Miért kerülnek az új sugárhajtóművek tervezésébe milliárdok?

Akkor is, ha figyelmen kívül hagyjuk az összes érintett fizetését; mérnökök, értékesítők, menedzsment, Q / A csapatok, gyártási csapatok, több értékesítő, majd néhány pótmérnök …

Nem ” Nem értem. Ha csak sugárhajtóművet tervez, akkor a nyersanyagok valószínűleg nem lehetnek jelentős tényezők, még akkor sem, ha olyanok, mint a titán vagy a kompozitok.

Noha az alapanyagok önmagukban nem feltétlenül költségesek, az anyagok, valamint a megmunkálás és feldolgozás meglehetősen költségesek lehetnek. Ez tovább fokozható, ha a motor valamilyen új anyagot használ amelyre még nincs hatékony előállítási módszer. Ez történt az SR-71 Blackbird teljes gyártása esetén, amely szükséges ahhoz, hogy kitaláljuk, hogyan kell a titánnal dolgozni, mielőtt bármit is építenénk . Még akkor is, ha a egyedi alkatrészeket új motorhoz gyártják, a vállalatnak meg kell találnia, hogyan lehet előállítani részek elegendő mennyiségben y gyártani a motorokat a piac számára.

Hány prototípusra lehet szüksége? Úgy értem, remélem, hogy ez nem minden kísérlet és hiba.

Nem, de az FAA-nak különféle bemutatók, ahol tönkreteszik a motort , és fogadhat, hogy a gyártó ezt megpróbálja kipróbálni, mielőtt bármilyen hivatalos tesztet lefuttatna. Az első tesztek sikeres teljesítése után repülő prototípusokat kell készíteni és tesztelni valódi repülőgép-kereteken, amelyek pénzbe kerülnek, és pénzbe kerülő repülőgép-üzemanyagot kell üzemeltetni.

A másik dolog a számítógépes szoftver, amelyről azt gondoltam, hogy a dolgokat könnyebbé és olcsóbbá teszi a tervezés. Megadhatjuk, hogy nem csak beírhatja a kívánt tolóerőt és megnyomhat egy gombot, de biztosan van olyan tisztességes, dinamikus szoftver, amely segíthet valamivel sokkal könnyebben és gyorsabban megtervezni, mint korábban.

Ezáltal egyes dolgok gyorsabbá válnak, például a FEM , és minden bizonnyal megkönnyíti az összetett útválasztást, de mint egy jó csavarkulcs, a CAD szoftver is tool ami gyorsabbá és könnyebbé teszi a dolgokat. Ez nem teszi meg a munkát az Ön számára.

Megjegyzések

• Az üzemanyagköltségek számai, hogy egy modern motort különféle teljesítményszinteken futtassanak egy tesztnapra. hasznos lehet e válasz megerősítésére.- Hasznos lehet továbbá az olyan költségek további megfontolása, mint az ingatlanok és a lehetséges ‘ örökölt költségek ‘, például a részvényesek kifizetése vagy a nyugdíjalapok fenntartása. Kiemel. A sugárhajtómű-projektek ‘ t általában nem magányos mérnök ‘ garázsából hajtják végre … Mint mondják, a költségek összeadódnak , és akkor végül meg kell fizetnie az embereknek, hogy összeadják ezeket a költségeket …
• Soha ne becsülje alá a termék gyártásához szükséges eszközök felépítésének költségeit. Nem repülési példa: az integrált áramköri chip gyártásához szükséges szerszám több mint egymillió dollárba kerülhet, és ez ‘ feltételezve, hogy Ön már rendelkezik az összes gyártóberendezéssel. Bármikor, amikor tesztjei olyan hibát találnak, amely nagy változást igényel, újra meg kell fizetnie ezeket a költségeket.
• Látom ‘ alapanyagait ‘ és felvetlek titeket titán kovácsolással .
• Itt van egy hűvös link , ahol megmutatja, hogyan tesztelik a motort … ‘ motorok tesztelésére épített síkon tesztelik …
• Érdemes megjegyezni, hogy mivel a modern CAD gyorsabbá és könnyebbé teszi a dolgokat, a mérnökök bonyolultabb dolgokat is megtervezhetnek. Gyakran nem ‘ nem kevesebb időt fordítasz dolgok tervezésére, olyan dolgokat tervezel, amelyek éppen nem voltak ‘ kivitelezhetők.

A sugárhajtóművek a legösszetettebb gépek, amelyeket valaha létrehoztak. A lehető legkönnyebbnek, hatékonyabbnak, biztonságosabbnak és megbízhatóbbnak kell lenniük. Ennek oka, hogy a közelmúltban a legtöbb új utasszállítót a motorgyártók késései érintették. Ez nehéz egyensúlyt jelent a mérnökök számára, ha ütemtervet és költségkeretet szabnak.

A sugárhajtású motorok fejlesztése és megvásárlása minden bizonnyal olcsóbb lehet. Viszonylag “megfizethető” áron kaphatja meg őket a távirányítós repülőgépeknél. De a költségek minden bizonnyal növekednek a méret növekedésével, és egy repülőgép-tulajdonos arra számít, hogy egy motor több ezer motorra fog járni órákon keresztül, minimális karbantartással, a lehető legkevesebb üzemanyag elégetésével és senkinek sem ártva. A motorok minden új generációja hatékonyabb volt, mint a legutóbbi, és ezek a fejlesztések nem jönnek ingyen.

Ha csak sugárhajtóművet tervez, akkor a nyersanyagok valószínűleg nem lehetnek fő tényezők, még akkor sem, ha ez valami titán vagy kompozit.

Nem csak az alapanyagok, hanem a feldolgozás is. A modern motorok az anyagokat a határukig és azon túl is tolják. Fejlett gyártási technológiákat kell kifejleszteni.

Tegyük fel, hogy új anyagot vagy folyamatot szeretne használni. Könnyen megteheti Legalább több százezer dollár szükséges csak egy fejlesztéshez, és egy új motor sok ilyenet tartalmazhat. Még egy olcsó alapanyag esetében is szükséges a tesztcikkek készítéséhez, a tesztek felállításához, futtatásához és dokumentálásához szükséges munkaerő. Az eredmények nagyon gyorsan nőnek. Mielőtt továbblépne vele, mindenképpen meg kell értenie, hogy az új anyag vagy folyamat hogyan fog működni. Ha rosszul mennek a dolgok , akkor létrehozza a nagy problémák az ügyfelek számára (repülőgépgyártók és ügyfeleik).

Hány prototípusokra lehet szüksége? Úgy értem, remélem, hogy ez nem minden kísérlet és hiba.

A “próbát és hibát” néha “tudománynak” is nevezik amire szüksége van az új technológiák kifejlesztéséhez. Nyilvánvaló, hogy a tesztelés előrehaladtával és a kockázatok növekedésével tetszik, hogy a „hiba” rész folyamatosan csökken. De a próbaidőszak nagyon fontos annak megértéséhez, hogy a dolgok valójában hogyan működnek (vagy sem). Ez nem csak teljes méretű prototípusokat jelent (amelyek többféle tervezési iteráción megy keresztül, akár repülőgépes tanúsítás révén), de alrendszereken és alkatrészeken is. És elegendő tesztet kell elvégeznie ahhoz, hogy statisztikai megbízhatósága legyen az eredmények megbízható reprodukálásához.

A másik dolog a számítógépes szoftver, amelyről azt gondoltam, hogy a dolgokat könnyebbé és olcsóbbá teszi a tervezés.

Ez minden bizonnyal igaz és ezek a technológiák csökkent az elvégzendő fizikai tesztek mennyisége. De akárhogy is, ez pénzbe fog kerülni.

Azokkal a termékekkel, mint a sugárhajtóművek, a jobb eszközök általában nem azt jelentik, hogy „milyen olcsók lehetünk ez a folyamat “, de” mennyivel több teljesítményt érhetünk el ugyanazért a pénzért. “

Tehát mitől olyan drága? Van valami szuper költséges tanúsítási folyamat?

Igen. Az emberek olyan gépekkel szeretnek repülni, amelyek folyamatosan működnek és nem robbannak fel. Ez szigorú szabályozásokat és tanúsítványokat jelent.Az FAA esetében a 14 CFR 33. rész átfogja a sugárhajtóművek tanúsítási követelményeit, hogy megpróbálja a lehető legkevesebbet meghibásodni. Íme néhány a rendeletek által megkövetelt tesztek közül:

• Rezgés
• Túlnyomaték
• Kalibrálás
• Kitartás
• Túlhőmérséklet
• Teljes működési tartomány
• Rendszer- és alkatrészvizsgálatok
• Rotorzár
• Teljes lebontás
• A penge korlátozása / a rotor egyensúlyhiánya
• Eső, jégeső és madár lenyelése

Ezek a tesztek némelyike romboló hatású lesz, akár tervezés, akár véletlenül. Néhányuk sok időt és erőfeszítést igényel. Csak a papírmunka, amely az összes követelmény megértésével és a szabályozó hatóságoknak történő dokumentálásával kapcsolatos, hogy Ön eleget tett nekik, könnyen elviheti a 100 ember jó részét.

Talán valaki meg tudja magyarázni a sugárhajtómű tervezésének általános folyamatát, mert biztos vagyok benne, hogy ez hasznos lenne. Úgy képzelem el, hogy csak lépésről lépésre haladsz, és megpróbálod minden egyes penge alakját és átmérőjét megfelelő helyre hozni.

Úgy hangzik, hogy megvan az alap ötlet. De a mérnöki részletek az ördögről szólnak.

Először is, a modern motoroknak 20 vagy több fokozata lehet, 2 vagy 3 külön orsóhoz rögzítve. A mérnököknek el kell dönteniük a motor kialakításához az optimális fokozatok és orsók számát. Ez azt jelenti, hogy sokféle konfigurációt elemezünk, a bonyolultság inkább exponenciálisan növekszik, mivel minden szakasz befolyásolja a rendszer többi részét.

Igen, a folyamat viszonylag egyszerű, ha statikus feltételeket adunk elemzésre. Természetesen ez fontos az utazás közbeni üzemanyag-fogyasztás optimalizálása. De a motornak még mindig hatalmas körülmények között kell működnie. Aztán ott vannak a gyorsulás és a lassítás dinamikus feltételei. A motornak be kell indulnia és stabilnak kell lennie mind szél-, mind hátszélben. Képesnek kell lennie a földön vagy a levegőben elindulni, miután rendkívül hideg lett. Furcsa dolgok történhetnek, amikor a dolgok tágulnak és összehúzódnak a hőmérséklettel.

Ha annak egyszerű elemzését vizsgálja, hogy nyomás- és hőmérsékletváltozás sugárhajtóművön keresztül, valószínűleg sok kéz integet az” égő “nevű szakasz körül, ahol varázslatosan megnő a hőmérséklet. Az üzemanyag elégetése a sugárhajtómű extrém körülmények között rendkívül bonyolult. Az elöl rohanó levegőt össze kell tömöríteni, majd elég lassítani kell ahhoz, hogy ne oltsa el a lángot. A lángot az üzemeltetés során az égéstérben kell tartani, és nem szabad túlmelegednie a mögötte lévő turbina fokozatokon.

A magasabb hőmérséklet és nyomás jobb hatékonyságot biztosít, de az anyagokat a határukig tolják. Az új szuperötvözeteket és gyártási technikákat tökéletesíteni kell, hogy olyan anyagokat hozzanak létre, amelyek ellenállnak a szélsőséges hőmérsékleteknek, miközben több ezer fordulat / perc sebességgel forognak. Kis lyukakat és járatokat kell elhelyezniük a lapátokban, hogy kiszorítsák a hűtő levegőt, amely beborítja a penge felületét, így az közvetlenül nem érintkezik a turbinában lévő rendkívül forró levegővel.

Akkor Önnek is van mechanikus generátor által kinyert energiát és a repülőgép légtelenítő rendszeréhez nyerhető pneumatikus energiát. A motornak képesnek kell lennie megbirkózni e rendszerek változó igényeivel.

Emellett a különféle orsók forgása és több ezer fordulat / perc probléma, amely nem okoz túl sok súrlódási hőt vagy idő előtt elhasználódik. megérteni az egyes alkatrészek hőmérsékletét, aerodinamikáját és forgási igénybevételét a motor teljes működési tartományán keresztül, és azt, hogy ez hogyan hat a motor többi részére.

És ez nem csak elég ahhoz, hogy valamit kapjunk működik. Valaki mindig felteszi a kérdést: “Hogyan tudjuk ezt hatékonyabbá tenni?” A modern motorok sokféle trükköt vonnak maguk után, hogy kiszűrjék minden hatékonyságukat, amely csak lehetséges. A levegőt elvezetik, és a lapátok úgy állíthatók be, hogy a motor stabil legyen minden üzemi körülmények között. Új koncepciókat és technológiákat fejlesztenek ki. A modern turboventilátorok problémája egy alacsony nyomású turbina a hátulján, amelynek a lehető leggyorsabban kell forognia, hogy hatékonyan lehessen csatlakozni egy elülső ventilátorhoz, amelynek a működéshez sokkal lassabban kell forognia. Az általad adott Pratt & Whitney példához megoldásuk egy sebességváltó volt, amely lehetővé tette, hogy a kettő különböző sebességgel forduljon. Ez egy nagyon nehéz kihívás volt, amely évtizedekig tartott, míg végül egy végtermékbe kerültek.

Ezt a bonyolultságot a szoftver, amely az érzékelők tömbjét figyeli a motor egészében, és folyamatosan állítja be a sok paramétert a stabil és hatékony működés fenntartása érdekében. Ennek a szoftvernek olyan számítógépeken kell futnia, amelyek hatalmas hőmérsékleti tartományban és állandó rezgés alatt működnek.

Azt is szem előtt kell tartania, hogy mindezen több ezer alkatrész miként kerül gyártásra, majd összeszerelésre, majd karbantartásra a motor élettartama alatt. Olyan emberekre van szüksége, akik azt tervezik, hogy egy szerelő hozzáférjen a megfelelő alkatrészekhez a szükséges eszközökkel, és milyen folyamatokat kell követnie a különböző alkatrészek összeszereléséhez és szétszereléséhez.

Ezután vannak mellékhatások is mint a zaj és a szennyezés. Lesznek mérnökök, akiknek meg kell érteniük, hogy ezek hogyan keletkeznek, és hogyan lehet a lehető legkisebb költséggel elfogadható szintre csökkenteni.

Ez csak egy áttekintés a sugárhajtómű tervezésében részt vevő számos területről. Biztosan vannak még többen, és itt minden részlethez szükség lehet arra, hogy egy speciális csapat dolgozzon rajta.

Hozzászólások

• Természetesen csak kiszámoltam, hogy szükségünk van az 50 kg-os RC motorokból kb. 1000 (darabonként 5000 USD) egy A320-as repüléshez. 🙂
• @PerlDuck Beleszámította-e ebbe a számításba a motorok nagyobb üzemanyag-fogyasztását, a motorok és a kiegészítő üzemanyag súlyát, valamint az e kiegészítő súly miatt magasabb üzemanyag-fogyasztást és ennek az üzemanyagnak a súlya és a nagyobb súly miatt nagyobb üzemanyag-fogyasztás …?
• Ez egy nagyszerű áttekintés egy modern ‘ sugár bonyolultságáról ‘ motor, de nem láttam ‘ semmit, ami megmutatta, hogy mindez összeadódik 10B USD-vel. A specifikációkhoz, a tervezéshez és az újratervezéshez, a teszthez, a létesítményekhez stb. Szükséges személyek számának becslése segítene ebben a válaszban (számomra.)
• @Alexander Természetesen nem. Ez csak egy vicc volt. Csak arra voltam kíváncsi, hogy hány ilyen kicsire lesz szükségünk. Több ezer apró szemű légy gondolatára késztetett, csak más nagyobb állatokkal összehasonlítva.
• @CramerTV, érintett emberek száma? Sok. Például, ha ‘ új szuperötvözetet használ, akkor számszerűsítenie kell az anyag tulajdonságait: mechanikai teszt technikus az erő, keménység, szívósság stb. , vegyész az összetétel megerősítésére, gépész, aki ömlesztett fémet próbadarabokká alakít, és egy laboratóriumi felügyelő a dolgok összehangolására. Ez ‘ négy embernek felel meg a sugárhajtómű tervezésének egyik részében.

Utoljára ellenőriztem, hogy a legtöbb tudós és mérnök nem fizet milliomos fizetést. Azt hiszem, ez inkább 100 és 250 ezer között van. Még akkor is, ha 100-an dolgoznának rajta 10 évig, ez 250 millió, vagyis negyedmilliárd dollár lenne.

A repülőgépiparban átlagosan kevesebb, mint 100 ezer fizetés, ez nem IT, de nem ez a kérdés.

Fejleszthet egy alapvető kísérleti sugárhajtóművet 100 mérnökkel és tudósok. A helyzet az, hogy ilyen csapattal nem lehet sorozatgyártású turboventilátor-motort megépíteni és megépíteni.
1000-rel is. De a légitársaságok és a hatóságok megbízhatónak akarják, és nem lehet megbízható magasjáratú turboventilátort építeni csak 1000-rel. több ezer, mert mindent alaposan ellenőrizni és ellenőrizni kell.

versenyképes repülőgép építése a motor még nehezebb. Ez ma reális lenne, 10 000 alkalmazottal, de mégis nagy teljesítmény. A munka nem csak a motoralkatrészeket tervezi, a kemény munka nagy része több száz anyag kipróbálása az R & D, géptervezés, technológiafejlesztés, minőségbiztosítás és minőségellenőrzés fejlesztése. Minden, ami hozzájárul a jó motorok gyártásához, majd a hatékony gyártáshoz.

A Saturnnak, a mai egyik kisebb sugárhajtómű-gyártónak, ~ 23 000 alkalmazottja van.
Pratt & Whitney-nek, a legnagyobb három közül a legkisebbnek nyugaton ~ 40 000 ember van.
A Rolls-Royce-nak, amely leginkább repülőgép-motorokat gyárt (az autómárkát régen eladták), ~ 50 000 alkalmazottja van.
Szintén ~ 50 000 a GE Aviation-nek, további 200 000 a General Electric-nek.

Ezek nem mind mérnökök és tudósok, de az ilyen csúcstechnológiájú iparágak személyzetének több mint a fele kutatással, tervezéssel, mérnöki, vezetői és egyéb munkák, amelyek hozzájárulnak a tervezési költségekhez.

A modern sugárhajtóművek tényleges tervezőcsapata 1000 fő alatt lesz. De ez csak a magas szintű munkát végző emberek, a folyamatábrák, a FEA-számítások, a tervezési modellek.
Ezrekre fognak támaszkodni az adatok megadásában. Modelljeikből több ezren készítenek részletes rajzokat és CNC programokat minden egyes alkatrészhez. Ezután minden egyes részhez külön QC programot kell kidolgozni.

A tervrajzokról egyszerűen nem lehet másolni-beilleszteni a CNC-programokat, és nem lehet másolni-beilleszteni azokat a QC-s mérőgép-programokba.A mérési alapok különböznek, ezért a tűréshatárok eltérőek, a részletesség szintje eltérő. Hajtsa végre ezt a hibát egyszer. Egy apró és nem különösebben kritikus részért, és a következmények észrevehetőek lehetnek .

A válaszok nagyon jók, mivel részletezik a lehetséges költségeket, de engedjék meg, hogy más szöget adok az ilyen típusú kérdések megvizsgálására. Erősen versengő környezetben a vállalatok annyi pénzt dobnak egy problémára, amennyit megéri nekik megoldani. Gazdasági szempontból: “a határköltség megegyezik a marginális nyereséggel” .

Új motor tervezésénél minden olyan változtatással el kell kezdeni, amely nagy teljesítménynövekedést eredményez alacsony költség mellett. Idővel feltárják ezeket a “triviális” változásokat, és ha van elég “nyereség” a probléma folyamatos támadásából, a bonyolultabb változások, kisebb várható nyereséggel támadhatók meg. A motor ovement értéke: A sok ezer óra alatt mennyi üzemanyagot takarítanak meg? Mekkora ennek az üzemanyagnak a várható jövőbeli piaci értéke a növekvő szűkösségű és várható CO2-adókkal rendelkező világban?

Most vegye fontolóra, hogy ezt az új motort nem egyetlen repülőgépben, hanem több száz, esetleg több ezer repülőgépből álló flottában fogja megvalósítani? A motor bármilyen fejlesztése csak ilyen nagy piaci értéket képvisel. Végül vegye fontolóra, hogy a motorok következő generációjának számos fejlesztése később átvihető az újabb fejlesztésekbe, amit “óriások vállán állva” emlegetnek.

Példa Vegyünk egy motort, amelynek költsége körülbelül 30 millió USD. Az a teljesítményjavulás, amely csak 1% -kal növeli az egyes motorok értékét, 300 millió USD-t ér, ha a motort 1000-szer értékesítik. Ha ez a teljesítmény-javulás újból felhasználható a motorok következő 10 generációjában, akkor az 3 milliárd USD-t ér. Ez az egyszerű példa megmutatja, hogy az R & D határérték nagyon gyorsan megnőhet, és hogy a vállalatok ezért hajlandók rengeteg pénzt dobni ezekre a problémákra.

Más kiváló válaszok kiegészítéseként a kutatás jellegére szeretnék koncentrálni.

Olyan ötletek kidolgozásával és feltárásával foglalkozik, amelyek “csak nem képesek megoldani a számítógépes modelleket” hatalmas .

Amint más válaszok megjegyzik, a sugárhajtóműves motorok az elmélet és az új ötletek élén fejlődnek, valamint a meglévőket is lendítik.

Konkrét tipikus példa # 1

Tegyük fel, hogy hisszük, hogy egy ventilátorlapát erősebbé tehető, ha úgy öntik, hogy bizonyos kristályhibák nélkül növekszik, vagy egy bizonyos kristályszerkezettel, amely elméletileg lehetővé kell tenni. Nevezzük “titán-szén kristályos mátrix delta formájúnak” vagy “delta-TCCM-nek”. “röviden. Ez 1,7% -kal vékonyabb és könnyebb pengéket tesz lehetővé, erő- vagy biztonságvesztés nélkül, vagy olyan pengéket, amelyek 1,5% -kal gyorsabban képesek futni a stressz növekedése nélkül. Ha ez helytálló, akkor ez nagy probléma lehet a következő generáció részeként a jelenlegi motor.

A probléma az, ameddig egy modell eljut. Most ténylegesen megbízhatóan el kell érnie, mint anyagtudományi problémát.

• Meg kell terveznie egy eljárást a delta-TCCM megbízható fejlesztéséhez egy laboratóriumban, ami hatalmas kihívást jelenthet. Lehet, hogy több technikát kell felfedeznie, mérlegelnie kell azok méretét, hajlamát a hibákra és a kockázatokra. A megbízható, alacsony hibaszintű delta-TCCM gyártás feltételei nagyon pontosak és nehezen fenntarthatók az időigényig. Ez hatalmas probléma lehet, korántsem triviális. Ha nem akarja, hogy évekbe teljen, akkor lehet, hogy 600 embert kell bedobnia a delta-TCCM kutatásba, hogy koncepcióból használható anyaggá váljon, igazolt tulajdonságokkal.

• A tulajdonságok elméletileg csak némileg kiszámíthatók. Lehetséges, hogy a problémák megoldásához nyomokat vagy apró folyamatváltozásokat kell hozzáadnia a belek érzéséhez. Ezek mindegyike önmagában egy mini projekt.

• Előfordulhat, hogy az anyag nehezen formálható, ha kialakult, ezért előfordulhat, hogy vissza kell térnie a laboratóriumába, hogy ne csak berendezést alakítson ki annak megbízható létrehozására, hanem megbízhatóan létrehozza alakra . Tökéletes forma.

• Laboratóriumoktól az ipari léptékig kell méretezni. Ez azt jelenti, hogy elegendő mennyiséget kell létrehozni a tulajdonságok megerősítéséhez, és végül pengék felépítéséhez. “messze nem triviális. Az ipar tele van olyan dolgokkal, amelyeket könnyű kis mennyiségben előállítani a kutatás számára, de hihetetlenül nehéz ugyanazon körülmények között méretben előállítani. Megbízhatóan halad a 2 mm-es ² mintáktól kimutatható kristályos / atomszerkezeti hibák nélkül az ívelt 1-ig.Az 5 méteres ventilátorlapátok kimutatható kristályos / atomszerkezeti hibák nélkül pontosan olyan nehézek, mint sok esetben hangzanak.

• Tízezer mintát kell tesztelni és értékelni ezer módon – külön-külön és ezer forgatókönyvben egy motorban. Ez egy nagyon intenzív folyamat. Mi az atomszerkezete, hogyan bukik meg (mik a meghibásodási módjai és a biztonságos határértékek), miként reagál atomszerkezete a stresszek százezer kombinációjára / fajtájára / mintázatára, mind rövid, mind hosszú távon – kellően megértve a a tényleges tulajdonságok, hogy rájuk támaszkodhassunk a sugárhajtású biztonság érdekében. Talán térjen vissza az alapokhoz, ha valami nem a szükséges. Végül is, ha csak egy motor hibásodik meg és a hiba az anyaggal kapcsolatos alapvető kérdésre vezethető vissza, akkor az egész hírneve és a termékpalettája veszélyben van , és minden eddig eladott árnak visszatérítést kell fizetnie, plusz a peres ügyekben. Ebben az értelemben a legrosszabb esetben az egész 500 milliárd dolláros vállalkozását veszélyeztetheti.

• Ön építhetne 2 vagy 3 teljes prototípus-gyárat (gyárat) is különböző helyeken, csak a delta-TCCM számára, hogy megerősítse, hogy a delta-TCCM minőség-ellenőrzését megbízhatóan idővel és különböző létesítmények / források.

• A ventilátorlapátok általában különböző anyagok kombinációjából készülnek. Például a jelenleg gyártott legnagyobb turboventilátoros motor GE-9X szénszálas kompozitot használ acél elülső élekkel és üvegszálas hátsó élekkel a madárcsapások védelme érdekében. A delta-TCCM elkészítéséhez és alakításához nem elég, ehhez technikákra is szükség van Engedje meg, hogy kompozit penge része legyen, elég szorosan ahhoz, hogy megőrizze egységes szerkezetét a sugárkések élettartamának részét képező összes feszültség, fűtési / hűtési ciklus és rezgés alatt. Ha az alkatrészek nem mozognak, nem zsugorodnak és nem tágulnak együtt, akkor a penge végül meggyengülhet.

• Ha működik, akkor előfordulhat, hogy egy teljes szerszámláncot kell felépítenie csak delta-TCCM-hez. Megmunkáló szerszámok, gyártóberendezések, pengeöntések (lehet, hogy rombolóan öntenek, és minden alkatrészhez új formára van szükség), speciális lézeres vagy egyéb hegesztés, delta-TCCM bevonatok és ragasztók fejlesztése motorkörnyezetben való kitartás, amelyek mind saját önálló projektjeik. Működik.

És ez csak a delta-TCCM kereskedelmi forgalomba hozatalának projektje. 20-50 millió dollár könnyedén, felülről (teljes tippelés részemről, de ad ötlet). Lehet, hogy 50 vagy 200 ilyen projekt van folyamatban, és mások is megjelennek az R & D folyamatban, amelyek mind olyan fogalmakhoz kapcsolódnak, amelyeket az új generáció számára motorok – és minden költségüket meg kell téríteni a motor értékesítésével, amikor végre elkészült.

2. konkrét példa:

Az űrsiklónak vissza kellett lépnie az intenzív hőnek. Sokkal több hő, mint bármilyen anyag képes lenne ellenállni. Az elért ötlet egyszerű volt: abláció. A bevonat inkább leégne, mint megolvadna, fokozatosan kitéve az alatta lévő rétegeket, de összességében nem lebomlik.

Az anyag létrehozása nagy erőfeszítés volt. Nem sok elmélet volt ilyen dolgokról, csupán egy cél egy ilyen anyag létrehozására. Hatalmas kutatások. És minden alkalommal: “Jó. Most keresse meg a módját, hogy ugyanezt tegye, de 20% -kal kevesebb súlyt kap. “

Megjegyzések

• Ehhez hozzá kell adni az összes ötlet költségét addig hangzott nagyszerű , amíg visszaesést nem értek el az egyik lépésben, amelyet ‘ nem lehetett legyőzni. Ennyi idő alatt a pénz & erőfeszítés egy félretett projektért, és ideje újrakezdeni egy új projektet.

A többi válasz mellett:

A sugárhajtású motorok nem csak összetettek, hanem a fizikailag lehetséges határán működnek. Például a modern sugárhajtóművek olyan belső hőmérsékleten működnek, amely magasabb lehet, mint az alkalmazott fémek olvadáspontja.

Ha új sugárhajtóművet tervez, annak sikeresnek kell lennie a piacon, annak jobbnak kell lennie, mint a jelenleg kapható motorok: nagyobb tolóerővel, alacsonyabb zajszinttel, alacsonyabb üzemanyag-tartalommal kell rendelkeznie fogyasztás, nagyobb megbízhatóság, alacsonyabb működési költségek vagy ezek kombinációja.

Ez azt jelenti, hogy minden tervezés elmozdítja a “fizikailag lehetséges” élét, vagyis előrelép a technika állása szerint. Ez nem csak új motortervezés, hanem új anyagokat is ki kell dolgoznia, új építési módszerek stb. Aztán be kell bizonyítania, hogy ezek az új fejlesztései biztonságosak. Itt járnak a költségek: tudományos kutatás (amely mindig magában hordozza annak kockázatát, hogy új ötlete nem fog olyan jól működni, mint remélte), az új technológia fejlesztése a fogyasztók számára kész szintre és a tanúsítás.

Szerintem a válaszok többsége elég szépen foglalkozik a pontokkal, a csapatok hatalmasak, és sok a drága készletet tartalmaz.Még három pontot fűznék hozzá:

• Fennáll a kockázat, amelyet be kell árazni. Ez nem olyan, mint a Pharmában, de nem minden motor árusít egyformán, így Ön kezelnie kell a költségeket a különböző motorok és kivitelek között.

• Ezek rendkívül specializált gépek, ezért egy új motorral együtt új szerszámokat, új mérési technikákat és új szoftvereket fejleszt. (Nagyon sok spin off és ebből fakadó előnyök származnak ezekből a programokból, pl .: érintő trigger szonda )

• Csak az anyagok és a gyártási költségek szemléltetésére ezek a motorok olcsóbbak lennének, ha tömör aranyból készülnének.

Véletlenül ismerem azt a fickót, aki a profilt tervezi az egyik nagy gyártó rajongója. Ő csak az akadémikus, aki hozzájárul ehhez a tervezéshez, és ez az egyetlen probléma, amelyen dolgozik. De ez új szoftver kifejlesztését jelentette az áramlás kiszámításához.

A probléma alapvetően nem a sugárhajtóművekről szól, hanem általában a bonyolult dolgok felépítéséről.

Az okok megegyeznek az építéssel összetett szoftver. Csak fokozatos különbségek vannak.

A kérdés úgy tekinthető, mint ” Miért meglepően sokba kerül a magas színvonalú komplex rendszerek létrehozása? ”

A fő kérdés a c komplexitás. A meglévő sugárhajtóművek kialakítása összetett, és tudjuk, hogy egy alternatíva megtervezése ennél bonyolultabb folyamatkomplexum. Ismét ugyanaz, ha valóban sorozatban építünk egyet.

Komplex összetételt akarunk létrehozni, nevezzük el ” új sugárhajtóművet “.

Ehhez

szükségünk van egy tervezésre.

Ennek alapjául egy tervezési specifikációra van szükségünk .

Ennek ellenőrzéséhez fel kell építenünk legalább egy példányt.

A gyakorlatban azt szeretnénk, hogy valóban képesek legyünk létrehozni több példányt példányonkénti korlátozott költség mellett.

Ez azt jelenti, hogy több más műtárgyat is létre kell hoznunk:

Egy vagy több prototípust kell létrehoznunk a költségek korlátozása nélkül.

Teljes értékű készletet kell létrehoznunk. eszközök az artefaktum több példányának előállításához.

Emellett eszközöket kell építenünk az artefaktum tesztelésére.

Egy vagy több prototípust és több előállított példányt is tesztelnünk kell a terv specifikáció.

Külső szervezetnek kell tesztelnünk a terv specifikációt a tanúsítási szabályok alapján.

El kell készítenünk egy e Az xternal szervezet tesztelési példányai tanúsítási szabályok alapján.

Dokumentációt kell készítenünk, beleértve a szolgáltatás több változatának megbízható utasításait.

Ne feledje, hogy mindez független a dolog összetettségétől. alkotni akarunk. Ez nem is attól függ, hogy fizikai műtárgyat építünk-e, ugyanúgy vonatkozik annak szimulációjának elkészítésére, példányok előállítására az ügyfél repülőgép-szimulációjába való integrálásával.

A sok lépés némileg önmagában összetett. Amikor a lépések kölcsönhatásba lépnek, a bonyolultság összeadódás helyett inkább megsokszorozódik. Például egy kisebb hiba a tervezési specifikációban kisebb változásokat okoz a legtöbb lépésben, és mindegyiknek jelentős az általános költsége. Egy csavar méretének és egy hegesztési szilárdságának megváltoztatása gyakorlatilag ugyanolyan erőfeszítést igényel, mint csak a csavar méretének megváltoztatása, mert a rezsiköltség dominál.

Ha valami összetettet építünk, akkor vannak ellentmondó intuitív szempontok összetettségűek. Fontos, hogy a tesztelés bonyolultsága és erőfeszítése nagyon gyorsan növekszik a minőségi követelmények növekedése érdekében. Ez részben azért van, mert sokkal több kisebb hiba van, mint nagyobb. Ez azt jelenti, hogy még sok egyedi hibát kell kezelni, amelyekhez több prototípus szükséges. Az apró hibák kezelésének költségei nagyjából megegyeznek a nagy hibákkal.

A növekvő minőségi követelmények hatásának szemléltetésére gondoljon arra, hogy tervezzen egy repülőgépet olyan terv alapján, amely meghatározza az alkatrészek alakját és méretét. . Hasonlítsa össze ezt a teljes hossz további követelményével, néhány centiméteres tűréssel. Figyelembe kell vennie az alkatrészek csatlakozásainak variációját, például a csavarok és az alkatrészek éleinek távolságát, valamint az alkatrészek hőtágulását. Most pontosítsa a követelményeket, hogy a hőmérsékleti görbe szerint néhány milliméter tűréssel adja meg a hosszt. Néhány tesztet többször is el kell végezni, miután kiderült, hogy hányszor elegendő. És a különböző anyagok és alkatrészek különböző szállítók hőtágulása terén mutatkozó különbségek relevánssá válnak. Érted a lényeget. És csak arra az esetre, ha lényegtelennek tűnik a hőtágulással törődni: A Lockheed SR-71 Blackbird valójában üzemanyagot szivárgott, ha hideg volt a talajon, de nem 3,2 Mach-os és körülbelül 300 ° C-os hajótest hőmérsékleten repülve, az elfogadott pontossági határok alapján. . A Concorde 17 cm-rel hosszabb lett repülés közben, körülbelül 100 ° C-on.Nagyon jól érezték magukat, amikor hidraulikus vezetékeket helyeztek el.

Alapvetően az egyes alkatrészek hozzáadása sokkal összetettebb, mint az intuíció elvárná. Az alkatrész hozzáadása egy sugárhajtóműhöz nem csak az alkatrész stabilitását, hanem stabilitását és alakváltozását jelenti a hőciklus során, valamint az elfogadható ciklusszám meghatározását a szerviz előtt.

Ne feledje, hogy mindez, kivéve A példák szemléltetésének semmi köze nincs a sugárhajtóművekhez, még akkor sem, ha valami fizikai dolgot akarunk építeni.

A sugárhajtómű egyedi tervezési elemei megtalálhatók más válaszokban, és ezek összetettségének becslése felhasználható az itteni minden erőfeszítés levezetésére.

A meglévő válaszok remekül segítenek megválaszolni a sugárhajtóművek miért drága kifejleszteni: mert annyira bonyolultak. Hadd próbáljak válaszolni, miért ilyen bonyolultak a sugárhajtóművek? Ennek megértéséhez meg kell vizsgálnunk a sugárhajtóművek gazdaságosságát, és ez az üzemanyag-hatékonyságra vezethető vissza.

Mondjuk azt, hogy új autót vásárol, és egy autó 1% -kal jobb benzint kap. Lehet, hogy 30 mpg és 30,3 mpg. Azt mondanád, hogy ezek olyan közel vannak, hogy alig számít. Lehet, hogy azonosak lesznek, és elkezdi nézni, melyik rendelkezik a jobb hangrendszerrel vagy a legstílusosabb ülésekkel. De amikor a légitársaságok új repülőgépeket vásárolnak, 1% -os különbség az üzemanyag-hatékonyság.

A légitársaságok nagyok, és a repülőgép-üzemanyag drága. Egy szerény méretű légitársaság (mondjuk a Jet Blue méret) évente 1-2 milliárd dollárt költ csak sugárhajtású üzemanyagra. És amikor új repülőgépet vásárol, az általában 30 évig fog tartani. Tehát a flotta élettartama alatt mintegy 45 milliárd dollár üzemanyagot költ. Ha egy sugárhajtómű üzemanyag-hatékonysága 1% -kal rosszabb, akkor ez a légitársaságnak 30 év alatt ~ 450 millió dollárba kerül. Ez egy százalék különbség az üzemanyag-hatékonyság terén.

Most vannak más dolgok, amelyek ezt pótolhatják, például a motor vételára, a szerviz és az alkatrészek költsége stb. Tehát egy sugárhajtású motor, amely üzemanyagban 1% -kal rosszabb a hatékonyság összességében még mindig versenyképes lehet, ha más területeken kompenzálja. Néhány százalékon túl azonban a különbség olyan nagy, hogy nem is adhatná el őket.

Tehát végül ez az intenzív „fegyverkezési verseny” a fő sugárhajtómű-gyártók között. A vállalat egy kicsit bonyolultabbá teszi motorjaikat, hogy az üzemanyag-hatékonyságot egy apró töredékkel javítsák, majd a többiek versenyeznek a felzárkózás érdekében. Ez évről évre folytatódik, motor-modell motor-modell után, és mielőtt tudná, mi mivel egy meglehetősen egyszerű gépként indult, rendkívül bonyolult volt, ezért elkészítése drága.

Megjegyzések

• A modest sized airline (say Jet Blue size) will spend $1 - 2 billion per year on jet fuel alone. … milliárd? Idézésre van szükség. Egy kis matematika ezt cáfolja. Költségvetésű repülőgép, talán napi 4 járat, repülésenként 150 ppl, jegyenként 60 dollár. Ennek bruttó bevétele évi 13,14 millió. Dehogyis valaha megközelítheti az 1 milliárdot. 1–2 millió ra gondolt?
• @ DrZ214 nem a milliárdra gondoltam. Lásd például: businessinsider. com / … kulcs idézet ” … az üzemanyag és a hozzá kapcsolódó adók 515 millió dollárra emelkedtek a negyedévben “. 500 millió dollár / negyedév tehát évi 2 milliárd. Ezenkívül a Jet Blue mindenképpen meghaladja a napi 4 járatot, ‘ több mint 1000. Talán összekeveri őket egy másik légitársasággal?
• Hoppá, Olvastam a ” utasszállító ” repülőgépet, és úgy láttam, mint egy repülőgép, mint 1 egyetlen síkban. Igen, az egész utasszállító több ezer járattal rendelkezhet naponta. ‘ hagyom ezeket a megjegyzéseket arra az esetre, ha mások félreolvassák.
• @ DrZ214 azért idéztem, mert a légitársaságok nem / div> t csak egy motort vásároljon egyszerre. Amikor vásárlási döntést hoznak, általában egyszerre 10, ha nem 100 motorra köteleznek. Tehát az egyetlen vásárlási döntéshez kapcsolódó üzemanyagköltségek nagyok.

Ez csak egy része a válasz, de nem akartam kommentben feltenni, miután a moderátorok azt mondták, hogy a válaszok ne szerepeljenek a kommentekben:

Nézze meg a “terhelt ráta”. Segít emlékezni arra, hogy nem csak 100 mérnök kell együttműködnie. 100 mérnökre van szüksége egy épületben, amelynek folyamatosan világítania kell a fényeken, és fűtést és / vagy légkondicionálást kell folytatnia, házmesterekkel és adminisztrációs asszisztensekkel, valamint minden más csodálatos emberrel, aki a mérnököket eredményesen tartja. Ha figyelembe veszi az üzleti tevékenység ezen egyéb költségeit, akkor a vállalat által fizetendő óradíj (ellentétben azzal, amit a mérnök kap) egészen más.