Sistema de tanque de combustible para aeronaves y sus más de 5 subsistemas importantes

Sistema de tanque de combustible de avión

Fuente de la imagen: USAir Force, AIM-4 y AIM-7 en F-4E, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

El tema de discusión: Varios subsistemas importantes del sistema de tanques de combustible de aeronaves

En el artículo anterior, hemos aprendido sobre varias características y características de diseño de un tanque de combustible de aeronave. Si aún no lo ha leído, Échale un vistazo aquí; ya que servirá como conocimiento básico para lo que viene en este artículo. En esta pieza, profundizaremos y aprenderemos sobre los diferentes subsistemas del Sistema de Tanques de Combustible de Aeronaves.

sistema de tanque de combustible de avión
Sistema de tanque de combustible para aeronaves; Fuente de imagen: "David Biller bombea gasolina a un jet, alrededor de 1968" by Rama de Archivos, División de Historia del USMC está licenciado bajo CC BY 2.0

Tipos de sistema de tanque de combustible de aeronave

El sistema de tanque de combustible de la aeronave se puede diferenciar en dos variaciones: Interno or Externo Tanque de combustible de la aeronave, y luego categorizado adicionalmente por método de construcción o uso previsto.

Depósito de combustible interno para aeronaves

Tanque de combustible integral para aeronaves | Deflectores del tanque de combustible de la aeronave

Esta parte del sistema del tanque de combustible de la aeronave se encuentra en las alas o el fuselaje, generalmente sellada con un sellador de 2 partes resistente al combustible para formar el sistema del tanque de combustible en algunas aeronaves, en particular las de clase de transporte y las de alto rendimiento. La piel sellada y los elementos estructurales proporcionan el mayor espacio para la menor cantidad de peso. Debido a que formaba un tanque como una unidad dentro de la construcción de la aeronave, este tipo de tanque se conoce comúnmente como tanque de combustible integrado.

Los tanques de combustible integrales son más frecuentes en el espacio vacío dentro de las alas. Alas mojadas se refiere a aeronaves con tanques de combustible incorporados en las alas. La forma horizontal larga de un tanque de ala integral necesita deflectores para evitar que el combustible se derrame durante las maniobras de la aeronave. Los deflectores están integrados en las nervaduras de las alas y en los componentes estructurales de la viga de caja, y se pueden agregar otros especialmente para ese propósito.

Las válvulas de retención con deflectores se utilizan a menudo para permitir que el combustible fluya hacia las secciones internas inferiores del tanque y, al mismo tiempo, evitar que se derrame hacia afuera. Esto garantiza la colocación de la bomba de refuerzo de combustible en el fondo de los tanques, independientemente de la posición del avión. Se requieren paneles de acceso para el examen y mantenimiento de los tanques de combustible integrales y otros componentes del sistema de combustible. Los técnicos ingresan físicamente por una docena de paneles de acceso ovalados al tanque para realizar trabajos de reparación en aviones más grandes.

Todo el combustible debe ser evacuado de un tanque de combustible integral antes de ingresar y realizar el mantenimiento en él, y se deben seguir ciertas precauciones de seguridad. Los vapores de combustible deben ser evacuados del tanque y el técnico debe emplear un aparato respiratorio. Un observador de tiempo completo debe estar estacionado en el borde del tanque para ayudar si es necesario.

Los sistemas de combustible para aviones con tanques de combustible integrales son típicamente sofisticados, con bombas de refuerzo en el tanque. Cada tanque normalmente tiene al menos dos bombas que suministran combustible a presión positiva al motor o motores. esta bomba también se puede utilizar para repostar el tiempo.

Tanque de combustible rígido extraíble

Para la construcción de un tanque de combustible, muchos aviones, particularmente los de edad avanzada, eligen una opción aparente y este tanque está unido a la estructura de aire y está construido con varios materiales. Los tanques suelen estar remachados o soldados entre sí, y pueden tener deflectores además de los otros elementos del tanque de combustible mencionados anteriormente.

Para evitar el movimiento en vuelo, los tanques de metal removibles deben ser sostenidos por la aeronave y mantenidos en su lugar con algún tipo de arreglo de correas acolchadas. Se unen en alas mediante soldadura por resistencia eléctrica, y luego se vierte un compuesto en el tanque y se deja curar. También hay varios tanques de fuselaje. La integridad estructural del air-frame no se ve afectada por la ubicación de los tanques bajo ninguna circunstancia; por lo tanto, el tanque no se considera parte integral.

Si hay una fuga o una falla en el tanque, poder quitarlo y repararlo o reemplazarlo es un gran beneficio. Las reparaciones del tanque de combustible deben realizarse siguiendo las instrucciones del fabricante. Cuando se realizan reparaciones de soldadura, es muy importante observar todos los requisitos de seguridad. Para evitar una explosión, los vapores de combustible deben evacuarse del tanque.

Tanque de vejiga de combustible de avión

Un tanque de vejiga, que está construido con un material fuerte y flexible, se puede utilizar como alternativa a un tanque rígido. Tiene muchas de las mismas características y componentes que un tanque rígido, pero puede instalarse a través de un orificio más pequeño en la piel de la aeronave. El tanque, también conocido como pila de combustible, se puede enrollar e insertar a través de un pequeño orificio, como un orificio de inspección, en una bahía o hueco estructural especialmente construido. Se puede desplegar en toda su extensión una vez dentro.

Sistema del tanque de combustible de la aeronave: Vejiga; Fuente de imagen: Picryl

Deben usarse clips u otros métodos de sujeción para asegurar los tanques de vejiga a la estructura. En la bahía, deben ser suaves y sin arrugas. También es vital que no haya arrugas en la superficie inferior, ya que esto evitará que las impurezas de la gasolina se hundan en el sumidero del tanque.

Los tanques de combustible de vejiga se pueden ver en aviones de todos los tamaños. Son resistentes y duraderos, con uniones solo alrededor de las características instaladas como ventilaciones de tanques, desagües de sumideros y bocas de llenado. Cuando un tanque de vejiga tiene una fuga, el técnico puede repararlo de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Sistema de tanque de combustible para aeronaves; Vejiga interna; Fuente de imagen: Esfera rotaVejiga de combustible interna C-17CC BY-SA 3.0

La celda también se puede sacar y transportar a una instalación de reparación de tanques de combustible que esté bien informada y equipada para manejar tales trabajos. Los tanques de combustible de vejiga deben mantenerse húmedos debido a su naturaleza suave y flexible. Si un tanque de vejiga se va a almacenar sin gasolina durante un período de tiempo prolongado, es habitual practicar cubriendo el interior del tanque con aceite de motor limpio.

Tanque de punta

Los tanques de punta fija se colocan al final de cada ala en varios diseños de aviones. El peso del tanque y el combustible reduce la tensión en la estructura del larguero al contrarrestar la tensión de flexión del ala durante los movimientos.

Tanque de combustible de aeronave externo

Sistema del tanque de combustible de la aeronave: Tanque externo; Fuente de imagen: Sheba_También 43,000 fotosTanque de combustible externo Avalon F18F Super Hornet-1 (8547812448)CC BY-SA 2.0

Tanque de combustible conformado

Los tanques de combustible conformados (CFT) o “paquetes rápidos” son tanques de combustible suplementarios que se ajustan estrechamente al perfil de una aeronave y mejoran el alcance o la resistencia de la aeronave con una penalización aerodinámica menor que los tanques de caída exteriores.

Depósito de caída | Tanque de combustible auxiliar de la aeronave

Los tanques de combustible auxiliares instalados externamente se denominan tanques de caída, tanque externo, tanque de ala, tanque de pilón o tanques de vientre, generalmente son desechables y fáciles de desechar. Los tanques externos son omnipresentes en los aviones militares modernos, y también se encuentran ocasionalmente en aviones civiles, aunque es menos probable que estos últimos se abandonen a menos que sea en una emergencia.

Los tanques de caída estaban destinados a ser eyectados cuando estaban vacíos o en caso de una pelea o emergencia para minimizar la resistencia y el peso al tiempo que aumentaba la maniobrabilidad y el alcance. Los tanques externos modernos no están diseñados para resistir el estrés del vuelo supersónico y se mantienen en combate para ser desechados en caso de emergencia.

La desventaja más significativa de los tanques de caída es que aumentan la resistencia del avión. Los tanques de combustible externos también reducirán la velocidad de balanceo de las maniobras de aire al aumentar el momento de inercia y parte del combustible en el tanque de caída se utiliza para compensar la resistencia y el peso agregados del tanque. Estos tanques reducen la cantidad de puntos duros externos para el armamento, reducen la capacidad de transporte de armas y aumentan la firma del radar de la aeronave. El combustible en los tanques de descarga a menudo se usa primero, y el selector de combustible cambia a los tanques internos del avión solo después de que los tanques de descarga se hayan agotado.

¿Cómo funcionan los tanques de combustible externos de los aviones de combate? | Aviones de combate con tanque de combustible externo

Los tanques de combustible conformados (CFT) se utilizan en lugar o además de los tanques de combustible externos tradicionales en algunos aviones de combate modernos. Los CFT tienen menos resistencia y no requieren puntos de anclaje externos, sin embargo, algunas variantes solo se pueden eliminar en el suelo.

Los tanques de combustible externos, que se encuentran en los aviones de combate y la mayoría de los aviones comerciales actuales, están conectados directamente debajo del fuselaje a través de sus puntos rígidos cerca de las alas. En el avión de combate, la bomba de gasolina para el tanque externo ya está montada. La opción de tanque externo está integrada en la mayoría de los cazas. Sin embargo, si el piloto quiere ampliar el alcance instalando un tanque de combustible adicional, tendrá que sacrificar la cantidad de armamentos que puede transportar.

Para un avión de combate F-14 típico, el aire de purga del motor extraído aguas abajo del intercambiador de calor primario, que está regulado por presión a aproximadamente 25 psi, se usa para transferir combustible desde los tanques externos. La tasa máxima de transferencia de combustible de cada tanque externo es de alrededor de 750 libras por minuto. Con el tren de aterrizaje retraído, la transferencia de combustible se programa automáticamente. Los tanques externos se transferirán primero, seguidos de los tanques laterales.

Cada tanque externo recibe aire de purga a presión (25 psi) a través de la desconexión de aire y combustible, la válvula de ventilación y el tanque mismo. El combustible fluye hacia afuera de cada tanque de viga de caja a través de la válvula de corte de transferencia y abastecimiento de combustible del sistema de control de nivel del fuselaje.

Tanque de compensación de combustible para aviones

Los tanques de compensación se utilizan en algunas aeronaves para evitar que el combustible se derrame al suelo a medida que se expande. Estos tanques deben drenarse con regularidad para evitar que el combustible se derrame, lo que ocurre con bastante frecuencia. Los tanques de compensación de ventilación protegen el combustible de la expansión térmica. Sin derrames, el combustible puede aumentar al menos un 2% (igual a 20 ° C). No hay indicadores de tanque en la cabina para estos tanques.

Material del tanque de combustible de la aeronave

Para evitar fugas, el sistema del tanque de combustible de la aeronave a menudo está hecho de aleación de tipo Al-3003 o 5052 o material SS y está remachado y soldado con costura. Muchos de los primeros tanques estaban compuestos de terneplate, una aleación de plomo / pecado chapada en chapa de acero delgada. Las costuras de los tanques de terneplate están dobladas y soldadas.

Los tanques de combustible de aviación de aluminio se han utilizado ampliamente durante dos décadas debido a sus ventajas de peso ligero, facilidad de construcción y buena resistencia a la corrosión. Aunque la gasolina seca no erosiona el aluminio, en ocasiones se han producido picaduras en la carcasa metálica en presencia de agua muy contaminada.

El agua, el óxido de hierro y otros productos de corrosión de metales pesados ​​pueden evitarse mediante:

  1. Diseño de tanques que permitan el libre drenaje del agua al sumidero.
  2. Selección de metales para evitar la acción electrolítica.
  3. Manipular el combustible de manera que no recoja agua, óxido de hierro u otros productos de corrosión de metales pesados ​​antes de introducirlo en el sistema del tanque de combustible de la aeronave.
  4. Aplicar revestimientos adecuados en el interior de la aeronave.
  5. Usando una hoja de alclad.

Sistema de inertización del tanque de combustible de la aeronave

Al retener como gas no reactivo o inerte, como N2, en un espacio confinado, como el sistema de un tanque de combustible de una aeronave, un sistema de inertización reduce la probabilidad de que se enciendan materiales combustibles. Una fuente de ignición (calor), combustible y oxígeno son todos necesarios para iniciar y mantener la combustión, por lo tanto, estos 3 ingredientes (o individualmente) se pueden reducir para evitar la combustión. Si es imposible evitar la presencia de una fuente de ignición dentro de un tanque de combustible, el tanque puede volverse no inflamable por:

  1. Reducir la concentración de oxígeno en el vacío por debajo del umbral de combustión;
  2. Reducir la concentración de combustible en el vacío por debajo del "límite explosivo inferior" (LEL);
  3. Elevar la concentración de combustible por encima del "límite explosivo superior" (LSE).

Los vapores inflamables en los tanques de combustible en la actualidad se vuelven inertes sustituyendo un gas inerte como nitrógeno, aire mejorado con nitrógeno, vapor o dióxido de carbono para reducir la concentración de oxígeno en el vacío por debajo del umbral de combustión. Las estrategias alternativas incluyen reducir la relación vacío combustible-aire por debajo del LFL o aumentarla por encima del UFL. Debido a consideraciones de costo y peso, el sistema de tanque de combustible de aviones de combate ha estado inerte y autosellante, que no es el caso del sistema de tanque de combustible de aviones de transporte militar y civil.

El Handley Page Halifax III y VIII, Short Stirling y Avro Lincoln B.II estuvieron entre los primeros aviones en utilizar sistemas de inertización de nitrógeno, que se introdujeron en 1944. Actualmente se utilizan dos sistemas de depósito de combustible inerte más: a sistema supresor de espuma y un sistema de espacio vacío. La FAA ha determinado que el peso adicional de un sistema de vacío lo hace impracticable para su uso en aviones.

Sellado del tanque de combustible de la aeronave | Aplicación de sellador para tanques de combustible para aeronaves

Un sistema de tanque de combustible de avión autosellante es una forma de tanque de gasolina que evita que el combustible gotee y se encienda después de que se haya dañado. Se encuentra comúnmente en tanques de combustible de aviación o vejigas de combustible.

El tanque autosellante generalmente tiene doble capa de caucho y tela de refuerzo, uno está vulcanizado y el otro está hecho de caucho natural sin tratar, estos pueden absorber combustible, hincharse y expandirse cuando están en contacto con él. La perforación del sistema del tanque de combustible de la aeronave hace que el combustible se filtre en las capas, solo para que la capa no tratada se hinche y selle la ruptura. Los neumáticos autoadhesivos run-flat también se fabrican utilizando un concepto similar.

Sistema del tanque de combustible de la aeronave: autosellante; Fuente de imagen: Contraste altoMe-262, selbstabdichtender KraftstofftankCC BY 3.0 DE

Espuma del tanque de combustible para aviones

Se han introducido varias soluciones en el mercado para controlar el nivel de oxígeno en el espacio vacío de un avión. El sistema de tanque de combustible de la aeronave enciende las opciones de mitigación generalmente utilizan espuma de poliuretano para revestir la cavidad del centro del sistema de tanque de combustible de una aeronave, a diferencia del sistema inerte de nitrógeno que usa un ASM con una membrana permeable. Esto reduce las consecuencias de la ignición del vapor de combustible y elimina el riesgo de explosión.

La falta de un ASM es una ventaja de usar una solución de mitigación de ignición del sistema de tanque de combustible de avión en comparación con un sistema de inertización de N2. Debido al impacto de las altas cantidades de ozono, los componentes de ASM requieren un mantenimiento periódico y, en algunos casos, un reemplazo completo. Se han utilizado espumas para controlar la presión después de la ignición del vapor de combustible en una variedad de aplicaciones militares, incluida la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y varios aviones de carga comerciales.

Agua en los tanques de combustible de los aviones

El agua en el sistema del tanque de combustible de la aeronave sigue siendo un factor en los percances y accidentes de aviación, incluidas las muertes. El combustible debe mantenerse seco o sin agua durante el transporte desde las refinerías, la tienda del aeropuerto y los equipos de reabastecimiento de combustible.

Veamos cómo entra el agua en el sistema del tanque de combustible de la aeronave.

  1. El agua ingresará al sistema de tanques de combustible de la aeronave por fugas de tanques subterráneos, sellos en cubiertas de domos, techos flotantes y escotillas por condensación y precipitación de agua disuelta.
  2. Durante el proceso de limpieza de la aeronave o durante la lluvia o tormentas de nieve, se puede producir una fuga de agua en el sistema de combustible de la aeronave a través de las rejillas de ventilación, sellos o tapas de combustible mal ajustadas en el puerto de llenado, etc.

Las mejores formas posibles de prevenir los escenarios anteriores se resumen a continuación:

  1. Revise las mangueras de drenaje y las juntas de las vías de acceso, así como los controles de agua en el separador del filtro, así como los sumideros del tanque y del recipiente a diario.
  2. Después de la limpieza con vapor, recircule el camión e inspeccione minuciosamente los sumideros, las presiones y la calidad del filtro.
  3. Se debe verificar la seguridad, el estado general y el sellado de los orificios de llenado del tanque de combustible y los accesorios.
  4. Esto debe asegurarse de que la vejiga permanezca intacta en sus montajes.
  5. Se deben proporcionar tapones / tapas de drenaje en gascolaters, coladores y filtros.

Contaminación microbiológica en tanques de combustible de aeronaves

La contaminación del combustible en el sistema del tanque de combustible de la aeronave por microbios puede representar una seria amenaza para las operaciones de la aeronave. La corrosión de la estructura metálica, los problemas con los indicadores de combustible, el bloqueo del sistema de limpieza y el filtro de combustible y el desarrollo de lodos son los problemas más comunes. Estos problemas imponen una presión financiera significativa al transporte aéreo.

¿Cómo pueden vivir las bacterias / hongos en el tanque de combustible de un avión?

Los microbios como las bacterias, los hongos y las levaduras son fuentes de contaminación microbiológica. Estos microorganismos habitan en el agua y pueden introducirse en el combustible a través de una variedad de factores, incluidos cambios en la humanidad relativa o fallas en los protocolos de manejo de combustible. Los microbios prosperan en la interfaz agua-combustible en la superficie inferior del tanque, pero también se pueden encontrar en las superficies verticales del tanque y en estructuras convexas como tuberías.

La contaminación microbiológica del sistema del tanque de combustible de la aeronave se examina constantemente. La IATA (Asociación Internacional de Transporte Aéreo) recomienda el monitoreo del sistema de tanques de combustible de las aeronaves según la ubicación y la experiencia, pero al menos una vez al año. IATA recomienda el uso de Easicult TTC y Easicult M como pruebas semicuantitativas de deslizamiento para el control de la contaminación.

EasiTTC identifica bacterias, mientras que EasiM detecta levaduras y mohos. El método de unidad formadora de colonias (CFU) es uno de los métodos de control de contaminación autorizados por IATA, que dicta estas pruebas. Ambas pruebas son confiables, fáciles de aplicar y adecuadas para su uso en el campo por parte de las aerolíneas.

Inspección del tanque de combustible de la aeronave | Mantenimiento del tanque de combustible de la aeronave

Después de una cantidad específica de horas de vuelo, se requieren controles de mantenimiento de la aeronave. La verificación de rutina periódica se puede realizar durante la noche o en la puerta de un aeropuerto, mientras que otras requerirán el uso de un hangar y un período prolongado, manteniendo la aeronave fuera de operación. Como parte del mantenimiento de rutina, un técnico inspecciona y ajusta el sistema del tanque de combustible de la aeronave y los equipos asociados. El interior de los tanques debe ser inspeccionado y modificado para una parte importante del trabajo necesario para revisar y alterar adecuadamente los tanques de combustible de aviación y sus sistemas asociados.

Entrada del tanque de combustible de la aeronave

Las actividades antes mencionadas requieren que los trabajadores de inspección y mantenimiento ingresen físicamente al sistema de tanque de combustible de la aeronave, lo cual presenta numerosos peligros ambientales. Los peligros pueden incluir incendios y explosiones, liberación de gases venenosos con falta de oxígeno, etc. Los operadores y las organizaciones de mantenimiento responsables deben estar equipados con sistemas especializados para identificar, controlar o minimizar los peligros relacionados con la entrada del sistema del tanque de combustible de la aeronave. Las amenazas potenciales que pueden enfrentar los operadores de tanques de combustible se pueden clasificar en dos categorías: 1) peligros químicos y físicos, respectivamente.

Peligro químico

El combustible para aviones es un líquido inflamable que puede incendiarse bajo la influencia de altas temperaturas y concentraciones de vapor. Los combustibles se consideran demasiado magros para quemarse si caen por debajo del límite inferior de inflamabilidad / límite inferior de explosividad.

En concentraciones excesivas, el combustible para aviones y otros hidrocarburos pueden afectar el sistema nervioso y causar riesgos para la salud. Los productos químicos pueden potencialmente crear problemas de salud a largo plazo, como daño hepático y renal y, si no se regulan adecuadamente, el solvente de limpieza, el sellador y otros productos químicos utilizados en las operaciones del tanque de combustible pueden irritar la piel.

Peligro físico

Por lo general, el sistema de tanque de combustible de un avión tiene un orificio alargado de menos de dos pies (0.6 metros) de largo y un pie (0.3 metros) de ancho. Incluso pequeñas porciones de cualquier producto químico dentro de tales áreas confinadas pueden resultar peligrosas al producir un gran volumen de vapor inflamable.

La cabeza de la persona de mantenimiento apenas cabe en el área interior del tanque lateral. Hacia la dirección exterior, el tanque solo es lo suficientemente grande como para incluir los hombros de la persona junto con la cabeza. Solo las manos y los brazos de una persona de mantenimiento pueden caber en la mayoría de las partes externas del ala.

Procedimientos de entrada al tanque de combustible de la aeronave

Antes de que una persona de mantenimiento pueda acceder al sistema de tanque de combustible de una aeronave, debe realizar varios procesos. Estos incluyen la conexión a tierra eléctrica y la descarga de combustible del avión de acuerdo con los estándares de la industria, tener suficiente equipo de prevención de incendios a mano y desactivar los sistemas de aviación conectados, como los sistemas de carga / descarga y transferencia de combustible. Para mantener un entorno de trabajo seguro para el personal de mantenimiento, se deben completar tres últimos procedimientos:

  1. Asegúrese de tener suficiente ventilación.
  2. Utilice los métodos de ventilación sugeridos.
  3. Vigile el aire en los tanques de combustible.

Un personal debidamente capacitado y personal de entrada, que consiste en el supervisor de entrada, el asistente de reserva y los hombres de entrada, es el componente más crítico para prevenir daños durante la operación del tanque de combustible. El supervisor de entrada da su aprobación para que la tarea se realice siguiendo el protocolo. El asistente de reserva permanece fuera del tanque de gasolina y está autorizado a ordenar su evacuación si las condiciones se deterioran y ponen en peligro a los trabajadores de entrada.

El personal que ingresa al sistema del tanque de combustible de la aeronave y realiza la operación se denomina personal de entrada. Los miembros de la 'tripulación de entrada al sistema de tanques de combustible de la aeronave' debían recibir formación sobre las normas para condiciones de trabajo seguras, tanto individual como colectivamente:

  1. La comunicación es fundamental.
  2. Protección para los pulmones.
  3. El control de la ventilación y la calidad del aire también es importante.
  4. Maquinaria operada eléctricamente.
  5. Consideraciones por daños en aviones.

Sobre Esha Chakraborty

Tengo experiencia en Ingeniería Aeroespacial, actualmente trabajando en la aplicación de la Robótica en la Defensa y la Industria de las Ciencias Espaciales. Soy un aprendiz continuo y mi pasión por las artes creativas me mantiene inclinado hacia el diseño de conceptos novedosos de ingeniería.
Con los robots sustituyendo casi todas las acciones humanas en el futuro, me gusta llevar a mis lectores los aspectos fundamentales del tema de una manera fácil pero informativa. También me gusta mantenerme actualizado con los avances en la industria aeroespacial simultáneamente.

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