O assunto da discussão: Vários subsistemas importantes do sistema de tanques de combustível de aeronaves
No artigo anterior, aprendemos sobre vários recursos e características de design de um tanque de combustível de aeronave. Se você ainda não leu, confira aqui; pois servirá como base de conhecimento para o que está por vir neste artigo. Nesta peça, vamos nos aprofundar e aprender sobre os diferentes subsistemas do Sistema de Tanque de Combustível de Aeronave.
Tipos de sistema de tanque de combustível de aeronave
O sistema de tanque de combustível da aeronave pode ser diferenciado em duas variações - Interno or Externo Tanque de combustível da aeronave e, em seguida, categorizado por método de construção ou uso pretendido.
Tanque de combustível de aeronaves internas
Tanque de combustível integral da aeronave | Defletores do tanque de combustível da aeronave
Esta parte do sistema de tanque de combustível da aeronave fica nas asas ou fuselagem, geralmente selada com um selante de 2 partes resistente a combustível para formar o sistema de tanque de combustível em algumas aeronaves, particularmente na classe de transporte e de alto desempenho. O revestimento selado e os elementos estruturais fornecem mais espaço com o mínimo de peso. Por ter formado um tanque como uma unidade dentro da construção da aeronave, esse tipo de tanque é comumente conhecido como tanque de combustível integrado.
Os tanques de combustível integral são mais frequentes no espaço vazio dentro das asas. Asas molhadas referem-se a aeronaves com tanques de combustível incorporados nas asas. A longa forma horizontal de um tanque de asa integral necessita de defletores para evitar que o combustível se espalhe durante as manobras da aeronave. Os defletores são construídos nas nervuras das asas e nos componentes estruturais da viga em caixa, e outros podem ser adicionados especificamente para esse propósito.
Válvulas de retenção com defletores costumam ser usadas para permitir o fluxo de combustível para as seções internas inferiores do tanque, evitando que ele derrame para fora de bordo. Isso garante a colocação da bomba auxiliar de combustível no fundo dos tanques, independentemente da posição da aeronave. Painéis de acesso para exame e manutenção dos tanques de combustível integral e outros componentes do sistema de combustível são necessários. Os técnicos entram fisicamente por uma dúzia de painéis ovais de acesso ao tanque para reparos em aviões maiores.
Todo o combustível deve ser evacuado de um tanque de combustível integral antes de entrar e realizar a manutenção nele, e certas precauções de segurança devem ser seguidas. Os vapores de combustível devem ser evacuados do tanque e o técnico deve empregar aparelho respiratório. Um observador em tempo integral deve ser posicionado na borda do tanque para auxiliar, se necessário.
Os sistemas de combustível para aeronaves com tanques de combustível integrados são tipicamente sofisticados, com bombas de reforço no tanque. Cada tanque normalmente tem pelo menos duas bombas que fornecem combustível sob pressão positiva para o (s) motor (es). esta bomba pode ser usada para o tempo de abastecimento também.
Tanque de combustível removível rígido
Para a construção do tanque de combustível, muitas aeronaves, principalmente para os mais velhos, escolhem uma escolha aparente e este tanque é acoplado à construção da estrutura de ar e é feito de vários materiais. Os tanques são freqüentemente rebitados ou soldados entre si, e podem ter defletores além dos outros elementos do tanque de combustível mencionados anteriormente.
Para evitar movimento durante o vôo, tanques de metal removíveis devem ser apoiados pela aeronave e mantidos no lugar com alguma forma de arranjo de alça acolchoada. Eles são unidos em asas usando solda por resistência elétrica e, em seguida, um composto é despejado no tanque e deixado para curar. Existem vários tanques de fuselagem também. A integridade estrutural do air-frame não é afetada pela colocação dos tanques em qualquer circunstância; portanto, o tanque não é considerado parte integrante.
Se houver um vazamento ou falha no tanque, poder removê-lo e repará-lo ou substituí-lo é um grande benefício. As reparações do tanque de combustível devem ser feitas seguindo as instruções do fabricante. Quando são realizados reparos de soldagem, é muito importante observar todos os requisitos de segurança. Para evitar uma explosão, os vapores de combustível devem ser evacuados do tanque.
Tanque de bexiga de combustível de aeronave
Um tanque de bexiga, que é construído de material forte e flexível, pode ser utilizado como alternativa a um tanque rígido. Ele tem muitas das mesmas características e componentes de um tanque rígido, mas pode ser instalado por meio de um orifício menor no revestimento da aeronave. O tanque, também conhecido como célula de combustível, pode ser enrolado e inserido por meio de um pequeno orifício, como um orifício de inspeção, em um compartimento estrutural especialmente construído ou oco. Ele pode ser desdobrado em toda a sua extensão uma vez dentro.
Grampos ou outros métodos de fixação devem ser usados para prender os tanques de bexiga à estrutura. Na baía, devem ser lisos e sem rugas. Também é vital que não haja rugas na superfície inferior, pois isso impedirá que as impurezas da gasolina afundem no reservatório do tanque.
Os tanques de combustível da bexiga podem ser vistos em aviões de todos os tamanhos. Eles são resistentes e duráveis, com costuras apenas em torno de recursos instalados, como respiradouros de tanques, drenos de reservatório e bicos de enchimento. Quando um tanque de bexiga vaza, o técnico pode consertá-lo de acordo com as recomendações do fabricante.
A célula também pode ser retirada e transportada para uma oficina de reparos de tanques de combustível que tenha conhecimento e esteja equipada para realizar tais trabalhos. Os tanques de combustível da bexiga devem ser mantidos úmidos devido à sua natureza macia e flexível. Se um tanque com bexiga for armazenado sem gasolina por um longo período de tempo, é comum cobrir o interior do tanque com óleo de motor limpo.
Tanque de gorjeta
Tanques de ponta fixa são posicionados na extremidade de cada asa em diversos projetos de aeronaves. O peso do tanque e do combustível reduz a tensão na estrutura da longarina, contrariando a asa tensão de flexão durante os movimentos.
Tanque de combustível de aeronaves externas
Tanque de Combustível Conformal
Tanques de combustível conformados (CFTs) ou “fast packs” são tanques de combustível suplementares que são ajustados ao perfil de uma aeronave e aumentam o alcance ou resistência da aeronave com uma penalidade aerodinâmica mais baixa do que os tanques externos.
Drop Tank | Tanque de combustível auxiliar da aeronave
Tanques de combustível auxiliares instalados externamente são chamados de tanque de queda, tanque externo, tanque asa, tanque de torre ou tanques de barriga, são geralmente descartáveis e facilmente descartados. Tanques externos são onipresentes em aeronaves militares modernas e também são ocasionalmente encontrados em aeronaves civis, embora seja menos provável que sejam descartados, a menos que seja em uma emergência.
Os tanques de queda foram concebidos para serem ejetados quando estivessem vazios ou em caso de uma luta ou emergência para minimizar o arrasto e o peso ao mesmo tempo em que aumentam a capacidade de manobra e o alcance. Os tanques externos modernos não são projetados para suportar as tensões do vôo supersônico e são mantidos em combate para serem jogados fora em caso de emergência.
A desvantagem mais significativa dos tanques drop é que eles aumentam o arrasto da aeronave. Os tanques de combustível externos também reduzirão as taxas de rotação da manobra aérea, aumentando o momento de inércia e parte do combustível no tanque de lançamento é utilizado para compensar o arrasto e o peso adicionais do tanque. Esses tanques reduzem o número de pontos de proteção externos para armamento, reduzem a capacidade de transporte de armas e aumentam a assinatura do radar da aeronave. O combustível nos tanques de coleta geralmente é usado primeiro, com o seletor de combustível mudando para os tanques internos do avião somente depois que os tanques de coleta se esgotam.
Como funcionam os tanques de combustível externos de aeronaves de caça? | Aeronave de combate com tanque de combustível externo
Tanques de combustível conformados (CFTs) são usados em vez ou além dos tradicionais tanques de combustível externos em algumas aeronaves de combate modernas. Os CFTs têm menos resistência e não requerem hardpoints externos, no entanto, algumas variantes só podem ser removidas no solo.
Tanques de combustível externos, que são encontrados em caças a jato e na maioria dos aviões comerciais atuais, são fixados diretamente abaixo da fuselagem por meio de seus pontos rígidos próximos às asas. No caça a jato, a bomba de gasolina para o tanque externo já está montada. A opção de tanque externo é embutida na maioria dos caças. No entanto, se o piloto quiser estender o alcance instalando um tanque de combustível extra, ele terá que sacrificar o número de armamentos que pode carregar.
Para uma aeronave de caça F-14 típica, o ar de sangria do motor extraído a jusante do trocador de calor primário, que é regulado por pressão para cerca de 25 psi, é usado para transferir combustível dos tanques externos. A taxa máxima de transferência de combustível de cada tanque externo é de cerca de 750 libras por minuto. Com o trem de pouso retraído, a transferência de combustível é programada automaticamente. Os tanques externos serão transferidos primeiro, seguidos pelos tanques laterais.
Cada tanque externo recebe ar de sangria pressurizado (25 psi) por meio da desconexão de combustível e ar, a válvula de ventilação e o próprio tanque. O combustível flui de cada tanque de viga em caixa através da válvula de corte de transferência e abastecimento do sistema de controle de nível da fuselagem.
Tanque de combustível de aeronaves
Tanques de proteção são usados em algumas aeronaves para evitar que o combustível derrame no solo à medida que se expande. Esses tanques devem ser drenados regularmente para evitar derramamento de combustível, o que acontece com bastante frequência. Os tanques de respiro protegem o combustível da expansão térmica. Sem derramar, o combustível pode aumentar em pelo menos 2% (igual a 20 ° C). Não há indicadores de tanque na cabine para esses tanques.
Material do tanque de combustível da aeronave
Para evitar vazamentos, o sistema do tanque de combustível da aeronave é geralmente feito de liga do tipo Al-3003 ou 5052 ou material SS e é rebitado e com costura soldada. Muitos dos primeiros tanques eram compostos de terneplate, uma liga de chumbo / sin revestida em uma fina chapa de aço. As costuras nos tanques terneplate são dobradas e soldadas.
Os tanques de combustível de aviação de alumínio têm sido amplamente utilizados por duas décadas devido às vantagens de leveza, facilidade de construção e boa resistência à corrosão. Mesmo que a gasolina seca não corroa o alumínio, a corrosão da carcaça de metal ocorre ocasionalmente na presença de água altamente contaminada.
Água, ferrugem e outros produtos de corrosão de metais pesados podem ser evitados por:
- Projetar tanques para permitir a drenagem livre de água para o reservatório.
- Seleção de metais para evitar ação eletrolítica.
- Manuseie o combustível de forma que ele não pegue água, ferrugem ou outros produtos de corrosão de metal pesado antes de ser introduzido no sistema de tanque de combustível da aeronave.
- Aplicação de revestimentos adequados no interior da aeronave.
- Usando uma folha alclad.
Sistema de inertização do tanque de combustível da aeronave
Ao reter como gás não reativo ou inerte, como N2, em um espaço confinado, como um sistema de tanque de combustível de aeronave, um sistema de inertização reduz a probabilidade de materiais combustíveis serem incendiados. Uma fonte de ignição (calor), combustível e oxigênio são todos necessários para iniciar e manter a combustão, portanto, esses três ingredientes (ou individualmente) podem ser reduzidos para evitar a combustão. Se for impossível evitar a presença de uma fonte de ignição dentro de um tanque de combustível, o tanque pode se tornar não inflamável por:
- Reduzindo a concentração de oxigênio no volume para expansão abaixo do limiar de combustão;
- Abaixando a concentração de combustível no volume para expansão abaixo do “limite explosivo inferior” (LEL);
- Aumentar a concentração de combustível acima do “limite explosivo superior” (UEL).
Os vapores inflamáveis nos tanques de combustível atualmente são tornados inertes pela substituição de um gás inerte, como nitrogênio, ar aprimorado com nitrogênio, vapor ou dióxido de carbono para reduzir a concentração de oxigênio no volume para expansão abaixo do limite de combustão. Estratégias alternativas incluem diminuir a razão de volume de expansão ar-combustível abaixo do LFL ou aumentá-la acima do UFL. Devido a considerações de custo e peso, o sistema de tanque de combustível de aeronave de combate há muito tempo está inerte e autocolante, o que não é o caso com o sistema de tanques de combustível de aeronaves de transporte militar e civil.
O Handley Page Halifax III e VIII, Short Stirling e Avro Lincoln B.II estiveram entre as primeiras aeronaves a usar sistemas de inertização de nitrogênio, que foram introduzidos em 1944. Mais dois sistemas de tanque de combustível inerte estão em uso: a sistema supressor de espuma e um sistema de expansão. A FAA determinou que o peso adicional do sistema de expansão torna-o impraticável para uso em aeronaves.
Selagem do tanque de combustível da aeronave | Aplicação de selante de tanque de combustível de aeronave
Um sistema de tanque de combustível autovedante de aeronave é uma forma de tanque de gasolina que evita que o combustível vaze e entre em combustão após ter sido danificado. É comumente encontrado em tanques de combustível de aviação ou bolsas de combustível.
Tanques autovedantes normalmente possuem dupla camada de borracha e tecido de reforço, um é vulcanizado e o outro é feito de borracha natural não tratada, estes podem absorver combustível, inchar e ser expandidos quando em contato com ele. A perfuração do sistema de tanque de combustível de aeronave causa o vazamento do combustível nas camadas, apenas para que a camada não tratada inche e sele a ruptura. Os pneus run-flat autovedantes também são fabricados com um conceito semelhante.
Espuma de tanque de combustível de aeronave
Diversas soluções foram introduzidas no mercado para controlar o nível de oxigênio no volume para expansão de uma aeronave. O sistema de tanque de combustível de aeronave inflama as opções de mitigação geralmente utilizam espuma de poliuretano para alinhar a cavidade do centro de um sistema de tanque de combustível de aeronave, ao contrário do sistema inerte de nitrogênio que usa um ASM com uma membrana permeável. Isso reduz as consequências da ignição do vapor de combustível e elimina o risco de explosão.
A falta de um ASM é uma vantagem de usar uma solução de mitigação de ignição do sistema de tanque de combustível de aeronave em comparação com um sistema de inertização de N2. Devido ao impacto de grandes quantidades de ozônio, os componentes ASM requerem manutenção periódica e, em alguns casos, substituição completa. As espumas têm sido usadas para controlar a pressão após a ignição do vapor de combustível em uma variedade de aplicações militares, incluindo a Força Aérea dos Estados Unidos e vários aviões de carga comerciais.
Água em tanques de combustível de aeronaves
A água no sistema do tanque de combustível da aeronave continua a ser um fator em acidentes e contratempos da aviação, incluindo fatalidades. O combustível deve ser mantido seco ou sem água durante o transporte das refinarias, lojas do aeroporto e equipamentos de reabastecimento.
Vamos ver como a água entra no sistema de tanque de combustível da aeronave.
- A água entrará no sistema de tanques de combustível da aeronave por vazamentos de tanques subterrâneos, vedações em coberturas de cúpula, teto flutuante e escotilhas por condensação e precipitação de água dissolvida.
- Durante o processo de limpeza da aeronave ou durante a chuva ou tempestades de neve, pode haver vazamento de água no sistema de combustível da aeronave através das aberturas, vedações ou tampas de combustível mal encaixadas na porta de abastecimento, etc.
As melhores maneiras possíveis de evitar os cenários acima foram resumidas a seguir:
- Verifique as mangueiras de drenagem e as juntas de passagem de homem, bem como os controles de água no separador do filtro, bem como o tanque e reservatórios de água diariamente.
- Após a limpeza a vapor, recircule o caminhão e inspecione completamente os reservatórios, as pressões e a qualidade do filtro.
- A segurança, as condições gerais e a vedação dos orifícios e acessórios do tanque de combustível devem ser verificados.
- Isso deve ser garantido que a bexiga permaneça intacta em suas montagens.
- Tampas / tampões de drenagem devem ser fornecidos em aquarelas, filtros e filtros.
Contaminação microbiológica em tanques de combustível de aeronaves
A contaminação do combustível no sistema do tanque de combustível da aeronave por micróbios pode representar uma séria ameaça às operações da aeronave. Corrosão da estrutura metálica, problemas no indicador de combustível, sistema de limpeza e bloqueio do filtro de combustível e desenvolvimento de lodo são os problemas mais comuns. Essas questões impõem uma pressão financeira significativa ao transporte aéreo.
Como as bactérias / fungos podem viver no tanque de combustível de uma aeronave?
Micróbios como bactérias, fungos e leveduras são as fontes de contaminação microbiológica. Esses microrganismos residem na água e podem ser introduzidos no combustível por meio de uma variedade de fatores, incluindo mudanças na humanidade relativa ou falhas nos protocolos de manuseio de combustível. Os micróbios prosperam na interface água-combustível na superfície inferior do tanque, mas também podem ser encontrados nas superfícies verticais do tanque e em estruturas convexas como tubulações.
A contaminação microbiológica do sistema do tanque de combustível da aeronave é constantemente examinada. O monitoramento do sistema do tanque de combustível da aeronave é recomendado pela IATA (International Air Transport Association) com base na localização e experiência, mas pelo menos uma vez por ano. A IATA recomenda o uso de Easicult TTC e Easicult M como testes dipslide semiquantitativos para monitoramento de contaminação.
O EasiTTC identifica bactérias, enquanto o EasiM detecta leveduras e fungos. O método da unidade formadora de colônia (UFC) é um dos métodos autorizados de monitoramento de contaminação da IATA, que determina esses testes. Ambos os testes são confiáveis, simples de aplicar e adequados para uso em campo pelas companhias aéreas.
Inspeção do tanque de combustível da aeronave | Manutenção do tanque de combustível da aeronave
Após um determinado número de horas de voo, são necessárias verificações de manutenção da aeronave. A verificação de rotina periódica pode ser realizada durante a noite ou no portão do aeroporto, enquanto outras exigirão a utilização de hangar e um longo período, mantendo a aeronave fora de operação. Como parte da manutenção de rotina, um técnico inspeciona e ajusta o sistema do tanque de combustível da aeronave e equipamentos associados. O interior dos tanques deve ser inspecionado e modificado para a maior parte do trabalho necessário para verificar e alterar adequadamente os tanques de combustível de aviação e seus sistemas associados.
Entrada do tanque de combustível da aeronave
As atividades acima mencionadas exigem que os trabalhadores de inspeção e manutenção entrem fisicamente no sistema do tanque de combustível da aeronave, o que acarreta diversos perigos ambientais. Os perigos podem incluir incêndio e explosão, liberação de gás venenoso com falta de oxigênio, etc. Os operadores e organizações de manutenção responsáveis devem estar equipados com sistemas especializados para identificar, controlar ou minimizar os perigos relacionados com a entrada do sistema do tanque de combustível da aeronave. As ameaças potenciais que os operadores de tanques de combustível podem enfrentar podem ser classificadas em duas categorias 1) perigos químicos e físicos, respectivamente.
Perigo Químico
O combustível de aviação é um líquido inflamável que pode pegar fogo sob a influência de alta temperatura e concentração de vapor. Os combustíveis são considerados muito magros para queimar se ficarem abaixo do Limite Inferior de Inflamabilidade / Limite Explosivo Inferior.
Em concentrações excessivas, o combustível de aviação e outros hidrocarbonetos podem afetar o sistema nervoso e causar riscos à saúde. Os produtos químicos podem criar problemas de saúde a longo prazo, como danos ao fígado e aos rins e, se não forem devidamente regulamentados, o solvente de limpeza, o selante e outros produtos químicos utilizados nas operações do tanque de combustível podem irritar a pele.
Perigo físico
Normalmente, um sistema de tanque de combustível de aeronave tem um buraco oblongo com menos de dois pés (0.6 metros) de comprimento e um pé (0.3 metros) de largura. Mesmo porções mínimas de qualquer produto químico dentro dessas áreas confinadas podem ser perigosas, pois produzem um grande volume de vapor inflamável.
A cabeça do pessoal de manutenção mal cabe na área interna do tanque lateral. Na direção do motor de popa, o tanque só é grande o suficiente para incluir os ombros da pessoa junto com sua cabeça. Apenas as mãos e os braços do pessoal de manutenção podem caber na maioria das partes externas da asa.
Procedimentos de entrada no tanque de combustível da aeronave
Antes que um funcionário da manutenção possa acessar o sistema de tanque de combustível de uma aeronave, ele deve realizar vários processos. Isso inclui aterramento elétrico e abastecimento do avião de acordo com os padrões da indústria, ter equipamento de prevenção de incêndio suficiente disponível e desativar os sistemas de aviação conectados, como abastecimento / abastecimento e sistemas de transferência de combustível. Para manter um ambiente de trabalho seguro para a equipe de manutenção, três últimos procedimentos devem ser concluídos:
- Certifique-se de ter ventilação suficiente.
- Use os métodos de ventilação sugeridos.
- Fique de olho no ar nos tanques de combustível.
Um pessoal e equipes de entrada devidamente treinados, consistindo do supervisor de entrada, atendente de reserva e homens de entrada, é o componente mais crítico na prevenção de danos durante a operação do tanque de combustível. O supervisor de entrada dá sua aprovação para que a tarefa seja realizada de acordo com o protocolo. O atendente de prontidão permanece fora do tanque de gasolina e tem autoridade para comandar sua evacuação se as condições se deteriorarem e colocarem em perigo os trabalhadores que entram.
O pessoal que entra no sistema de tanque de combustível da aeronave e conduz a operação é chamado de pessoal de entrada. Os membros da 'tripulação de entrada do sistema de tanque de combustível da aeronave' precisavam ser treinados com os padrões para condições de trabalho seguras, tanto individual quanto coletivamente:
- A comunicação é essencial.
- Proteção para os pulmões.
- A ventilação e o monitoramento da qualidade do ar também são importantes.
- Máquinas operadas eletricamente.
- Considerações para danos ao avião.
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Tenho formação em Engenharia Aeroespacial, atualmente trabalhando na aplicação da Robótica na Indústria de Defesa e na Ciência Espacial. Sou um aprendiz contínuo e minha paixão pelas artes criativas me mantém inclinado a projetar novos conceitos de engenharia.
Com os robôs substituindo quase todas as ações humanas no futuro, gosto de trazer aos meus leitores os aspectos fundamentais do assunto de uma forma fácil, mas informativa. Também gosto de me manter atualizado com os avanços da indústria aeroespacial simultaneamente.