On dit qu'un zoom est à "ouverture constante" lorsque l'ouverture f/X maximale (la plus grande, donc la valeur f/X la plus petite...) ne varie pas en fonction de la focale, ce qui est le cas du 24-70L. En revanche, avec un 28-135 f/3.5-5.6, l'ouverture maximale à 28mm sera de f/3.5 (c'est bien) mais de f/5.6 à 135 (c'est pas terrible). Quel est l'intérêt d'une "ouverture constante" alors? Il faut la relativiser. C'est surtout de ne pas perdre en luminosité quand on zoome. De plus, ce sont généralement des optiques de haut niveau qui sont à ouverture constante. Inconvénient: c'est plus compliqué à concevoir, à fabriquer et donc plus cher.

Note qu'il existe des objectifs dont le diaph est vraiment fixe, par exemple les téléobjectifs à miroir (ou "catadioptriques"), qui ont un seul diaph (f/8 par exemple), mais c'est marginal, ils sont rares.

Pour revenir à ton raisonnement, en fait il faut aussi tenir compte de l'angle de vision de l'objectif : plus celui-ci est large, plus il va capter de lumière, de façon proportionnelle à la focale. Lorsqu'on a un zoom, dont un objectif à focale variable, il faudrait en tenir compte. C'est un peu compliqué à calculer, c'est pourquoi on exprime l'ouverture sous la forme d'un rapport focale / diamètre : ce rapport, pour une quantité de lumière arrivant sur le capteur égale, ne varie pas quand on change la focale, ce qui simplifie grandement le calcul de l'exposition (en mode M notamment!).