題:
為什麼不使用747而不可靠但便宜的噴氣發動機呢?
user79126
2018-04-25 14:55:02 UTC
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我是一名新手,正在閱讀一些有關噴氣發動機及其背後的經濟學的知識。特別是,我對與噴氣發動機相比活塞發動機如此昂貴的原因感到好奇。

一個反復出現的主題是,質量控制的成本以及諸如產品責任之類的相關因素。噴氣發動機的設計在高應力條件下具有超高的可靠性,可以理解的是,這大大增加了製造和設計的成本。

但是,沒有什麼意義的是為什麼這些標準如此普遍高,即使在多引擎飛機上具有冗餘的噴氣式飛機也是如此。看來,您絕對想要單引擎飛船,失去引擎卻無法飛行的多引擎甚至兩引擎飛船的可靠性。

但是對於四引擎像747飛機一樣,為什麼要為超可靠性付出如此高昂的代價? 747只能在2個發動機的情況下停留在巡航高度。現代噴氣發動機的故障率約為每1000小時0.01。 747可以使用故障率為每1000小時1的發動機,並且仍然可以實現與只有1台冗餘發動機的飛機相同的安全性。 (假設發動機故障率是獨立的)

我認為,放寬噴氣式飛機的製造過程,使可靠性降低100倍,可以大幅度降低成本。通過允許高故障率引擎,我們似乎可以製造出非常便宜的四引擎飛機。我在這裡想念什麼?

發動機有很重的旋轉零件。如果這些破裂,則會造成很多損壞。這可能會損壞飛機並殺死人。了解有關蘇城城車禍的信息:https://en.m.wikipedia.org/wiki/United_Airlines_Flight_232。或最近發生的事件:http://avherald.com/h?article=4b7725fb&opt=0另一個非常接近錯過的事件是QF32:https://en.m.wikipedia.org/wiki/Qantas_Flight_32
您會花多少錢在更可靠的飛機上購買機票?節省下來的成本必須足夠,以至於一家競爭性航空公司使用他們可以獲得的最可靠的引擎,將無法通過廣告這樣的廣告來開展您的全部業務:一些競爭對手”,同時展示了一個充滿愛心的家庭,他們帶著年幼的孩子前往迪士尼世界。
您寫道:“一架747只能在2台發動機的情況下停留在巡航高度。”但是,在炎熱的天氣中以最大重量起飛時,發動機出現故障怎麼辦?噴氣發動機的需求不僅在於其燃油經濟性,還在於其可靠性。它們比強大的活塞發動機可靠得多。
例如:由於無法正確啟動引擎,客機無法起飛,可以在1小時內快速解決麻煩問題。這種小小的麻煩會在一百名乘客中引起疲勞,他們會記住,下次他們打算購買機票時,如此低的可靠性是航空公司形象的責任。
我對您所獲得的信息感興趣,即只有2台發動機才能將747保持在巡航高度。對於747-100 / 200飛機絕對不是這樣,雖然我不能憑個人經驗說-300,-400和-800型號不是這樣,但如果真的如此,我會感到非常驚訝。典型地,多引擎噴氣式飛機試圖在或接近其最佳高度運行,並且引擎故障將無法維持最佳的全引擎工作高度。
是的,我已經準備好去那家航空公司了。你不買票,買機會。
我很難相信您可以像這樣省錢。與在使用過程中發生故障相比,不進行質量檢查的成本要低幾個數量級。甚至在例行維護期間。 (我認為)軟件工程中的“過早失效,經常失效”,但是經濟學並沒有因為您所說的噴氣發動機而改變。您必須記住,您實際上並沒有改變故障率(除非可能使情況更糟),而只是在稍後移動故障。這使它們更昂貴。
從責任的角度考慮它。如果發動機故障導致了致命事故,並且眾所周知您選擇了可靠性較低的發動機來省錢,那麼您會被剝奪一切權利,並失去生意。即使更好的發動機無法防止事故發生,這也是PR的噩夢,您可能永遠也無法擺脫。
@Penguin發布鏈接時,請從移動地址中刪除“ m。”。網站會將手機而不是台式機重定向到其相應的版本。
TIL新植物。謝謝。
傳說羅爾斯·羅伊斯公司的董事長只有看著窗外就能看到四台Merlin發動機,他才會越過大洋。
*“彩票航空公司:我們保證您會起飛。其他一切都待定” *。您可以出售喪葬保險以及碳補償。
觀看一些AgentJayZ,尤其是有關使用什麼材料以及為什麼它們需要緊密,昂貴的製造公差的零件-使用便宜得多的材料或較寬鬆的公差不會導致發動機不可靠,但會導致發動機可靠地失效....例如,當渦輪機葉片達到熱平衡時,使用更便宜的合金將導致渦輪機葉片平整地熔化。
七 答案:
Hobbes
2018-04-25 15:29:19 UTC
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噴氣發動機的成本主要取決於運行條件:高溫(有時高於所用金屬的熔點)和高轉速。這意味著即使對於低可靠性的引擎,您也需要高性能的材料:如果您過多地降低了材料性能,則在首次啟動時會失敗。

失敗是有風險的。不得不在飛行途中關閉引擎是一回事,但我們最近遇到了一些故障,其中有大塊金屬以高速向機翼和機身發射。

該行業已經走了另一條路:通過使引擎更可靠,現在可以製造僅使用2引擎而不是4引擎的遠程客機,從而減少了採購,維護和燃料成本。為無論如何都將逐步淘汰的單一機型建立一條特殊的B級質量生產線是沒有意義的。

失敗的代價很高。飛行中的故障是指使飛機停止服務以修復故障,這意味著有更多的備用飛機來替換它。

最好的情況是在飛行中(僅*)導致飛機停飛進行維修的故障。這類新聞文章很容易導致整個航空公司喪生……“大西洋飛機墜毀,造成100名乘客喪生”。
在[Southwest 1380](https://en.wikipedia.org/wiki/Southwest_Airlines_Flight_1380)上詢問好人可靠性的重要性。當然,他們中的大多數倖存下來了,但是有多少人會乘坐一家航空公司,而您幸運地在每趟航班中倖存下來?
傳出皮疹的聲音?目前那裡的銷售情況不佳,但B747和A380可能與我們在一起的時間很長。這兩架飛機都運轉良好,要求使用B747的貨機模型,並重新使用舊模型。可悲的是,平均成本和無干擾的概念正在與他們對抗。
Chris H
2018-04-25 20:49:49 UTC
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您對相同服務中相同發動機的故障率是獨立的假設可能不正確。如果這是真的,那將需要大量的證明,而這樣做的成本最終將增加發動機的成本。失敗不是隨機發生的,而是取決於年齡/穿著狀況-經典的浴缸曲線證明了這一點。然後,如果一台或兩台發生故障,其他引擎上的負荷就會增加,從而增加了其他故障的可能性。即使該航班上的乘客沒有註意到,等待他們起飛之前被固定的乘客也會注意到。即使是很小的故障,對航空公司和機場運營的連鎖影響也可能很快變得非常昂貴。

還要注意,造成起飛延遲的小故障可能會導致機場稅費大量增加,並且(幾乎)會造成多米諾骨牌效應,因為預計飛機會在緊迫的計劃時間內繼續在輪轂之間飛行
值得注意的是,這已經發生[在現實生活中](https://en.wikipedia.org/wiki/Eastern_Air_Lines_Flight_855):不好的維護導致在飛行過程中所有3台發動機失效。一位飛行機組人員甚至發出無線電:“我們認為這是錯誤的指示,因為所有三台發動機的機油壓力為零且油量為零的可能性幾乎為零。”
@TemporalWolf:“ O形圈”讓我想起...挑戰者?
@Mehrdad https: // space.stackexchange.com / a / 17322/415
@MichaelKjörling:哇,謝謝您的鏈接!
@TemporalWolf與低可靠性引擎的關係較小,而與“為什麼有ETOPS規則”的關係較大。
@Harper,但即使在可靠的發動機中,也不能認為故障是不相關的,這就是TemporalWolf的評論所證明的
Technophile
2018-04-25 23:10:58 UTC
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“我在這裡想念什麼?”是一個很好的問題。正如其他答案所提到的,製造成本並不是唯一涉及的成本。其他費用包括:

  • 引擎如何發生故障?它僅僅是性能下降或停止運行,還是會拋出零件或炸毀飛機,從而損壞飛機?這可能會導致需要額外的發動機,動力保護罩等,從而影響有效負載,燃料消耗等。
  • 監管風險。 FAA(或其他國家和/或地方監管機構)可以保護乘客,機組人員以及客機飛越的人員和財產:
    • Deny型式認證
    • Deny允許操作這些飛機
    • 限制允許的使用範圍:
      • 路線,例如僅在陸地上行駛,不允許在主要城市上空行駛(想想9/11)
      • 僅貨運與乘客
  • 業務風險(聲譽,訴訟,故障後的營銷問題)
  • 廣告費用(在一系列發動機故障後說服乘客使用航空公司)
  • 招募貨物的困難機械師和機組人員
  • 增加的維修保養
  • 乘客風險。 IIRC當噴氣發動機脫離安裝架時,它將傾向於在彎曲的路徑上加速加速,並且可能會“擊落”來自其的飛機
  • 由於發動機部分掉落在人身上而造成的責任
關於在某些路線上受到限制的觀點,您可以提到某些具有PW1000G發動機的A320neo發動機由於發動機可靠性差而降低了ETOPS認證。該路線不能被允許從轉移機場飛行120或140分鐘,而不能超過60分鐘。如果航空公司需要租用其他飛機或更換引擎,則可能會花費錢,這意味著需要更多的維護成本,並且在地面飛行而不是在飛行中的飛機會損失收入。參見:http://avherald.com/h?comment=4b4c4509&opt=0
關於乘客風險和引擎自由停車的觀點,您可能需要比較[El Al Flight 1862](https://en.wikipedia.org/wiki/El_Al_Flight_1862#Flight)。
發動機通常不會在預期的剪切點斷裂,並且會撕裂對飛行至關重要的*其他*零件,例如板條液壓系統。當飛行機組人員在他們的盤子上堆滿“應對發動機損壞和飛行行為改變的交易”時,他們根本沒有時間/帶寬來應對不可預見的副作用。
Martin Argerami
2018-04-26 01:24:33 UTC
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除了其他答案中的所有非常好的理由外,沒有提到的一個原因是,如果將故障率提高100倍,則將引擎更換的速度提高100倍。

您可以在此示例中看到,使用專門的工具,幾名機械師如何更換發動機需要花費幾個小時。

讓我們看一下您的數字(我沒有檢查),噴氣發動機在100,000小時左右就失效了。這比大多數客機的正常使用壽命更長。現在,您想將飛機停放8個小時,而不是每100,000停一次,而是每1,000個小時停一次。在正常的100,000小時使用壽命中,現在更換引擎可導致800個小時的停機時間。每天停放飛機給航空公司帶來的成本都是巨大的。

然後,每次新引擎發生故障時,您都必須考慮所有飛機改組。而且,您必須考慮所有的後勤工作,才能擁有100倍以上的可替換發動機,以及100倍以上的乘員組。最後,很難想到會有任何節省。

多出100倍的機組人員是誇大其詞。對於當前的發動機,您仍然需要機組人員,並且他們不會花費所有時間來更換發動機。也許您的意思是說,在此任務上花費的乘員時間增加了100倍,(我認為)目前僅佔總維護/修理時間的一小部分。不過,按照其他答案僅暗示的數字,其餘答案是好的。很好的一點是,當前發動機的使用壽命要比客機的使用壽命更長,因此更換率的這種定量變化可能會產生定性影響。
MichaelK
2018-04-26 11:34:02 UTC
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您錯過了停機時間不可預測性

空中客車通常每天在空中每24小時花費約16個小時... 一生。客機在地面上花費的每一分鐘都是在增加成本,而不是收益。

引擎故障意味著您需要將客機退出服務,更換它的插槽,然後將故障飛機放在商店中以安裝新引擎。

順便說一句,這就是為什麼使用可再生能源的原因儘管硬件價格便宜,但價格不會便宜。風能和太陽能的不可靠特性意味著您1)當風勢減弱時,您需要有天然氣或其他化石能源才能進入,或者您的太陽能利用率不高2)當一切正常時,您擁有太多的能量並且需要-在極端情況下-付諸東流。

最後,擁有稍微貴一些但可靠且可預測的東西,而不是便宜些但又不可靠且隨機的東西,從經濟上更有意義。 ,這會干擾正常操作。保持事物平穩運行幾乎總是比隨機中斷更為可取。

在替代電源上,這可以通過能量存儲和負載分配(例如: “您的儲水箱熱水器可以將其保養週期推遲5分鐘”。水力發電廠正在改組以更好地存儲電力,例如奧羅維爾只有3台可逆式渦輪機,但是他們正在使6台可逆式渦輪機,為此他們已經有一個龐大的下層水庫。 **我們會解決的**。
@Harper那是沙拉的字眼,與這篇文章無關。 “我們會解決的”。自1970年代以來就做出了這一承諾。 40多年來,人們一直在說:“明天可再生能源將滿足我們的所有需求”。那不再是銀行對賬單了...
對於不了解該領域的人(即不應該談論該領域的人)來說,這只是沙拉。
@Harper **在**解決之後**,請回到我的手中並開始運作。言語和熱空氣不會產生能量。
反正不是沒有渦輪機。
SafeFastExpressive
2018-04-26 22:44:31 UTC
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查看當前可靠性指標的一種方法是ETOPS。符合ETOPS標準的雙引擎客機獲得了飛行遠程航線的許可。這決定了他們可以從一個改道的機場飛出多少分鐘,這是基於他們在飛行1000小時後會關閉機上引擎的百分比可能性。他們需要達到:

EDTO 120分鐘每1000發動機小時5%。

EDTO 180分鐘每1000發動機小時2%。

1% EDTO的每1000個發動機小時超過180分鐘。

現在,大多數客機均不滿足這些標準,並且四架發動機飛機(我認為它們有不同的標準)也不需要這些標準,但是為了方便起見該分析假設747發動機為5%。

商用飛機噴氣發動機的粗略價格範圍為1200萬美元至3500萬美元,一架747顯然裝有高端發動機的規模,因此假設四個一組為\ 1.2億美元。假設使用壽命為20年,那麼每年折舊費用為600萬美元。 3000萬美元的引擎,每個僅\ 150萬美元。唯一的權衡是,他們平均每1000小時而不是20,000小時發生一次故障,但該航空公司每年將節省570萬美元的折舊。注意:為了更現實的比較,我使用的價格便宜了20倍,失敗率則提高了20倍。

那麼我們賣多少,我們決定立即公開發行還是賣給波音數十億美元?答案是沒有,沒有,也沒有。每個航空公司都拒絕我們的引擎,因為他們反常地說它們太貴了!

考慮如何使用747。假設每天平均飛行時間為12個小時,通常是一次長途飛行,平均300位乘客,每位收入500美元。因此,它每天每班航班可產生150,000美元的收入,或每年超過5000萬美元。當它與昂貴的發動機一起飛行時,它們的故障率意味著它大約每400天就在飛行中關閉一次發動機。

但是,由於我們的發動機每100小時出現故障的時間大約為10%,並且考慮到其中有四個,那麼747每100小時就會有35%的機會關閉發動機。這就是問題所在,儘管鑑於當前發動機的高度可靠性,航空公司通常會酌情決定繼續使用四發動機客機上的一個發動機繼續飛行,但這仍然是一個危險的情況。如果另外一台發動機熄火,則將成為全面的緊急情況,但是對於5%的發動機,每發生1,000-2,000個單發動機熄火事件,只會發生一次第二次發動機故障。

但是鑑於我們的發動機多麼不可靠, ,幾乎沒有任何機會讓監管機構和航空公司允許航班僅使用3台發動機繼續運行,他們會將其標記為緊急情況,要求立即中止飛行。如果我們的一個引擎發生故障,則大約有十分之一的機會在同一飛行中第二個引擎發生故障。因此,每台配備SuperCheapTurbines 747的發動機都可以使用!可能是航班中止。

我們將有很多航班中止。超級便宜的渦輪機!配備747的飛機平均每300個小時或每25天平均發動一次引擎,每年損失的收入超過200萬美元,而更換引擎的成本則增加了數百萬美元。僅僅是開始,每次中止都會產生大量的額外費用:

  1. 修理引擎。

  2. 承擔更高的費用

  3. 由於航空公司糟糕的可靠性,降低了票價。

  4. 偶爾,發動機熄火的情況會變成三重發動機熄火或其他緊急情況,使飛機失去機組人員和乘客,並使航空公司花費數億美元進行定居並更換飛機。

  5. ol>

    從本質上講,這就是為什麼航空旅行從螺旋槳時代起發展如此之快的原因。當時,為了安全地長距離飛行,設計師增加了更多的引擎,但是他們增加的引擎越多,引擎熄火的可能性就越大,甚至更可能是引擎起火。強大,可靠的噴氣發動機使航空公司幾乎可以完全轉換為雙噴氣飛機,從數學上講,雙噴氣飛機的發動機熄火情況遠少於三,四架噴氣飛機的飛機,這意味著它們甚至可以在水上安全地長距離飛行。

    注意:我在這裡跳過了一些事情,包括我認為與之相似的正常維護成本,以及為更昂貴的發動機融資所需的更高的利息成本,因為我認為數學上的變化並不大。

reirab
2018-04-26 05:44:26 UTC
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這有很多問題:

  1. 不可靠的發動機將需要更多的維護,這確實很昂貴,並且幾乎肯定會在使用壽命期內消除所有節省的成本。

  2. 便宜,不可靠的發動機可能也沒有燃油效率,因此要花費更多的燃油。

  3. 正如特里(前747飛行員)在評論中所提到的那樣,您假設一架747可以維持2台發動機的巡航高度是不正確的(或者實際上是接近正確的任何地方。)對於2台發動機,它必須飛得更低。意味著更大的阻力,這意味著更多的燃油消耗和更小的射程。如果引擎丟失了,飛機仍然需要轉飛,這也意味著航空公司要付出很多額外費用,而且很多瘋狂的乘客會被困在加拿大的某個地方,直到可以派出替換飛機為止。

  4. 廣告。 “我們的引擎比競爭對手的爆炸頻率高出100倍”,這可能不是有效的廣告口號。

  5. ol>

    因此,總而言之,這將是虛假的經濟,從長遠來看,最終可能會花費更多。



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