航空機設計特論第 8 回 (2012/12/3) M1787 航空機設計特論 ver. 2012/12/3 今日の内容 : コストについて Space Transportation Systems Engineering Laboratory, Kyushu Univ.2012
航空機の価格 The prices above reflect an average price reflecting a range of available options and configurations for each model. Configurations and options that may affect price include performance capability, interiors, avionics, fuel capacity, etc. All prices are in U.S. dollars and are in millions. http://www.boeing.com/commercial/prices/index.html
航空機の価格 A318 67.7 A319 80.7 A320 88.3 A321 103.6 A319neo 88.8 A320neo 96.7 A321neo 113.33 A330-200 208.6 A330-200F 211.5 A330-300 231.1 A350-800 245.5 A350-900 277.77 A350-1000 320.6 A380-800 389.9 2012 AVERAGE LIST PRICES (mio USD) Price depends on design weights, engines choice and level of selected customisation. http://www.airbus.com/presscentre/pressreleases/press-release-detail/detail/new-airbus-aircraft-list-prices-for-2012/
航空機の価格 実質価格機種備考国 B-2 スピリット 3273 億 6800 万円ステルス爆撃機 FY93 アメリカ F/A-22 ラプター 235 億 5800 万円ステルス戦闘機 FY98 アメリカ F-35AJSF 42 億 4800 万円ステルス戦闘機 1994 年試算値アメリカ F-14 トムキャットト 118 億 8700 万円艦上戦闘機 FY76 輸出値段アメリカ F-2 支援戦闘機 116 億 8100 万円戦闘攻撃機 FY96 日本 F-15J イーグル 102 億 5600 万円戦闘機 FY96 日本 F/A-18E スーパーホーネット 82 億 7600 万円艦上戦闘攻撃機 FY98 アメリカ F-15E ストライクイーグル 75 億 8600 万円戦闘攻撃機 FY98 アメリカ F/A-18C ホーネット 67 億 8000 万円艦上戦闘攻撃機 FY86 アメリカ MiG-29 ファルクラム 62 億 2900 万円戦闘機 FY90 輸出値段ロシア F-15C イーグル 59 億 3000 万円戦闘機 FY98 アメリカ F-16F ファルコン 51 億 4100 万円戦闘機 FY86 輸出値段アメリカ F-1 支援戦闘機 31 億 2100 万円戦闘攻撃機 FY84 日本 E-767AWACS 529 億 8500 万円早期警戒管制機 FY94 輸出値段アメリカ 零式艦上戦闘機 3 億 2500 万円艦上戦闘機日本 B-29 スーパーフォートレス 10 億 3000 万円戦略爆撃機アメリカ http://www.eurus.dti.ne.jp/~freedom3/weapon-price-sai-axx.htm
航空機の価格 2006 年時点でのセスナ 172 の価格 価格 ( 円 ) 30,000,000 25,000,000 Cessna172 20,000,000000 000 15,000,000 10,000,000 5,000,000 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 製造年 Aircraft Shopper Online : http://www.aso.com/i.aso3/home.jsp
航空機の価格 Ajoy Kumar Kundu, Aircraft Design
航空機のコストの分類 D. P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, 4th ed.
航空機のコストの時間変化 Jan Roskam, Airplane Design,Part VIII
Modified DAPCA IV Cost Model (costs in constant 1999 dollars): DAPCA : RAND corporation により開発されたコスト推算法 RDT&E と Production における以下の作業に必要な時間を推算するモデル 技術作業 治工具作業 : 製造: 品質管理: 開発支援: 機体設計と解析 試験 形状管理及びシステムに関する作業治工具の設計 製作 鋳型や金型の製作 NC プログラムの開発など 量産のための準備成型 加工 組立 配線 機器搭載 下請業者での製造受領検査 製造検査 完成検査等モックアップ Iron-birdサブシステムシミュレータ 各種試験供試体 飛行試験 : 耐空証明やspec 適合性証明を含むが 飛行試験機のコストは含まれない ( 量産コストに含む ) 製造材料: 時間 時間レート コスト (RDT&E : Research, Development, Test and Evaluation)
Modified DAPCA IV Cost Model (costs in constant 1999 dollars): DAPCA : RAND corporation により開発されたコスト推算法 ref. : R-3225-AF, Aircraft Airframe Cost Estimating Relationships, Study Approach and Construction, 1987 Engineering hours H Tooling hours H Manuracturing hours H Quality control hours H Development support cost Flight test cost Manufacturing materials cost C C C E = T M Q D F M 4.86W = 5.99 W = 7.37W 0.777 e 0.777 e 0.82 e = 0.076 H = 0.133 H = 66.0W = 16W V V V M M 0.630 e = 1807.1W 0.921 e V 0.325 e V 0.894 0.696 0.484 Q Q Q 0.163 0.263 0.641 (cargo airplane) (otherwise) 1.3 V 0.621 Q 0.822 0.799 FTA 1.21 Engine Production cost C eng = = 2251.0[0.043T max + 243.25M + 0.969T (1.5 to 2.0) 2251.0[0.043T + 0.969T max turbine inlet max turbine inlet 2228] (turbojet) + 243.25M max 2228] (turbofan)
Modified DAPCA IV Cost Model (costs in constant 1999 dollars): RDT & E + flyaway = H E RE + HT RT + H M RM + H QRQ + CD + CF + CM + CengNeng + C avionics T W e V = empty weight (lb) = maximum velocity (kts) Q = production of quantity FTA = number of flight test aircraft (typically 2-6) Neng = total production quantity number of T M max max turbine inlet C avionics = engine maximum thrust (lb) = engine maximum Mach number = turbine inlet temperature( R) = avionics cost 材質がアルミ以外の場合は Material engines per aircraft fudge factor 右表の係数を乗ずる Aluminum 1.0 Graphite-epoxy 1.1~1.8 Fiberglass Steel Titanium 1.1~1.2 1.5~2.0 1.1~1.8
Modified DAPCA IV Cost Model (costs in constant 1999 dollars): 1999 年のレート ; R E = $86 R R T Q R M = $88 = $81 = $73 (engineering) (tooling) (quality control) (manufacturing) 他の年度へ換算する場合は インフレ率を乗じる DAPCA では 以下のコストは推算されない ; 電子装備品 : 装備品メーカ見積 類似機体のデータからの推算を利用 flyawayコストの 5~25% $3000~6000/lb($7~13/gram) ( ) 乗客のための内装品: $2500 (jet transport) $1250 (regional transports) $625 (general aviation aircraft) per passenger 航空機の販売価格 : 民間機 (RDT&E コスト + 量産コスト ) 投資コストフクタ民間機 : (RDT&E コスト + 量産コスト ) 投資コストファクタ軍用機 : (RDT&E コスト + 地上支援 初度部品コスト ) 投資コストファクタ投資コストファクタ =1.1~1.2
機体価格内訳 Ajoy Kumar Kundu, Aircraft Design
機体価格内訳 Ajoy Kumar Kundu, Aircraft Design
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 大まかな内訳 : 燃料乗員給与整備減価償却保険 軍用機 15% 35% 50% - - 民間機 38% 24% 25% 15% 1% 1. Fuel and Oil Costs ( 燃料 オイル代 ) 代表的な飛行経路を選定 飛行時間と燃料使用量 単位飛行時間あたりの代表的燃料使用量 年間平均飛行時間 年間平均燃料使用量 1 機あたりの年間平均飛行時間 (FH/YR/AC) LCC パラメータ
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 1 機あたりの年間平均飛行時間 (FH/YR/AC) LCC パラメータ Aircraft class FH/YR/AC Crew ratio MMH/FH Light aircraft 500~1000-0.25~1 Business jet 500~2000-3~6 Jet trainer 300~500-6~10 Fighter (modern) 300~500 1.1 15~20 Bomber 300~500 1.5 25~50 Military Transport 700~1400 15(FH/YR<1200) 1.5 20~40 2.5 (1200<FH/YR<2400) 3.5 (2400<FH/YR) Civil transport 2500~4500 5~15 D. P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, 4th ed.
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 2. Crew Salaries( 乗員の給与 ) 軍用機 : 任務遂行に必要な総乗員数に依る 初期推算式 : 1 機あたりに必要な乗員数 (Crew ratio) 乗員 1 人あたりのレート 年間作業時間 (2080hr) 民間機 : "Block hours" に基づいて推算 Block hours: 出発時に車輪から"block" が取り外されてから 着陸時に再び "block" が取り付けられるまでの航空機が飛行に使用された総飛行時間 タキシング 地上待機時間 飛行時間 空中待機時間 着陸後の待機時間を含む 近似式 : 飛行時間 + 地上走行 (15min)+ 空中でのロス (6min) Block speed(v B ): 飛行距離を Block hours で割った値 飛行距離 (mission distance): 航空路上の飛行距離 近似式 : 直線距離 + 2%(1400mile 以上 ) or (0.015+7/D)%(1400mile 以下 )
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 2. Crew Salaries( 乗員の給与 ) Jan Roskam, Airplane Design,Part VIII
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 2. Crew Salaries( 乗員の給与 ) Jan Roskam, Airplane Design,Part VIII
( 民間機 ) Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) Block hour あたりの乗員コストの推算式 ; Two man crew cost = 51 V C W 10 0.3 0 + 5 W0 Three man crew cost = 68 5 V C 10 V C = cruise velocity (kts) W takeoff gross weight (lb) 0 = 単位は 1999 年換算の US$ / block hours 0.3 122 + 172 ただし 航空会社によって コストは大きく異なる ( 例として B747 の乗員では $1013~$189 の幅がある (1987) )
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 3. Maintenance expenses ( 整備費 ) 計画外整備 : 不意の故障率とその平均コストに依存する 計画整備 : 軽飛行機では100 時間毎に完全点検 旅客機では飛行回数によって整備が行われる 単位飛行時間あたりの整備作業量 (MMH/FH : Maintenance Man Hours per Flight Hour) 整備性の良否を測る指標 Aircraft class MMH/FH 整備性の良否を測る指標 運行頻度 使用法に影響を受ける DC-9 民間機 : MMH/FH = 64 6.4 C-9( 軍用版 ): MMH/FH = 12 Light aircraft 0.25~1 Business jet 3~6 Jtt Jet trainer 6~10 Fighter (modern) 15~20 Bomber 25~50 Military Transport Civil transport 20~40 5~15 整備人件費 = 年間あたりの飛行時間 MMH/FH 作業レート
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 整備材料 部品 供給費 軍用機 : 整備人件費と同程度 民間機 : 近似式により推算 material FH cost C = 3.3 10 a 6 + 10.2 + C 58 10 material cost C C cycle 10 10 Ca = aircraft cost less engine Ce = cost per engine N = number of engines e 19 N a e = 4.0 + 6.7 + 7.5 + 4. 1 6 6 単位は 1999 年換算の US$ / flight hour or cycle 飛行回数 (flight cycle)=( 年間 Block time) (1 飛行あたりの Block time) e 6 e N material cost material cost total material cost = FH cycle ( flight hours ) + ( flight cycles) e
Operations and Maintenance Costs ( 運行及び整備コスト ) 4. Depreciation ( 減価償却 ) 民間機では 運航費の一部として取り扱われる 近似的には 年数に対して線形に減価償却すると見積もる ; 売却価格を購入価格の 10% 減価償却期間を 12 年とすると 各年の減価償却 =( エンジンを除く機体価格 ) 0.9 12 エンジンの売却価格は 初期推算では無視してよい 5. Insurance ( 保険 ) 民間機の場合 : 運航費の 1~3% と見積もる
航空会社における運行コストの区分 DOC と IOC DOC (Direct Operating Cost; 直接運航費 ) 航空機の飛行に直接関与するコスト ; 燃料 オイル 乗員 整備 減価償却 保険 およそ 3~4 セント / seat-mile IOC (Indirect Operating Cost; 間接運航費 ) 航空会社を維持していくためのその他のコスト ; 地上設備や施設の減価償却 セールス 顧客サービス 諸経費 管理費 航空機設計にはあまり依存しない 航空会社によって大きく異なり DOC の 1/3~1 倍程度
DOC と IOC 航空会社における主な収入源 : 航空券の販売 クラス: first class, business class, coach(tourist) class, excursion 価格 : first coach 2, business coach 1.5, excursion coach 0.5~0.9 ただし 航空会社で大きく異なる平均としては 近似的にcoach 価格程度 販売数: 北大西洋ルートの統計例 first:5%, business : 15%, coach : 10%, excursion : 70% 搭乗率: 航空会社 路線により異なる 約 60~70% 採算分岐点: (DOC/seat-mile) ( 平均航空券販売価格 /seat-mile) 総コストの採算分岐点 : ((DOC+IOC)/seat-mile) ( 平均航空券販売価格 /seat-mile)
DOC と IOC 搭乗率 (Load Factor) の例 Selected European airlines intra-europe passenger load factor and passenger load factor growth: Sep-2011 http://centreforaviation.com/analysis/european-airline-traffic-and-load-factors-up-in-sep-2011-but-outlook-mixed-for-major-carriers-60656