¿Cuánto cuesta diseñar el ala de un avión de pasajeros?

El costo de diseñar un ala completamente nueva para un avión de pasajeros, en comparación con modificar uno existente, con o sin los cambios en la línea de producción, ¿cómo se estima?

Preguntas relacionadas que vienen a la mente: ¿Existen varios métodos? ¿La velocidad de crucero (costo del túnel de viento) y el MTOW (tamaño) afectan el costo?

Contexto para prevenir un problema XY:

MD-11 usa ala DC-10 para mantener bajo el costo unitario; rendimiento inicial mediocre

Hablando con Flight en 1987, Gary Smythe, ingeniero jefe de clientes del MD-11/DC-10, habló sobre la razón detrás de los cambios mínimos en el ala del MD-11 en comparación con el DC-10.

Haber optado por un diseño de ala completamente nuevo "añadiría $ 10 millones por copia al precio de un MD-11". Ese curso de acción derrotaría todo el enfoque de "bajo costo total de propiedad" de Douglas.

Dado que proyectaron 300 ventas, eso significa que el diseño (y los cambios de fabricación) habrían costado $ 3 mil millones ( $ 6,5 mil millones en 2017). El MD-11 tuvo un rendimiento mediocre para el mercado del Pacífico desde el principio, y esa fue una de las razones atribuidas a sus bajas ventas.

MD-90 usa ala MD-80; rendimiento mediocre; rewing anunciado demasiado tarde

Lo mismo sucedió con el MD-90 con su ala MD-80. Debido a esto y a pesar de tener un ala más limpia de la misma área, los mismos motores (V2500) y aproximadamente los mismos asientos que el A320, no pudo lograr un alcance transcontinental (tanto para EE. UU. como para Europa) y tuvo recorridos de despegue más largos.

En Farnborough 1996 se anunció un costoso cambio de ala, pero estaba a la espera de ser "sancionado". No se menciona el costo proyectado.

"Sería un ala completamente nueva, no una versión revisada de la actual", dice el presidente de la división Douglas Aircraft de MDC, Mike Sears. El diseño actual del ala es una revisión del ala MD-80. El alcance del MD-90 está limitado a operaciones intracontinentales en los EE. UU. ( Flight, 1996).

Solo unos meses después, Boeing se fusionó con MDC.

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(Trabajo propio a través de boeing.com y airbus.com) Comparación del ala y la forma en planta del MD-90 y el A320. Tenga en cuenta que el MD-90 es un asiento más estrecho.

Parece que el MD-90 tiene un área de superficie mojada mucho mayor que el A320 (a partir de su atractivo gráfico), lo que indica una resistencia mucho mayor.

Respuestas (2)

Esto es lo que pude encontrar, pero quizás también haya otros métodos.

Una investigación del MIT de 2002 [1] llegó a una correlación entre el peso y el costo basada en cifras disponibles públicamente. El costo no recurrente (desarrollo) de un ala se desglosa en:

  • Ingenieria
  • ingeniería de fabricación (ME)
  • diseño de herramientas
  • fabricación de herramientas
  • apoyo

La ingeniería de un ala (borrón y cuenta nueva) cuesta 7.093 dólares la libra . El total por el ala es de $ 17.731 (por libra). Si no es un diseño de borrón y cuenta nueva, digamos el ejemplo de DC-10/MD-11, entonces es el 20 % de la ingeniería, el 5 % del diseño/fabricación de herramientas y el 50 % de ME y soporte.

Aplicando a MD-11 y MD-90

El MD-11 más pesado (OEW) pesa 291,120 lb. Con el ala, el 23% de eso según la investigación y teniendo en cuenta la inflación (del año 2000), el costo total de desarrollo habría sido de $ 783 millones (en 1987) para el ala si MDC hubiera ido con un nuevo diseño.

MDC gastó menos que eso en toda la "ingeniería, herramientas y pruebas de vuelo", unos geniales 700 millones de dólares. Más "2.500 millones de dólares en inventario para la producción inicial". ( latimes.com , 1990)

Según este método, el valor es de 328 millones de dólares (en dólares de 1996) para rediseñar el ala del MD-90 (valor total, no solo ingeniería).

Ingenieria A MÍ Diseño de herramientas Fabricación de herramientas Apoyo Totales
40,0% 10,0% 10,5% 34,8% 4,7% 100,0%
Ala $ 7,093 $ 1,773 $ 1,862 $ 6,171 $ 833 $ 17,731
Empenaje $ 20,862 $ 5,216 $ 5,476 $ 18,150 $ 2,451 $ 52,156
Fuselaje $ 12,837 $ 3,209 $ 3,370 $ 11,169 $ 1,508 $ 32,093
Tren de aterrizaje $ 999 $ 250 $ 262 $ 869 $ 117 $ 2,499
Motores Instalados $ 3,477 $ 869 $ 913 $ 3,025 $ 408 $ 8,691
Sistemas $ 13,723 $ 3,431 $ 3,602 $ 11,939 $ 1,612 $ 34,307
cargas útiles $ 4,305 $ 1,076 $ 1,130 $ 3,746 $ 506 $ 10,763

Al ver cómo la tabla anterior muestra lo costosos que son el empenaje y los sistemas, y con los cambios importantes realizados en esas áreas en el MD-11, uno puede ver por qué se fueron de esta manera.

(Con respecto a un comentario sobre el peso de los compuestos frente a los metales: un avión de pasajeros compuesto generalmente no es más liviano ).

1: Markish, Jacob. Técnicas de valoración para el diseño de programas de aeronaves comerciales . dis. Instituto de Tecnología de Massachusetts, 2002.

El diseño de un ala nueva requiere muchos pasos:

  1. Diseño estructural del ala. Esta tarea se maneja en horas-hombre, que generalmente es una función del peso del ala. Si bien en el primer paso se desconoce el peso del ala, se dispone de una suposición inicial a partir de experiencias pasadas u otras aeronaves. en la parte VIII del libro de diseño de Roakam, basada en programas de diseño de aeronaves, se proporciona una función para la hora-hombre de diseño en función del peso. Esta estimación también relaciona la velocidad de crucero y el peso de la aeronave.

  2. Prueba estructural: el ala debe probarse para los casos más críticos de vuelo y carga en tierra. Los casos de carga de vuelo más críticos contienen casi maniobras de 2,5 g con peso máximo de combustible cero (MZFW).

  3. Prueba de túnel de viento: el ala debe probarse para el rendimiento a baja velocidad (gran sustentación) y para el rendimiento a alta velocidad (crucero). si la velocidad de crucero es en régimen transónico, se requieren túneles de viento especiales con mayor costo por hora de prueba.

En el libro de roskam se proporciona una estimación inicial del costo de las pruebas de aeronaves.

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