Где находится топливный бак в самолете: Как проверяют топливные баки в самолете — FrequentFlyers.ru

21 интересный факт, который нужно знать

Система топливного бака самолета

В нашей предыдущей статье мы узнали о топливной системе самолета и о роли Топливный насос самолета играет в нем. В этой статье мы сделаем еще один шаг вперед в этом путешествии и узнаем больше о другом компоненте топливной системы самолета, которым является топливный бак самолета.

Что такое топливный бак самолета?

Топливная система самолета, как ярко выраженный, разрешает экипаж должен перекачивать, управлять и транспортировать авиационное топливо к двигательной установке и ВСУ самолета, а авиационное топливо хранится в топливном баке самолета, который является важным компонентом авиационных топливных систем. Резервуары представляют собой герметичные конструкции интегрированного типа с выводом в атмосферу; при любых условиях должен быть хотя бы один открытый выпускной клапан (для каждого бака). Система вентиляции предназначена для поддержания давления в резервуаре в безопасных пределах. Лонжероны, нервюры и стрингеры составляют большую часть конструкции танка.

Image Source: Хунини, Топливный бак JASDF C-130H (05-1085) (правое крыло) на авиабазе Михо 28 мая 2017 г., CC BY-SA 4.0

Топливные баки обычно находятся в кессоне крыла самолета. Для каждого двигателя предусмотрен минимум один бак. Например, двухмоторный самолет имеет по одному основному баку с каждой стороны фюзеляжа, и если размер и дальность полета самолета требуют большего количества топлива, средний кессон крыла предназначен для его размещения. На четырехмоторном самолете есть два основных бака с каждой стороны фюзеляжа, причем центральный бак обеспечивает дополнительную вместимость. В топливную систему могут входить резервные и расширительные баки, а также баки корпуса.

Image Source: Грег Гебель, Топливный бак и шасси B-52B с законцовкой крыла, CC BY-SA 2. 0

Конструкция каждого топливного бака должна позволять ему выдерживать вибрацию, инерцию и различные виды ударных нагрузок, которые он может испытывать во время работы, без каких-либо ошибок. Общий исчерпаемый объем для любого бака должен быть достаточным, чтобы поддерживать 30 минут непрерывной работы, по крайней мере, на максимальной мощности. Кроме того, бесполезная подача топлива должна учитываться в каждом индикаторе количества топлива.

Щуп топливного бака самолета

Калиброванный прозрачный пластиковый трубчатый щуп для измерения уровня топлива в самолетах быстро и точно. Его просто погружают в топливный бак самолета, кладя большой палец на конец щупа и вынимая его. Калиброванная шкала на стороне трубки используется для определения уровня топлива. Бланк калибровочной таблицы прилагается к «универсальному» щупу для измерения уровня топлива.

Как работает топливный бак самолета?

Испытание под нагрузкой на топливный бак самолета

Существуют различные стандарты испытаний резервуаров, чтобы убедиться, что топливный бак самолета способен выдерживать нагрузки и силы, возникающие во время всего полета. Одна из ключевых целей — убедиться, что резервуары достаточно прочные, чтобы продолжать функционировать и не деформироваться при различных нагрузках. Также важно учитывать способность выдерживать вибрации без утечки. Танки проходят испытания в самых экстремальных условиях. Конструкция, поддерживающая топливный бак, должна быть рассчитана на критические нагрузки, которые могут возникнуть при полете или посадке с нагрузками от давления топлива.

Топливная система была тщательно разработана для максимальной защиты системы как во время приземления с поднятым колесом, так и в аварийных ситуациях. Чтобы снизить риск утечки бензина и воспламенения в случае приземления с подъёмным колесом, компоненты топливной системы размещаются в местах, экранированных конструкцией самолета и за пределами зоны «вытирания». Обшивка фюзеляжа и массивные элементы конструкции поглощают энергию удара при посадке и защищают от царапин о землю.

Отрывное шасси, крепления отрывных стоек и отрывные закрылки предназначены для предотвращения разрушения топливных баков. Внутри контура фюзеляжа все баки рассчитаны на определенные нагрузки при аварийной посадке.

Когда дело доходит до управления топливом, цель проектирования — снизить риск пожара и взрыва. Для пожара или взрыва требуются три элемента: горючий материал, кислород и источник воспламенения. Риск возгорания сводится к нулю, если любой из этих элементов удален, а источники возгорания находятся под контролем проектировщика.

В результате было приложено много усилий для удаления потенциальных источников воспламенения, а в ситуациях, когда невозможно избежать источников воспламенения, были предприняты усилия для уменьшения непреднамеренных утечек горючей жидкости и обеспечения вентиляции для предотвращения скопления паров. Кроме того, конструкция конструкции была сделана достойной столкновения, чтобы ограничить риск возгорания в случае столкновения. Контроль источника возгорания, контроль легковоспламеняющихся жидкостей и аварийная защита — вот 3 основных метода повышения безопасности топливной системы. В следующих разделах рассказывается, как различные методы используются в установках топливной системы.

Вентиляция и дренаж предусмотрены в зонах около топливного бака, в крыле и его части. Это предотвращает накопление опасных паров и жидкого топлива. Чтобы избежать попадания горючих веществ в потенциально опасные зоны, вентиляционные и дренажные отверстия расположены в стратегически важных местах. Летные испытания проводятся для того, чтобы убедиться, что вентиляционные зоны соответствуют требованиям и не происходит повышения давления. Для отделения топливных баков от занятых отсеков всегда используются дымонепроницаемые и топливонепроницаемые перегородки. Топливный бак самолета может быть поврежден из-за неконтролируемого отказа двигателя, что приведет к утечке топлива.

Обнаружение утечки топливного бака самолета

Резервуарные установки

К установке топливных баков самолета предъявляются различные требования. Не рекомендуется устанавливать бак на стороне двигателя от брандмауэра, в то время как минимальное расстояние в 12 дюймов между топливным баком и брандмауэром является положительным. Дымонепроницаемая и вентилируемая топливонепроницаемая оболочка должна отделять внутренние отсеки самолета от топливных баков самолета. Бак не должен подвергаться воздействию избыточного давления. Сухие отсеки герметизируют топливо в зоне наверху двигателя, где его проливание на горячие поверхности может вызвать возгорание.

Отключение топлива

Возможность отключения подачи топлива предусмотрена на каждом двигателе и вспомогательной силовой установке, а также на лонжероне крыла. Клапан предотвращает высвобождение топлива в больших количествах через поврежденную магистраль во время полного разъединения двигателя, когда он закрыт. Есть два режима срабатывания: пожарная рукоятка и силовой останов. Кабели к клапану продублированы и изолированы. Клапан настроен на закрытие при выключении двигателя, при этом он остается прикрепленным к топливному баку самолета в случае поломки.

Компоненты, транспортирующие топливо

Компоненты и трубопроводы, транспортирующие топливо, иногда находятся в зонах возгорания или вблизи них, что создает риск утечки топлива. Эти компоненты и провода становятся пожаробезопасными в зонах возгорания. Вероятность утечки из топлива и компонентов снижается за счет закрытия источника 2^nd герметичный барьер.

Кожух сливается за борт, а сливное отверстие размещается в безопасном и видимом месте, что позволяет обнаруживать и устранять утечки до того, как они станут опасными. Топливопроводы, проходящие через зоны высокого давления, заключены в дренажный и вентилируемый кожух. Вентиляционная линия подсоединяется к дренажной мачте, которая находится в безопасном месте.

Отстойник топливного бака самолета

Надлежащая конструкция и установка топливного бака — это первый шаг в предотвращении попадания примесей в топливо, подаваемое в двигатель (двигатели). Большее значение отстойника между эффективными 0.25% емкости бака и 1/16 галлона необходимо слить в нормальном положении на земле и в полете. Это включает в себя слив любого опасного количества воды из областей резервуара в его отстойник, а также должен быть обеспечен доступ к отстойнику или камере в топливных системах поршневых двигателей с емкостью 1 унция на 20 галлонов топлива на борту.

Крышки заливной горловины авиационного топливного бака

Каждое заправочное соединение топливного бака должно иметь маркировку. Заливные отверстия на самолетах, работающих исключительно на топливе, должны быть не более 2.36 дюйма в диаметре. Заливные отверстия на самолетах с газотурбинным топливом должны быть не менее 2.95 дюйма в диаметре. Не допускается попадание пролитого топлива в отсек топливного бака или в любую другую часть самолета, кроме самого бака.

Для отверстия первичной заливной горловины каждая крышка заливной горловины должна обеспечивать герметичное уплотнение. Однако в крышке топливного бака могут быть небольшие отверстия для вентиляции или обеспечения прохождения указателя уровня топлива через крышку. Самолет должен быть электрически подключен к наземному заправочному оборудованию на всех заправочных станциях (кроме точек подключения заправки под давлением).

Выходное отверстие топливного бака самолета

Выпускное отверстие топливного бака или подкачивающий насос требует наличия топливного фильтра с размером ячеек 8–16 меш / дюйм на самолетах с поршневым двигателем, и он должен находиться в пределах досягаемости проверяющего персонала для очистки и проверки. Должно быть свободное пространство, в пять раз превышающее диаметр выпускной линии, и диаметр фильтра, эквивалентный диаметру выпускного отверстия топливного бака. Топливные фильтры на самолетах с газотурбинным двигателем должны препятствовать прохождению любых предметов, которые могут затруднить поток топлива или вызвать повреждение компонентов топливной системы.

Расположение топливного бака самолета — что на это влияет?

Самолеты перевозят огромное количество топлива, чтобы добраться до необходимых пунктов назначения, особенно тех, которые находятся далеко от места отправления. Примечательно, что вес топлива иногда может составлять около 1/3^rd от общего веса самолета! Но задумывались ли вы когда-нибудь, где это хранится? Да, вы все правильно поняли. Топливо хранится в крыльях большинства самолетов, как малых, так и больших. Вам интересно, почему? Ниже приведены некоторые из наиболее важных причин:

1. Чтобы сбалансировать вес: Внутри самолета необходимо изучить не только конфигурацию кресел и положение груза, но и расположение тяжелого топлива. В частности, топливо удерживает центр тяжести самолета близко к тому месту, где он должен быть.
2. Чтобы противостоять стрессу: За небольшой промежуток времени после взлета масса самолета создает напряжение на крыльях, а топливо действует как противодействие. Это предотвращает резкое изменение двугранного угла крыла. На более крупных самолетах оставление крыльевых баков пустыми могло привести к отрыву крыльев.
3. Чтобы уменьшить флаттер крыльев: Вес топлива обеспечивает жесткость крыла, тем самым уменьшая вибрацию крыльев от воздушного потока. Сильный флаттер настолько опасен, что может привести к полному разрушению крыла. В результате, заправка крыльев — отличная идея, которая помогает самолетам летать!

Топливные баки самолетов в крыльях

преимущества

Топливные баки часто встраиваются в крылья пассажирских самолетов, а когда есть баки внутри корпуса самолета, в первую очередь используются крыловые баки. Впрыск тяжелого топлива непосредственно в источник подъемной силы снижает нагрузку на крыло во время взлета и всего полета. Размещение топливного бака самолета в основных крыльях отклоняет накопление большой массы от центра тяжести самолета, что повышает эффективность полета и облегчает меньшее использование руля высоты.

Крылья часто бесполезны для хранения грузов или пассажирских сидений из-за их неровной формы и отсутствия окон. Однако его полая конструкция позволяет хранить топливо в крыле и эффективно использовать пространство; конструкционные лонжероны в танках с «мокрым крылом» уменьшают качание. Топливный бак обычно размещается в крыльях, что защищает их от пассажиров и экипажа в случае утечки или аварии.

Недостатки бонуса без депозита

Но такое расположение топливного бака самолета имеет и несколько недостатков. Боковое проливание топлива в баках из-за турбулентности или несогласованного полета может привести к боковому смещению веса и, возможно, боковой нестабильности. При нехватке топлива и несогласованности полета двигатель может страдать от нехватки топлива просто потому, что топливо вылилось из отстойников в баках. Эти проблемы могут быть решены за счет надлежащих перегородок топливных баков и использования загрузочных бункеров, питаемых от основных баков, из которых двигатель пьет.

Кроме того, топливо не может быть равномерно слито из обоих баков одновременно на самолетах, которые используют систему подачи сифона, например в самолетах с низкорасположенным крылом. Это особенно проблематично для одномоторных самолетов, когда отдельные топливные системы предназначены для двух двигателей. В этих случаях двигатель будет потреблять топливо либо из левого, либо из правого баков, что управляется клапаном переключения топлива в кабине.

На самолетах без автономных систем управления подачей топлива подачу топлива в двигатель необходимо выбирать вручную. Чтобы избежать поперечного дисбаланса и уменьшения подачи топлива, регулярно меняйте подачу из обоих баков. Кроме того, если этот график замены топливного бака не соблюдается в течение длительного периода, двигатель может испытывать нехватку топлива, что приводит к вынужденной посадке.

Вентиляция топливного бака самолета

Чтобы избежать скопления легковоспламеняющихся жидкостей или паров, необходимо проветривать и опорожнять каждый отсек резервуара, а прилегающие к нему отсеки также должны вентилироваться и опорожняться.

Топливные баки самолета должны быть сконструированы, размещены и размещены таким образом, чтобы в них сохранялось топливо, когда они подвергались инерционным нагрузкам, вызванным предельными коэффициентами статической нагрузки, а также в условиях, аналогичных тем, которые возникают при приземлении самолета на взлетно-посадочную полосу с твердым покрытием в нормальная посадочная скорость с убранными шасси. Топливо также должно быть доступно на случай отказа одной из передач или отделения подвески двигателя от двигателя.

Система вентиляции топливного бака самолета

Концепция вентиляции топливного бака проста. Вентиляционное отверстие существует для того, чтобы резервуар мог дышать; он обеспечивает выход воздуха и топлива при переполнении бака. Поскольку атмосферные изменения влияют на давление воздуха, вентиляция особенно важна во время набора высоты и снижения. Когда топливо нагревается, его объем увеличивается и уменьшается по мере остывания. Даже если вы не летите на самолете, уровень топлива в ваших баках меняется в течение дня.

Поскольку вашему баллону необходимо дышать, ему необходимо вентиляционное отверстие, которое может уменьшить как вакуум, так и давление. Поскольку топливо забирается из бака для питания двигателя, его необходимо чем-то пополнять — воздухом. Топливный бак самолета не может быть заправлен, если он не может выпускать воздух, и он не может забирать топливо, не впуская воздух.

Если вентиляционные отверстия заблокируются во время полета, скажем, когда в баке содержится 50% топлива и 50% воздуха, топливо будет продолжать всасываться, но оставшийся воздух должен будет расшириться, чтобы занять больший объем. Это приводит к падению давления — или, если вы предпочитаете, частичному вакууму — относительно внешнего давления. В любом случае топливо скоро закончится, или бак сам упадет, взорвавшись.

Почему необходимо вентилировать все топливные баки самолета?

Подводя итог, следует отметить, что из топливного бака самолета необходимо вентилировать, чтобы:

1. Поддерживайте положительный напор для погружного подкачивающего насоса.
2. Сведите к минимуму разницу давления между резервуаром и атмосферой.
3. Избавьтесь от паров топлива.

Вентиляционная линия присутствует в каждом карбюраторе с патрубками для отвода паров и в каждом двигателе с впрыском топлива с устройствами возврата паров для возврата паров к одной из верхних частей топливного бака. Использование нескольких баков учитывается в определенном порядке, что приводит к возврату паровоздушной линии к топливному баку, использовавшемуся первым, если только относительная вместимость баков не делает выгодным возврат в другой бак.

Для самолетов акробатической категории следует избегать чрезмерного расхода топлива во время акробатических маневров, особенно коротких периодов перевернутого полета. Когда регулярный полет возобновляется после акробатического движения, для которого требуется сертификация, откачивание топлива из вентиляционного отверстия должно быть невозможным.

Емкость топливного бака самолета

Топливный бак самолета разделен на три части: Крылья танков, Танки центрального крылаи Обрезка танков.

Основные топливные баки реактивного лайнера; Источник изображения: Тосака, Основные топливные баки лайнера, CC BY-SA 3.0

Крылья танков

Крылатые танки, как следует из названия, представляют собой танки, расположенные в крыльях самолета. В них содержится примерно 70% всего топлива самолета. Далее они подразделяются на:

1. Внешние резервуары— Внешние баки расположены на концах крыльев, на концах крыльев.
2. Центральные танки— Танки в центре крыльев известны как центральные танки.
3. Внутренние резервуары— Эти баки расположены у основания крыла. Основные питающие баки состоят из центрального и внутреннего баков.
4. Резервуары переполнения— Резервуары для перелива расположены ближе к вершине самолета. Если топливо в основных баках переливается, оно будет собираться в этих баках.

Танки центрального крыла

Баки центрального крыла расположены в нижней части фюзеляжа самолета между основанием двух крыльев.

Image Source: Maxxl2, Адам a700 fr, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Обрезка танков

Триммеры расположены в хвостовой части самолета в хвостовых крыльях или горизонтальных стабилизаторах. В них наименьшее количество топлива.

Насколько велик топливный бак самолета?

У маленького самолета может быть топливный бак 4000–5000 литров, у среднего самолета — 26000–30000 литров, у широкофюзеляжного реактивного самолета — 130000–190000 литров, а у очень большого реактивного самолета — от 200000 до 323000 литров. литров.

Рассмотрим запас топлива большого самолета, такого как Airbus A380. Из-за своих размеров Airbus A380 имеет большой запас топлива. Топливо распределяется между баком горизонтального стабилизатора и баком крыла, и каждый бак крыла состоит из внешнего бака, расширительного бака, среднего бака, внутреннего бака и т. Д. Бак дифферента и задний вентиляционный бак расположены на горизонтальном стабилизаторе. .

Вентиляционный резервуар — это резервуар для топлива, выливающегося из основных резервуаров. Каждое крыло имеет общий запас топлива 120 тонн. Баки дифферента вмещают 18800 кг топлива, что эквивалентно запасу топлива Airbus A320. Общий запас топлива составляет 2 * 120 (крыльевые баки) = 240 тонн + 18.8 тонны (дифферентные баки), что в сумме составляет 258.8 тонны (323500 литров) топлива.

Подвесные топливные баки для самолётов / Хабр

Введение

Часто, для обеспечения большой дальности полета, к самолету снаружи подвешивают дополнительные баки. Подвесные баки бывают сбрасываемые и не сбрасываемые.

Сбрасываемые подвесные баки после расходования из них топлива сбрасываются так же, как и авиационные бомбы с замков бомбодержателей, на которые они подвешиваются.

Питание из подвесных баков осуществляется включением трубопроводов от этих баков в общую систему питания двигателя топливом через запорный или многоходовой кран.

Интересным фактом является то, что во вьетнамских джунглях после войны стали находить много сброшенных американскими самолётами топливных баков.

Крестьяне распиливают баки вдоль и получаются две лодки. Такая лодка не ржавеет, мало весит, а благодаря аэродинамической форме на ней очень легко грести.

Неплохо было бы иметь такую лодку, но при этом, не очень хочется, чтобы самолёты с подвесными баками над нами летали.

Аэродинамическое сопротивление (АС) подвесного топливного бака

В зависимости от режима полёта и формы бака, будут преобладать те или иные компоненты аэродинамического сопротивления. Например, для затуплённых тел вращения, движущихся с большой сверхзвуковой скоростью, сопротивление имеет волновой характер.

Для хорошо обтекаемых тел, движущихся с небольшой скоростью, преобладает сопротивление трения и потери на вихреобразование.

Разрежение, возникающее на задней торцевой поверхности обтекаемого тела, также приводит к возникновению результирующей силы, направленной противоположно скорости тела.

Аэродинамическое сопротивление Fa характеризуют безразмерным аэродинамическим коэффициентом сопротивления Cx:

где ρ — плотность невозмущённой среды, v — скорость движения тела относительно этой среды, S— характерная площадь тела, Cx— безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления, обычно определяют экспериментально, а для простых форм вращения и расчётом.

Компоновка подвесного топливного бака из тел вращения по критерию минимума площади S и коэффициента Cx

Воспользуемся данными по расчету коэффициента лобового сопротивления (Cx) простых тел и сравнением полученного результата с экспериментом приведенными в публикации [1]:

Для тел вращения, расположенных на концах бака с цилиндром между ними (для удержания основной массы топлива), объёмом площадью поверхности можно выбрать такие варианты компоновки:

конус (при H=R) –объём площадь поверхности

конус (при H<>R)–объём площадь поверхности

полусфера –объём площадь поверхности

Зададимся объёмом бака в 3 м3: Vb=Vps+Vc+Vk, Vb=3, определим размеры для оптимальной компоновки из следующего листинга, когда условие для минимума Cx (2h=d или H=R) не выполняются:

# -*- coding: utf8 -*-    
import numpy as np
from scipy. optimize import minimize
import matplotlib.pyplot as plt
def  objective(x):# целевая функция - площадь поверхности бака
         x1=x[0]# искомый радиус R цилиндра и основания конуса
         x2=x[1]# искомая высота H конуса, когда условие H=R  не выполняется
         x3=x[2]# искомая длина L цилиндра
         return 2*np.pi*x1**2+2*np.pi*x1*x3+np.pi*x1*((x1**2)+(x2**2))**0.5
def constraint(x): # ограничение на объём бака       
         return (2/3)*np.pi*(x[0]**3)+np.pi*x[2]*(x[0]**2)+(1/3)*x[1]*np.pi*(x[0]**2)-3
x0=[1,1,1]# начальные значения для поиска локального минимума
b=(0.0,1)# ограничение по не отрицательным значениям переменных
bnds=(b,b,b)
con={'type': 'ineq','fun':constraint}
res = minimize(objective, x0,bounds=bnds,constraints=con)
e=round(res['fun'],3)
e1=round(res['x'][0],3)
e2=round(res['x'][1],3)
e3=round(res['x'][2],3)
print ("Расчётное значение площади подвесного бака :%s"%e)
print ("Расчётное значение радиуса подвесного бака :%s"%e1)
print ("Расчётное значение высоты конуса подвесного бака :%s"%e2)
print ("Расчётное значение длины цилиндра подвесного бака :%s"%e3)

Получим:

Расчётное значение площади подвесного бака :10. 253
Расчётное значение радиуса подвесного бака :0.878
Расчётное значение высоты конуса подвесного бака :0.785
Расчётное значение длины цилиндра подвесного бака :0.393

При заданном объёме бака Vb=3, определим размеры для оптимальной компоновки из следующего листинга, когда условие для минимума Cx (2h=d или H=R) выполняются :

# -*- coding: utf8 -*-    
import numpy as np
from scipy.optimize import minimize
import matplotlib.pyplot as plt
def  objective(x):# целевая функция - площадь поверхности бака
         x1=x[0] # искомый радиус R цилиндра и основания конуса, высота которого H=R 
         x2=x[1]# искомая длина L цилиндра
         return 2*np.pi*x1**2+2*np.pi*x1*x2+np.pi*x1*(2*(x1**2))**0.5
def constraint(x): # ограничение на объём бака       
         return (2/3)*np.pi*(x[0]**3)+np.pi*x[1]*(x[0]**2)+(1/3)*x[0]*np.pi*(x[0]**2)-3
x0=[1,1]# начальные значения для поиска локального минимума
b=(0.0,1)# ограничение по не отрицательным значениям переменных
bnds=(b,b)
con={'type': 'ineq','fun':constraint}
res = minimize(objective, x0,bounds=bnds,constraints=con)
e=round(res['fun'],3)
e1=round(res['x'][0],3)
e2=round(res['x'][1],3)
print ("Расчётное значение площади подвесного бака :%s"%e)
print ("Расчётное значение радиуса подвесного бака :%s"%e1)
print ("Расчётное значение высоты конуса подвесного бака :%s"%e1)
print ("Расчётное значение длины цилиндра подвесного бака :%s"%e2)

Получим:

Расчётное значение площади подвесного бака :10. 259
Расчётное значение радиуса подвесного бака :0.877
Расчётное значение высоты конуса подвесного бака :0.877
Расчётное значение длины цилиндра подвесного бака :0.363

Вывод:

В сравнении с вариантом, когда условие R=H не выполняется, общая площадь поверхности бака почти не изменилась. Этот вариант компоновки является оптимальным, что подтверждает и практика.

Численные значения приведены для примера, в каждом конкретном случае нужно учитывать особенности конструкции.

Измерение уровня топлива в подвесном топливном баке

Работа реактивного двигателя зависит от расхода подаваемого топлива, который корректируется по уровню в баке. Поэтому, измерение уровня топлива в баке является важным технологическим параметром.

В не сбрасываемом топливном баке измерение уровня топлива осуществляется датчиками, установленными в прямом канале, верхний открытый конец которого расположен над уровнем топлива, которое заполняет канал за счёт давления наддува Po.

Вертикальный канал и топливный бак являются сообщающими сосудами. Снижая уровень топлива в баке, уровень топлива уменьшается в канале. Когда уровень топлива в канале достигает датчика, происходит активация датчика. Сигнал поступает в систему управления топливом.

Таким образом, уровень топлива в канале определяет уровень топлива в баке. Проблема в том, что свободная поверхность топлива не совпадает в канале и резервуаре. Ошибка измерения уровня топлива приводит к неэффективному расходу топлива.

Уровень топлива в баке изменяется согласно соотношения:

где: Ho – начальный уровень топлива в баке; V– скорость подачи топлива; t – время.

Для дальнейшего анализа зависимости скорости подачи топлива от времени воспользуемся соотношением, полученным в публикации [2]:

где: y – координаты свободной поверхности топлива в измерительном канале; L– коэффициент трения жидкости о стенки цилиндрического измерительного канала; R – радиус цилиндрического измерительного канала; g – ускорение свободного падения.

Начальные условия к дифференциальному уравнению (1) имеют вид:

y(0)=Ho, dy/dt=0.

Для численного решения дифференциального уравнения (1) средствами Python, введём следующие обозначения:

Изменение средней скорости топлива в измерительном канале.

# -*- coding: utf8 -*-    
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
import matplotlib.pyplot as plt 
R=0.0195
H=8.2
g=9.8
L=4.83*10**-2
V=0.039
def f(y,t):
         y1,y2=y
         return [y2,-g+(g*(H-V*t)/y1)+((L/(4*R))*y2**2)] 
t = np.arange(0,200,0.01)
y0=[H,0]
[y1,y2]=odeint(f,y0,t,full_output=False).T
plt.title("Изменение средней скорости топлива \n в измерительном канале")
plt.xlabel("t,s")
plt.ylabel("U,m/s ")
plt.plot(t,y2)
plt.grid(True)
plt.show()

Получим:

Уровни топлива в измерительном канале и в баке.

# -*- coding: utf8 -*-    
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
import matplotlib.pyplot as plt 
R=0. 0195
H=8.2
g=9.8
L=4.83*10**-2
V=0.039
def f(y,t):
         y1,y2=y
         return [y2,-g+(g*(H-V*t)/y1)+((L/(4*R))*y2**2)] 
t = np.arange(0,10,0.01)
y0=[H,0]
[y1,y2]=odeint(f,y0,t,full_output=False).T
plt.title('Изменение уровня топлива ')  
plt.ylabel('H,m')
plt.ylabel('t,s')  
plt.plot(t,y1,"b",linewidth=2,label='Уровень топлива в измерительном канале')
y=H-V*t
plt.plot(t,y,"--r",linewidth=2,label='Уровень топлива в баке')
plt.grid(True)
plt.legend(loc='best')
plt.show()

Получим:

Ошибка измерения уровня топлива.

# -*- coding: utf8 -*-    
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
import matplotlib.pyplot as plt 
R=0.0195
H=8.2
g=9.8
L=4.83*10**-2
V=0.039
def f(y,t):
         y1,y2=y
         return [y2,-g+(g*(H-V*t)/y1)+((L/(4*R))*y2**2)] 
t = np.arange(0,200,0.01)
y0=[H,0]
[y1,y2]=odeint(f,y0,t,full_output=False).T
plt.title('Ошибка измерения уровня топлива ')  
plt.ylabel('d,m')
plt.xlabel('t,s')  
d=y1-(H-V*t)
plt. plot(t,d)
plt.grid(True)
plt.show()

Получим:

Вывод:

Приведенная математическая модель позволяет оценить погрешность измерения уровня топлива в баках самолётов.

Для ракеты нужно учитывать флуктуацию(колебания) жидкости в топливном баке ракеты. Такие флуктуации визуально показаны и в публикации [3].

Для учёта флуктуации топлива в баке, возможно рассмотрение и такой упрощённой модели:

Жидкость рассматривается как сосредоточенная убывающая масса с приведенным рассеиванием и жёсткостью. Но это тема уже другой статьи.

Выводы:

1. В статье на примере оптимизации формы подвесных топливных баков продемонстрированы возможности Python по численной оптимизации с несколькими ограничениями.
2. В статье на примере решения не классического дифференциального уравнения продемонстрированы возможности решения таких уравнений средствами Python.
3. Полученные решения могут использоваться и в учебных целях, не обременяя школу или Вуз покупкой Mathcad или других дорогостоящих пакетов.

Ссылки:

1. Расчет коэффициента лобового сопротивления (Cx) простых тел и сравнение полученного результата с экспериментом.
2. Измерение уровня жидкости в топливном баке ракеты.
   
3. Незаметные сложности ракетной техники: Часть 4. Ещё про двигатели и баки.

Aviatus: Топливная система самолета ЯК-52

Руководство по летной эксплуатации самолета Як-52

---

Топливная система служит для размещения необходимого запаса топлива на самолете и питания двигателя топливом на всех режимах его работы? при всех допустимых эволюциях самолета.

В качестве топлива для питания двигателя М-14П применяется бензин Б-91/115 ГОСТ 1012-72

Топливо на самолете размещено в двух баках емкостью по 61+¹ л Бензобаки расположены в правой и левой консолях крыла. В фюзеляже установлен расходный бачок емкостью 5,5+¹ л, служащий для обеспечения перевернутого полета и полета с отрицательными перегрузками.

Из баков топливо самотеком через блок обратных клапанов поступает в расходный бачок. Два обратных клапана предотвращают перетекание топлива из одного бензобака в другой, третий — вытекание топлива из расходного бачка в бензобаки при пикировании самолета.

Топливо из расходного бачка через обратный клапан, обеспечивающий работу заливного шприца 740400, пожарный кран, бензиновый фильтр поступает к бензиновому насосу 702МЛ.

После насоса топливо под давлением поступает в компенсационный бачок, затем через фильтр тонкой очистки 8Д2966064 в карбюратор двигателя и к двум датчикам давления топлива П-1Б.

Каждый датчик выдает сигналы на свой указатель УКЗ-1 Указатели и датчики входят в комплект трехстрелочного электрического моторного индикатора ЭМИ-ЗК. Указатели УКЗ-1 расположены на приборных досках в обеих кабинах, датчики П-1Б — на стенке шпангоута 0.

Для подачи топлива в цилиндры двигателя и заполнения основной топливной магистрали перед запуском двигателя используется заливной шприц 740400, рукоятка которого расположена на приборной доске первой кабины.

При взятии рукоятки на себя полость шприца заполняется топливом, поступающим от основной топливной магистрали. Заливной шприц 740400 также служит для аварийной подачи топлива при отказе насоса 702 МЛ.

Подача топлива для разжижения масла производится через электромагнитный клапан 772, установленный на шпангоуте 0. Подвод топлива к клапану осуществляется при помощи гибкого трубопровода, соединенного с выходным штуцером бензонасоса 702 МЛ. Выключатель клапана разжижения масла расположен на приборной доске первой кабины

Для перепуска избыточного количества топлива и поддержания заданного давления перед карбюратором компенсационный бачок соединен трубопроводом с расходным бачком. В трубопроводе стоят два дросселя. В нижней точке топливной магистрали между шпангоутами 5 и 6 расположен сливной кран 636700А, служащий для слива отстоя топлива.

Количество топлива в баках контролируется дискретным сигнализатором уровня топлива СУТ4-2, который выдает информацию о запасе топлива в двух баках по 9-ти уровням на световое табло индикатора. В комплект СУТ4-2 входят: два индикативных датчика ДСУ 1-2 и один индикатор ИУТЗ-1.

Датчики сигнализатора установлены в бензобаках, индикатор — на приборной доске первой кабины.

На приборной доске второй кабины установлены две сигнальные лампы, загорающиеся при остатке 12 литров топлива в соответствующем баке по сигналам сигнализатора.

Аварийный остаток топлива равен 24 литрам.

Рис. 1 Принципиальная схема топливной системы.

1-мановакуумметр МВ16К; 2-кран разжижения масла; 3 — заливной шприц, 4 — правый топливный бак; 5 — заправочная горловина, 6 — компенсационный бачок; 7 — дроссели; 8 — обратный клапан; 9 — блок обратных клапанов, 10 — сливной кран, 11 — расходный бачок; 12 — левый топливный бак, 13 — датчик топливомера ДСУ-1-2; 14 — указатель сигнализатора уровня топлива ИУТ-3-1; 15 — пожарный кран, 16-бензофильтр, 17 — приемники давления топлива П-1Б; 18 — электрические моторные индикаторы ЭМИ-ЗК; 19 — фильтр тонкой очистки; 20 — указатель температуры смеси ТУЭ-48К

Краткие сведения об агрегатах

Основные бензиновые баки

Бензиновые баки ёмкостью по 61 ±1 л. служат для размещения запаса топлива, установлены в консолях крыла и крепятся на ложементах с помощью стяжных лент.

К бакам приклеены прокладки из войлока под ложементы и стяжные ленты.

Бак клёпано-сварной конструкции с обварными заклёпками. Состоит из двух обечаек, двух днищ, трёх .перегородок. Внутри бака проложена дренажная трубка до верхней точки бака. К баку приварены фланцы под штуцера основной топливной магистрали, дренажной магистрали, датчик топливомера, заливную горловину, дренаж заливной горловины.

Для слива топлива из заливной горловины после заправки через бак проложена дренажная труба, выходящая через отверстие в люке крыла в атмосферу.

Заливная горловина имеет резиновое кольцо, плотно прилегающее к верхней обшивке крыла. Во время заправки исключается попадание топлива во внутренние отсеки крыла. В заливную горловину вставлена защитная сетка.

Расходный бачок

Бачок — сварной конструкции, состоит из обечайки и двух днищ. Емкость бачка 5,5+1 л.

К бачку приварены штуцера для подсоединения трубопроводов подвода топлива, отвода топлива, дренажа и сброса топлива из компенсационного бачка.

Топливо из бачка забирается гибким заборником.

Бачок установлен в нижней части фюзеляжа между шпангоутами 6 и 7 на левом борту. Он притянут к ложементам фюзеляжа, оклеенным войлоком, двумя металлическими стяжными лентами.

Компенсационный бачок

Компенсационный бачок выполнен в виде шара. Его корпус сварен из двух полусфер, в которые вварены штуцера для подсоединения трубопроводов системы.

Бачок установлен в чашке, к которой крепится стяжной лентой. чашка прикреплена к передней стенке шпангоута 0.

Бензиновый фильтр

Бензиновый фильтр состоит из корпуса, крышки и траверсы. Внутри фильтра размещен фильтропакет. На корпусе имеются два штуцера 1 для подсоединения трубопроводов системы.

Фильтропакет состоит из двух металлических сеток: наружной, свернутой в виде цилиндра, припаянной к кольцу и подкрепленной тремя вертикальными стойками, и внутренней, свернутой в виде конуса.

Обе сетки внизу припаяны к чашке. С наружной стороны к крышке припаяна винтовая пружина.

Фильтропакет фиксируется на крышке фильтра при помощи винта, ввернутого в крышку. При установке крышки фильтра на корпус пружина плотно прижимает фильтропакет к верхнему донышку корпуса. Крышка в закрытом положении прижимается к корпусу траверсой с помощью двух болтов, имеющих осевое крепление к корпусу, и двух гаек. Одна гайка барашковая, позволяет легко и быстро открывать крышку фильтра. В донышке крышки ввернута сливная пробка для слива бензина.

Бензиновый фильтр установлен на стенке шпангоута 0 и крепится к ней болтами с втулками за ушки корпуса.

Сливной кран 636700

Сливной кран предназначен для слива отстоя бензина из системы и установлен на тройнике между крыльевыми баками и расходным бачком.

Сливной кран вентильного типа открывается при вращении штока. Фиксация от самоотворачивания производится с помощью шлицевого зацепления и пружины, установленной в корпусе крана.

Открывается кран вращением ручки против часовой стрелки, закрывается вращением ручки по часовой стрелке.

Сливной кран имеет стандартный наконечник для подсоединения гибкого шланга или резиновой трубки.

Заливной шприц 740400

Шприц предназначен для подачи топлива в двигатель при запуске.

Создаваемый вакуум за один ход поршня 80 мм рт. ст., рабочая ёмкость 8 см³.

Бензин из системы подводится по трубопроводу к среднему штуцеру, отмеченному стрелкой, направленной внутрь головки корпуса 3.

К двум другим штуцерам присоединяются трубопроводы к цилиндрам и к магистрали карбюратора. В зависимости от положения золотника 18, устанавливаемого ручкой 10, открываются или закрываются каналы головки корпуса 3. При нейтральном положении ручки 10 все каналы закрыты.

Рис. 2 Бачок расходный

1 — шланг, 2 — штуцер , 3 — угольник, 4 — штуцер , 5 — штуцер , 6 — днище; 7 — днище, 8 — обечайка; 9 — ушко; 10 — контргайка, 11 — кольцо; 12 — пломба

Для заливки бензина необходимо предварительно повернуть, ручку 10 в определённое положение и быстро выдвинуть и задвинуть её, приведя в движение поршень 17.

При движении поршня 17 вверх в полости корпуса 16 создаётся разряжение, открывающее входной клапан (шарик) 1 и прижимающее выходной клапан (шарик) 20 к седлу.

Рабочая жидкость из системы засасывается в полость корпуса 16. При движении поршня 17 вниз в полости корпуса создаётся повышенное давление, открывающее выходной клапан и прижимающее входной клапан к седлу.

Бензин из полости корпуса выталкивается в щтуцер выходного клапана в соответствии с положением ручки 10 и далее в присоединенный к нему трубопровод.

Клапан электромагнитный 772

Клапан электромагнитный 772 предназначен для дистанционного управления подачей бензина с целью разжижения масла. Рабочее давление на входе в клапан — 2 кг/см². Напряжение постоянного тока 27В.

Под действием силы магнитного потока якорь 4, преодолевая усилие пружины 5 и избыточное давление топлива, притягивается к сердечнику 9, открывая проходное сечение клапана.

При выключении питания якорь 4 под действием пружины 5 возвращается в первоначальное положение.

Пожарный кран 630600

Кран предназначен для перекрытия трубопровода системы питания топливом.

Давление рабочей жидкости не более 2 кг/см², момент поворота поводка не более 28 кг.см.

Кран может находиться в двух чётко фиксируемых положениях:

закрытом и открытом. Управление краном ручное, посредством тяг. В закрытом положении клапан 6 прижимается к седлу штуцера 1 пружиной 5 и давлением топлива.

Для открытия крана поводок 13 поворачивается на определенный угол (71°) против направления часовой стрелки и прижимает клапан 6 к стенке корпуса 3, открывая проход топливу.

---

Двухместный учебно-тренировочный спортивный самолёт Як-52

Где хранится топливо на борту самолета?

Автор Марк Финлей а также Сумит Сингх

Обновлено 10 июля 2022 г.

При хранении авиакеросина должен быть баланс.

Фото: Гетти Изображений

Сегодня мы рассмотрим пассажирские самолеты и посмотрим, где они хранят все это топливо. В отличие от автомобиля, который вы заправляете до отказа (или того, что позволяет ваш бюджет), решение о том, сколько топлива заправить в самолет, является сложным вопросом. Планировщики полетов рассчитывают количество топлива, которое потребуется самолету, на основе нескольких факторов. Эти переменные включают расстояние, вес, крейсерскую высоту, скорость ветра и температуру воздуха. К этому добавляется сжигание топлива на такси, то есть топливо, используемое для того, чтобы добраться до взлетно-посадочной полосы и обратно. И, конечно же, добавить немного на случай отклонения или чрезвычайной ситуации.

Не перевозя больше топлива, чем необходимо для поездки, авиакомпании могут сэкономить огромные суммы денег, поскольку они не работают с ненужным весом. При некоторых дальнемагистральных рейсах необходимое количество топлива может составлять треть веса самолета, а это означает, что его необходимо хранить таким образом, чтобы не сбрасывать центр тяжести самолета. Лучшее место для этого на современных пассажирских самолетах — хранение топлива в крыльях.

Вес и балансировка

Вес и балансировка являются важными факторами, когда речь идет о создании центра тяжести самолета. Расположение сидений также является фактором, как мы выяснили на примере Airbus A321neo и A320neo. При определенных обстоятельствах оба самолета имеют тенденцию задирать нос после некоторых серьезных маневров. Чтобы компенсировать это, Lufthansa начала блокировать продажу последнего ряда кресел в этом самолете.

В авиакомпании

также есть грузчики, которые решают, где размещать груз, в зависимости от объема и веса. Что касается тяжелого топлива, то его равномерное распределение между крыльями помогает сохранить баланс самолета.

Складское помещение

Коммерческие авиалайнеры рассчитаны на максимально возможную полезную нагрузку. Полезная нагрузка включает пассажиров, багаж и груз. Если бы вы сделали поперечное сечение самолета, то увидели бы, что нижняя половина предназначена для перевозки грузов, а верхняя половина — для пассажиров. Это делает практически полые крылья идеальным местом для хранения топлива. Подобно автомобилю с отдельным топливным баком, крылья самолета водонепроницаемы и предназначены для хранения авиационного топлива. Наличие лонжеронов между секциями крыла также предотвращает разбрызгивание топлива. В этих лонжеронах есть отверстия, которые пропускают топливо, но с гораздо меньшей скоростью.

Следует также отметить, что в то время как крылья являются наиболее распространенным местом хранения топлива для коммерческих самолетов, у самолетов семейства A320 есть возможность установить дополнительное хранилище топлива в кормовой части грузового отсека.

Есть дополнительные возможности с некоторыми самолетами. Фото: Getty Images

Будьте в курсе: Подпишитесь на наши ежедневные и еженедельные дайджесты авиационных новостей.

Структурная целостность

Все самолеты полагаются на свои крылья для создания подъемной силы, при этом наибольшая нагрузка приходится на крылья во время взлета, когда самолет наиболее тяжелый. Заправка крыльев топливом помогает предотвратить их изгибание, которое могло бы произойти, если бы у вас был тяжелый самолет и легкие крылья. Инженеры обнаружили, что тяжелые крылья на самом деле оказывают на них меньшую нагрузку, поскольку вес самолета более равномерно сбалансирован.

Топливо является значительной статьей расходов для перевозчиков, особенно во времена чувствительных рыночных условий. Фото: Getty Images

Все это означает, что хранение топлива в крыльях — это не только отличный способ сэкономить место, но и разумный способ снизить нагрузку на целостность крыльев. Ясно, что выигрыш для всех.

Внимание

В целом, системы заметно различаются от самолета к самолету из-за относительного размера и сложности самолета, на котором они установлены. Skybrary резюмирует системы следующим образом:

«В самом простом варианте топливная система будет состоять из одного топливного бака с самотечной подачей и соответствующей топливной магистрали, соединяющей его с двигателем самолета. В современном многодвигательном пассажирском или грузовом самолете топливная система представляет собой вероятно, будет состоять из нескольких топливных баков, которые могут быть расположены в крыле или фюзеляже (или в обоих) и, в некоторых случаях, в оперении.Каждый бак потенциально будет оборудован внутренними топливными насосами и иметь соответствующие клапаны и водопровод для подачи двигателей, позволяют производить дозаправку и слив топлива, изолировать отдельные баки и, в некоторых случаях, позволяют сливать топливо или оптимизировать центр тяжести самолета».

В условиях продолжающегося кризиса авиатоплива, когда авиакомпании вводят надбавки, чтобы помочь компенсировать расходы, осознанность этих процессов будет иметь большое значение для экономии как можно большего количества топлива. Системы хранения будут сочетаться с современными технологиями и другими инициативами по экономии топлива, чтобы снизить затраты.

Что вы думаете о том, где хранится авиационное топливо? Что вы думаете об общих процессах? Дайте нам знать, что вы думаете в разделе комментариев.

Источники: Летная школа BAA; Скайбрари

Где хранится топливо в самолете? (И 4 причины, почему это так)

Если вы когда-нибудь задумывались, где хранится топливо в самолете, вы можете быть удивлены, узнав, что коммерческий самолет хранит топливо в своих крыльях.

«Мокрые крылья», как их называют, — популярная стратегия хранения топлива, поскольку она экономически эффективна.

В то время как коммерческие самолеты хранят топливо в своих крыльях, военные самолеты чаще хранят топливо в баках в самом самолете.

4 причины, по которым топливо хранится в крыльях

Авиатопливо хранится в крыльях, потому что это наиболее удобный и экономичный вариант для авиакомпаний.

Более конкретно, топливо хранится в крыльях самолета по следующим причинам.

1. Вес и балансировка

Для самолетов жизненно важно иметь правильный центр тяжести.

Этот центр тяжести может быть разбалансирован, если топливо может перемещаться в корпусе самолета.

Топливо стабильно остается в крыльях, потому что топливо не может двигаться.

Равномерное распределение топлива в крыльях — эффективный способ сохранить центр тяжести самолета.

Авиакомпании нанимают грузчиков, которые решают, где должен храниться груз в самолете.

2. Складское помещение

Коммерческие самолеты рассчитаны на максимально возможную полезную нагрузку.

Полезная нагрузка самолета состоит из пассажиров, багажа и груза.

Практически в любом самолете верхняя половина самолета предназначена для пассажиров. Нижняя половина содержит груз. Для хранения топлива остались только крылья самолета.

Крылья самолета водонепроницаемы, как отдельный бак автомобиля, поэтому они идеально подходят для хранения топлива.

Лонжероны даже встроены между секциями крыла, чтобы топливо не выплескивалось.

В лонжеронах есть отверстия, через которые топливо проходит медленно.

3. Структурная целостность

Крылья самолета создают подъемную силу для полета самолета.

По этой причине наибольшая нагрузка приходится на крылья самолета во время взлета.

Хранение топлива в крыльях помогает предотвратить изгибание крыльев самолета, что произошло бы, если бы корпус самолета был тяжелым, а крылья легкими.

Наличие более тяжелых крыльев во время взлета снижает нагрузку на крылья и обеспечивает более равномерное распределение веса самолета.

Следовательно, крылья самолета логично использовать для хранения топлива.

4. Экономия затрат

Только в 1950-х годах мокрые крылья получили широкое распространение в авиационной промышленности.

В то время инженеры поняли, что мокрые крылья улучшат взлет и помогут в разработке более легких самолетов.

Наличие мокрых крыльев полностью уменьшило потребность в топливном баке, что привело к существенной экономии средств для производителей самолетов.

Эта экономия средств была связана не только с тем, что производителям самолетов не нужно было строить топливные баки.

Отсутствие топливных баков означало, что самолеты теперь могли увеличить количество груза и пассажиров, которые они могли перевозить, тем самым максимизируя прибыль.

После того, как были обнаружены практические преимущества увеличения объема хранения за счет использования мокрых крыльев, вскоре все самолеты начали производить с мокрыми крыльями, чтобы воспользоваться преимуществами снижения затрат и максимизации прибыли.

Где хранится топливо в истребителях?

В отличие от коммерческих самолетов, истребители хранят топливо в топливных баках, установленных за сиденьем пилота.

Некоторые истребители могут иметь дополнительные топливные баки, известные как вспомогательные топливные баки, которые крепятся к самолету снаружи.

Эти внешние топливные баки даже предназначены для сброса после использования, но они встречаются редко.

При этом не исключено, что топливный бак истребителя также может храниться внутри его крыльев, но это случается редко.

Чтобы топливо не разбрызгивалось и не двигалось, когда самолет выполняет высокоскоростные маневры, истребители используют конструкции с отрицательной гравитацией.

Типы авиационных топливных баков

Как правило, в самолетах используется один из трех типов топливных баков:

• Интеграл
• Жесткий съемный
• Мочевой пузырь

Встроенные топливные баки

Встроенные топливные баки устанавливаются внутри самолета.

Например, мокрое крыло, используемое в коммерческих самолетах, представляет собой тип встроенного топливного бака. Встроенные топливные баки не снимаются с самолета.

Осмотр встроенных топливных баков проводится с помощью инспекционных панелей.

Почти все большие самолеты используют встроенные баки из-за вышеупомянутых экономических преимуществ.

Жесткие съемные топливные баки

Жесткие съемные топливные баки крепятся к самолету в специальном отсеке.

Жесткие съемные резервуары изготовлены из металла, и их можно снимать для осмотра, замены или ремонта.

Жесткие съемные топливные баки часто используются на небольших самолетах, поскольку они предназначены для самолетов, которые не зависят от топливного бака для обеспечения структурной целостности.

Баллонные топливные баки

Баллонные топливные баки, также известные как топливные элементы, представляют собой прорезиненные топливные мешки, прикрепленные к самолету.

Камера свернута и установлена ​​в это отделение через панель доступа.

Обычно для фиксации мочевого пузыря на месте прикрепляются металлические пуговицы.

Баллоны-дозаторы обычно используются для легких самолетов, таких как небольшие турбовинтовые самолеты и вертолеты.

Сколько топлива расходует самолет?

Расход топлива самолета зависит в первую очередь от его размера, типа, модели и продолжительности полета.

Вообще говоря, чем больше самолет, тем больше полезная нагрузка и, следовательно, больше топлива он может нести.

У больших коммерческих самолетов самый высокий расход топлива среди всех типов самолетов.

Большой коммерческий самолет, такой как, например, Boeing 747, потребляет примерно 4 литра или 1 галлон топлива каждую секунду полета.

За 10-часовой полет Боинг 747 израсходует более 150 000 литров или 36 000 галлонов топлива.

Боинг 747 сжигает почти 5 галлонов топлива на милю или 12 км пройденного расстояния.

По теме: Сколько топлива расходует самолет?

Как заправлять самолеты?

Большинство самолетов заправляются в аэропортах, где поставщики топлива используют бензовозы, припаркованные под крыльями самолета, чтобы заправить их.

Водитель грузовика подсоединит шланг к крыльям самолета и закачает керосин со скоростью 2400 литров в минуту или 634 галлона в минуту.

При такой скорости дозаправка самолета может занять от 15 до 20 минут.

Иногда одновременно используются два грузовика, чтобы быстрее заправить большой самолет.

Некоторые самолеты, особенно военные самолеты, такие как истребители, могут дозаправляться в воздухе.

При дозаправке в воздухе шланг подсоединяется к самолету-заправщику.

В заключение: гражданские пассажирские самолеты хранят топливо в крыльях, потому что это экономически выгодно. Военные самолеты в основном хранят топливо в баках за сиденьем пилота.

См. также:

• Из чего состоит реактивное топливо?
• Сколько времени нужно, чтобы заправить самолет?
• Сколько топлива вмещает Боинг 747? (по сравнению с другими авиалайнерами)
• Какого цвета топливо для реактивных двигателей?
• Сколько стоит реактивное топливо
• Какой вид топлива используют вертолеты?
• Какой тип топлива используют самолеты?

конструкция самолета — Почему топливные баки расположены в крыльях?

Спросил 3 года, 10 месяцев назад

Изменено 2 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 44k раз

$\begingroup$

Пассажирские самолеты имеют топливные баки в крыльях. Почему?
Каковы преимущества и недостатки этого места?

примеры недостатков, которые я подозреваю:

• дополнительный вес увеличивает структурную нагрузку на крылья
• различные гравитационные силы и изгибы крыльев между полными и пустыми баками приводят к повторяющимся нагрузкам, сокращающим срок службы самолета
• повышенный риск катастрофического повреждения крыльев в случае воспламенения топлива в полете
• повышенный риск возгорания при попадании молнии в крыло

• авиаконструкция
• крыло
• топливные баки
• авиаконструкции
• топливные системы

$\endgroup$

10

$\begingroup$

Несколько преимуществ:

1. Конструкции крыла полые и объемные, чтобы обеспечить жесткость конструкции против флаттера и выдерживать полетные нагрузки. Это обеспечивает пространство, необходимое для хранения топлива.
2. На обычном самолете размещение топливных баков в крыльях приводит к тому, что масса топлива размещается очень близко к центру подъемной силы или на нем. Это значительно уменьшает смещение ЦТ во время полета и уменьшает размер и вес хвостового оперения для поддержания стабильного полета. Это также уменьшает смещения ЦТ из-за выплескивания топлива внутри баков из-за ограниченных ограничений продольного перемещения топлива в баках.
3. В случае аварийной посадки наличие топлива в крыльях защищает его от попадания в кабину и пассажиров, что снижает риск возникновения пожара в кабине.
4. Вес топлива снижает момент нагрузки на корни крыла, уменьшая вес конструкции, необходимой для поддержки самолета во время полета.
5. Хранение топлива в крыльях частично или полностью исключает хранение топлива в фюзеляже, оставляя больше места для пассажиров и груза.

Недостатки:

1) Выплескивание топлива из баков в сторону в результате турбулентности или нескоординированного полета может привести к боковому смещению веса и потенциальной боковой нестабильности. При малом количестве топлива и при длительном нескоординированном полете существует вероятность того, что двигатель может страдать от нехватки топлива просто потому, что топливо вытекло из отстойников в баках. питающие бункеры питаются из основных баков, из которых двигатель подает воду.

2) На самолетах, использующих топливную систему с сифонной подачей, таких как самолеты с низкорасположенным крылом, топливо не может равномерно перекачиваться из обоих баков одновременно. Это особая проблема для самолетов с одним двигателем, где отдельные топливные системы не предназначены для конкретного двигателя. В таких случаях двигатель будет питаться либо от левого бака, либо от правого бака, и это контролируется с помощью клапана выбора топлива в кабине. На самолетах, не оборудованных автоматическими системами управления подачей топлива, подачу топлива в двигатель необходимо выбирать вручную. Необходимо соблюдать осторожность и периодически чередовать подачу топлива из обоих баков, чтобы предотвратить поперечный дисбаланс и количество топлива. Кроме того, этот график переключения топливных баков, если его игнорировать достаточно долго, потенциально может привести к нехватке топлива в двигателе и вынужденной посадке. Это особенно проблематично для легких однодвигательных самолетов с низкорасположенным крылом, таких как Piper PA-28 или Cirrus SR-2X, особенно если пилот недавно перешел на этот самолет после полета на высокоплане, который использует систему подачи топлива под действием силы тяжести и позволяет двигатель для питания от обоих баков сразу. Более крупные одномоторные самолеты, такие как TBM, имеют автоматические системы переключения топливных баков для решения этой проблемы. Большие многодвигательные реактивные самолеты имеют специальные системы управления подачей топлива, которые решают эти проблемы.

$\endgroup$

5

$\begingroup$

Я понимаю, о чем ты говоришь, но ты что-то упускаешь из виду в своей логике. Вы смотрите на самолет, стоящий на земле, где колеса находятся рядом с фюзеляжем, а большая часть крыльев несут собственный вес, что создает нагрузку на конструкцию.

Подумай об одном в полете. Теперь вся подъемная сила исходит от крыльев, представьте себе самолет, подвешенный на паре десятков (миллиардов) тросов, разбросанных по поверхности крыла. Теперь фюзеляж лежит мертвым грузом, а деформация конструкции возникает из-за несущегося фюзеляжа.

Таким образом, когда вы равномерно добавляете вес к крыльям, нагрузка на конструкцию крыльев практически нулевая. То, что поднимается, находится внутри источника подъема . Так что с точки зрения структурной нагрузки это ерунда: это не имеет значения.

В то время как, если вы добавите больше баков в фюзеляж, это нормально на земле, но это создаст огромные нагрузки на крылья в полете, эффективно уменьшая практическую грузоподъемность.

Напряжение крыльев при сидении на земле гораздо меньше беспокоит конструкторов, чем напряжение в полете.

См. также «Нулевой вес топлива».

$\endgroup$

4

$\begingroup$

Добавленный вес

увеличивает структурную нагрузку на крылья. различные гравитационные силы и изгиб крыльев между полными и пустыми баками приводят к повторяющимся нагрузкам, сокращающим срок службы самолета

В результате эффекта подъемной силы (и уменьшения потребности в нем по мере того, как самолет становится легче) на самом деле верно обратное, см. здесь

повышенный риск катастрофического повреждения крыльев в случае воспламенения топлива в полете

В отличие от более высокого риска катастрофического повреждения салона в случае воспламенения топлива в полете?

Предполагая невзрывное воспламенение с топливом в крыльях, вы можете предпринять действия по сбросу топлива. Однако, если у вас начался пожар в основном фюзеляже, у вас больше шансов, что огонь выведет из строя экипаж, прежде чем они успеют предпринять шаги. Или повреждение авионики, гермокабины и т. д.

может быть выше риск возгорания при попадании молнии в крыло?

Законцовки крыльев являются одним из мест на самолете, наиболее подверженных ударам молнии, и существует возможность возгорания топлива, но предпринимаются шаги для противодействия этому, и в подавляющем большинстве случаев молния наносит очень небольшой ущерб

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Все просто: в этих крыльях много свободного места, и много свободного места нужно для топлива.

Создание места для топлива в другом месте сделало бы весь самолет больше и тяжелее, поэтому в этом мало смысла.

И дело не только в крыльях, многие самолеты также несут топливо в вертикальном стабилизаторе.

$\endgroup$

4

$\begingroup$

Наряду с другими ответами укажу на большинство недавних случаев, когда взорвался топливный бак самолета, причем был замешан центральный бак, который находится в фюзеляже. Причин две:

Во-первых, фюзеляжный бак расположен ниже двигателей и требует насосов для подъема топлива. Отказы электрических насосов привели к взрывам. Это также означает, что отказ насоса приводит к непригодному к использованию топливу, в то время как крыльевые баки могут естественным образом питать двигатели под действием силы тяжести.

Во-вторых, баки фюзеляжа расположены ближе к источникам тепла. Это стало причиной аварии рейса 800 TWA, когда тепло от расположенного поблизости оборудования для кондиционирования воздуха привело к воспламенению паров в топливных баках. Напротив, бортовые баки естественным образом охлаждаются воздушным потоком и менее подвержены образованию таких взрывоопасных паров.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

• дополнительный вес увеличивает структурную нагрузку на крылья

Только когда самолет на земле. Когда он находится в воздухе, он уменьшает нагрузку на крылья, потому что их подъемная сила уравновешивает вес.

• различные гравитационные силы и изгибы крыльев между полными и пустыми баками приводят к повторяющимся нагрузкам, сокращающим срок службы самолета

Из расчета один цикл за полет. И крылья уже проходят через цикл стресса один раз за полет (сгибаются вниз, когда самолет находится на земле, и поднимаются, когда он в воздухе).

• повышенный риск катастрофического повреждения крыльев в случае воспламенения топлива в полете

Горючие топливные баки в полете катастрофичны, куда бы вы их ни поставили.

• повышенный риск возгорания при попадании молнии в крыло

Когда это было в последний раз? Список авиакатастроф в Википедии указывает на рейс 508 LANSA в 1971 году. Сейчас такие инциденты стали еще реже, потому что топливные баки оснащены системами инертизации. Первоначально это было рекомендовано после крушения рейса 214 авиакомпании Pan Am в 1963 году, но потребовалось много времени, чтобы это произошло.

$\endgroup$

12

$\begingroup$

Больший вес на крыльях на самом деле хорош, так как он делает самолет более сбалансированным и более устойчивым к ненужным отклонениям во время турбулентности или ветрового потока, как человек, идущий по натянутой веревке, несущий горизонтальный стержень (перекладину) для балансировки. Проверьте радиус Gyration в механике.

$\endgroup$

$\begingroup$

Других причин нет.