El diseño de un avión casi siempre sigue un patrón predecible. Pero también hay un método impredecible, al final de mi respuesta.
Primero, alguien, o alguna empresa o gobierno define lo que necesita en un nuevo avión, y encuentra un poco de $$$ $ I + D inicial (Investigación y Desarrollo) y un presupuesto potencial para planificar.
Cualquier avión debe comenzar con esa lista de requisitos; unos pocos son; misión, carga útil, rango y un nivel de tecnología existente para hacerlo así como también alguna tecnología que necesita ser desarrollada.
Luego, un grupo de ingenieros de diseño conceptual analiza algunas ideas, fusionando algunas, descartando otras, hasta que emerja un “avión” razonable como un concepto de diseño. ¡Esto podría llevar meses!
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Luego, los ingenieros de aerodinámica juegan con el concepto y lo modifican (muchas veces) hasta que algo razonable probablemente vuele bien.
Luego, los ingenieros estructurales juegan con ese concepto y desarrollan la estructura que se encuentra dentro, las partes que normalmente no se ven y determinan el peso que tendrá el avión.
En este punto, los ingenieros de fabricación comienzan a definir las herramientas necesarias para hacer cada pieza y ensamblaje, tal vez incluso un nuevo edificio para hacerlo.
Luego encuentran un motor que tendrá la potencia requerida y otros aspectos y todo el diseño entra en una revisión para adaptarse a ese motor. En algunos casos, se debe desarrollar un nuevo motor, como en el caso del F-35 (a, b & c), que pasa por un proceso de I + D muy similar en paralelo con la I + D del avión, y que generalmente toma más tiempo que el el propio avion
Cuando surge un diseño adecuado, hay varias revisiones, una revisión de diseño preliminar (PDR) y una revisión de diseño crítica (CDR). El PDR usualmente ocurre cuando hay una estructura y sistemas definidos. El objetivo es encontrar problemas y determinar un curso de acción. El PDR puede tardar semanas. Después de eso, algunas partes se rediseñan y luego se crean algunos prototipos para partes o sistemas críticos y se prueban. Especialmente las partes que tienen algún aspecto único que puede no haber sido utilizado antes.
Cuando todo lo que está hecho viene el CDR. Un PDR pero más intenso, porque una vez que el CDR pasa el examen, puede comenzar a construir un avión completo. El CDR también incluye las herramientas y el software.
Hay más que seguir, pero ahí es donde el “diseño” se detiene y comienza el corte del metal.
Para diseños realmente futuristas, es más probable que encuentre conceptos e ideas que surgen del arte de ciencia ficción y alguna tecnología real no probada se fusione en un concepto que necesita encontrar un cliente idealista de bolsillo profundo dispuesto a financiar todo lo que dije anteriormente.