Miksi uusien suihkumoottorien suunnittelu maksaa miljardeja?

Vaikka jätämme huomiotta kaikkien asianosaisten palkat; insinöörit, myyntihenkilöt, johto, Q / A-tiimit, valmistusryhmät, lisää myyntihenkilöitä ja sitten muutama varainsinööri …

En välitä ” Jos ymmärrät vain suihkumoottorin suunnittelua, raaka-aineet eivät voi olla merkittävä tekijä, vaikka se olisi jotain titaania tai komposiitteja.

Vaikka pelkästään raaka-aineet eivät välttämättä ole kalliita, materiaalit, kuten myös työstö ja käsittely , voivat olla melko kalliita. Tätä voidaan edelleen lisätä, jos moottori käyttää jonkinlaista uutta materiaalia jota ei vielä ole olemassa tehokkaalla tuotantomenetelmällä. Tämä pätee SR-71 Blackbirdin koko tuotantoon, joka tarvittiin selvittämään, miten titaanilla voidaan työskennellä ennen kuin mitään todella rakennetaan . Silloinkin kun mittatilaustyönä valmistetut osat on valmistettu uudelle moottorille, yrityksen on sitten selvitettävä, miten osat riittävä määrä y tuottaa moottoreita markkinoille.

Kuinka monta prototyyppiä tarvitset? Toivon, että se ei ole kaikki kokeiluja ja virheitä.

Ei, mutta FAA saattaa tarvita erilaisia esittelyt, joissa ne tuhoavat moottorin ja voit lyödä vetoa, että valmistaja yrittää kokeilla sitä ennen virallisten testien suorittamista. Kun ensimmäiset testit on suoritettu, lentävät prototyypit on rakennettava ja testattava todellisilla rahakehyksillä, jotka maksavat rahaa, ja rahaa kuluttavalla lentopetrolilla.

Toinen asia on tietokoneohjelmisto, jonka ajattelin tekevän asioita helpommaksi ja halvemmaksi suunnitella. Et voi vain syöttää haluamaasi työntövoimaa ja painaa painiketta, mutta varmasti on olemassa kunnollinen nestemäinen dynaaminen ohjelmisto, joka voi auttaa sinua suunnittelemaan jotain paljon helpompaa ja nopeammin kuin ennen.

Se tekee joistakin asioista nopeampia, kuten FEM , ja varmasti helpottaa monimutkaista reititystä, mutta kuten hyvä jakoavain, CAD-ohjelmisto on tool , joka tekee asioista nopeampia ja helpompia. Se ei tee työtä puolestasi.

Kommentit

• Numerot polttoainekustannuksista nykyaikaisen moottorin käyttämiseksi eri tehotasoilla testipäivän ajan. voi olla hyödyllistä vahvistaa tätä vastausta.- Myös kiinteistöjen ja mahdollisten ’ vanhojen kustannusten ’, kuten osakkeenomistajille maksamisen tai eläkerahastojen ylläpitämisen, harkitseminen voi olla hyödyllistä kohokohta. Suihkumoottoriprojekteja ei ’ t yleensä tehdä yksinäisestä insinööristä ’ loppujen lopuksi … Kuten sanotaan, kustannukset laskevat yhteen , ja sitten sinun on lopulta maksettava ihmisille näiden summien laskemiseksi …
• Älä koskaan aliarvioi tuotteen rakentamiseen tarvittavien työkalujen rakentamisen kustannuksia. Esimerkki muusta kuin lentoliikenteestä: Integroidun piirisirun valmistukseen tarvittavat työkalut voivat maksaa yli miljoona dollaria, ja olettaen, että olet jo omistanut kaikki valmistuslaitteet ’. Aina kun testisi löytävät virheen, joka vaatii suurta muutosta, sinun on maksettava nämä kustannukset uudestaan.
• Näen ’ raaka-aineesi ’ ja kasvatan sinua titaaniseppä .
• Tässä on siisti linkki , jossa se näyttää kuinka moottorit testataan … ne ’ testataan uudestaan moottoreiden testaamiseen rakennetulla koneella …
• Huomaa, että koska moderni CAD tekee asioista nopeampia ja helpompia, insinöörit pystyvät suunnittelemaan monimutkaisempia asioita. Usein et ’ et päädy käyttämään vähemmän aikaa asioiden suunnitteluun, vaan sellaisiin asioihin, jotka eivät vain ole ’ aiemmin toteutettavissa.

Suihkumoottorit ovat kaikkein monimutkaisimpia koneita, joita on koskaan luotu. Niiden on oltava mahdollisimman kevyitä, tehokkaita, turvallisia ja luotettavia. On syytä, että moottorivalmistajien viivästykset ovat viime aikoina vaikuttaneet useimpiin uusiin lentokoneisiin. Tämä on vaikea tasapaino insinööreille aikataulun ja budjetin mukaan.

Suihkumoottoreiden kehittäminen ja ostaminen voi olla halvempaa. Voit hankkia ne suhteellisen ”edulliseen” hintaan kauko-ohjattaville lentokoneille. Mutta kustannukset kasvavat varmasti mittakaavassa, ja lentokoneen omistaja odottaa moottorin käyvän tuhansille tuntia vähäisellä huollolla, samalla kun poltetaan mahdollisimman vähän polttoainetta eikä vahingoiteta ketään. Jokainen uusi moottorisukupolvi on ollut edellistä tehokkaampi, ja nämä parannukset eivät tule ilmaiseksi.

Jos kyseessä on vain suihkumoottori, raaka-aineet eivät voi olla merkittävä tekijä, vaikka se olisi jotain titaania tai komposiitteja.

Se ei ole vain raaka-aineita, vaan myös prosessointia. Nykyaikaiset moottorit ajavat materiaaleja rajoilleen ja pidemmälle. On kehitettävä edistyneitä valmistustekniikoita.

Sanotaan, että sinulla on uusi materiaali tai prosessi, jota haluat käyttää. Se voi helposti vie vähintään satoja tuhansia dollareita pelkästään sellaisen kehittämiseksi, ja uusi moottori voi sisältää monia näistä. Jopa halvan raaka-aineen osalta testimateriaalien luomiseen, testien luomiseen, suorittamiseen ja dokumentointiin tarvittavan työvoiman määrä tulokset kasvavat hyvin nopeasti. Haluat olla varma, että ymmärrät uuden materiaalin tai prosessin toiminnan, ennen kuin siirryt eteenpäin sen kanssa. Jos asiat menevät pieleen , luot suuria ongelmia asiakkaillesi (lentokonevalmistajille ja heidän asiakkailleen).

Kuinka monta prototyyppejä, joita mahdollisesti tarvitset? Tarkoitan, että toivon, etteivät ne kaikki ole erehdyksiä.

”Kokeiluja ja virheitä” kutsutaan joskus myös tiedeiksi mitä tarvitset uuden tekniikan kehittämiseen. Ilmeisesti testauksen edetessä ja riskien kasvaessa haluat, että ”virhe” -osa pienenee jatkuvasti. Mutta kokeiluosa on erittäin tärkeä, jotta ymmärrämme, miten asiat todella toimivat (tai eivät). Tämä ei tarkoita vain täysimittaisia prototyyppejä (jotka käy läpi useita suunnitteluerityksiä, jopa lentokonesertifioinnin kautta), mutta myös alijärjestelmiä ja komponentteja. Ja sinun on tehtävä tarpeeksi testejä, jotta voit luottaa tilastoihin, että tulokset voidaan luotettavasti toistaa.

Toinen asia on tietokoneohjelmisto, jonka ajattelin tekevän asiat helpommaksi ja halvemmaksi suunnitella.

Tämä on varmasti totta ja nämä tekniikat ovat vähentäneet suoritettavien fyysisten testien määrää. Mutta kumpi tahansa tapa, se maksaa sinulle rahaa.

Suihkumoottoreiden kaltaisten tuotteiden paremmilla työkaluilla ei yleensä tarkoiteta ”kuinka halpoja voimme tehdä tämä prosessi ”mutta” kuinka paljon enemmän suorituskykyä voimme saada samasta rahasta. ”

Miksi se on niin kallista? Onko olemassa jotain erittäin kallista sertifiointiprosessia?

Kyllä. Ihmiset haluavat lentää lentokoneilla, joiden moottorit jatkavat toimintaansa ja eivät räjähdä. Tämä tarkoittaa tiukkoja määräyksiä ja sertifiointia.FAA: n 14 CFR-osa 33 kattaa suihkumoottoreiden sertifiointivaatimukset, jotta vikatapahtumat yritetään tehdä mahdollisimman harvoista. Tässä on vain joitain sääntöjen edellyttämiä testejä:

• Tärinä
• Ylivääntömomentti
• Kalibrointi
• Kestävyys
• Ylilämpötila
• Koko toiminta-alue
• Järjestelmä- ja komponenttitestit
• Roottorin lukitus
• Täysi repiminen
• Terän suojarakenne / roottorin epätasapaino
• Sade, rakeet ja linnut nauttivat

Jotkut näistä testeistä ovat tuhoisia joko suunnittelun tai vahingossa. Jotkut heistä vievät paljon aikaa ja vaivaa. Pelkkä paperityö, joka liittyy kaikkien näiden vaatimusten ymmärtämiseen ja asiakirjoihin sääntelyviranomaisille, että olet täyttänyt ne, voi helposti viedä hyvän osan 100 ihmisestäsi.

Ehkä joku osaa selittää ensinnäkin yleisen suihkumoottorisuunnitteluprosessin, koska olen varma, että siitä olisi apua. He kuvittelevat sen, että käydään läpi vaihe vaiheelta ja yrität saada jokaisen terän muodon ja halkaisijan oikein.

Kuulostaa siltä, että sinulla on perusasiat idea. Mutta suunnittelussa on kyse paholaisesta yksityiskohdissa.

Ensinnäkin nykyaikaisissa moottoreissa voi olla vähintään 20 vaihetta, jotka on kiinnitetty 2 tai 3 erilliseen kelaan. Insinöörien on päätettävä optimaalinen vaiheiden ja kelojen lukumäärä moottorin suunnittelua varten. Tämä tarkoittaa monien eri kokoonpanojen analysointia, monimutkaisuudella on taipumus kasvaa eksponentiaalisesti, koska jokainen vaihe vaikuttaa muuhun järjestelmään.

Kyllä, prosessi on suhteellisen yksinkertainen, jos sinulle annetaan staattisia olosuhteita analysoitavaksi. Tietenkin se ”on tärkeää optimoida polttoaineenkulutus risteilyllä. Mutta moottorin on silti toimittava valtavissa olosuhteissa. Sitten on kiihdytyksen ja hidastumisen dynaamiset olosuhteet. Moottorin on käynnistyttävä ja oltava vakaa sekä sivutuulessa että takatuulessa. Sen on kyettävä käynnistymään maasta tai ilmassa erittäin kylmän jälkeen. Outoja asioita voi tapahtua, kun asiat laajenevat ja supistuvat lämpötilan kanssa.

Jos tarkastelet yksinkertaista analyysia siitä, miten paineen ja lämpötilan muutos suihkumoottorin kautta, luultavasti kädet heiluttavat vaihetta, jota kutsutaan” polttomoottoriksi ”, jossa maagisesti nousee lämpötila. Polttoaineen polttaminen suihkumoottorin äärimmäisissä olosuhteissa on erittäin monimutkaista. Etupuolella kiirehtivä ilma on pakattava ja hidastettava sitten tarpeeksi ei sammuta liekkiä. Liekin on oltava polttouunissa koko käytön ajan, eikä se saa ylikuumentaa sen takana olevia turbiinivaiheita.

Korkeammat lämpötilat ja paineet antavat paremman hyötysuhteen, mutta materiaalit työnnetään rajalleen. Uusia superseoksia ja valmistustekniikoita on kehitettävä, jotta voidaan luoda materiaaleja, jotka kestävät äärimmäisiä lämpötiloja samalla, kun ne pyörivät tuhansilla kierrosta minuutissa. Niiden on asetettava pienet reiät ja kanavat teriin pakottaakseen jäähdytysilman, joka peittää terän pinnan, jotta se ei kosketa suoraan turbiinin erittäin kuumaa ilmaa.

Sitten sinulla on myös mekaanisia energia generaattorilla ja pneumaattinen energia lentokoneen ilmausjärjestelmälle. Moottorin on kyettävä selviytymään näiden järjestelmien erilaisista vaatimuksista.

Ongelmana on myös se, että eri kelat pyörivät ja tuhannet kierrosluvut eivät aiheuta liikaa kitkalämpöä tai ennenaikaisesti. ymmärtää kunkin osan lämpötilat, aerodynamiikka ja pyörimisjännitys koko moottorin toiminta-alueella ja miten se vaikuttaa muuhun moottoriin.

Ja se ei riitä vain saadaksesi jotain se toimii. Joku kysyy aina: ”Kuinka voimme tehdä tämän tehokkaammaksi?” Nykyaikaiset moottorit vetävät monia erilaisia temppuja purkamaan kaikki mahdolliset hyötysuhteet. Ilma poistetaan ja siipiä voidaan säätää, jotta moottori olisi vakaa kaikissa käyttöolosuhteissa. Uusia konsepteja ja tekniikoita kehitetään. Nykyaikaisilla tuulettimilla on takapäässä oleva matalapaineturbiini, jonka on pyöritettävä mahdollisimman nopeasti, jotta se olisi kytketty tehokkaasti tuulettimeen, jonka on pyörittävä paljon hitaammin ollakseen tehokas. Antamallesi Pratt & Whitney-esimerkille heidän ratkaisunsa oli vaihteisto, joka antoi näiden kahden kääntyä eri nopeuksilla. Tämä oli erittäin vaikea haaste, joka kesti vuosikymmenien päästä lopulliseen lopputuotteeseen.

Tämän monimutkaisuuden on hallinnoitava ohjelmisto, joka valvoo antureita koko moottorissa ja säätää jatkuvasti monia parametreja vakaan ja tehokkaan toiminnan ylläpitämiseksi. Tämän ohjelmiston on toimittava tietokoneilla, jotka toimivat valtavissa lämpötiloissa ja jatkuvassa tärinässä.

Sinun on myös pidettävä mielessä, kuinka kaikki nämä tuhannet osat valmistetaan, asennetaan ja huolletaan moottorin koko käyttöiän ajan. Tarvitset ihmisiä, jotka suunnittelevat varmistavan, että mekaanikko saa tarvittavat työkalut oikeisiin komponentteihin ja mitä prosesseja on noudatettava osien kokoamiseksi ja purkamiseksi.

Sitten on myös sivuvaikutuksia kuten melu ja saastuminen. Siellä on insinöörejä, joiden tehtävänä on ymmärtää, miten ne syntyvät ja miten ne voidaan vähentää hyväksyttävälle tasolle mahdollisimman pienillä kustannuksilla.

Tämä on vain yleiskatsaus monista suihkumoottorin suunnittelun aloista. Niitä on varmasti enemmän, ja jokainen tässä oleva yksityiskohta saattaa vaatia sitä erikoistuneen tiimin.

Kommentit

• Luonnollisesti laskin vain, että tarvitsemme noin 1000 näistä 50 lbs: n työntövoiman RC-moottoreista (5000 dollaria kukin) A320: n lentämiseksi. 🙂
• @PerlDuck Oletko sisällyttänyt laskelmaan moottoreiden korkeamman polttoaineenkulutuksen, moottoreiden lisäpainon ja lisäpolttoaineen sekä tämän lisäpainon takia korkeamman polttoaineenkulutuksen ja lisäpaino kyseisestä polttoaineesta ja korkeampi polttoaineenkulutus lisäpainon ansiosta …?
• Tämä on hieno katsaus modernin ’ suihkukoneen monimutkaisuuteen ’ moottori, mutta en nähnyt ’ moottoria, joka osoitti, kuinka se kaikki kasvoi 10 miljardiin dollariin. Arvioiminen tarvittavien ihmisten lukumäärästä, suunnittelusta ja uudelleensuunnittelusta, testistä, tiloista jne. Auttaisi tätä vastausta (minulle.)
• @Aleksanderi En tietenkään ole. Se oli vain vitsi. Olin vain utelias, kuinka monta noista pienistä tarvitsemme. Sain minut ajattelemaan perhoa tuhansilla pienillä silmillään verrattuna muihin eläimiin, joissa on vain kaksi isompaa.
• @CramerTV, mukana olevien ihmisten määrä? Paljon. Esimerkiksi, jos ’ käytät uutta superseosta, sinun on määritettävä materiaalin ominaisuudet: mekaaninen testausteknikko lujuuden, kovuuden, sitkeyden ja niin edelleen mittaamiseksi. , kemisti, joka vahvistaa koostumuksen, koneistaja, joka muuntaa irtometallin testinäytteiksi, ja laboratorion valvoja koordinoi asioita. Se ’ s neljä ihmistä vain yhdestä näkökohdasta suihkumoottorin suunnittelussa.

Tarkistin viimeksi, että useimmat tutkijat ja insinöörit eivät maksa miljonääripalkkaa. Mielestäni se on enemmän noin 100–250 kiloa. Vaikka sinulla olisi 100 heitä töissä 10 vuoden ajan, se olisi 250 miljoonaa eli neljännes miljardia dollaria.

Ilmailu- ja avaruusteollisuuden palkat ovat keskimäärin alle 100 kt, se ei ole IT, mutta ne eivät ole asia.

Voit kehittää kokeellisen suihkumoottorin, johon kuuluu 100 insinööriä ja Tiedemiehet. Asia on, et voi suunnitella ja rakentaa sarjatuotettua turbotuulettimen moottoria tällaisen tiimin kanssa.
Voit 1000: lla. Mutta lentoyhtiöt ja viranomaiset haluavat sen luotettavan, etkä voi rakentaa luotettavaa korkean ohituksen turbofania vain 1000: lla. tuhansia, koska kaikki on tarkistettava ja tarkistettava perusteellisesti.

kilpailukykyisen lentokoneen rakentaminen moottori on vielä vaikeampaa. Se olisi realistista nykyään 10000 työntekijän kanssa, mutta silti saavutus. Työ ei ole vain moottorin osien suunnittelu, suurin osa kovasta työstä on kokeilla satoja materiaaleja R & D, konesuunnittelu, tekniikan kehittäminen, laadunvalvonta ja laadunvalvonta. Kaikki asiat, jotka myötävaikuttavat hyvien moottoreiden tuottamiseen ja sitten tehokkaaseen tuottamiseen.

Saturnilla, tällä hetkellä pienillä suihkumoottoreiden valmistajilla, on ~ 23 000 työntekijää.
Pratt & Whitneyllä, joka on pienin länsimaiden kolmesta suurimmasta, on noin 40 000 henkilöä.
Rolls-Royce, joka valmistaa enimmäkseen lentokoneteollisuuden moottoreita (automerkki myytiin jo kauan sitten), työllistää ~ 50000 työntekijää. > Myös ~ 50000 GE Aviationille, ja vielä 200 000 General Electricille.

Kaikki nämä eivät ole insinöörejä ja tutkijoita, mutta yli puolet tällaisen korkean teknologian teollisuudesta työskentelee tutkimuksessa, suunnittelussa, suunnittelu-, johto- ja muut työpaikat, jotka vaikuttavat suunnittelukustannuksiin.

Modernin suihkumoottorin varsinainen suunnittelutiimi on alle 1 000 ihmistä. Mutta vain ihmiset tekevät korkean tason työtä, vuokaavioita, FEA-laskelmia, suunnittelumalleja.
He tukevat tuhansia toimittamaan heille tietoja. Mallistaan tuhannet muut tuottavat yksityiskohtaiset piirustukset ja CNC-ohjelmat kullekin yksittäiselle osalle. Sitten jokaiselle yksittäiselle osalle on kehitettävä erillinen laadunvalvontaohjelma.

Et voi yksinkertaisesti kopioida-liittää piirustuksista CNC-ohjelmiin. Et myöskään voi kopioida niitä QC-mittauslaiteohjelmiin.Mittausperustat ovat erilaiset, joten toleranssit ovat erilaiset, se on eritasoinen. Tee virhe vain kerran. Pienelle ja ei erityisen kriittiselle osalle, ja seuraukset voi olla havaittavissa .

Vastaukset ovat kaikki erittäin hyviä, koska ne kuvaavat mahdolliset kustannukset, mutta antavat annan toisen näkökulman tämän tyyppisten kysymysten tarkastelemiseen. Kilpailukykyisissä olosuhteissa yritykset heittävät ongelmaan niin paljon rahaa kuin niiden kannattaa ratkaista. Taloudellisessa mielessä: ”marginaalikustannukset ovat marginaalivoittoja” .

Uutta moottoria suunniteltaessa aloitetaan kaikista muutoksista, jotka parantavat huomattavasti suorituskykyä pienin kustannuksin. Ajan mittaan nämä ”triviaalit” muutokset tutkitaan, ja jos niitä on tarpeeksi ”voitto” jatkuvasta hyökkäyksestä ongelmaan, hyökkäävät monimutkaisemmat muutokset pienemmillä odotetuilla voitoilla.

Ajattele nyt, kuinka suuri impressioiden voitto moottorin ovement on: Kuinka paljon polttoainetta säästyy monen tuhannen tunnin aikana? Mikä on kyseisen polttoaineen odotettu tuleva markkina-arvo maailmassa, jossa niukkuus ja odotettavissa oleva hiilidioksidivero lisääntyvät?

Ajattele nyt, että aiot käyttää tätä uutta moottoria yhdellä koneella, mutta suurella satojen, ehkä tuhansien lentokoneiden laivastolla? Kaikilla tekemilläsi moottorilla tehdyillä parannuksilla on vain niin suuri markkina-arvo. Lopuksi, harkitse, että monia parannuksia seuraavan sukupolven moottoreihin voidaan myöhemmin sisällyttää uudempaan kehitykseen, johon viitataan nimellä ”seisominen jättiläisten olalla”.

Esimerkki Ota moottori, joka maksaa noin 30 miljoonaa dollaria. Suorituskyvyn parannus, joka lisää kunkin moottorin arvoa vain prosentilla, on 300 miljoonan dollarin arvoinen, jos kyseinen moottori myydään 1000 kertaa. Jos suorituskyvyn parannusta voidaan käyttää uudelleen seuraavien 10 moottorisukupolven aikana, sen arvo on 3 miljardia dollaria. Tämä yksinkertainen esimerkki osoittaa, että R & D: n raja-arvo voi nousta todella nopeasti ja että yritykset ovat siksi halukkaita heittämään paljon rahaa näihin ongelmiin.

Lisäämällä muita erinomaisia vastauksia haluaisin keskittyä tutkimuksen luonteeseen.

Työ, joka liittyy sellaisten ideoiden kehittämiseen ja tutkimiseen, joita ei voida vain ratkaista tietokonemallien avulla, on valtava .

Kuten muissa vastauksissa todetaan, suihkumoottorit kehittyvät teorian ja uusien ideoiden kärjessä sekä työntävät olemassa olevia.

Konkreettinen tyypillinen esimerkki # 1

Oletetaan, että puhaltimen terä voidaan tehdä vahvemmaksi, jos se valetaan siten, että se kasvaa ilman tiettyjä kiteisiä vikoja, tai tietyllä kiteisellä rakenteella, jonka teoriassa pitäisi olla mahdollista. Kutsumme sitä ”delta form titanium-carbon crystalline matrix” tai ”delta-TCCM ”Lyhyesti. Tämä sallisi 1,7% ohuemmat ja kevyemmät terät, lujuuden tai turvallisuuden menettämättä, tai terät, jotka voivat toimia 1,5% nopeammin ilman stressiä. Jos se on oikein, tämä voi olla iso juttu seuraavan sukupolven nykyinen moottori.

Ongelmana on, että niin pitkälle kuin malli vie. Nyt sinun on todella saavutettava se luotettavasti materiaalitieteellisenä ongelmana. Sinun on

• suunniteltava prosessi delta-TCCM: n kehittämiseksi luotettavasti laboratoriossa, mikä voi olla valtava haaste. Saatat joutua tutkimaan useita tekniikoita, pohtimaan niiden mittakaavaa, alttiutta puutteille ja riskeille. Edellytykset luotettavalle alhaisen virhemäärän delta-TCCM-tuotannolle voivat olla hyvin tarkkoja ja vaikeasti ylläpidettäviä aikaa. Tämä voi olla valtava ongelma, kaukana triviaalista. Jos et halua, että se kestää vuosia, saatat joutua heittämään 600 ihmistä vain delta-TCCM -tutkimukseen, jotta se muutettaisiin konseptista käyttökelpoiseksi materiaaliksi, jolla on todennetut ominaisuudet.

• Ominaisuudet voivat olla jonkin verran ennustettavissa vain teorian mukaan. Voit joutua lisäämään pieniä määriä tai pieniä prosessimuutoksia suoliston tuntemuksen mukaan ongelmien ratkaisemiseksi. Jokainen näistä on itsessään miniprojekti.

• Materiaalia voi olla vaikea muotoilla, kun se on muodostunut, joten sinun on ehkä palattava laboratorioon, jotta voit paitsi suunnitella laitteita sen luotettavaksi luomiseksi myös luotettavasti muotoilemaan . Täydellinen muoto.

• Sinun on skaalattava laboratoriosta teollisuuden mittakaavaan. Tarkoitus, luoda riittävästi sitä ominaisuuksien vahvistamiseksi ja viime kädessä rakentaa terät. ”s myöskään kaukana triviaali. Teollisuus on täynnä asioita, joita on helppo luoda pieninä määrinä tutkimusta varten, mutta uskomattoman vaikea tuottaa mittakaavassa samoihin olosuhteisiin. Siirtyminen luotettavasti 2 mm: n ² -näytteistä ilman havaittavia kiteisiä / atomirakenteellisia vikoja kaarevaan 1: een.5 metrin tuulettimen siivet ilman havaittavia kiteisiä / atomirakenteellisia virheitä on täsmälleen yhtä vaikeaa kuin miltä se kuulostaa.

• Sinun on testattava ja arvioitava kymmenentuhatta näytettä tuhannella tavalla – erillään ja tuhannessa skenaariossa moottorissa. Tämä on erittäin intensiivinen prosessi. Mikä on sen atomirakenne, miten se epäonnistuu (mitkä ovat sen epäonnistumismuodot ja turvalliset rajat), miten sen atomirakenne reagoi satatuhanteen stressitekijöiden yhdistelmään / tyyppiin / malliin, sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä – riittävän ymmärryksen saamiseksi todelliset ominaisuudet voidakseen luottaa niihin suihkuturvallisuuteen. Ehkä palaa perusasioihin, jos jotain ei tarvita. Loppujen lopuksi, jos vain yksi moottori vika ja virhe havaitaan materiaalin perustavanlaatuisessa kysymyksessä, koko maine ja tuotevalikoima ovat vaarassa , ja hyvitykset maksetaan kaikista tähän mennessä myydyistä asioista sekä oikeudenkäynneistä. Koko 500 miljardin dollarin yrityksesi voi olla vaarassa siinä mielessä pahimmassa tapauksessa.

• Sinä voisi myös rakentaa 2 tai 3 kokonaista prototyyppituotantolaitosta (tehtaita) eri paikkoihin, vain delta-TCCM: lle, vahvistaakseen, että voit itse asiassa tuottaa delta-TCCM -laadunvalvonnan luotettavasti ajan myötä eri laitoksissa / lähteissä.

• Tuulettimen siivet valmistetaan yleensä erilaisten materiaalien yhdistelmästä. Esimerkiksi GE-9X, tällä hetkellä suurin valmistettu tuulettimen moottori, käyttää hiilikuitukomposiittia Teräksisillä etureunoilla ja lasikuidun takareunoilla lintujen iskut suojataan. Pelkkä delta-TCCM: n tekeminen ja muotoilu ei riitä, se tarvitsee myös tekniikoita, Anna sen olla osa komposiittiterää riittävän tiukasti, jotta se säilyttää yhtenäisen rakenteensa kaikissa suihkuterän käyttöikään kuuluvissa rasituksissa, lämmitys- / jäähdytysjaksoissa ja värähtelyissä. Jos komponentit eivät liiku, kutistu ja laajene yhdessä, terä voi lopulta heikentyä.

• Jos se toimii, joudut ehkä rakentamaan kokonaisen työkaluketjun vain delta-TCCM: lle. Koneistustyökalut, tuotantotyökalut, terävalut (ehkä ne valuvat tuhoisasti ja tarvitset uuden muotin jokaiseen osaan), erikoislaser- tai muu hitsaus, delta-TCCM-pinnoitteiden ja liimojen kehittäminen kestävät moottoriympäristössä. Teokset.

Ja se on vain projekti delta-TCCM: n kaupallistamiseksi. 20–50 miljoonaa dollaria helposti, huipulta (minulta on yhteensä arvauksia, mutta antaa Sinulla saattaa olla käynnissä 50 tai 200 tällaista projektia ja muita on tulossa R & D-virrassasi, jotka kaikki liittyvät käsitteisiin, joita aiot tutkia uuden sukupolven projektiisi. moottorit – ja kaikki kustannukset on korvattava myymällä moottori, kun se on lopullisesti valmis.

Konkreetti esimerkki 2:

Avaruussukkula joutui vastustamaan voimakasta lämpöä palatessaan. Paljon enemmän lämpöä kuin mikään materiaali voisi kestää. Ajatus oli yksinkertainen: ablaatio. Pinnoite palaisi pikemminkin kuin sulaa, paljastaen vähitellen alapuolella olevat kerrokset, mutta ei hajoaisi kokonaisuutena.

Materiaalin luominen oli suuri ponnistus. Teoria tällaisista asioista ei ollut paljon, vain tavoitteena oli luoda sellainen aineisto. Valtava tutkimus. Ja joka kerta: ”Hyvä. Löydä nyt tapa tehdä sama, mutta tehdä siitä 20% vähemmän painoa.

Kommentit

• Lisää tähän kaikkien ideoiden kustannukset kuulosti hyvältä , kunnes he osuivat takaiskuun yhdessä näistä vaiheista, joita ’ ei voitu voittaa. Koko tuon ajan raha & vaivaa hylättyyn projektiin ja aika aloittaa alusta uudella.

Muiden vastausten lisäksi:

Suihkumoottorit eivät ole pelkästään monimutkaisia, vaan ne toimivat myös fyysisesti mahdollisuuksien rajoilla. Esimerkiksi nykyaikaiset suihkumoottorit käyvät sisäisissä lämpötiloissa, jotka voivat olla korkeammat kuin käytettyjen metallien sulamispiste.

Kun suunnittelet uuden suihkumoottorin, jotta se menestyisi markkinoilla, sen on oltava parempi kuin tällä hetkellä saatavilla olevat moottorit: sillä on oltava enemmän työntövoimaa, alhaisempi melutaso, alhaisempi polttoaine kulutus, parempi luotettavuus, alhaisemmat käyttökustannukset tai niiden yhdistelmä.

Tämä tarkoittaa sitä, että jokainen muotoilu siirtää ”fyysisesti mahdollisen reunan”, eli se edistää tekniikan tasoa. Se ei ole vain uusi moottorisuunnittelu, vaan sinun on kehitettävä uusia materiaaleja, uudet rakennustavat jne. Sitten sinun on osoitettava, että nämä uudet kehityksesi ovat turvallisia käyttää. Tässä kustannukset menevät: tieteellinen tutkimus (johon liittyy aina riski, että uusi ideasi ei toimi niin hyvin kuin toivoit), uuden tekniikan kehittäminen kuluttajavalmiille tasolle ja sertifiointi.

Luulen, että suurin osa vastauksista kohdistaa pisteet melko hienosti, joukkueet ovat valtavat ja paljon kalliita mukana.Lisään vielä kolme pistettä:

• Tähän liittyy riski, joka on hinnoiteltava. Se ei ole kuin Pharmassa, mutta kaikki moottorit eivät myy yhtä hyvin, joten sinä täytyy hallita kustannuksia eri moottoreissa ja malleissa.

• Nämä ovat pitkälle erikoistuneita koneita, joten yhdessä uuden moottorin kanssa kehität uusia työkaluja, uusia mittaustekniikoita ja uusia ohjelmistoja. (Näistä ohjelmista on paljon spin offeja ja niistä saatavia etuja, esim .: kosketusliipaisin )

• Ainoastaan materiaalien ja valmistuskustannusten havainnollistamiseksi nämä moottorit olisivat halvempia, jos ne olisi valmistettu kiinteästä kullasta.

Tunnen satunnaisesti kaverin, joka suunnittelee profiilin yhden suuren valmistajan fani. Hän on vain akateeminen, joka osallistuu suunnitteluun, ja se on ainoa ongelma, jonka parissa hän työskentelee. Mutta siihen sisältyi uusien ohjelmistojen kehittäminen virtauksen laskemiseksi.

Ongelma ei ole pohjimmiltaan suihkumoottoreissa, vaan monimutkaisten asioiden rakentamisessa yleensä.

Syyt ovat samat kuin rakentamiseen monimutkainen ohjelmisto. Eroja on vain asteittain.

Kysymys voidaan nähdä ” Miksi monimutkaisten ja korkealaatuisten järjestelmien luominen maksaa yllättävän paljon? ”

Pääasia on c monimutkaisuus. Nykyisten suihkumoottoreiden suunnittelu on monimutkaista, ja tiedämme, että vaihtoehdon suunnittelu on sitä monimutkaisempi prosessikompleksi. Sama taas, kun itse rakennetaan yksi sarjaan.

Haluamme luoda monimutkaisen artefaktin, antakaa sen nimetä ” uusi suihkukone ”.

Tätä varten

tarvitsemme sen mallin.

Tämän perustana tarvitsemme suunnittelumäärityksen .

Sen varmistamiseksi meidän on rakennettava vähintään yksi esiintymä.

Käytännössä haluamme pystyä todella luomaan useita esimerkkejä rajoitetuilla kustannuksilla ilmentymää kohti.

Tämä tarkoittaa, että meidän on luotava myös useita muita esineitä:

Meidän on luotava yksi tai useampi prototyyppi rajoittamatta kustannuksia.

Meidän on luotava täydellinen sarja työkaluja useiden artefaktin esiintymien tuottamiseen.

Meidän on myös rakennettava työkalut artefaktin testaamiseksi.

Meidän on testattava yksi tai useampi prototyyppi ja useita tuotettuja instansseja suunnittelueritelmä.

Meidän on tehtävä ulkopuolinen organisaatio testaamaan suunnitteluspesifikaatio sertifiointisääntöjen perusteella.

Meidän on tehtävä e xternal-organisaation testiesimerkit, jotka perustuvat sertifiointisääntöihin.

Meidän on luotava dokumentaatio, mukaan lukien luotettavat ohjeet useille palvelumuunnoksille.

Huomaa, että kaikki tämä ei riipu asian monimutkaisuudesta. haluamme luoda. Se ei riipu edes siitä, rakennammeko fyysisen artefaktin, sitä sovelletaan samalla tavalla sen simulaation rakentamiseen, esiintymien tuottamiseen integroimalla se asiakkaan lentokonesimulaatioon.

Monet vaiheet ovat jonkin verran monimutkainen sinänsä. Kun vaiheet ovat vuorovaikutuksessa, monimutkaisuus pyrkii moninkertaistumaan summaamisen sijaan. Esimerkiksi pieni virhe suunnittelumäärittelyssä aiheuttaa pieniä muutoksia useimmissa vaiheissa, ja jokaisella niistä on merkittävä yleiskustannus. Yhden ruuvikoon ja yhden hitsin lujuuden muuttaminen vaatii käytännössä saman ponnistelun kuin vain ruuvikoon muuttaminen, koska yleiskustannukset dominoivat.

Jos rakennamme jotain monimutkaista, on joitain vasta-intuitiivisia näkökohtia monimutkaisuus. Tärkeää on, että testauksen monimutkaisuus ja vaivannäkö kasvavat hyvin nopeasti, jotta laatuvaatimukset kasvavat. Tämä johtuu osittain siitä, että virheitä on paljon enemmän kuin suurempia. Se tarkoittaa, että on käsiteltävä vielä useita yksittäisiä virheitä, jotka vaativat enemmän prototyyppejä. Pienen virheen käsittelyn yleiskustannukset ovat suunnilleen samat kuin suuren virheen yhteydessä.

Voit kuvata lisääntyvien laatuvaatimusten vaikutuksia ajatellen lentokoneen rakentamista suunnitelman perusteella, jossa määritetään sen osien muoto ja koko. . Vertaa sitä kokonaisvaatimuksen lisävaatimukseen muutaman senttimetrin toleranssilla. Nyt sinun on otettava huomioon komponenttiyhteyksien vaihtelu, kuten ruuvien etäisyys osien reunoihin ja myös osien lämpölaajeneminen. Tarkenna nyt vaatimuksia pituuden määrittämiseksi muutaman millimetrin toleranssilla lämpötilakäyrän mukaan. Jotkut testit on tehtävä useita kertoja sen jälkeen, kun on selvitetty, kuinka monta kertaa riittää. Eri toimittajien eri materiaalien ja osien lämpölaajenemiseroista tulee merkityksellisiä. Saat pisteen. Ja siltä varalta, että lämpölaajenemisesta ei ole merkitystä: Lockheed SR-71 Blackbird vuotoi polttoainetta kylmänä maassa, mutta ei lentäen rungon 3,2 Mach ja noin 300 ° C rungossa hyväksyttyjen tarkkuusrajojen perusteella . Concorde pidentyi lennolla 17 cm noin 100 ° C: ssa.Heillä oli hauskaa sijoitettaessa hydraulilinjoja.

Yksittäisten osien lisääminen on periaatteessa paljon monimutkaisempaa kuin intuitio odottaa. Osan lisääminen suihkumoottoriin ei merkitse vain osan vakautta, mutta vakautta ja muodonmuutosta lämpösyklin aikana ja hyväksyttävän jaksojen lukumäärän määrittäminen ennen huoltoa.

Huomaa, että kaikki tämä paitsi esimerkkien havainnollistamisella ei ole mitään tekemistä suihkumoottoreiden kanssa, ei edes siitä, haluammeko rakentaa jotain fyysistä.

Suihkumoottorin erityiset suunnitteluelementit löytyvät muista vastauksista, ja niiden monimutkaisuusarvio voi olla voit käyttää kaiken ponnistelun tuottamiseen täällä.

Nykyiset vastaukset tekevät hyvää työtä vastaamalla miksi suihkumoottorit ovat kallista kehittää: koska ne ovat niin monimutkaisia. Saanen yrittää vastata, miksi suihkumoottorit ovat niin monimutkaisia? Tämän ymmärtämiseksi meidän on tutkittava suihkumoottoreiden taloudellisuutta, ja se riippuu polttoainetehokkuudesta.

Sanotaan, että ostat uuden auton, ja yksi auto saa 1% paremman polttoaineen. Ehkä 30 mpg ja 30,3 mpg. Sanot niiden olevan niin lähellä, että sillä on tuskin merkitystä. Voisi myös olla identtinen ja alat katsoa, kummassa on parempi äänijärjestelmä tai tyylikkäimmät istuimet. Mutta kun lentoyhtiöt ostavat uusia lentokoneita, polttoainetaloudellisuus on 1% erilainen.

Lentoyhtiöt ovat suuria, ja lentopetroli on kallista. Vaatimattoman kokoinen lentoyhtiö (sanotaan Jet Blue -koko) käyttää 1 – 2 miljardia dollaria vuodessa pelkästään lentopetroliin. Ja kun ostat uuden koneen, se kestää yleensä 30 vuotta. Joten lentoyhtiö käyttää laivaston elinaikana polttoainetta noin 45 miljardia dollaria. Jos yhden suihkumoottorin polttoainetehokkuus on 1% huonompi, se maksaa lentoyhtiölle ~ 450 miljoonaa dollaria 30 vuoden aikana. Tämä tarkoittaa yhden prosentin eroa polttoainetehokkuudessa.

Nyt on olemassa muita asioita, jotka saattavat korvata tämän, kuten moottorin ostohinta, huoltokustannukset ja varaosat jne. Joten suihkumoottori, joka on 1% huonompi polttoaineessa tehokkuus saattaa silti olla kilpailukykyinen, jos se korvaa sen muilla alueilla. Mutta muutaman prosentin yläpuolella ero on niin suuri, että et voi edes antaa heitä pois.

Joten päädyt tähän voimakkaaseen ”asevarustelukilpailuun” suurten suihkumoottorien OEM-valmistajien välillä. Yksi yritys tekee moottoristaan hieman monimutkaisemman, jotta ne voivat parantaa polttoainetehokkuutta pienellä osalla, ja sitten kaikki muut kilpailevat kiinni. Tämä jatkuu vuosi toisensa jälkeen, moottorimalli moottorimallin jälkeen, ja ennen kuin tiedät mitä alkoi melko yksinkertaisena koneena, on ollut erittäin monimutkainen ja siten kallis tehdä.

Kommentit

• A modest sized airline (say Jet Blue size) will spend $1 - 2 billion per year on jet fuel alone. … Miljardi? Lainaus tarvitaan. Pieni matematiikka kiistää tämän. Edullinen lentokone, ehkä 4 lentoa päivässä, 150 ppl / lento, 60 taalaa / lippu. Tämän bruttotulot ovat 13,14 miljoonaa euroa vuodessa. voisi koskaan lähestyä miljardia. Tarkoititko 1-2 miljoonaa ?
• @ DrZ214 no tarkoitin miljardia. Katso esimerkiksi: businessinsider. com / … avainlainaus ” … polttoaine ja siihen liittyvät verot nousivat 515 miljoonaan dollariin vuosineljänneksen aikana ”. Joten 500 miljoonaa dollaria / vuosineljännes on 2 miljardia euroa vuodessa. Lisäksi Jet Blue on ehdottomasti yli 4 lentoa päivässä, se ’ on enemmän kuin 1000. Ehkä sekoitat heidät toiseen lentoyhtiöön?
• Hups, Luin ” -lentokoneen ” ja näin sen lentokoneena, kuten yhdessä yksittäisessä koneessa. Joo, koko lentokoneella voi olla tuhansia lentoja päivässä. J ’ jätän nämä kommentit tänne, jos muut lukevat sen väärin.
• @ DrZ214 lainasin sitä tällä tavalla, koska lentoyhtiöt eivät ’ t vain ostaa yksi moottori kerrallaan. Kun he tekevät ostopäätöksen, he sitoutuvat yleensä 10, jos ei 100 moottoriin kerrallaan. Joten yhteen ostopäätökseen liittyvät polttoainekustannukset ovat suuret.

Tämä on vain osa vastaus, mutta en halunnut lähettää sitä kommenttiin, kun moderaattorit sanoivat pitävän vastaukset poissa kommenteista:

Katso ”rasitettu korko”. Se auttaa muistamaan, että sinun ei tarvitse vain 100 insinööriä tekemään yhteistyötä. Tarvitset 100 insinööriä rakennuksessa, jonka on pidettävä valot päällä ja lämmitettävä ja / tai ilmastoitava, talonmiehien ja hallintovastaavien kanssa sekä kaikki muut upeat ihmiset, jotka pitävät insinöörejä tuottavina. Kun otat huomioon kaikki nämä muut liiketoiminnan kustannukset, yrityksen maksama tuntihinta (toisin kuin insinööri saa) on melko erilainen.