De ce costă proiectarea noilor motoare cu reacție?

Chiar dacă ignorăm salariile tuturor celor implicați; ingineri, oameni de vânzări, conducere, echipe Q / A, echipe de producție, mai mulți oameni de vânzări și apoi câțiva ingineri de rezervă …

Nu ” Nu înțeleg. Dacă proiectează doar un motor cu reacție, atunci materiile prime nu pot fi un factor major chiar dacă sunt ceva de genul titanului sau compozitelor.

Deși numai materiile prime nu sunt neapărat costisitoare, materialele, precum și prelucrarea și prelucrarea , pot fi destul de costisitoare. Acest lucru poate fi agravat în continuare dacă motorul folosește un fel de material nou pentru care nu există încă o metodă de producție eficientă. Acesta a fost cazul pentru întreaga producție a SR-71 Blackbird care necesar pentru a afla cum să lucrați cu titan înainte de a construi ceva . Chiar și odată ce piesele personalizate sunt produse pentru un nou motor, compania va trebui să afle cum să producă piese în cantitate suficientă y pentru a produce motoare pentru piață.

De câte prototipuri ai putea avea nevoie? Adică sper că nu sunt toate încercările și erorile.

Nu este, dar FAA poate necesita diverse demonstrații în care distrug motorul și puteți paria că producătorul va încerca acest lucru înainte de a efectua teste oficiale. Odată ce au trecut testele inițiale de zbor , prototipurile vor trebui construite și testate pe celule reale care costă bani, folosind combustibil pentru avioane care costă bani.

Celălalt lucru este software-ul pentru computer, care am crezut că va face lucrurile mai ușoare și mai ieftine de proiectat. Este adevărat că nu puteți introduce doar forța dorită și apăsați un buton, dar cu siguranță există un software decent dinamic fluid care vă poate ajuta să proiectați ceva mult mai ușor și mai rapid decât înainte.

Face unele lucruri mai rapide, cum ar fi FEM și cu siguranță ușurează rutare complexă, dar, ca o cheie bună, software-ul CAD este un instrument care face lucrurile mai rapide și mai ușoare. Nu funcționează pentru dvs.

Comentarii

• Numere pentru costul combustibilului pentru a rula un motor modern la diferite niveluri de putere pentru o zi de testare poate fi util pentru a întări acest răspuns.- De asemenea, ar putea fi utilă luarea în considerare a unor costuri precum imobiliare și potențiale ‘ costuri vechi ‘, precum plata pentru acționari sau menținerea fondurilor de pensii a evidentia. Proiectele cu motoare cu jet nu sunt ‘ de obicei realizate dintr-un garaj singur ‘ la urma urmei … După cum se spune, costurile se adaugă și, în cele din urmă, trebuie să plătiți oamenii pentru a adăuga aceste costuri …
• Nu subestimați niciodată costurile pentru a construi instrumentele necesare construirii unui produs. Exemplu non-aviatic: instrumentele necesare pentru fabricarea unui cip cu circuit integrat pot costa mai mult de un milion de dolari, și asta ‘ presupunând că dețineți deja toate echipamentele de fabricație. De fiecare dată când testele dvs. găsesc un defect care necesită o schimbare mare, veți plăti din nou costurile respective.
• Văd ‘ materiile prime ‘ și vă cresc fierărie de titan .
• Iată un link cool unde arată cum sunt testate motorul … acestea ‘ sunt testate din nou pe un plan construit pentru testarea motoarelor …
• Merită remarcat faptul că, deoarece CAD-ul modern face lucrurile mai rapide și mai ușoare, inginerii sunt capabili să proiecteze lucruri mai complicate. De multe ori nu ‘ nu ajungeți să petreceți mai puțin timp proiectând lucruri, proiectați lucruri care nu erau

Motoarele cu reacție sunt unele dintre cele mai complexe mașini create vreodată. Trebuie să fie cât mai ușoare, eficiente, sigure și fiabile. Există un motiv pentru care majoritatea avioanelor noi au fost afectate recent de întârzierile producătorilor de motoare. Acesta este un echilibru greu de realizat atunci când se respectă un program și un buget.

Motoarele cu reacție ar putea fi cu siguranță mai ieftine de dezvoltat și cumpărat. Le puteți obține la prețuri relativ „accesibile” pentru aeronavele controlate de la distanță. Dar costul crește cu siguranță cu scara, iar proprietarul unei aeronave se așteaptă ca un motor să funcționeze pentru mii de ore cu întreținere minimă în timp ce ardeți cât mai puțin combustibil posibil și nu răniți pe nimeni. Fiecare nouă generație de motoare a fost mai eficientă decât precedentele, iar aceste îmbunătățiri nu vin gratis.

Dacă proiectează doar un motor cu reacție, atunci materiile prime nu pot fi un factor major chiar dacă sunt ceva de genul titanului sau compozitelor.

Nu este vorba doar de materii prime, ci de procesarea implicată. Motoarele moderne împing materialele la limitele lor și nu numai. Trebuie dezvoltate tehnologii avansate de fabricație.

Să spunem că aveți un nou material sau proces pe care doriți să îl utilizați. Poate fi ușor să ia cel puțin sute de mii de dolari doar pentru a dezvolta unul și un nou motor ar putea include multe dintre acestea. Chiar și pentru o materie primă ieftină, cantitatea de forță de muncă necesară pentru a crea articole de testare, a configura teste, a le rula și a documenta rezultatele cresc foarte repede. Doriți să fiți sigur că înțelegeți cum va funcționa noul material sau proces înainte de a merge mai departe cu acesta. Dacă lucrurile nu funcționează corect , creați mari probleme pentru clienții dvs. (producătorii de aeronave și clienții acestora).

Câți prototipuri de care ai putea avea nevoie? Adică sper că nu sunt toate încercările și erorile.

„Încercarea și eroarea” este uneori numită și „știință” de asta aveți nevoie pentru a dezvolta noi tehnologii. Evident, pe măsură ce testele progresează și riscurile cresc, ați dori ca partea de „eroare” să scadă în continuare. Dar partea de încercare este foarte importantă pentru a înțelege cum vor funcționa lucrurile (sau nu). Acest lucru înseamnă nu doar prototipuri la scară completă (care vor parcurgeți mai multe iterații de proiectare, chiar și prin certificarea avionului), dar și subsisteme și componente. Și trebuie să faceți suficiente teste pentru a avea încredere statistică că rezultatele pot fi reproduse în mod fiabil.

Celălalt lucru este software-ul computerului, care am crezut că va face lucrurile mai ușor și mai ieftine de proiectat.

Acest lucru este cu siguranță adevărat și aceste tehnologii au scăzut cantitatea de teste fizice care trebuie făcute. Dar în orice caz vă va costa bani.

Cu produse precum motoarele cu reacție, instrumente mai bune nu înseamnă, în general, „cât de ieftin putem face acest proces „dar” cât de mult putem obține performanțe pentru aceiași bani. „

Deci, ce o face atât de scumpă? Există un proces de certificare foarte costisitor?

Da. Oamenilor le place să zboare în avioane cu motoare care continuă să funcționeze și să nu explodeze. Aceasta înseamnă reglementări și certificare riguroase.Pentru FAA, 14 CFR partea 33 acoperă cerințele de certificare pentru motoarele cu reacție, pentru a încerca ca evenimentele de avarie să fie cât mai rare posibil. Iată doar câteva dintre testele cerute de reglementări:

• Vibrații
• Supratensiune
• Calibrare
• Rezistență
• Supratemperatură
• Domeniu complet de funcționare
• Testarea sistemului și a componentelor
• Blocarea rotorului
• Desființarea completă
• Conținutul lamei / dezechilibrul rotorului
• Ploaia, grindina și ingestia păsărilor

Unele dintre aceste teste vor fi distructive, fie prin proiectare, fie din întâmplare. Unii dintre ei vor avea nevoie de mult timp și efort. Doar documentele implicate în înțelegerea tuturor acestor cerințe și documentarea către autoritățile de reglementare că le-ați îndeplinit ar putea lua cu ușurință o parte bună din cei 100 de oameni.

Poate că cineva poate explica procesul general de proiectare a motorului cu reacție, pentru că sunt sigur că ar fi util. În felul în care mi-l imaginez, trebuie doar să parcurgeți etapă cu etapă și să încercați să obțineți forma și diametrul fiecărei lame corect.

Se pare că aveți elementele de bază idee. Dar ingineria este despre diavol în detalii.

În primul rând, motoarele moderne ar putea avea 20 sau mai multe trepte, atașate la 2 sau 3 bobine separate. Inginerii trebuie să decidă numărul optim de trepte și bobine pentru proiectarea motorului. Aceasta înseamnă analizarea multor configurații diferite, complexitatea tinde să crească exponențial, deoarece fiecare etapă afectează restul sistemului.

Da, procesul este relativ simplu dacă vi se oferă condiții statice de analizat. Este important să optimizați consumul de combustibil la croazieră. Dar motorul trebuie să funcționeze încă într-o gamă largă de condiții. Apoi, există condițiile dinamice de accelerație și decelerare. Motorul trebuie să pornească și să fie stabil atât în vântul transversal, cât și în cel din spate. Trebuie să poată începe la sol sau în aer după ce a devenit extrem de rece. Se pot întâmpla lucruri ciudate pe măsură ce lucrurile se extind și se contractă cu temperatura.

Dacă vă uitați la o analiză simplă a modului în care presiunea și schimbarea temperaturii printr-un motor cu reacție, probabil că există o mulțime de mâini care flutură în jurul unui stadiu numit” combustor „, unde în mod magic obțineți o creștere a temperaturii. Procesul de ardere a combustibilului în condițiile extreme ale unui motor cu reacție este extrem de complex. Aerul care trece în față trebuie să fie comprimat, apoi să încetinească suficient pentru a nu stinge flacăra. Flacăra trebuie să fie conținută în secțiunea combustor pe tot parcursul funcționării și să nu supraîncălzească etapele turbinei din spatele ei.

Temperaturile și presiunile mai ridicate oferă o eficiență mai bună, dar materialele sunt împinse la limitele lor. Noile superaliaje și tehnicile de fabricație trebuie perfecționate pentru a crea materiale capabile să reziste la temperaturi extreme în timp ce se rotește la mii de RPM. Trebuie să pună mici găuri și pasaje în lame pentru a forța aerul de răcire care acoperă suprafața lamei, astfel încât să nu „contacteze direct aerul extrem de fierbinte din turbină.

Atunci aveți și mecanice energia fiind extrasă de un generator, iar energia pneumatică fiind extrasă pentru sistemul de aer al aerului. Motorul trebuie să fie capabil să facă față cerințelor variate ale acestor sisteme.

Există, de asemenea, problema diferitelor bobine care se rotesc și mii de RPM și nu provoacă prea multă căldură de frecare sau se uzează prematur. Inginerii au nevoie pentru a înțelege temperaturile, aerodinamica și stresul de rotație pe fiecare parte, prin întreaga gamă de funcționare a motorului și modul în care afectează restul motorului.

Și nu este suficient doar pentru a obține ceva asta merge. Cineva va pune întotdeauna întrebarea „Cum putem face acest lucru mai eficient?” Motoarele moderne trag multe trucuri diferite pentru a elimina fiecare eficiență pe care o pot. Aerul este evacuat și paletele pot fi reglate pentru a face motorul stabil în toate condițiile de funcționare. Sunt dezvoltate noi concepte și tehnologii. Turbo-ventilatoarele moderne au problema unei turbine de joasă presiune în spate care trebuie să se învârtă cât mai repede posibil pentru a fi eficient conectată la un ventilator din față care trebuie să se rotească mult mai lent pentru a fi eficiente. Pentru exemplul Pratt & Whitney pe care îl dați, soluția lor a fost o cutie de viteze pentru a permite celor doi să se întoarcă la viteze diferite. Aceasta a fost o provocare foarte dificilă, care le-a luat decenii până să intre într-un produs final.

Toată această complexitate trebuie gestionată de software care monitorizează o serie de senzori în întregul motor și reglează continuu mulți parametri pentru a menține o funcționare stabilă și eficientă. Acest software trebuie să ruleze pe computere care vor funcționa pe o gamă largă de temperaturi și sub vibrații constante.

De asemenea, trebuie să țineți cont de modul în care toate aceste mii de piese vor fi fabricate și apoi asamblate și apoi întreținute pe toată durata de viață a motorului. Aveți nevoie de oameni care planifică să se asigure că un mecanic va avea acces la componentele potrivite cu instrumentele de care au nevoie și ce procese trebuie urmate pentru asamblarea și demontarea diferitelor părți.

Apoi, există și efecte colaterale precum zgomotul și poluarea. Vor exista ingineri însărcinați cu înțelegerea modului în care acestea sunt generate și cum pot fi reduse la niveluri acceptabile, cu un cost cât mai mic posibil.

Aceasta este doar o prezentare generală a numeroaselor domenii implicate în proiectarea unui motor cu reacție. Există cu siguranță mai multe și fiecare detaliu de aici ar putea necesita cu ușurință o echipă specializată care lucrează la el.

Comentarii

• Desigur, am calculat doar că avem nevoie de aproximativ 1.000 din acele 50 de kilograme au propulsat motoare RC (5.000 USD fiecare) pentru a face un A320 să zboare. 🙂
• @PerlDuck Ați inclus în acel calcul consumul mai mare de combustibil al motoarelor, greutatea suplimentară a motoarelor și combustibilul suplimentar și consumul mai mare de combustibil datorat greutății suplimentare și greutatea suplimentară a acelui combustibil și consumul mai mare de combustibil datorat greutății suplimentare …?
• Aceasta este o imagine de ansamblu excelentă asupra complexităților unui jet modern ‘ ‘ motor, dar nu ‘ nu am văzut nimic care să arate cum s-a adăugat totul până la 10 miliarde USD. Estimarea numărului de persoane necesare pentru specificații, proiectare și reproiectare, testare, facilități etc. ar ajuta acest răspuns (pentru mine.)
• @Alexander Desigur că nu am. A fost doar o glumă. Eram curios doar de câți dintre acești micuți aveam nevoie. M-a făcut să mă gândesc la o muscă cu mii de ochi mici în comparație cu alte animale cu doar două mai mari.
• @CramerTV, numărul de persoane implicate? Multe. De exemplu, dacă ‘ utilizați un nou superaliaj, trebuie să cuantificați proprietățile materialului: un tehnician de testare mecanică pentru a măsura rezistența, duritatea, rezistența etc. , un chimist pentru a confirma compoziția, un mașinist pentru a transforma metalul în vrac în probe de testare și un supraveghetor de laborator pentru a coordona lucrurile. Sunt ‘ patru persoane pentru doar un aspect al unei părți a proiectării unui motor cu reacție.

Am verificat ultima dată, majoritatea oamenilor de știință și ingineri nu fac salarii milionare. Cred că sunt mai mult de 100 până la 250.000 de topuri. Chiar dacă ați avea 100 dintre ei lucrând timp de 10 ani, ar fi 250 milioane, sau un sfert de miliard de dolari.

Salariile în industria aerospațială sunt în medie mai mici de 100k, nu sunt IT, dar nu sunt problema.

Puteți dezvolta un motor cu reacție experimental de bază cu 100 de ingineri și Oamenii de știință. Lucrul este că nu poți proiecta și construi un motor turbofan produs în serie cu o astfel de echipă.
Poți cu 1.000. Dar companiile aeriene și autoritățile o doresc fiabile și nu puteți construi un fiabil turbofan cu bypass înalt cu doar 1.000. mii din cauza cât de temeinic trebuie validat și verificat de fiecare dată.

Construirea unui competitiv avion de linie motorul este și mai greu. Ar fi cam realist astăzi, cu 10.000 de angajați, dar totuși o ispravă. Slujba nu este doar proiectarea pieselor motorului, cea mai mare parte a muncii este încercarea a sute de materiale în R & D, proiectarea mașinilor, dezvoltarea tehnologiei, dezvoltarea QM și QC. Toate lucrurile care contribuie la producerea de motoare bune și apoi la producerea lor eficientă.

Saturn, unul dintre cei mai mici constructori de motoare cu reacție din prezent, are aproximativ 23.000 de angajați.
Pratt & Whitney, cel mai mic dintre cele trei mari din vest, are aproximativ 40.000.
Rolls-Royce, care produce în mare parte motoare aerospațiale (marca de mașini a fost vândută cu mult timp în urmă) are aproximativ 50.000 de angajați.
De asemenea, ~ 50.000 pentru GE Aviation, cu încă 200.000 în general General Electric.

Nu toate acestea sunt ingineri și oameni de știință, dar mai mult de jumătate din personalul din aceste industrii de înaltă tehnologie este în cercetare, proiectare, inginerie, management și alte locuri de muncă care contribuie la costurile de proiectare.

Echipa de proiectare reală pentru un motor cu reacție modern va fi sub 1.000 de persoane. Dar aceștia sunt doar oamenii care fac treaba la nivel înalt, diagramele de flux, calculele FEA, modelele de proiectare.
Se vor baza pe mii pentru a le furniza datele. Din modelele lor, alte mii vor produce desene detaliate și programe CNC pentru fiecare piesă individuală. Apoi, pentru fiecare parte individuală, trebuie dezvoltat un program QC separat.

Nu puteți copia-lipi pur și simplu din desenele de proiectare în programele CNC. Nici nu puteți copia-lipi din acestea în programele de măsurare pentru QC.Bazele de măsurare sunt diferite, deci toleranțele sunt diferite, este „un nivel de detaliu diferit. Faceți greșeala o singură dată. Pentru o parte mică și nu deosebit de critică, și consecințele poate fi vizibil .

Răspunsurile sunt foarte bune prin faptul că detaliază costurile potențiale, dar să dau un alt unghi pentru a privi aceste tipuri de întrebări. Într-un mediu extrem de competitiv, companiile vor arunca la fel de mulți bani pe o problemă pe cât merită să o rezolve. În termeni economici, „costul marginal este egal cu câștigul marginal” .

Când se proiectează un motor nou, se începe cu toate modificările care oferă o îmbunătățire semnificativă a performanței la un cost redus. În timp, acele modificări „banale” sunt explorate și dacă sunt suficiente „câștig” din atacul continuu la problemă, vor fi atacate schimbări mai complicate cu câștiguri scontate mai mici.

Acum, gândiți-vă cât de mare este câștigul dintr-o impr. Cota unui motor este: Peste multe mii de ore, cât de mult combustibil se economisește? Care este valoarea de piață viitor așteptată a combustibilului respectiv într-o lume cu deficit de creștere și impozitare așteptată pentru CO2?

Acum, considerați că veți implementa acest nou motor nu într-un singur avion, ci într-o flotă mare de sute, poate mii de avioane? Orice îmbunătățire a motorului pe care o faceți are doar o astfel o valoare de piață mare. În cele din urmă, luați în considerare faptul că multe îmbunătățiri ale următoarei generații de motoare pot fi preluate mai târziu către dezvoltări mai noi, ceea ce este denumit „stând pe umărul giganților”.

Un exemplu Luați un motor care costă aproximativ 30 milioane USD. O îmbunătățire a performanței care crește valoarea fiecărui motor cu doar 1% va valora 300 milioane USD dacă motorul respectiv este vândut de 1000 de ori. Dacă această îmbunătățire a performanței poate fi refolosită în următoarele 10 generații de motoare, aceasta va valora 3 miliarde USD. Acest exemplu simplu vă arată că valoarea marginală a R & D poate deveni foarte mare foarte repede și că, prin urmare, companiile sunt dispuse să arunce o mulțime de bani pentru aceste probleme.

Adăugând la alte răspunsuri excelente, aș dori să mă concentrez asupra naturii cercetării.

Munca implicată în dezvoltarea și explorarea ideilor care nu pot fi rezolvate doar prin intermediul modelelor computerizate sunt imense .

După cum observă alte răspunsuri, motoarele cu reacție se dezvoltă la vârful teoriei și ideilor noi, precum și împing cele existente.

Exemplu tipic concret # 1

Să presupunem că o lamă de ventilator poate fi făcut mai puternic dacă este aruncat într-un mod în care crește fără anumite defecte cristaline sau cu o anumită structură cristalină care, în teorie, ar trebui să fie posibilă. Numiți-o „matrice cristalină de tip titan-carbon” sau „delta-TCCM” „pe scurt. Acest lucru ar permite 1,7% lame mai subțiri și mai ușoare, fără pierderi de rezistență sau siguranță, sau lame care pot rula cu 1,5% mai repede fără creșterea stresului. Dacă este corect, aceasta ar putea fi o mare problemă ca parte a următoarei generații de motorul actual.

Problema este că „e cât de mult te poartă un model. Acum trebuie să o atingeți în mod fiabil ca o problemă de știință a materialelor. Trebuie să

• Proiectați un proces pentru a dezvolta în mod fiabil delta-TCCM într-un laborator, ceea ce poate fi o provocare imensă. Poate că va trebui să explorați mai multe tehnici, să luați în considerare modul în care acestea se extind, susceptibilitatea lor la defecte și riscuri. Condițiile pentru o producție fiabilă delta-TCCM cu rate reduse de defecte pot fi foarte precise și greu de întreținut pentru timpul necesar. Aceasta poate fi o problemă imensă , departe de a fi banală. Dacă nu doriți să dureze ani, este posibil să trebuiască să aruncați 600 de persoane doar la cercetarea delta-TCCM, pentru a o transforma dintr-un concept într-un material utilizabil cu proprietăți verificate.

• Proprietățile pot fi oarecum previzibile doar teoretic. Este posibil să trebuiască să adăugați urme sau modificări minuscule ale procesului, în sensul intestinului, pentru a rezolva problemele. Fiecare dintre acestea este un mini proiect în sine.

• Materialul poate fi dificil de modelat odată format, deci este posibil să trebuiască să vă întoarceți la laboratorul dvs. pentru a concepe nu numai echipamente care să îl creeze în mod fiabil, ci să îl creați în mod fiabil pentru a forma . Formă perfectă.

• Trebuie să vă ridicați de la scară de laborator la scară industrială. Adică, să creați suficient din ea pentru a confirma proprietățile și, în cele din urmă, pentru a construi lame. De asemenea, este departe de a fi banal. Industria este plină de lucruri ușor de creat în cantități mici pentru cercetare, dar incredibil de greu de produs la scară în aceleași condiții. Trecerea fiabilă de la probe de 2 mm ² fără defecte detectabile ale structurii cristaline / atomice, la curbate 1.Paletele ventilatorului de 5 m fără defecte de structură cristalină / atomică detectabile, sunt exact la fel de dificile pe cât sună în multe cazuri.

• Trebuie să testați și să evaluați zece mii de probe într-o mie de moduri. – izolat și într-o mie de scenarii într-un motor. Acesta este un proces foarte intens. Care este structura sa atomică, cum eșuează (care sunt modurile sale de eșec și limitele de siguranță), cum răspunde structura sa atomică la o sută de mii de combinații / tipuri / modele de factori de stres, atât pe termen scurt, cât și pe termen lung – dobândind suficientă înțelegere a proprietățile reale pentru a vă putea baza pe acestea pentru siguranța jetului. Poate reveniți la elementele de bază dacă ceva nu este necesar. La urma urmei, dacă un singur motor nu funcționează și defectul este urmărit de o problemă fundamentală a materialului, întreaga reputație și gama de produse sunt în pericol. , și rambursările vor fi datorate pentru orice vândut până acum, plus litigii. Întreaga dvs. afacere de 500 miliarde USD ar putea fi pusă în pericol, în acest sens, în cel mai rău caz.

• ar putea construi, de asemenea, 2 sau 3 întregi fabrici de prototipuri (fabrici) în locații diferite, doar pentru delta-TCCM, pentru a confirma că puteți reproduce de fapt controlul calității delta-TCCM fiabil în timp și în diferite unități / surse.

• Paletele ventilatorului sunt fabricate de obicei dintr-o combinație de materiale diferite. De exemplu, GE-9X, în prezent cel mai mare motor turbofan fabricat, folosește un compozit din fibră de carbon cu margini din oțel și margini din fibră de sticlă pentru protecția împotriva lovirii păsărilor. Doar realizarea și modelarea delta-TCCM nu este suficientă, are nevoie și de tehnici care să permiteți-i să facă parte dintr-o lamă compozită, suficient de strânsă pentru a-și păstra structura unificată sub toate solicitările, ciclurile de încălzire / răcire și vibrațiile care fac parte din durata de viață a lamei cu jet. Dacă componentele nu se mișcă, se micșorează și se extind împreună, lama se poate slăbi în cele din urmă.

• Dacă funcționează, poate fi necesar să construiți un întreg lanț de instrumente doar pentru delta-TCCM. Unelte de prelucrare, unelte de producție, piese turnate (poate că sunt „turnate distructiv și aveți nevoie de o matriță nouă pentru fiecare piesă), sudare specializată cu laser sau altele, dezvoltarea de acoperiri și adezivi delta-TCCM de a rezista într-un mediu motor, care sunt toate propriile proiecte independente. Lucrările.

Și acesta este doar proiectul de comercializare delta-TCCM. 20-50 milioane dolari cu ușurință, în partea de sus (presupuneri totale din partea mea, dar oferă o s-ar putea să aveți 50 sau 200 de astfel de proiecte în curs de desfășurare și altele care apar în fluxul dvs. R & D, toate legate de concepte pe care le veți explora pentru noua dvs. generație de motoare – și toate costurile lor care trebuie recuperate de vânzările motorului atunci când sunt finalizate.

Exemplul concret 2:

Naveta spațială a trebuit să reziste căldurii intense la reintrare. Mult mai multă căldură decât ar putea rezista orice material. Ideea la care s-a ajuns a fost simplă: ablația. Acoperirea ar arde mai degrabă decât se topea, expunând treptat straturile de dedesubt, dar nu degradându-se în ansamblu.

Crearea materialului a fost un efort major. Nu a existat „o mare parte a unei teorii a acestor lucruri, doar un scop de a crea un astfel de material. Cercetări uriașe. Și de fiecare dată,„ Bine. Acum găsiți o modalitate de a face același lucru, dar cu o greutate cu 20% mai mică „.

Comentarii

• Adăugați la aceasta costul tuturor ideilor care a sunat grozav până când au lovit un obstacol într-unul dintre acei pași care nu au putut ‘ să nu fie depășiți. În tot acest timp, banii & efort pentru un proiect rafinat și timpul pentru a începe de la unul nou.

Pe lângă celelalte răspunsuri:

Motoarele cu reacție nu sunt doar complexe, ci funcționează la marginea a ceea ce este posibil din punct de vedere fizic. De exemplu, motoarele cu reacție moderne funcționează la temperaturi interne care pot fi mai mari decât punctul de topire al metalelor utilizate.

Când proiectați un nou motor cu reacție, pentru ca acesta să aibă succes pe piață, acesta trebuie să fie mai bun decât motoarele disponibile în prezent: trebuie să aibă mai multă tracțiune, niveluri de zgomot mai mici, combustibil mai mic consum, fiabilitate mai mare, costuri de funcționare mai mici sau o combinație a acestora.

Acest lucru înseamnă că fiecare proiectare mișcă „marginea a ceea ce este posibil din punct de vedere fizic”, adică avansează stadiul tehnicii. Nu este doar un design nou al motorului, trebuie să dezvoltați noi materiale, noi metode de construcție etc. Atunci trebuie să demonstrați că aceste noi dezvoltări ale voastre sunt sigure de utilizat. Aici merge costul: cercetarea științifică (care prezintă întotdeauna riscul ca noua dvs. idee să nu funcționeze la fel de bine cum sperați), dezvoltarea noii tehnologii la un nivel gata de consum și certificare.

Cred că majoritatea răspunsurilor abordează punctele destul de frumos, echipele sunt uriașe și există o mulțime de costuri trusa implicată.Aș adăuga încă trei puncte:

• Există un risc implicat care trebuie evaluat. Nu este ca în Pharma, dar nu toate motoarele se vând la fel de bine, deci trebuie să gestionați costurile pentru diferite motoare și modele.

• Acestea sunt mașini extrem de specializate, așa că împreună cu un nou motor dezvoltați noi instrumente, noi tehnici de măsurare și software nou. (Există o mulțime de spin off-uri și beneficii rezultate din aceste programe, de exemplu: sonda de declanșare tactilă )

• Doar pentru a ilustra punctul de vedere al materialelor și costurile de fabricație, aceste motoare ar fi mai ieftine dacă ar fi fabricate din aur solid.

Știu întâmplător tipul care proiectează profilul pentru fan pentru unul dintre marii producători. El este doar academicianul care contribuie la acest design și este singura problemă la care lucrează. Dar asta a presupus dezvoltarea de noi programe software pentru a calcula fluxul.

Problema nu este fundamental legată de motoarele cu reacție, ci de construirea unor lucruri complexe în general.

Motivele sunt aceleași ca și pentru construirea un software complex. Există doar diferențe treptate.

Întrebarea poate fi văzută ca ” De ce costă surprinzător de mult să creezi sisteme complexe de înaltă calitate? ”

Problema principală este c omplexitate. Proiectarea motoarelor cu reacție existente este complexă și știm că proiectarea unei alternative este un proces complex mai complex decât atât. Același lucru din nou pentru a construi unul în serie.

Vrem să creăm un artefact complex, să-l numim ” motor nou cu jet „.

Pentru a face acest lucru,

avem nevoie de un design pentru acesta.

Ca bază, avem nevoie de o specificație de proiectare .

Pentru ao verifica, trebuie să construim cel puțin o instanță.

În practică, vrem să putem crea mai multe exemplare pentru un cost limitat pe instanță.

Asta înseamnă că trebuie să creăm și alte artefacte:

Trebuie să creăm unul sau mai multe prototipuri fără a limita costurile.

Trebuie să creăm un set complet de instrumente pentru a produce mai multe instanțe ale artefactului.

De asemenea, trebuie să construim instrumente pentru a testa artefactul.

Trebuie să testăm unul sau mai multe prototipuri și mai multe instanțe produse pe baza specificații de proiectare.

Trebuie să realizăm o organizație externă care să testeze specificațiile de proiectare pe baza regulilor de certificare.

Trebuie să facem un e instanțe de testare a organizării externe bazate pe reguli de certificare.

Trebuie să creăm documentație, inclusiv instrucțiuni fiabile pentru mai multe variante de servicii.

Rețineți că toate acestea sunt independente de complexitatea lucrului vrem să creăm. Nici măcar nu depinde dacă construim un artefact fizic, se aplică la fel pentru construirea unei simulări a acestuia, producând instanțe prin integrarea acestuia în simularea clientului cu avionul.

Mulți pași sunt oarecum complex în sine. Când pașii interacționează, complexitatea tinde să se înmulțească în loc să se adune. De exemplu, o eroare minoră în specificațiile de proiectare provoacă modificări minore în majoritatea etapelor și fiecare dintre ele are o cheltuieli generale semnificative. Schimbarea unei dimensiuni a șurubului și a rezistenței unei suduri necesită practic același efort ca și schimbarea dimensiunii șurubului, deoarece suprafețele domină.

Dacă construim ceva complex, există unele aspecte contrare intuitive în termeni de complexitate. Unul important este că complexitatea și efortul testării crește foarte repede pentru creșterea cerințelor de calitate. Aceasta se întâmplă în parte, deoarece există mult mai multe erori mai mici decât mai mari. Înseamnă că mai multe erori individuale trebuie tratate, necesitând mai multe prototipuri. Cheltuielile generale pentru gestionarea unei mici erori sunt aproximativ aceleași ca și pentru o eroare mare.

Pentru a ilustra efectul creșterii cerințelor de calitate, gândiți-vă la construirea unui avion pe baza unui plan care să specifice forma și dimensiunea părților sale. . Comparați-l cu o cerință suplimentară a lungimii totale cu o toleranță de câțiva centimetri. Acum, trebuie să luați în considerare variația conexiunilor componentelor, cum ar fi distanța șuruburilor la marginile pieselor, precum și expansiunea termică a pieselor. Acum, rafinați cerințele pentru a specifica lungimea cu o toleranță de câțiva milimetri în funcție de o curbă de temperatură. Acum, unele teste trebuie făcute de mai multe ori, după ce am aflat de câte ori sunt suficiente. Iar diferențele în dilatarea termică a diferitelor materiale și piese de la diferiți furnizori devin relevante. Ai înțeles. Și doar în cazul în care pare irelevant să se preocupe de expansiunea termică: Lockheed SR-71 Blackbird a scurs de fapt combustibil când era rece pe sol, dar nu a zburat la temperatura de Mach 3.2 și aproximativ 300 ° C, pe baza limitelor acceptate de precizie . Concorde a devenit cu 17 cm mai lung în zbor la aproximativ 100 ° C.S-au distrat foarte bine când au plasat linii hidraulice.

Practic, adăugarea de piese individuale este mult mai complexă decât s-ar aștepta intuiția. Adăugarea unei piese la un motor cu reacție nu implică doar stabilitatea piesei, ci stabilitatea și schimbarea formei în timpul ciclului de căldură și determinarea numărului acceptabil de cicluri înainte de service.

Rețineți că toate acestea, în afară de ilustrând exemple, nu are nimic de-a face cu motoarele cu reacție, nici măcar dacă vrem să construim ceva fizic.

Elementele specifice de proiectare pentru un motor cu reacție pot fi găsite în alte răspunsuri, iar o estimare a complexității acestora poate fi fi folosit pentru a obține toate eforturile aici.

Răspunsurile existente fac o treabă excelentă la răspunsul de ce sunt motoarele cu reacție costisitor de dezvoltat: pentru că sunt atât de complicate. Permiteți-mi să încerc să răspund, de ce sunt atât de complicate motoarele cu reacție? Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să examinăm economia motoarelor cu reacție și se reduce la consumul de combustibil.

Să spunem că mergi la cumpărături pentru o mașină nouă, iar o mașină primește cu 1% mai multă benzină Poate 30 mpg și 30,3 mpg. Ați spune că acestea sunt atât de apropiate încât abia contează. S-ar putea, de asemenea, să fie identice și începeți să vă uitați la care dintre ele are sistemul de sunet mai bun sau cele mai elegante scaune. Dar atunci când companiile aeriene merg la cumpărături pentru avioane noi, diferența de 1% dintre consumul de combustibil este IMENS.

Companiile aeriene sunt mari, iar combustibilul pentru avioane este scump. O companie aeriană de dimensiuni modeste (să spunem dimensiunea Jet Blue) va cheltui 1 – 2 miliarde dolari pe an numai pentru combustibilul pentru avioane. Și, atunci când cumpărați un avion nou, acesta va dura în general 30 de ani. Așadar, pe parcursul vieții flotei, compania aeriană cheltuie cam 45 miliarde de dolari în combustibil. Dacă un motor cu reacție este cu 1% mai slab în ceea ce privește eficiența consumului de combustibil, acest lucru va costa compania aeriană ~ 450 milioane dolari pe parcursul a 30 de ani. Asta înseamnă o diferență de 1% în ceea ce privește consumul de combustibil.

Acum există și alte lucruri care ar putea compensa acest lucru, cum ar fi prețul de achiziție al motorului, costul service-ului și al pieselor de schimb etc. Deci, un motor cu reacție care este cu 1% mai slab în combustibil eficiența ar putea fi totuși competitivă în general dacă o compensează în alte domenii. Dar, dincolo de câteva procente, diferența este atât de mare încât nici măcar nu le-ai putea da departe.

Deci, ceea ce vei ajunge este această competiție intensă de „cursă a înarmărilor” între principalele motoare cu reacție OEMS. compania își face motorul un pic mai complicat, astfel încât să poată îmbunătăți consumul de combustibil cu o fracțiune mică, apoi toate celelalte aleargă să ajungă din urmă. Acest lucru continuă an de an, model de motor după model de motor, și înainte să știți ce început ca o mașină destul de simplă a fost extrem de complicat și, prin urmare, scump de realizat.

Comentarii

• A modest sized airline (say Jet Blue size) will spend $1 - 2 billion per year on jet fuel alone. … Miliarde? Citație necesară. Puțină matematică respinge acest lucru. Un avion bugetar, poate 4 zboruri pe zi, 150 de persoane pe zbor, 60 de dolari pe bilet. Venitul brut al acestuia este de 13,14 milioane pe an. s-ar putea apropia vreodată de 1 miliard. V-ați referit la 1 – 2 milioane ?
• @ DrZ214 nu am vrut să spun miliard. A se vedea de exemplu: businessinsider. com / … citat cheie ” … combustibilul și impozitele aferente s-au ridicat la \ 515 milioane USD pentru trimestrul „. Deci \ 500 milioane USD / trimestru este de 2 miliarde pe an. De asemenea, Jet Blue are cu siguranță mai mult de 4 zboruri pe zi, ‘ seamănă mai mult cu 1000. Poate îi confundați cu o altă companie aeriană?
• Hopa, Am citit ” avion de linie ” și l-am văzut ca avion, ca într-un singur avion. Da, întregul avion ar putea avea mii de zboruri pe zi. ‘ voi lăsa aceste comentarii aici, în cazul în care alții o vor citi greșit.
• @ DrZ214 L-am citat așa, deoarece companiile aeriene nu ‘ T doar cumpărați câte un motor la un moment dat. Atunci când iau o decizie de cumpărare, se angajează, de obicei, la 10, dacă nu 100 de motoare la un moment dat. Deci, costurile combustibilului implicate într-o singură decizie de cumpărare sunt mari.

Aceasta este doar o parte din răspuns, dar nu am vrut să-l postez într-un comentariu după ce moderatorii au spus să păstreze răspunsurile din comentarii:

Uită-te la conceptul contabil al unui „rata încărcată”. Vă ajută să vă amintiți că nu aveți nevoie doar de 100 de ingineri care colaborează. Aveți nevoie de 100 de ingineri într-o clădire care trebuie să mențină luminile aprinse și căldura și / sau aerul condiționat, cu servitori și asistenți de administrare, și cu toți ceilalți oameni minunați care îi mențin pe ingineri productivi. Când țineți cont de toate aceste alte costuri de afaceri, rata orară pe care trebuie să o plătească compania (spre deosebire de ceea ce primește inginerul) este destul de diferită.