. Inženýři musí rozhodnout o optimálním počtu stupňů a cívkách pro konstrukci motoru. To znamená analyzovat mnoho různých konfigurací, složitost má tendenci se exponenciálně zvyšovat, protože každá fáze ovlivňuje zbytek systému.

Ano, proces je relativně jednoduchý, pokud k analýze dáte statické podmínky. „Je důležité optimalizovat spotřebu paliva při plavbě.“ Motor však stále musí pracovat za obrovských podmínek. Pak existují dynamické podmínky zrychlení a zpomalení. Motor musí startovat a být stabilní v bočním i zadním větru. Musí být schopen začít po extrémním chladu na zemi nebo ve vzduchu . Při rozšiřování a smršťování teploty se mohou stát divné věci.

Pokud se díváte na jednoduchou analýzu toho, jak změna tlaku a teploty proudovým motorem, pravděpodobně bude hodně mávat kolem stupně zvaného„ spalovací komora “, kde magicky zvýšíte teplotu. Proces spalování paliva v extrémních podmínkách proudového motoru je extrémně složitý. Vzduch proudící vpředu musí být stlačen a poté dostatečně zpomalen, aby nehasit plamen. Plamen musí být během provozu obsažen v části spalovací komory a nesmí přehřívat stupně turbíny za ním.

Vyšší teploty a tlaky poskytují lepší účinnost, ale materiály jsou tlačeny na hranici svých možností. Je třeba zdokonalit nové superslitiny a výrobní techniky, aby se vytvořily materiály schopné odolat extrémním teplotám při otáčení v tisících otáček za minutu. Musí do lopatek vložit malé otvory a průchody, aby vytlačily chladicí vzduch, který zakrývá povrch lopatky, aby nedocházelo k přímému kontaktu s extrémně horkým vzduchem v turbíně.

Pak máte také mechanické energie odebíraná generátorem a pneumatická energie odebíraná pro odvzdušňovací systém letadla. Motor musí být schopen zvládnout různé požadavky těchto systémů.

Existuje také problém různých rotací cívek a tisíců otáček za minutu a nezpůsobení příliš velkého třecího tepla nebo předčasného opotřebení. porozumět teplotám, aerodynamice a rotačnímu namáhání každé části v celém provozním rozsahu motoru a jak ovlivňuje zbytek motoru.

A nestačí jen něco pořídit To funguje. Někdo si vždy položí otázku: „Jak to můžeme zefektivnit?“ Moderní motory táhnou mnoho různých triků, jak vytlačit každý kousek efektivity, kterou mohou. Odvzdušňuje se vzduch a lopatky lze nastavit tak, aby byl motor stabilní za všech provozních podmínek. Vyvíjejí se nové koncepty a technologie. Moderní turbodmychadla mají problém nízkotlaké turbíny v zadní části, která potřebuje co nejrychleji točit, aby byla efektivní, připojená k přednímu ventilátoru, který potřebuje, aby se točil mnohem pomaleji. U příkladu Pratt & Whitney, který uvedete, bylo jejich řešením převodovka, která umožňovala oběma točit různými rychlostmi. Jednalo se o velmi obtížnou výzvu, která jim trvalo desítky let, než se konečně dostali ke konečnému produktu.

Celá tato složitost musí být spravována software, který monitoruje řadu senzorů v celém motoru a neustále upravuje mnoho parametrů tak, aby udržoval stabilní a efektivní provoz. Tento software musí běžet na počítačích, které budou pracovat v širokém rozsahu teplot a za stálých vibrací.

Musíte také pamatovat na to, jak budou všechny tyto tisíce dílů vyrobeny a poté smontovány a následně udržovány po celou dobu životnosti motoru. Potřebujete lidi, kteří plánují, aby zajistili, že mechanik bude mít přístup ke správným komponentám s nástroji, které potřebují, a jaké procesy je třeba dodržovat, aby bylo možné sestavit a rozebrat různé části.

Pak existují také vedlejší účinky jako hluk a znečištění. Budou mít inženýři za úkol pochopit, jak jsou generovány a jak je lze snížit na přijatelnou úroveň s co nejmenšími náklady.

Toto je pouze přehled mnoha oblastí, které se podílejí na konstrukci proudového motoru. Určitě jich je více a každý detail zde může snadno vyžadovat, aby na tom pracoval specializovaný tým.

Komentáře

• Přirozeně jsem si přirozeně spočítal, že potřebujeme asi 1 000 z těchto 50 liber tažených RC motorů (každý 5 000 $), aby mohl létat A320. 🙂
• @PerlDuck Zahrnuli jste do tohoto výpočtu vyšší spotřebu paliva motorů, dodatečnou hmotnost motorů a přídavného paliva a vyšší spotřebu paliva díky této dodatečné hmotnosti a dodatečná hmotnost tohoto paliva a vyšší spotřeba paliva díky této dodatečné hmotnosti …?
• Toto je skvělý přehled o složitosti moderního ‚ proudu ‚ engine, ale neviděl jsem ‚ nic, co by ukazovalo, jak to všechno dohromady dosáhlo 10 miliard USD. Odhad počtu lidí potřebných pro specifikace, design a redesign, testování, vybavení atd. By této odpovědi pomohl (pro mě.)
• @Alexander Samozřejmě ne. Byl to jen vtip. Byl jsem jen zvědavý, kolik z těch malých budeme potřebovat. Přiměl jsem přemýšlet o mušce s tisíci drobných očí ve srovnání s jinými zvířaty, která měla jen dvě větší.
• @CramerTV, počet zapojených lidí? Spousty. Pokud například ‚ používáte novou superslitinu, musíte kvantifikovat vlastnosti materiálu: technik mechanických zkoušek k měření pevnosti, tvrdosti, houževnatosti atd. , chemik pro potvrzení složení, strojník pro přeměnu sypkého kovu na zkušební vzorky a vedoucí laboratoře pro koordinaci věcí. To jsou ‚ čtyři lidé jen pro jeden aspekt jedné části konstrukce proudového motoru.

Naposledy jsem zkontroloval, že většina vědců a inženýrů nevydělává milionářské platy. Myslím, že je to více než 100 až 250 tisíc vrcholů. I kdybyste na tom měli 100 z nich pracovat 10 let, bylo by to 250 milionů, tedy čtvrt miliardy dolarů.

Platy v leteckém průmyslu jsou v průměru nižší než 100 tis., IT to nejsou, ale nejde o problém.

Můžete vyvinout základní experimentální proudový motor se 100 inženýry a vědci. Jde o to, že s takovým týmem nemůžete navrhnout a postavit sériově vyráběný proudový motor.
S 1000 můžete. Letecké společnosti a úřady však chtějí, aby to bylo spolehlivé, a vy nemůžete vytvořit spolehlivý vysoce obtokový proudový ventilátor s pouhým 1 000. tisíce kvůli tomu, jak důkladně musí být vše ověřeno a dvakrát zkontrolováno.

Budování konkurenčního dopravního letadla motor je ještě těžší. Bylo by to dnes realistické s 10 000 zaměstnanci, ale stále výkon. Úkolem není jen design dílů motoru, většina tvrdé práce spočívá ve vyzkoušení stovek materiálů v R & D, design strojů, vývoj technologií, vývoj QM a QC. Všechny věci, které přispívají k výrobě dobrých motorů a jejich následné efektivní výrobě.

Saturn, jeden z menších stavitelů proudových motorů, dnes zaměstnává ~ 23 000 zaměstnanců.
Pratt & Whitney, nejmenší z velké trojky na Západě, má ~ 40 000.
Rolls-Royce, který většinou vyrábí letecké a kosmické motory (značka automobilů byla dávno vyprodána), má ~ 50 000 zaměstnanců.
Také ~ 50 000 pro GE Aviation, dalších 200 000 v General Electric celkově.

Ne všichni jsou inženýři a vědci, ale více než polovina zaměstnanců v těchto technologicky vyspělých odvětvích je ve výzkumu, designu, inženýrské, správní a další úlohy, které přispívají k nákladům na konstrukci.

Skutečný konstrukční tým moderního proudového motoru bude mít méně než 1 000 lidí. Ale to jsou jen lidé, kteří provádějí práci na vysoké úrovni, vývojová schémata, výpočty FEA, návrhové modely.
Budou se spoléhat na tisíce, že jim dodají data. Z jejich modelů tisíce dalších vytvoří podrobné výkresy a CNC programy pro každou jednotlivou součást. Poté musí být pro každou jednotlivou část vyvinut samostatný program QC.

Nelze jednoduše kopírovat a vložit z návrhových výkresů do CNC programů. Nelze z nich ani kopírovat a vložit do programů měřicího stroje pro QC.Měřicí základny jsou různé, takže tolerance jsou různé, je to jiná úroveň podrobností. Udělejte tu chybu jen jednou. Pro malou a ne zvlášť kritickou část a důsledky může být patrný .

Odpovědi jsou velmi dobré v tom, že podrobně popisují potenciální náklady, ale řeknu jiný úhel pohledu na tyto typy otázek. Ve vysoce konkurenčním prostředí budou společnosti vrhat na problém tolik peněz, kolik stojí za to, aby byly vyřešeny. Ekonomicky řečeno: „mezní náklady se rovnají meznímu zisku“ .

Při navrhování nového enginu začínáme všemi změnami, které poskytují velké zlepšení výkonu při nízkých nákladech. Postupem času budou tyto „triviální“ změny prozkoumány a pokud je jich dost „zisk“ z nepřetržitého útoku na problém, budou napadeny složitější změny s menšími očekávanými zisky.

Nyní se zamyslete nad tím, jak vysoký je zisk výkon motoru je: Kolik paliva se za těch tisíc hodin ušetří? Jaká je očekávaná budoucí tržní hodnota tohoto paliva ve světě s rostoucím nedostatkem a očekávaným zdaněním CO2?

Nyní zvažte, že tento nový motor nebudete implementovat do jediného letadla, ale do velké flotily stovek, možná tisíců letadel? Jakékoli vylepšení motoru, které provedete, má právě takovou velkou tržní hodnotu. Nakonec zvažte, že mnoho vylepšení nové generace motorů lze později převzít do novějšího vývoje, něco, co se označuje jako „stojící na rameni obrů“.

Příklad Vezměte si motor, který stojí kolem 30 milionů USD. Zlepšení výkonu, které zvýší hodnotu každého motoru pouze o 1%, bude mít hodnotu 300 milionů USD, pokud se tento motor prodá 1000krát. Pokud lze toto zlepšení výkonu znovu použít v příštích 10 generacích motorů, má hodnotu 3 miliardy USD. Tento jednoduchý příklad vám ukazuje, že mezní hodnota R & D se může velmi rychle dostat opravdu vysoko, a že společnosti jsou proto ochotné za tyto problémy hodit spoustu peněz.

Kromě dalších vynikajících odpovědí bych se rád zaměřil na podstatu výzkumu.

Práce spojená s vývojem a zkoumáním myšlenek, které nejsou schopny vyřešit pomocí počítačových modelů, jsou obrovské .

Jak si uvědomují další odpovědi, proudové motory se vyvíjejí na špičce teorie a nových myšlenek, stejně jako prosazují ty stávající.

Konkrétní typický příklad č. 1

Předpokládejme, že věříme, že čepel ventilátoru může být zesílen, pokud je odlitý způsobem, který roste bez určitých krystalických vad, nebo s určitou krystalickou strukturou, která by teoreticky měla být možná. Říkejte tomu „delta forma titan-uhlík krystalická matrice“ nebo „delta-TCCM „Zkrátka. To by umožnilo o 1,7% tenčí a lehčí čepele, aniž by došlo ke ztrátě pevnosti nebo bezpečnosti, nebo čepele, které mohou běžet o 1,5% rychleji bez zvýšení stresu. Pokud je to správné, mohlo by to být v rámci příští generace aktuální engine.

Problém je v tom, že až vás model zavede. Nyní to musíte skutečně spolehlivě dosáhnout jako problém vědy o materiálech. Musíte

• Navrhnout postup pro spolehlivý vývoj delta-TCCM v laboratoři, což může být obrovská výzva. Možná budete muset prozkoumat více technik, zvážit, jak se mění, jejich náchylnost k chybám a rizikům. Podmínky pro spolehlivou výrobu delta-TCCM s nízkou chybovostí mohou být velmi přesné a obtížně udržovatelné po dobu, kterou to vyžaduje. To může být obrovský problém, zdaleka triviální. Pokud si nepřejete, aby to trvalo roky, možná budete muset hodit 600 lidí právě na průzkum delta-TCCM, abyste jej změnili z konceptu na použitelný materiál s ověřenými vlastnostmi.

• Vlastnosti mohou být teoreticky jen do jisté míry předvídatelné. K vyřešení problémů budete možná muset přidat stopová množství nebo drobné změny procesu, na základě pocitu střeva. Každý z nich je mini projekt sám o sobě.

• Materiál může být po vytvarování obtížně tvarovatelný, takže se možná budete muset vrátit do své laboratoře, abyste nejen navrhli zařízení, které jej spolehlivě vytvoří, ale také jej spolehlivě vytvořit tvarovat . Perfektní tvar.

• Musíte se zvětšit z laboratorního na průmyslové měřítko. To znamená, vytvořit jej dostatečně pro potvrzení vlastností a nakonec vytvořit čepele. „není ani zdaleka tak triviální. Průmysl je plný věcí, které lze snadno vytvořit v malém množství pro výzkum, ale je neuvěřitelně obtížné je vyrobit za stejných podmínek. Spolehlivě přecházíme od 2 mm ² vzorků bez zjistitelných vad krystalické / atomové struktury k zakřivené 1.5m lopatky ventilátoru bez zjistitelných vad krystalické / atomové struktury je v mnoha případech přesně tak obtížné, jak se zdá.

• Musíte otestovat a vyhodnotit deset tisíc vzorků tisíci způsoby – izolovaně a v tisíci scénářích v motoru. Jedná se o velmi intenzivní proces. Jaká je jeho atomová struktura, jak selhává (jaké jsou její způsoby selhání a bezpečné limity), jak její atomová struktura reaguje na stotisíc kombinací / druhů / vzorců stresorů, krátkodobých i dlouhodobých – získání dostatečného porozumění skutečné vlastnosti, aby se na ně mohla spolehnout pro bezpečnost tryskového letadla. Možná se vraťte k základům, pokud něco není podle potřeby. Koneckonců, pokud selže pouze jeden motor a chyba bude vysledována v zásadním problému s materiálem, bude ohrožena celá vaše reputace a sortiment. a za všechny dosud prodané produkty bude vrácena částka, plus soudní spory. V nejhorším případě by mohlo být v tomto smyslu ohroženo celé vaše podnikání ve výši 500 miliard $.

• Vy mohl také postavit 2 nebo 3 celé prototypy výrobních závodů (továren) na různých místech, jen pro delta-TCCM, aby potvrdil, že můžete svou kontrolu kvality delta-TCCM ve skutečnosti spolehlivě reprodukovat v čase a v různá zařízení / zdroje.

• Lopatky ventilátoru jsou obvykle vyrobeny z kombinace různých materiálů. Například GE-9X, v současnosti největší vyráběný proudový motor, používá kompozit z uhlíkových vláken s ocelovými náběžnými hranami a odtokovými hranami ze skleněných vláken pro ochranu proti úderům ptáků. Samotné vytváření a tvarování delta-TCCM nestačí, vyžaduje také techniky, které dovolte, aby byla součástí kompozitního nože, dostatečně pevně, aby si udržela svou jednotnou strukturu pod všemi namáháními a cykly zahřívání / chlazení a vibracemi, které jsou součástí životnosti lopatek. Pokud se komponenty nebudou pohybovat, zmenšovat a rozšiřovat společně, čepel může nakonec oslabit.

• Pokud to funguje, možná budete muset vybudovat celý řetězec nástrojů jen pro delta-TCCM. Obráběcí nástroje, výrobní nástroje, odlévání čepelí (možná jsou destruktivně odlévány a pro každou součást potřebujete novou formu), speciální laserové nebo jiné svařování, vývoj povlaků delta-TCCM a lepidel v prostředí motoru, což jsou všechny jejich vlastní nezávislé projekty. Funguje to.

A to je jen projekt komercializace delta-TCCM. Snadno 20 – 50 milionů dolarů (celkový odhad z mé strany, ale dává Můžete mít rozpracovaných 50 nebo 200 takových projektů a další přicházející ve vašem toku R & D, všechny související s koncepty, které se chystáte prozkoumat pro svou novou generaci motory – a všechny jejich náklady je třeba uhradit prodejem motoru, až bude konečně kompletní.

Konkrétní příklad 2:

Raketoplán musel při opětovném vstupu odolat intenzivnímu teplu. Daleko více tepla, než by jakýkoli materiál vydržel. Dosažená myšlenka byla jednoduchá: ablace. Povlak by raději shořel, než by se roztavil, postupně by byly vystaveny vrstvy níže, ale nedegradoval by jako celek.

Vytvoření materiálu bylo velkým úsilím. Teorie takových věcí nebyla příliš velká, jen cíl vytvořit takový materiál. Obrovský výzkum. A pokaždé: „Dobře. Nyní najděte způsob, jak udělat totéž, ale snížit o 20% váhu. “

Komentáře

• Přidejte k tomu náklady na všechny nápady, které znělo to skvěle , dokud nenarazili na neúspěch v jednom z těch kroků, které prostě ‚ nelze překonat. Celou tu dobu, peníze & úsilí o odložený projekt a čas začít znovu u nového.

Kromě dalších odpovědí:

Proudové motory jsou nejen složité, ale fungují i na hraně toho, co je fyzicky možné. Například moderní proudové motory běží při vnitřních teplotách, které mohou být vyšší než teplota tání použitých kovů.

Když navrhujete nový proudový motor, aby byl úspěšný na trhu, musí být lepší než motory, které jsou v současné době k dispozici: musí mít větší tah, nižší hladinu hluku, nižší palivo spotřeba, vyšší spolehlivost, nižší provozní náklady nebo jejich kombinace.

To znamená, že každý design posune „na hranu toho, co je fyzicky možné“, tj. posune současný stav techniky. Nejde jen o nový design motoru, musíte vyvinout nové materiály, nové konstrukční metody atd. Pak musíte prokázat, že je tento váš nový vývoj bezpečný. Tady jsou náklady: vědecký výzkum (který vždy nese riziko, že váš nový nápad nebude fungovat tak dobře, jak jste doufali), vývoj nové technologie na úroveň připravenou pro spotřebitele a certifikace.

Myslím, že většina odpovědí řeší body celkem pěkně, týmy jsou obrovské a je tam spousta drahých zapojena sada.Přidal bych další tři body:

• Existuje riziko, které je třeba ocenit. Není to jako ve Pharma, ale ne všechny motory se prodávají stejně dobře, takže vy potřebujete spravovat náklady napříč různými motory a designy.

• Jedná se o vysoce specializované stroje, takže společně s novým motorem budete vyvíjet nové nástroje, nové měřicí techniky a nový software. (Existuje mnoho spin-offů a výsledných výhod těchto programů, např .: dotyková spouštěcí sonda )

• Pro ilustraci podstaty materiálů a výrobních nákladů by tyto motory byly levnější, pokud by byly vyrobeny z masivního zlata.

Znám toho člověka, který profil navrhuje fanoušek pro jednoho z velkých výrobců. Je to jen akademik, který přispívá k tomuto designu, a to je jediný problém, na kterém pracuje. Ale to zahrnovalo vývoj nového softwaru pro výpočet toku.

Problém není v zásadě o proudových motorech, ale o vytváření složitých věcí obecně.

Důvody jsou stejné jako pro stavbu komplexní software. Existují jen postupné rozdíly.

Na otázku lze pohlížet jako na “ Proč je vytváření komplexních systémů vysoké kvality překvapivě nákladné? “

Hlavní problém je c komplexnost. Konstrukce stávajících proudových motorů je složitá a víme, že návrh alternativy je složitější proces. Totéž znovu pro skutečné sestavení jednoho v sérii.

Chceme vytvořit komplexní artefakt, pojďme jej pojmenovat “ nový proudový motor „.

K tomu potřebujeme design

.

Na základě toho potřebujeme specifikaci designu .

Abychom to ověřili, musíme vytvořit alespoň jednu instanci.

V praxi chceme být schopni vytvořit několik příkladů za omezené náklady na jednu instanci.

To znamená, že musíme vytvořit i několik dalších artefaktů:

Musíme vytvořit jeden nebo více prototypů, aniž bychom omezili náklady.

Musíme vytvořit kompletní sadu nástroje pro výrobu více instancí artefaktu.

Musíme také vytvořit nástroje pro otestování artefaktu.

Musíme otestovat jeden nebo více prototypů a více vytvořených instancí na základě specifikace návrhu.

Musíme provést externí organizaci, která otestuje specifikaci designu na základě certifikačních pravidel.

Musíme vytvořit e instance interního testu organizace založené na pravidlech certifikace.

Musíme vytvořit dokumentaci včetně spolehlivých pokynů pro více variant služby.

Všimněte si, že to vše nezávisí na složitosti věci chceme vytvořit. Nezáleží ani na tom, zda vytvoříme fyzický artefakt, platí to samé pro vytvoření jeho simulace a vytváření instancí jeho integrací do simulace letadla zákazníka.

Mnoho kroků je poněkud komplex sám o sobě. Když kroky interagují, složitost má tendenci se množit, místo aby se přidávala. Například drobná chyba ve specifikaci návrhu způsobí ve většině kroků drobné změny a každý z nich má významnou režii. Změna velikosti jednoho šroubu a síly jednoho svaru vyžaduje prakticky stejné úsilí jako pouze změna velikosti šroubu, protože převažují režijní náklady.

Pokud stavíme něco složitého, jsou zde některé protichůdné intuitivní aspekty složitosti. Důležité je, že složitost a úsilí testování se velmi rychle zvyšuje s ohledem na zvyšující se požadavky na kvalitu. To je z části proto, že existuje mnohem více menších chyb než větších. To znamená, že je třeba zpracovat mnohem více jednotlivých chyb, což vyžaduje více prototypů. Režie při zpracování malé chyby je přibližně stejná jako u velké chyby.

Chcete-li ilustrovat účinek zvyšujících se požadavků na kvalitu, přemýšlejte o stavbě letadla na základě plánu určujícího tvar a velikost jeho částí . Porovnejte to s dalším požadavkem na celkovou délku s tolerancí několika centimetrů. Nyní musíte vzít v úvahu variace připojení komponent, jako je vzdálenost šroubů od okrajů dílů a také tepelná roztažnost dílů. Nyní upřesněte požadavky na zadání délky s tolerancí několika milimetrů podle teplotní křivky. Nyní je třeba provést několik testů několikrát poté, co zjistíte, kolikrát je dost. A rozdíly v tepelné roztažnosti různých materiálů a dílů od různých dodavatelů se stávají relevantní. Získáte bod. A jen v případě, že se zdá být irelevantní starat se o tepelnou roztažnost: Lockheed SR-71 Blackbird ve skutečnosti unikl palivem, když byl studený na zemi, ale neudělal to při letu na Mach 3,2 a teplotě trupu kolem 300 ° C, na základě přijatých limitů přesnosti . Concorde se za letu při teplotě asi 100 ° C prodlouží o 17 cm.Při umisťování hydraulických vedení se skvěle bavili.

Přidávání jednotlivých dílů je v zásadě mnohem složitější, než by intuice očekávala. Přidání dílu k tryskovému motoru nezahrnuje pouze stabilitu dílu, ale také stabilitu a změnu tvaru během tepelného cyklu a stanovení přijatelného počtu cyklů před servisem.

Všimněte si, že toto všechno, kromě ilustrující příklady, nemá nic společného s proudovými motory, dokonce ani s tím, zda chceme postavit něco fyzického.

Specifické konstrukční prvky pro proudový motor lze najít v jiných odpovědích a jejich složitost lze odhadnout použít k odvození veškerého úsilí zde.

Stávající odpovědi dělají skvělou práci při zodpovězení toho, proč jsou proudové motory nákladné na vývoj: protože jsou tak komplikované. Pokusím se odpovědět, proč jsou proudové motory tak komplikované? Abychom tomu porozuměli, musíme prozkoumat ekonomiku proudových motorů a jde o palivovou úspornost.

Řekněme, že půjdete nakupovat nové auto a jedno auto dostane o 1% lepší plyn najetých kilometrů jako ten druhý. Možná 30 mpg a 30,3 mpg. Říkáte, že jsou tak blízko, že to sotva záleží. Mohlo by to být stejné a začnete se dívat na to, který z nich má lepší zvukový systém nebo nejstylovější sedadla. Ale když letecké společnosti nakupují nová letadla, 1% rozdíl v palivové účinnosti je OBROVSKÝ.

Letecké společnosti jsou velké a tryskové palivo je drahé. Skromná letecká společnost (řekněme Jet Blue) utratí 1–2 miliardy $ ročně pouze za tryskové palivo. Když si koupíte nové letadlo, vydrží obvykle 30 let. Takže po celou dobu životnosti flotily utrácí letecká společnost něco jako 45 miliard $ za palivo. Pokud je jeden proudový motor o 1% horší z hlediska palivové účinnosti, bude to leteckou společnost stát ~ 450 milionů $ za 30 let. To znamená jednoprocentní rozdíl v palivové účinnosti.

Nyní mohou vyrovnat další věci, jako je kupní cena motoru, náklady na servis a náhradní díly atd. Takže proudový motor, který má o 1% horší palivo účinnost může být i nadále celkově konkurenceschopná, pokud ji vynahradí v jiných oblastech. Ale přes několik procent je rozdíl tak velký, že jste je nemohli ani rozdat.

Takže nakonec skončíte v této intenzivní soutěži „závodů ve zbrojení“ mezi hlavním OEMS proudových motorů. Jeden společnost dělá jejich motor trochu komplikovanějším, takže mohou o malý zlomek zlepšit palivovou účinnost, a pak všichni ostatní závodí, aby ho dohnali. To pokračuje rok co rok, model motoru za modelem motoru, a než víte, co začal jako poměrně jednoduchý stroj, byl extrémně komplikovaný a jeho výroba je tak nákladná.

Komentáře

• A modest sized airline (say Jet Blue size) will spend $1 - 2 billion per year on jet fuel alone. … Miliarda? Je potřeba citace. Trochu matematiky to vyvrací. Rozpočtové letadlo, možná 4 lety denně, 150 ppl za let, 60 babek za letenku. Hrubý příjem z toho je 13,14 milionu ročně. by se někdy mohl přiblížit 1 miliardě. Měli jste na mysli 1 – 2 miliony ?
• @ DrZ214 ne, myslel jsem miliardu. Viz například: businessinsider. com / … klíčová nabídka “ … daně za pohonné hmoty a související daně vzrostly za čtvrtletí na

Toto je pouze část odpověď, ale nechtěl jsem to zveřejnit v komentáři poté, co moderátoři řekli, aby odpovědi z komentářů nezachovával:

Podívejte se na účetní koncept „zatížená sazba.“ Pomáhá si uvědomit, že ke spolupráci nepotřebujete 100 techniků. Potřebujete 100 inženýrů v budově, která musí udržovat rozsvícená světla a topení nebo klimatizaci, se správci a pomocnými administrátory a všemi dalšími skvělými lidmi, kteří udržují produktivitu inženýrů. Když započítáte všechny tyto další náklady na podnikání, hodinová sazba, kterou společnost musí zaplatit (na rozdíl od toho, co dostává inženýr), je zcela odlišná.