Tanque de combustible de la aeronave: más de 10 características importantes y características de diseño

Tanque de combustible de aeronave

Fuente de imagen: Dylan Ashe de San José, EE. UU., Colores clásicos Southwest Airlines N648SW Boeing 737-3H4 SJCCC BY-SA 2.0

El tema de discusión: el tanque de combustible de la aeronave y sus características de diseño.

Sistema de tanque de combustible de avión

En nuestro artículo anterior, aprendimos sobre el sistema de combustible de la aeronave y qué papel Bomba de combustible para aviones juega en él. En este artículo, daremos un paso más en este viaje y aprenderemos más sobre otro componente del sistema de combustible de la aeronave, que es el tanque de combustible de la aeronave.

¿Qué es un tanque de combustible para aeronaves?

Un sistema de combustible de aeronave, como expresado incandescentemente, permisos la tripulación debe bombear, administrar y transportar combustible de aviación al sistema de propulsión y APU de la aeronave, y el combustible de la aeronave se mantiene en el tanque de combustible de la aeronave, que es un componente crucial de los sistemas de combustible de aviación. Los tanques son construcciones estancas de tipo integrado que se ventilan a la atmósfera; en todas las condiciones, hay al menos una válvula de ventilación abierta (para cada tanque). El sistema de ventilación está diseñado para mantener la presión del tanque dentro de rangos seguros. Los mástiles, las costillas y los largueros constituyen la mayor parte de la estructura del tanque.

Los tanques de combustible se encuentran normalmente dentro de la caja del ala del avión. Se proporciona un mínimo de un tanque para cada motor. Un avión bimotor, por ejemplo, tiene un tanque principal a cada lado del fuselaje y si el tamaño y el alcance del avión requieren más combustible, la caja del ala central está construida para acomodarlo. En un avión de 4 motores, hay dos tanques principales a cada lado del fuselaje, y el tanque central proporciona capacidad adicional. Los tanques de reserva y de compensación, así como los tanques de la carrocería, pueden incluirse en el sistema de combustible.

El diseño de cada tanque de combustible debe permitirle soportar la vibración, la inercia y los diversos tipos de carga de impacto que puede experimentar durante su funcionamiento, sin ningún error de ningún tipo. El volumen total agotable de cualquier tanque debe ser suficiente para soportar 30 minutos de funcionamiento continuo como mínimo, a la máxima potencia. Además, el suministro de combustible inútil debe tenerse en cuenta en cada indicador de cantidad de combustible.

Varilla de nivel del tanque de combustible de la aeronave

Varilla de medición tubular de plástico transparente calibrada para medir los niveles de combustible de los aviones de forma rápida y precisa. Simplemente se sumerge en el tanque de combustible del avión colocando el pulgar sobre el extremo de la varilla y levantándolo. La escala calibrada en el lado del tubo se usa para determinar el nivel de combustible. Se incluye una tabla de calibración en blanco con la varilla medidora de combustible 'universal'.

¿Cómo funciona un tanque de combustible de avión?

Prueba de carga del tanque de combustible de la aeronave

Hay una variedad de estándares de prueba de tanques disponibles para garantizar que el tanque de combustible de la aeronave sea capaz de soportar las tensiones y fuerzas encontradas durante toda la operación de vuelo. Uno de los objetivos clave es asegurarse de que los tanques sean lo suficientemente resistentes para seguir funcionando y no distorsionarse bajo cargas variables. La capacidad de soportar vibraciones sin fugas también es una consideración. Los tanques se ponen a prueba en las condiciones más extremas posibles. La estructura que soporta el tanque de combustible estará diseñada para cargas críticas que puedan surgir al volar o aterrizar con cargas de presión de combustible.

El sistema de combustible se ha desarrollado meticulosamente para maximizar la protección del sistema durante los aterrizajes con las ruedas arriba y las circunstancias de accidentes. Para reducir el riesgo de fuga de gasolina e ignición en el caso de un aterrizaje con la rueda hacia arriba, los componentes del sistema de combustible se colocan en lugares protegidos por la estructura de la aeronave y fuera de la zona de "limpieza". La piel del fuselaje y los fuertes elementos estructurales absorben la energía del impacto del aterrizaje y protegen contra raspaduras en el suelo.

El tren de aterrizaje separable, los accesorios de los puntales separables y los accesorios de las aletas separables están diseñados para evitar que los tanques de combustible se rompan. Dentro del contorno del fuselaje, todos los tanques están diseñados para resistir cargas particulares de aterrizaje de emergencia.

Diseño de tanques de combustible para aviones | Construcción de tanques de combustible para aviones

Cuando se trata de la gestión del combustible, el objetivo del diseño es reducir el riesgo de incendio y explosión. Un incendio o una explosión requiere tres elementos: material combustible, oxígeno y una fuente de ignición. El riesgo de incendio se reduce a cero si se retira alguno de estos elementos y las fuentes de ignición están bajo el control del diseñador.

Como resultado, se han tomado muchas precauciones para eliminar las posibles fuentes de ignición y, en situaciones en las que no se pueden evitar las fuentes de ignición, se han realizado esfuerzos para reducir las fugas involuntarias de fluidos inflamables y proporcionar ventilación para evitar la acumulación de vapor. Además, los diseños estructurales se han hecho dignos de colisión para limitar el riesgo de incendio en caso de colisión. El control de la fuente de ignición, el control de fluidos inflamables y la resistencia a choques son los tres métodos principales para hacer que un sistema de combustible sea más seguro. En las siguientes secciones se repasa cómo se utilizan varios métodos en las instalaciones del sistema de combustible.

La ventilación y el drenaje se suministran en áreas cercanas al tanque de combustible, en el ala y parte del mismo. Esto evita que se acumulen vapores peligrosos y combustible líquido. Para evitar verter sustancias combustibles en regiones potencialmente peligrosas, las salidas de ventilación y drenaje están ubicadas estratégicamente. Se realizan pruebas de vuelo para garantizar que las regiones de ventilación sean adecuadas y que no se haya producido ningún aumento de presión. Las barreras a prueba de humo y combustible se utilizan siempre para separar los tanques de combustible de los compartimentos ocupados. Un tanque de combustible de una aeronave puede resultar dañado por una falla no contenida del motor, lo que resulta en una fuga de combustible.

Detección de fugas en el tanque de combustible de la aeronave

Instalaciones de tanques

Las instalaciones de tanques de combustible de aeronaves están sujetas a una variedad de requisitos. No se recomienda instalar el tanque en el lado del motor de un cortafuegos, mientras que una distancia mínima de 12 pulgadas entre el tanque de combustible y el cortafuegos es positiva. Un recinto a prueba de humo y otro a prueba de combustible ventilado debería separar los compartimentos interiores de la aeronave de los tanques de combustible de la aeronave. El tanque no debe verse afectado por cargas de presurización. Las bahías secas sellan el combustible en la zona en la parte superior del motor, donde el derrame sobre superficies calientes puede provocar un incendio.

Corte de combustible

La capacidad de corte de combustible se proporciona en cada motor y unidad de potencia auxiliar, junto con el larguero del ala. Una válvula evita que el combustible se libere en grandes cantidades a través de una línea dañada durante la separación total del motor cuando está cerrada. Hay dos modos de actuación: una manija de fuego y una parada de energía. Los cables a la válvula están duplicados y aislados. La válvula está configurada para cerrarse al apagar el motor, mientras permanece unida al tanque de combustible del avión en caso de que se rompa.

Componentes que transportan combustible

Los componentes y las líneas que transportan combustible a veces se encuentran en o cerca de las zonas de incendio, lo que representa un riesgo de fuga de combustible. Estos componentes y cables se vuelven ignífugos dentro de las zonas de incendio. La posibilidad de fugas de la línea de combustible y los componentes se reduce encerrando la fuente con un 2nd barrera sellada.

La cubierta se drena por la borda y la salida de drenaje se coloca en un lugar seguro y visible, lo que permite detectar y rectificar las fugas antes de que se vuelvan peligrosas. Las líneas de combustible que pasan a través de áreas sometidas a presión están revestidas con una cubierta drenable y ventilada. La línea de ventilación está conectada a un mástil de drenaje que está situado de forma segura.

Sumidero del tanque de combustible de la aeronave

La construcción e instalación adecuadas del tanque de combustible es el primer paso para mantener las impurezas fuera del combustible que se alimenta al motor o motores. El mayor valor del sumidero entre un 0.25% efectivo de la capacidad del tanque y 1/16 de galón, debe drenarse en condiciones normales de tierra y vuelo. Esto incluye el drenaje de cualquier cantidad peligrosa de agua desde las áreas del tanque hasta su sumidero y se debe proporcionar acceso a un recipiente o cámara de sedimentos en los sistemas de combustible de motores alternativos, con una capacidad de 1 onza por cada 20 galones de combustible a bordo.

Tapones de llenado de tanque de combustible de avión

Cada conexión de llenado a un tanque de combustible debe estar marcada. Las aberturas de llenado en aviones propulsados ​​únicamente por combustible no deben tener más de 2.36 pulgadas de diámetro. Los puertos de llenado de las aeronaves de combustible de turbina no deben tener menos de 2.95 pulgadas de diámetro. No se permite que el combustible derramado ingrese al compartimiento del tanque de combustible ni a ninguna otra parte del avión, excepto al tanque mismo.

Para la abertura de llenado principal, cada tapa de llenado debe ofrecer un sello hermético al combustible. Sin embargo, pueden incluirse pequeñas aberturas en la tapa del depósito de combustible para ventilar o permitir el paso de un indicador de combustible a través de la tapa. El avión debe estar conectado eléctricamente al equipo de abastecimiento de combustible en tierra en todas las estaciones de abastecimiento (excepto en los puntos de conexión de abastecimiento de combustible a presión).

Salida del tanque de combustible de la aeronave

La salida del tanque de combustible o la bomba de refuerzo necesitan un colador de combustible, con malla de 8-16 / pulgada en aviones con motor alternativo y debe estar al alcance definitivo del personal de inspección para su limpieza e inspección. Debe haber un espacio libre cinco veces el diámetro de la línea de salida y un diámetro del filtro equivalente al diámetro de la salida del tanque de combustible. Los filtros de combustible en aviones con motor de turbina deben prohibir el paso de cualquier objeto que pueda obstruir el flujo de combustible o causar daños a los componentes del sistema de combustible.

Ubicación del tanque de combustible de la aeronave: ¿qué lo influye?

Los aviones transportan grandes cantidades de combustible para llegar a los destinos necesarios, especialmente aquellos que se encuentran lejos del lugar de partida. En particular, el peso del combustible puede ocasionalmente alrededor de 1/3rd del peso total de la aeronave! Pero, ¿alguna vez ha considerado dónde se guarda? Sí, lo ha hecho exactamente bien. El combustible se almacena dentro de las alas de la mayoría de los aviones, tanto pequeños como grandes. ¿Tienes curiosidad por saber por qué? Las siguientes son algunas de las razones más importantes:

  1. Para equilibrar el peso: Dentro del avión, es necesario examinar no solo la configuración del asiento y la posición de la carga, sino también la posición del combustible pesado. El combustible, en particular, mantiene el centro de gravedad de la aeronave cerca de donde debería estar.
  2. Para contrarrestar el estrés: En un período breve desde el despegue, la masa de la aeronave crea tensión en las alas y el combustible actúa como contraesfuerzo. Esto evita cambios drásticos en el ángulo diedro del ala. En aviones más grandes, dejar los tanques de las alas vacíos podría provocar el desprendimiento de las alas.
  3. Para reducir el aleteo: El peso del combustible proporciona rigidez al ala, lo que reduce la vibración de las alas por el flujo de aire. Un gran aleteo es tan peligroso que puede hacer que el ala colapse por completo. Como resultado, poner combustible en las alas es una idea brillante que hace que los aviones sigan volando.

Tanques de combustible de aviones en alas

Ventajas

Con frecuencia, los tanques de combustible se incorporan en las alas de los aviones de pasajeros, y cuando también hay tanques dentro del cuerpo del avión, los tanques de las alas se utilizan primero. La inyección de combustible pesado directamente en la fuente de sustentación reduce la tensión en el ala durante el despegue y el vuelo en general. La colocación del tanque de combustible del avión en las alas principales desvía la acumulación de masa pesada del centro de gravedad del avión, lo que mejora la eficacia del vuelo y facilita un menor uso del elevador.

Las alas suelen ser inútiles para el almacenamiento de carga o para los asientos de los pasajeros debido a su forma irregular y a la falta de ventanas. Sin embargo, su construcción hueca permite el almacenamiento de combustible en el ala y la utilización efectiva del espacio; los largueros estructurales en los tanques de "ala húmeda" disminuyen el chapoteo. Tanque de combustible generalmente colocado en las alas, lo que los mantiene alejados del viajero y la tripulación en caso de una fuga o accidente.

Desventajas

Pero tal ubicación del tanque de combustible de la aeronave también tiene algunas desventajas. El combustible derramado lateralmente en los tanques debido a turbulencias o un vuelo descoordinado podría resultar en un cambio de peso lateral y posiblemente inestabilidad lateral. Cuando hay escasez de combustible y el vuelo no está coordinado, el motor puede sufrir falta de combustible simplemente porque el combustible se ha derramado de los sumideros de los tanques. Estos problemas pueden resolverse con tanques de combustible con deflectores adecuados y el uso de tolvas de alimentación alimentadas por los tanques principales de los que bebe el motor.

Además, el combustible no se puede drenar uniformemente de ambos tanques al mismo tiempo en aeronaves que utilizan un sistema de combustible de alimentación por sifón, como las aeronaves de ala baja. Esto es especialmente problemático en aviones monomotores cuando los sistemas de combustible separados están dedicados a dos motores. En estos casos, el motor extraerá combustible de los tanques de la izquierda o de la derecha, que está controlado por una válvula selectora de combustible en la cabina.

La alimentación de combustible del motor debe seleccionarse manualmente en aviones sin sistemas autónomos de gestión de combustible. Para evitar un desequilibrio lateral y una reducción en el suministro de combustible, alterne la alimentación de ambos tanques con regularidad. Además, si no se tiene en cuenta este programa de intercambio de tanques de combustible durante un período prolongado, el motor puede quedarse sin combustible y provocar un aterrizaje forzoso.

Ventilación del tanque de combustible de la aeronave

Para evitar la acumulación de fluidos o vapores inflamables, es necesario ventilar y vaciar cada compartimento del tanque, así como ventilar y vaciar los compartimentos adyacentes al tanque.

Los tanques de combustible de las aeronaves deben construirse, colocarse y colocarse de tal manera que retengan combustible mientras están sujetos a cargas de inercia causadas por factores de carga estática máxima, así como en condiciones similares a las que se encuentran cuando el avión aterriza en una pista pavimentada en un velocidad de aterrizaje normal con trenes de aterrizaje retraídos. El combustible también debe estar disponible en caso de que uno de los engranajes falle o un soporte del motor se separe del motor.

Sistema de ventilación del tanque de combustible de la aeronave

El concepto de ventilación del tanque de combustible es fácil de entender. El respiradero existe para que el tanque pueda respirar; proporciona una vía para que el aire y el combustible escapen cuando el tanque está demasiado lleno. Debido a que la presión del aire se ve afectada por los cambios atmosféricos, la ventilación es particularmente crucial mientras el avión asciende y desciende. Cuando el combustible se calienta, aumenta de volumen y disminuye a medida que se enfría. Incluso si no está volando el avión, el nivel de combustible en sus tanques cambia durante el día.

Debido a que su tanque necesita respirar, necesita una ventilación que pueda aliviar tanto el vacío como la presión. Debido a que el combustible se extrae de un tanque para alimentar el motor, debe reponerse con algo: aire. El tanque de combustible de la aeronave no se puede cargar a menos que pueda dejar salir el aire y no puede sacar combustible sin dejar entrar aire.

Si las rejillas de ventilación se bloquean durante el vuelo, digamos cuando el tanque contiene 50% de combustible y 50% de aire, el combustible seguirá siendo succionado, pero el aire restante tendrá que expandirse para ocupar un volumen mayor. Esto da como resultado una caída de presión, o, si lo prefiere, un vacío parcial, en relación con la presión exterior. En cualquier caso, el combustible se agotará pronto o el tanque se caerá sobre sí mismo, implosionando.

¿Por qué es necesario ventilar todos los tanques de combustible de las aeronaves?

En resumen, el tanque de combustible de la aeronave debe ventilarse para:

  1. Mantenga una presión de cabeza + ve para una bomba de refuerzo sumergida.
  2. Mantenga la diferencia de presión entre el tanque y la atmósfera al mínimo.
  3. Elimine los vapores del combustible.

Una línea de ventilación está presente en cada carburador con conexiones de eliminación de vapor y cada motor de inyección de combustible con instalaciones de retorno de vapor para devolver los vapores a una de las tapas de los tanques de combustible. Los tanques múltiples tienen en cuenta la utilización en un orden específico, lo que hace que la línea de ventilación de vapor regrese al tanque de combustible utilizado por primera vez, a menos que la capacidad relativa de los tanques haga que sea ventajoso regresar a otro tanque.

Se debe evitar el desperdicio excesivo de combustible durante las maniobras acrobáticas, particularmente los períodos cortos de vuelo invertido, para los aviones de categoría acrobática. Cuando se reanuda un vuelo regular después de un movimiento acrobático para el que se necesita certificación, el sifón de combustible del respiradero debe ser imposible.

Capacidad del tanque de combustible de la aeronave

El tanque de combustible de una aeronave se divide en tres secciones: Tanques de ala, Tanques del ala centraly Tanques de recorte.

Los principales tanques de combustible de Jet Liner; Fuente de imagen: TosakaTanques de combustible principales del Jet-linerCC BY-SA 3.0

Tanques de ala

Los Wing Tanks, como su nombre lo indica, son los tanques colocados en las alas de la aeronave. Contienen aproximadamente el 70% del combustible total de la aeronave. Están además divididos en-

  1. Tanques externos- Los tanques exteriores se colocan en la punta de las alas, en el extremo de las alas.
  2. Tanques centrales- Los tanques en el centro de las alas se conocen como tanques centrales.
  3. Tanques internos- Estos tanques se colocan cerca de la raíz del ala. Los tanques de alimentación principales se componen de los tanques central e interior.
  4. Tanques de desbordamiento- Los tanques de desbordamiento se colocan hacia la punta de la aeronave. Si el combustible de los tanques principales se desborda, se recogerá en estos tanques.

Tanques del ala central

Los tanques del ala central son aquellos colocados en el vientre del fuselaje del avión, entre las raíces de las dos alas.

Fuente de imagen: Maxxl2Adam a700 fr, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Tanques de recorte

Los tanques de compensación se colocan en la cola de la aeronave en las alas de cola o estabilizadores horizontales. Tienen la menor cantidad de combustible.

¿Qué tan grande es el tanque de combustible de un avión?

Un avión pequeño puede tener una capacidad de combustible de 4000 a 5000 litros, un avión de tamaño mediano puede tener de 26000 a 30000 litros, un avión de fuselaje ancho puede tener de 130000 a 190000 litros y un jumbo muy grande puede tener de 200000 a 323000 litros. litros.

Considere la capacidad de combustible de un avión grande como el Airbus A380. Debido a su tamaño, el Airbus A380 tiene una gran capacidad de combustible. El combustible se divide entre el tanque estabilizador horizontal y el tanque del ala y cada tanque del ala está construido con un tanque externo, un tanque de compensación, un tanque medio y un tanque interno, etc. El tanque de compensación y un tanque de ventilación de popa están ubicados en el estabilizador horizontal .

El tanque de ventilación es un tanque de almacenamiento para el combustible que se derrama de los tanques principales. Cada ala tiene una capacidad total de combustible de 120 toneladas. Los tanques de compensación contienen 18800 kg de combustible, lo que equivale a la capacidad de combustible de un Airbus A320. La capacidad total de combustible es 2 * 120 (tanques laterales) = 240 toneladas + 18.8 toneladas (tanques de compensación), para un total de 258.8 toneladas (323500 litros) de combustible.

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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