Насколько улучшением для отрасли станет снижение веса самолета на 1%?

Скажем, я придумал очень простой и недорогой способ уменьшить взлетный вес коммерческого самолета (корпуса, топлива и пассажиров) на 1%. Как много это будет значить для отрасли? Будет ли это иметь большое значение, или экономия будет достаточно незначительной, чтобы не стоить ничьего времени?

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Ответы (2)

Есть простой способ получить представление о величине экономии: уравнение Бреге может ответить на этот вопрос. Сначала вы вычисляете эталонный самолет, а затем начинаете все сначала с тем, который весит на 1% меньше. Разница в расходе топлива показывает, сколько топлива экономится за полет.

Наш эталонный проект — это A320, у которого L/D 18, и мы позволили ему пролететь R = 2 500 000 м. м 1 взлетная масса и м 2 посадочная масса. Примите во внимание 3 т запаса топлива и подставьте это в уравнение Бреге, используя расход топлива б ф = 0,000018 кг/Нс и скорости 0,78 Маха, что соответствует в = 262 м/с на высоте 11 000 м:

м 1 знак равно м 2 ⋅ е р ⋅ г ⋅ б ф в ⋅ л / Д
Посадочная масса м 2 - эксплуатационная пустая масса OEW + 18 т полезной нагрузки + 3 т запаса топлива = 63,6 т. Взлетная масса м 1 на 10 % выше, поэтому разница в расходе топлива составляет 1 % от путевого расхода 6 239 кг или 62 кг. Это не так много для одной поездки.

Но теперь учтите, что этот А320 совершит 50 000 рейсов, прежде чем выйдет на пенсию. В течение всего срока службы снижение массы на 1% сэкономит 3119 метрических тонн топлива. Это заполняет 29,4 железнодорожных цистерны ДОТ-111 !

И есть около 12 000 авиалайнеров на 150 и более мест, что легко вдвое больше, если включить все региональные самолеты, перевозящие 3,8 миллиарда пассажиров и 53 миллиона тонн грузов в год на 35,4 миллионах рейсов. Если мы сделаем героическое предположение, что наш полет на А320 является типичным, это выльется в глобальную экономию топлива примерно в 2,2 миллиона тонн топлива в год, если на каждом самолете можно будет сэкономить только 1% массы.

Другой способ приблизиться к этому — средняя топливная эффективность современных авиалайнеров, которые потребляют от 3 до 3,5 литров топлива на 100 пассажиро-километров. Если использовать данные ИКАО в 6,6 трлн пассажиро-километров в 2015 году, это будет равняться 174 миллионам тонн авиационного топлива, используемому в год для коммерческих пассажирских перевозок, при средней плотности керосина 0,81 кг/л . Тот же источник дает средний коэффициент загрузки 80%, поэтому одна пятая мест пустует; однако указанное выше значение эффективности относится к полному самолету. Поэтому нашу оценку нужно увеличить до 217 млн ​​тонн.

Экономия всего 1% от этой суммы сократит расход топлива на 2,17 млн ​​тонн в год, что довольно близко к первой оценке. Этого достаточно, чтобы заполнить более 41 нефтяного танкера Panamax (максимальный размер для старого Панамского канала) или 18 нефтяных танкеров Neopanamax .

Или, если посмотреть на это под другим углом, при текущей цене керосина в 1,76 доллара за галлон сэкономленное топливо равняется 1,25 миллиарда долларов, если бы все платили по ценам США за топливо для реактивных самолетов А-1. По сравнению со средней чистой прибылью всех авиакомпаний в год в период с 2007 по 2017 год, которая составляет 13 млрд долларов США , это почти 10% годовой прибыли.

Теперь это уже не выглядит таким незначительным, не так ли?

Чтобы уточнить это: 3119 метрических тонн топлива будут проданы примерно за 5 миллионов долларов США. Так что да, это было бы очень важно.
Я не согласен в том смысле, что такие цифры больше вводят в заблуждение. Большие числа потрясают наш человеческий разум, мы не можем интуитивно представить их в перспективе. Действительно важная цифра по-прежнему: 1% . Другое дело, важно это или значимо, но понять это гораздо проще (и правильнее!)
Хм, на самом деле мне как неспециалисту это все еще кажется не таким уж большим. Я чувствую, что самолеты должны тратить гораздо больше топлива, чем это, только из-за неэффективности логистики / предотвратимых задержек / и т. д.
@Zeus: Могу ли я предложить другую точку зрения? Вопрос в том, «Как много это будет значить для отрасли», и я предложил перспективу для всей отрасли. Спросите любого, кто занимается авиаперевозками, насколько значительна экономия топлива на 1%, и их ответ будет звучать как Койовис. Если ваш мозг взорван большими числами, возможно, попробуйте представить их в перспективе (как я сделал со сравнением с железнодорожным вагоном). Или вы бы предпочли ответ в духе «цифры слишком велики, чтобы их можно было обдумать, поэтому вы не получите честного ответа»?
Комплексное экспоненциальное уравнение приводит к тому, что «снижение массы самолета на 1% означает уменьшение расхода топлива на 1%». Что вы можете в значительной степени определить с помощью математики салфеток. ;)
Реально ли 50 000 циклов? Это пять с половиной циклов в день, семь дней в неделю в течение 25 лет.
@DavidRicherby: я боялся, что число слишком мало. Есть 737-е с более чем 70 000 циклов, а у рекордсмена (Haiwaiian Airlines = очень короткие рейсы) более 95 000. A320 более поздний, но тоже доберется туда.
@Yakk: Верно, и математика на салфетках также даст вам абсолютное количество топлива, не так ли?
Нет, меня просто забавляет тот факт, что в обоих ответах использовалось действительно сложное уравнение, чтобы получить число снижения на 1%. Обратите внимание, что indexmundi.com/energy/?product=jet-fuel говорит о 5 миллионах баррелей в день всего потребления реактивного топлива. 1% от этого — 50 тысяч в день, умножить на 365 — это 18 миллионов баррелей. При 42 галеонах за баррель и ваших 1,76 доллара за галеон это дает нам 1,33 миллиарда долларов. Однако это было потребление на все случаи жизни; некоторая часть этого используется коммерческими авиакомпаниями. Тем не менее, этот второй вывод подтверждает ваш!
@PeterKämpf Я думаю, что последний полный абзац вашего ответа, где вы сравниваете стоимость топлива с годовой прибылью, действительно является наиболее значимой оценкой того, насколько это важно для отрасли, и вы могли бы подумать о том, чтобы сосредоточиться больше на этом, чем на том, как много танкеров и так далее. Эти абсолютные цифры/размеры интересны, и да, они действительно велики, но все, что касается всей отрасли, действительно велико, поэтому они не дают четкого представления о том, насколько это важно для отрасли.
@Jefromi: Это последний абзац, потому что я добавил его последним. Сначала мне пришлось исследовать цифры, а уравнение Бреге было скопировано из более раннего ответа ;-)
@Yakk: Посмотрите на это так: оба ответа используют проверенное уравнение, чтобы сделать вывод, что 1% экономии веса действительно соответствует 1% экономии топлива. Может быть тривиально, но так думают инженеры.
@PeterKämpf Верно, я не удивлен, что это оказалось там, но я предложил отредактировать, чтобы попытаться в конечном итоге заставить меньше людей думать о том, что упомянул Зевс.
Вместимость танкера исчерпана? ... танкеры находятся в диапазоне 100 000 тонн, поэтому я бы поверил 41 танкеру Panamax, а не 4100 ... вы несли полные потребности в топливе, а не только экономию 1%?
@BrianDrummond: Спасибо, что заметили это. К сожалению, я взял полный расход топлива вместо 1% для сравнения танкера. Исправленный.
Я взял на себя смелость добавить ссылку на Neopanamax, поскольку я считаю, что это то, что означает ссылка на «17» в предпоследнем абзаце по сравнению с «41», который предшествует этому.

Один % от взлетного веса - это огромно . На B747 с взлетной массой 300 тонн это снижение веса на 3000 кг, вес, который не нужно таскать с собой в течение нескольких десятилетий, в течение которых самолет будет летать.

На авиазаводе, где я когда-то работал, везде стояли ящики с идеями, куда можно было вносить предложения по снижению веса, каждый сэкономленный килограмм увеличивает экономию топлива. Сколько зависит от дальности и множества других факторов, и может быть определено количественно для конкретного самолета.

1%. Юге .

Если мы сделаем оценку максимальной дальности полета B747-400 в 12 700 км согласно слайду 7/14 этой презентации .

введите описание изображения здесь

MTOW указан как 400 000 кг, вес топлива как 175 000 кг, это делает Вт ф я н а л = взлетная масса - Вт ф ты е л = 225 000 кг. При экономии 1 % взлетная масса уменьшается до 396 000 кг. Диапазон остается прежним, если Вт я н я т Вт ф я н а л остается такой же. Итак, новый Вт ф я н а л становится:

Вт ф я н а л знак равно 396 , 000 400 , 000 ⋅ 225 , 000 знак равно 222 , 750 к г

Вт ф я н а л снова MTOW - Вт ф ты е л =>

Вт ф ты е л знак равно М Т О Вт − Вт ф я н а л знак равно 396 , 000 − 222 , 750 знак равно 173 , 250 к г

Итоговая экономия топлива 175 000 - 173 250 = 1 750 кг .

На один полет на дальнюю дистанцию ​​максимальной дальности снижение массы ТО на 1% позволяет сэкономить 1750 кг топлива. Каждый процент снижения веса равен проценту сэкономленного топлива. Каждая поездка, на протяжении 2-3 декад.

МВМ 300 тонн? Попробуйте 438 тонн.
Вот так, даже Югер.
Хм, из того, что я читал, при рулении сжигается 1,5 тонны топлива за 10 минут ... тогда как это предположительно означает расход топлива 62 кг (из приведенного выше ответа)? Так что эквивалентно примерно 30 секундам руления? Тем не менее, у меня нет впечатления, что авиакомпании действительно заботятся о том, чтобы минимизировать количество секунд до такой степени детализации. Я прав, ошибаюсь или что-то упускаю?
Вы берете сбережения из любого источника, который вы можете. Руление необходимо в любом случае, независимо от экономии MTOW. Разве вы не хотели бы экономить 62 кг топлива в каждой поездке в течение 20 лет, потому что вам нужно тратить топливо на руление?
1750 кг — это всего лишь 1% от первоначального веса топлива в 175 000 кг. Но это предполагает, что вес каждой части самолета уменьшается пропорционально, а не уменьшается в одной области (т. е. конструкции), оставляя другие области (т. е. вес пассажира) прежними.
Опять же, достаточно сложная математика, которая приводит к выводу «уменьшить массу самолета на 1% и сэкономить 1% топлива». Вы бы удивились, если бы это было неправдой.
@Yakk Я не думаю, что проголосовал бы за вопрос, в котором было сделано предположение, что это правда, без обоснования. Многие вещи в науке не масштабируются одинаково , а самолеты — довольно сложные сбалансированные механизмы. Я думаю, что очень важно продемонстрировать обоснование того, что они это делают.
@CortAmmon на 100% согласен с тобой. Кто угодно может заявить что угодно, и они это делают. Что оправдывает заявление хотя? Откуда мы можем знать, что количество используемого топлива линейно зависит от веса, а не, например, квадратично, как это происходит с воздушной скоростью?
@TheEnvironmentalist Уменьшите полезную нагрузку на 1%, и вы также сократите расход топлива на 1%. Вот почему существуют диаграммы грузоподъемности.
Насколько улучшением для отрасли станет снижение веса самолета на 1%?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v