Vad är problemen med att bygga modulära flygplan?

Question

Vad är problemen med att bygga modulära flygplan?

Navigera dina svar

#1 från (6 röster)
#2 från (2 röster)
#3 från (1 röster)
#4 från (1 röster)

2

Det här kan vara meningsfullt som

Grundläggande design för kommersiella flygplan har varit detsamma under de senaste 50 åren, men material som används har ändrats
delar som vingar, landningsredskap, näsa, svans, jetmotor, fartyg, flygplan och säten kommer alla från olika specialiserade tillverkare
så OEM-användare som Boeing, Airbus, etc. kan bygga modulära plan där var och en av de ovan nämnda delarna ska bytas ut med en bättre uppgraderad del
och detta kan förhindra slöseri

aircraft-design commercial-aviation aircraft-manufacturer

uppsättning user14706 12.01.2016 12:57

4 svar

Läs andra frågor om taggar aircraft-design commercial-aviation aircraft-manufacturer Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Vad är meningen med varm mat? Gäster på ett motell

score 6 · Answer 1

Att utforma "bättre", uppgraderad del är ett parti av arbetet. Och då måste allting testas noggrant för att arbeta tillsammans, vilket är ännu mer arbete. Därför väljer flygplanstillverkare att uppgradera som få delar som möjligt och bara de där mest betydande fördelar förväntas.

Ta till exempel 737. Typen uppgraderades med nya motorer flera gånger, eftersom utvecklingen i motortekniken medförde betydande bränslebesparingar. Men vingarna fick bara vinglar, vilket var mindre arbete än att omforma vingen. Och skrovet ändrades inte alls , bara det är nu byggt längre genom att lägga till några ramar.

Och situationen med A320 är liknande. "NEO" -beteckningen för den nya serien som går in i produktionen står för "nya motoralternativ", för det är det som uppgraderingen handlar om. Utöver nya motorer och vinglar finns det i grunden ingen annan ändring .

Och det var bara typ ändringar som i nytt flygplan som byggs från uppgraderade delar. Uppgradering av en befintlig flygplan är en annan kan av maskar.

Förbindelserna mellan flygplansdelar måste i princip vara mycket starka och lätta. Den vanligaste kopplingsmetoden som uppfyller detta är nitning, med limning blir populär för kompositer och i vissa fall uppstår svetsning (aluminium är svåra att svetsa, men friktionsrörsvetsning verkar fungera tillfredsställande).

Ingen av dessa metoder gör det lätt att demontera. För att komponenterna ska kunna bytas ut måste de bultas istället. Bultar har emellertid flera stora nackdelar. De kan skaka lös, de passar inte hårt (nitar expanderar för att passa) och de är betydligt tyngre. Dessa saker gör dem helt olämpliga för högspänningsförbindelsen, speciellt för att gå ihop med skrovet och vingarna. Att borra ut nitarna och nitning i en ersättare är för mycket arbete och det finns stor risk att skada delarna, vilket lätt kan göra dem osäkra att använda.

Och då är det en fråga om de borttagna delarna. Så du ersätter vingarna efter hälften av deras liv, eftersom ny, effektivare modell är tillgänglig. Men de gamla vingarna kunde fortfarande ha genererat intäkter. Genom att förkasta dem har du förlorat pengarna. Så för att betala måste skillnaden i effektivitet utgöra det.

Det är oerhört osannolikt att göra det. De nya motorerna 737MAX eller A320NEO sparar cirka 15% av bränslet, men motorer är den komponent där den allra största fördelen kunde uppnås. Omformning av någon annan komponent kan spara högst några procent.

Ja, vissa flygplan fick strukturella uppgraderingar (uppgradering av avionik eller andra småkomponenter är naturligtvis lättare och sålunda gjort oftare), men vanligtvis var det militära flygplan där förändringarna gav någon annan fördel som var värt ansträngningen.

Och några fler flygplan har återställts till olika motorer, men motorer har kortare livslängd, så de måste utformas för att kunna bytas ut. Och även där är det vanligtvis militära flygplan och vanligtvis bara för att flygplanen används mycket längre. Till exempel KC-135 reengined, men det var ungefär den tiden dess civila motsvarighet, B707, skrotades helt och hållet.

Men för det mesta skulle ersättning av delar av ett flygplan inte förhindra några slöseri, utan skapa mycket av det.

score 2 · Answer 2

Uppgradering av de flesta av de föremål som anges i frågan skulle anses vara en stor förändring och kräva godkännande från tillsynsmyndigheterna. För ett exempel, låt oss bara överväga vingar, näsa, svans, motor och krossning. Det är 5 olika stora delar av planet. Även om det bara finns 2 alternativ för var och en av dem, skapar det 32 unika konfigurationer. Även om några av dessa kan elimineras är det här många konfigurationer. Var och en skulle behöva godkännas av tillsynsmyndigheter. Tillverkarna skulle också behöva lagra delar för de olika alternativen, vilket minskar fördelen med att designa, tillverka och installera ett större antal bara en del.

Det finns god anledning att ha varje större konfiguration separat certifierad. Flygplan, särskilt flygplan, är komplexa maskiner, där alla delar interagerar på många sätt som påverkar flygplanets prestanda och säkerhet. Det tar mycket analys och testning för att förstå alla interaktionerna och se till att flygplanet kommer att fungera som förväntat.

Det sägs att vissa alternativ har tillräckligt med efterfrågan som erbjuds av tillverkarna. De flesta flygplan har olika flygplansalternativ som varierar i längd så att olika passagerarkapacitet kan matcha operatörernas behov. Att skära i skrovet för att ändra detta skulle dock vara mycket dyrare än att bara sälja planet och köpa önskad storlek. Många flygplan erbjuder också motoralternativ från olika tillverkare. Även om kompatibiliteten i allmänhet är begränsad till en motortyp, kan motorer avlägsnas relativt lätt och prestandauppgraderingar kan vara tillgängliga. Även om avionics normalt är standard finns det uppgraderingsalternativ när nyare teknologier framträder. Platser är redan en modulär komponent som kan omplaceras och bytas ut och är generellt utvalda av varje flygbolag.

Vingarna måste bära hela planetens last och integrerar ofta motorer, landningsredskap och tankar. De tenderar att vara mer effektiva med en större spänning, men flygplan är också begränsade i vingspänningen, så även olika storlekar av samma typ kan använd samma vingar . Att lägga till vingar är ett alternativ som kräver mycket mindre arbete än att ersätta hela vingen för en liten förbättring av prestanda.

Det kan finnas olika alternativ förknippade med landningsredskap, t.ex. olika typer av bromsar eller däcktrycksövervakning. Annat än det finns det inte många alternativ att erbjudas. Landningsredskap har dock en hård gräns för livslängd, så det är utformat för att kunna bytas ut.

Svansen tenderar att vara utformad och dimensionerad till flygplanet och är avgörande för stabilitet och kontroll av flygplan, så det är vanligen samma över versioner av en modell.

När det gäller att erbjuda uppgraderingar till huvudkomponenter, uppväger inte fördelarna med en sådan uppgradering vanligtvis de stora kostnaderna för att erbjuda det .

score 1 · Answer 3

Tyngdpunkten för ett monterat och laddat plan måste vara i rätt läge, i förhållande till den position där vingarna är anslutna. Att montera en annan svans, nosegear, motorer skulle påverka cg: s främre och bakre position

Därför skulle vi behöva en flygkropp där vingepositionen kan varieras enligt den valda konfigurationen.

Problem: Fuselage måste vara så lätt som möjligt på de flesta ställen, och förstärkt i stället där vingarna är anslutna. Så vi skulle sluta behöva ett annat skrov för varje konfiguration.

(Det finns många andra anledningar till varför ett helt flexibelt modulärt tillvägagångssätt är opraktiskt, men jag har gett den mest grundläggande teknikbaserade en jag kan tänka på.)

score 1 · Answer 4

En orsak till att flygplan inte är modulära är att många aspekter av flygplandesign görs på hela flygplanet, inte bara vid dess delar. Några exempel är:

Det finns olika aerodynamiska interaktioner som tyngdpunkten mot tryckpunkten, svanslyftan mot vingehissen, lyft mot vikt, vridkoppling etc. Dessa måste samordnas över hela flygplanet för att säkerställa att flygplanet har önskad stabilitet.
Strukturellt måste flygplanet vara tillräckligt starkt. Något så enkelt som en tyngre än förväntad avionikplattform kan tvinga en konstruktion av strukturen, vilket kan tvinga en omformning av vingarna och andra delar också för att stödja den tyngre strukturen.
Säkerhetsnivåer beräknas som summan av delar, inte bara för varje enskild del. Odds för strukturella skador beror på mer än bara en strukturell "del", och det finns balans mellan sensorens pålitlighet och avionics felkontroll, kontrollytor och säkerhetskopieringsytor etc. för att uppnå önskade säkerhetsnivåer.
Aerodynamik, motorrespons och strukturell resonans används i avionik för att säkerställa att önskad prestanda uppnås.
Avionics är väldigt plattformsspecifikt och saker som skärmar måste programmeras specifikt för alla möjliga konfigurationer av sensorer, kontrollytor, kontroller, radioer, etc.
Det elektriska systemet måste kunna ge tillräckligt med ström för allt, eventuellt över flera separata kanaler för redundans.
Mänskliga faktorer analys görs vanligtvis som summan av olika interaktiva delar i hela cockpiten, speciellt för komplicerad analys som att avgöra om enpilotoperationer är möjliga.

Som sagt kan saker som kan läggas till eller avlägsnas enkelt som hela avionikplattformar, vingtips, platser eller sensorer ibland, som noteras i fotens svar. Modulariteten hos ett flygplan är mer som att bygga och mindre som en stationär dator.