¿Por qué existe una correlación tan fuerte entre el alcance de un avión comercial y su capacidad de pasajeros?

Una gran parte de la diferencia de alcance entre aviones pequeños y grandes es simplemente matemática. Cuando haces un objeto 3D más grande, el área aumenta con el cuadrado de la longitud mientras que el volumen aumenta con el cubo. El A320 tiene una envergadura de 35,8 m, lleva 150 (clase 2) y lleva 24.210 litros de combustible (estándar). El A380 tiene una envergadura de 79,75 m, aproximadamente el doble de las dimensiones del A320. Sin embargo, la capacidad de pasajeros aumenta en un factor de 4 a 644 (clase 2) y la capacidad de combustible aumenta en un factor de 10 a 320 000 l. Simplemente hay más espacio para combustible en un avión más grande. Los aviones más pequeños pueden tener opciones para llevar conversaciones de combustible adicionales para aumentar el alcance. Tenga en cuenta que esta tendencia también se aplica a los aviones de negocios a pesar de que su mercado tiene menos correlación entre el alcance y la demanda de pasajeros.

Además de las restricciones geométricas, las aerolíneas tienen otras razones para no operar aviones grandes en rutas cortas , o viceversa, con mayor frecuencia. El uso de aviones pequeños permite un servicio más frecuente y una mayor flexibilidad, incluso si hay suficiente demanda para utilizar un número menor de aviones más grandes.

Hay cinco puntos que deben abordarse en el gráfico de rango frente a capacidad, no solo dos.

1. Bajo y delgado. Estas rutas son voladas por aviones pequeños como puddlejumpers y jets regionales, así como aviones de línea principal más pequeños, y representan los radios en el modelo clásico hub-and-spoke (Savannah-Atlanta o Burdeos-París, por ejemplo). Las frecuencias de servicio son de bajas a modestas, y la competencia es generalmente bastante limitada, con uno o unos pocos operadores en la ruta.
2. Bajo y gordo. Estas rutas existen principalmente en áreas donde hay grandes ciudades juntas, pero la conectividad terrestre/mar tiene dificultades para competir debido a cuestiones geográficas o políticas. Ejemplos de esto incluyen Tokio-Osaka y Taiwán-Hong Kong. A menudo, las frecuencias de servicio son altas, la competencia es feroz y se pueden encontrar aviones de fuselaje estrecho y de fuselaje ancho densamente configurados (asientos de 2 clases en el mejor de los casos).
3. Largo y gordo. Estas son sus rutas clásicas de centro a centro de larga distancia, como Londres-Nueva York o Los Ángeles-Sídney. La mayoría de estos vuelos se realizan en aviones tradicionales de fuselaje ancho configurados de 3 o 4 clases, y tienen un servicio relativamente poco frecuente en comparación con las rutas más cortas.
4. Largo y delgado. Estas rutas se introducen para aliviar la congestión de los principales centros, generalmente en los mercados internacionales. Un ejemplo sería Newark-Glasgow, sin pasar por el cambio de avión obligatorio en Heathrow o Amsterdam. Otros ejemplos de este patrón son los vuelos nacionales de larga distancia de EE. UU.
5. En el medio. La mayoría de los vuelos principales de distancias cortas a intermedias son de esta manera: pueden ser conexiones ocupadas de centro a radio, o vuelos entre centros que no son lo suficientemente grandes o largos para sostener el uso de aviones más grandes. Las redes de LCC (Southwest, JetBlue, Ryanair, Easyjet) se centran en este tipo de rutas porque funcionan bien para una flota homogénea (frente a las redes de centro y radio, que requieren aviones más pequeños para los radios y aviones más grandes para el centro a centro) .

Básicamente, las aerolíneas necesitan mantener sus aviones siempre volando, estacionarlos inactivos en el aeropuerto solo cuesta dinero. Estacionar un avión grande y esperar un día completo hasta que se llene de pasajeros es costoso, volar un avión pequeño durante mucho tiempo mientras los pasajeros ya esperan el próximo vuelo es una pérdida de dinero.

En el pasado se construían grandes aviones para rutas cortas y medias, como el B747-100SR/300-SR o el A300 (¿primera vez dos pasillos uno bimotor?). El 747-SR se usó mucho dentro de Japón , mientras que el A300 encuentra sus primeros clientes dentro de EE. UU. Pero las aerolíneas ya no los compran.

Tenga en cuenta que en rutas cortas, a menudo conecta aeropuertos más pequeños con menos pasajeros por viaje, por lo tanto, un avión más pequeño es más eficiente. Por otro lado, la mayoría de los motores a reacción se vuelven más eficientes cuanto más grandes son, además, los largos tiempos de abordaje no son un problema en los vuelos de larga distancia.

Además, uno, dos o tres vuelos durante un día en rutas largas están bien para pasajeros en rutas largas (seleccionando una ronda de salida/llegada), mientras que en rutas cortas puede necesitar un vuelo cada hora (seleccionando salida/llegada exacta).

Las excepciones notables son los actuales B737-700ER y A319LR, ambos pueden volar alrededor de 10.000 km. No sé las cifras de ventas, pero creo que solo los compran los clientes con necesidades especiales.

Hay dos razones de diseño para esto:

1. Rutas aéreas

En el sistema hub-and-spoke que utilizan la mayoría de las grandes aerolíneas, los grandes volúmenes de pasajeros se concentran en unos pocos centros aeroportuarios y luego se trasladan a mayores distancias entre los centros. En ese sistema, hay poca necesidad de aviones de pasajeros de larga distancia/pequeños.

2. Capacidad de combustible

Un avión más grande puede transportar más combustible y, por lo tanto, llegar más lejos. Sí, puede obtener un 737 configurado para negocios que puede llegar tan lejos como un 747 anterior pero, cuando se carga así, no puede transportar a muchas personas. Un BBJ 737 con combustible completo solo puede transportar unas 2500 libras, unos 15 pasajeros sin equipaje, sin comida, sin nada.

En general, a medida que un avión se hace más grande, con más pasajeros, más grande debe ser el ala para transportar toda esa carga adicional. A medida que el ala se hace más larga, la raíz tiene que aumentar un poco su grosor debido al mayor momento de flexión (también debido al aumento de la carga que entra en el ala). A medida que la envergadura se alarga, la cuerda del ala generalmente también aumenta en la raíz (en aviones comerciales). Finalmente, dado que la raíz del ala se ha vuelto más gruesa y más larga, el ala central debajo del fuselaje también se ha vuelto más alta y más larga.

Teniendo en cuenta que la gran mayoría del combustible se almacena en las alas y en el centro del ala de los aviones comerciales (en muchos, esa es la única ubicación de almacenamiento) y que casi todo el ala entre los largueros se dedica al almacenamiento de combustible, un avión de mayor capacidad solo tiene mucho más volumen de almacenamiento de combustible disponible.

Por supuesto, podría poner un ala enorme en un avión pequeño para darle mucho alcance, pero creo que las otras respuestas han hecho un buen trabajo al explicar por qué no se hace eso.