Le sujet de discussion: la pompe à carburant d'avion et ses différents types
Pompe à carburant d'avion
Qui n'aime pas voler? Un voyage en avion est une expérience exaltante, d'autant plus lorsque vous avez un ingénieur aérospatial en vous. Le sujet que nous aborderons spécifiquement ici est: Qu'est-ce qu'une pompe à carburant pour avion? Cela semble complexe, mais nous irons étape par étape pour que tous nos lecteurs comprennent. Veuillez mettre vos ceintures de sécurité et commençons notre voyage.
La pompe à carburant d'avion est un composant spécifique au système de carburant d'avion. Par conséquent, apprenons d'abord ce qu'est un système de carburant d'avion.
Qu'est-ce que le système d'alimentation en carburant des aéronefs? | Conception du système d'alimentation en carburant des aéronefs
L'équipage peut utiliser un système de carburant d'aéronef pour pomper, gérer et fournir du carburant d'aviation aux unités de propulsion et de puissance auxiliaires (APU) de l'avion. En raison des performances variables de l'avion dans lequel ils sont placés, les systèmes de carburant varient considérablement. Un avion monomoteur à pistons possède un système de carburant primaire; un pétrolier (comme le KC-135) peut également distribuer de l'essence à d'autres aéronefs en plus de gérer son propre carburant.
Le carburant est acheminé vers une soupape de commande de carburant via des conduites de carburant (généralement appelées sélecteur de carburant). Cette vanne a plusieurs fonctions. Le premier est qu'il sert de vanne d'arrêt d'essence. Le pilote peut choisir quel réservoir alimente le moteur dans la deuxième fonction. Le pilote peut choisir entre les réservoirs gauche et droit dans de nombreux avions.
La fonction d'arrêt est une soupape séparée située après la soupape de sélection de carburant dans certains avions. Un gascolator est un filtre à carburant qui peut être ouvert sur le sol et évacué des contaminants d'essence plus lourds que le pétrole, principalement l'eau et le limon, en suivant le sélecteur - situé à une position basse dans le flux de carburant.
Quelles que soient les conditions d'exploitation de l'aéronef, chaque système d'alimentation en carburant d'aéronef doit stocker et distribuer du carburant propre au (x) moteur (s) à une pression et à un débit capables de soutenir les opérations. En raison de la taille relative et de la complexité de l'aéronef dans lequel ils sont installés, les systèmes d'alimentation en carburant varient considérablement d'un aéronef à l'autre.
Un système de carburant se compose d'un réservoir d'essence à alimentation par gravité unique et de la conduite de carburant qui le relie au moteur de l'avion dans sa forme la plus élémentaire. Le système d'alimentation en carburant d'un avion de passagers ou de fret multimoteur contemporain est probablement composé de nombreux réservoirs de carburant situés dans l'aile, le fuselage (ou les deux) et, dans certaines circonstances, l'empange. Des pompes à carburant internes et des soupapes et des tubes d'accompagnement seront installés dans chaque réservoir pour alimenter les moteurs, permettre le ravitaillement et le dégazage, isoler les différents réservoirs et, dans certains cas, permettre le déversement de carburant ou l'optimisation du centre de gravité de l'avion.
Alors revenons à notre question…
Qu'est-ce qu'une pompe à essence d'avion ?
Pompe à carburant de moteur d'avion
La pompe à carburant d'aéronef est l'élément d'alimentation en carburant du système d'alimentation en carburant de l'avion dans le cas des conceptions d'aéronefs à voilure basse, où les réservoirs de carburant ne peuvent pas être montés assez haut au-dessus du niveau du carburateur et où la gravité ne peut pas être utilisée pour développer une gravité simple et efficace. système d'écoulement.
À quoi sert la pompe à carburant dans les avions?
Les efforts les plus exemplaires de l'homme ne pourront jamais égaler la simplicité et l'efficacité de la nature. En conséquence, il n'est pas surprenant que l'installation d'une pompe à carburant d'avion ne résolve que partiellement le problème de l'alimentation en carburant d'un moteur sans l'aide de la gravité. La gravité est insensible aux pannes, mais les pompes à carburant des avions le sont. En conséquence, vous devrez ajouter une pompe de secours quelconque pour vous protéger contre cette possibilité.
Vous disposez désormais de deux pompes, mais comment savoir si elles fonctionnent correctement ? Pour obtenir ces informations, vous devrez installer un manomètre de carburant ou un débitmètre de carburant (qui est essentiellement le même qu'un manomètre d'essence). C'est tout, juste un peu de la complexité supplémentaire qui distingue un système de pompe à carburant d'avion de base d'un système d'essence à écoulement par gravité.
Nous en apprendrons davantage sur la jauge de pression de carburant dans d'autres sections à venir.
Système de pompe à carburant pour avion | Comment fonctionne une pompe à carburant d'avion?
Le système de pompe à essence est assez similaire au système d'écoulement par gravité à tous points de vue. Les réservoirs de carburant sont le point de départ des deux systèmes. La distribution de carburant commence lorsque le carburant passe par une sortie couverte par un écran de doigt dans le fond du réservoir de carburant. Le carburant s'écoule du réservoir vers une soupape de sélection de carburant pratique dans le cockpit via une conduite en aluminium (au moins 3/8 "de diamètre).
Après avoir traversé la vanne de sélection du réservoir, l'essence est envoyée au filtre primaire, également appelé « gascolator », dont nous avons déjà parlé. Le gascolator se trouve généralement sur le pare-feu et devrait être le composant le plus bas du système de carburant. Il est toujours équipé d'une vanne de vidange rapide, qui permet de vidanger tout le système de carburant en une seule fois.
Lors de l'examen prévol, le gascolator permet également de vidanger du carburant pour vérifier la présence d'eau. Sans retirer les capots ou les couvercles, la vidange rapide doit être immédiatement accessible. Après avoir traversé le gascolator, le carburant filtré entre ou contourne une pompe de secours. En règle générale, il s'agit d'une pompe électrique, bien qu'il puisse également s'agir d'une pompe à oscillation manuelle.
Enfin, le carburant atteint la pompe entraînée par le moteur, qui est le cœur du système de pompe à carburant. Cette pompe mécanique entraînée par le moteur est fixée directement sur un patin auxiliaire sur le carter moteur, d'où elle alimente en carburant l'injecteur de carburant ou le carburateur sous pression. Bien que la pompe entraînée par le moteur soit la principale source de pression de carburant, les aéronefs produits en vertu d'un certificat de type approuvé doivent avoir une pompe à carburant auxiliaire de secours installée.
Parce que ces pompes à essence doivent fournir une pression suffisante pour transporter le carburant des réservoirs vers le carburateur ou l'injecteur de carburant, vous devez avoir un moyen de déterminer si la pression appropriée est produite. Comme indiqué précédemment, ce problème mineur est résolu avec l'installation d'une jauge de pression de carburant.
Installation de la jauge de pression de carburant
Les moteurs à réaction nécessitent-ils des pompes à carburant à très haute pression et si oui, de quelle pression ont-ils besoin ?
La jauge de pression de carburant à installer doit être calibrée pour s'adapter à la plage de pression de carburant du système. Un injecteur de carburant, par exemple, nécessite une pression de carburant standard d'environ 24 psi, alors qu'un carburateur de type pression ne nécessite pas plus de 15 psi. Un manomètre de pression de carburant capable de signaler des pressions bien supérieures à celles requises pour l'installation, par contre, peut ne pas être aussi précis qu'un manomètre étalonné pour une plage de pression de carburant plus petite.
Il y a encore une chose à laquelle penser. Les manomètres de carburant individuels ont généralement un diamètre de 2-1/4″ ou 2-1/16″ (type automobile). Dans le cadre d'un «groupe d'instruments», des jauges de pression de carburant sont également disponibles. Celles-ci sont extrêmement courantes et la plupart des constructeurs d'avions les emploient.
Une fois la jauge installée dans le tableau de bord ou à un endroit plus accessible, si nécessaire, un tube en aluminium avec des raccords AN standard la relie au carburateur ou à l'injecteur de carburant. En conséquence, une ligne en aluminium de 14 "ou même 3/16" devrait fonctionner. Connectez la conduite de pression de carburant à l'orifice de votre injecteur de carburant ou boîtier de carburateur à l'aide d'un raccord de style restricteur. La conduite de pression de carburant dans le compartiment moteur doit être un tuyau flexible pour avion construit avec des raccords métalliques conventionnels, plutôt qu'une conduite en aluminium entre le manomètre de carburant et le raccord de cloison pare-feu.
Pompe à essence entraînée par moteur d'avion | Pompe à essence mécanique d'avion
Pendant le fonctionnement normal du moteur, la pompe à carburant de l'avion entraînée par le moteur (mécanique) distribue automatiquement la bonne quantité de carburant à l'injecteur de carburant ou au carburateur à proximité. La pompe à carburant d'aviation à membrane AC bien connue est considérée comme la norme de l'industrie pour la plupart des petits moteurs d'avion. Il s'agit d'une pompe auto-amorçante avec des membranes spécialement conçues qui ne semblent pas être influencées par les nombreuses qualités chimiques uniques qui composent les carburants d'aujourd'hui.
Lorsque la pompe à carburant entraînée par le moteur appropriée est installée, elle doit être en mesure de fournir un débit de carburant minimum de 125% de ce qui est nécessaire pour une puissance de décollage maximale. Cette capacité excédentaire ne posera pas de problème car une soupape de décharge interne empêche le développement d'une pression de carburant excessive. La soupape de décharge interne est étalonnée en usine pour fournir le carburant à la pression d'entrée de carburant correcte pour une certaine installation de carburateur ou d'injecteur de carburant.
Les pompes à carburant à moteur ont une excellente réputation en matière de fiabilité, même si elles échouent. Le diaphragme se rompt le plus souvent, ce qui fait jaillir du carburant de la conduite de vidange. Si une telle défaillance se produit, on pense généralement qu'elle est due à la vieillesse plutôt qu'à un manque de ressources. Si le diaphragme se rompt et que l'évent n'est pas relié à une conduite éloignée des tuyaux d'échappement chauds vers une zone sûre à la mer, une pompe à carburant entraînée par un moteur défaillante peut présenter un risque d'incendie important. De plus, le moteur ne démarrera pas sans l'aide d'une pompe à carburant de secours.
Même si la pompe principale du moteur tombe en panne, une pompe auxiliaire peut maintenir votre machine en marche. Ceci est possible car les pompes à carburant entraînées par moteur à courant alternatif comportent une soupape de dérivation interne qui permet au carburant de s'écouler à travers la pompe même après une panne.
Pompe à essence auxiliaire d'avion | Pompe d'appoint dans le système d'alimentation en carburant des aéronefs | Pompe à carburant électrique pour avion
Une pompe auxiliaire, une pompe de surpression, une pompe électrique ou même une pompe à oscillation est une sauvegarde sous un autre nom. Ils ont tous le même objectif: assister la pompe entraînée par le moteur ou, dans les cas extrêmes, la remplacer totalement. Un moteur électrique autonome alimente la pompe à carburant auxiliaire - un pilote commandé par un interrupteur sur le tableau de bord.
But de la pompe de suralimentation dans le système de carburant de l'avion
Les pompes auxiliaires ou de suralimentation peuvent être utilisées à diverses fins, notamment:
- Il est utilisé dans l'application d'amorçage d'un moteur à injection de carburant avant le démarrage.
- Chaque fois que la pompe entraînée par le moteur tombe en panne ou ne peut pas maintenir un débit de carburant suffisant, elle est utilisée pour rétablir l'alimentation en carburant du moteur.
- Il est utilisé pour lutter contre la formation de vapeur, en particulier à des altitudes supérieures à 10,000 pieds.
- Aide au redémarrage du moteur lorsque le pilote de votre jet a laissé sécher l'un de vos réservoirs de carburant.
- Utilisation de la pompe de suralimentation pendant les décollages et les atterrissages par mesure de sécurité.
Lorsqu'elle est installée, la pompe de secours est généralement connectée en série à la pompe entraînée par le moteur. La pompe de suralimentation doit avoir une soupape de dérivation interne pour permettre à l'essence de passer à travers elle, qu'elle soit activée ou non, afin d'être installée de cette manière. Si une pompe de suralimentation électrique est connectée à la pompe entraînée par le moteur sans soupape de dérivation interne, chaque fois que la pompe de suralimentation est désactivée, tout le débit de carburant vers la pompe entraînée par le moteur est bloqué car aucune essence ne peut y circuler à moins qu'elle ne soit commutée. au.
Les soupapes de dérivation internes ne sont pas standard dans les petites pompes électriques basse pression utilisées par les constructeurs pour les moteurs équipés d'un carburateur. Lorsqu'elles sont utilisées pour augmenter une pompe entraînée par un moteur, ces pompes doivent être connectées en série avec la pompe du moteur. Un système parallèle peut en outre nécessiter un ou plusieurs clapets anti-retour unidirectionnels, selon l'installation, pour garantir que le carburant ne s'écoule que vers le moteur et non vers le réservoir pendant que la pompe électrique fonctionne. Dans tous les cas, un système parallèle sera toujours plus difficile à déployer qu'un système en ligne.
La pompe Wobble
Les pilotes de voltige sportive utilisent la pompe oscillante d'origine comme pompe à carburant de secours pour les avions. Elle fournit des services comparables à ceux d'une pompe auxiliaire électrique, comme l'assistance au démarrage du moteur et le maintien de la pression de carburant à la demande. Cependant, il est actionné manuellement par le pilote et ne nécessite pas de système électrique. L'installation d'une pompe oscillante est similaire à celle de toute autre pompe de suralimentation de dérivation interne. Autrement dit, il peut également être connecté en série à la conduite de carburant principale du moteur.
La nouvelle pompe à essence manuelle Christen améliorée remplace les pompes oscillantes de la série D excédentaires de la Seconde Guerre mondiale, qui se raréfient. L'installation de la pompe à carburant manuelle Christen est nettement plus légère, avec un seul dispositif compact contenant une soupape de carburant, un filtre à carburant et une pompe à essence.
Types de pompes à carburant dans les aéronefs »wiki utile Combien de types de pompe à carburant d'avion existe-t-il?
Il existe généralement 5 types différents de pompes à carburant pour aéronefs dans les aéronefs, à savoir les pompes à carburant manuelles, les pompes centrifuges de suralimentation, les pompes à éjecteur, les pompes électriques à pulsations et les pompes à carburant à palettes ; qui ont tous été décrits ci-dessous :
Pompes à essence manuelles
Des pompes à carburant d'avion à commande manuelle ont été installées dans certains avions à moteur alternatif d'époque. Ils sont utilisés pour compléter la pompe entraînée par le moteur et pour déplacer le carburant d'un réservoir à un autre. Ce sont essentiellement des pompes oscillantes, des pompes à double effet qui fournissent du carburant à chaque coup de poignée de pompe. Ce sont essentiellement des pompes à palettes avec des canaux percés au centre, permettant un mouvement de va-et-vient pour pomper l'essence plutôt qu'une rotation complète des palettes, comme c'est l'habitude avec les pompes à palettes électriques ou entraînées par un moteur.
Bien que simple et avec une marge d'erreur minimale, une pompe manuelle nécessite l'installation de conduites de carburant du cockpit à la pompe, ce qui présente un risque qui peut être évité en utilisant une pompe électrique. Les aéronefs légers modernes à moteur alternatif sont généralement équipés de pompes auxiliaires électriques. Cependant, pour amorcer le(s) moteur(s) au démarrage, ils utilisent fréquemment une pompe à main nue. Lorsque le bouton d'amorçage est tiré vers l'arrière, ces dispositifs simples sont des pompes à piston à simple effet qui aspirent du carburant dans le cylindre de la pompe. Le carburant est pompé par des conduites vers les cylindres du moteur lorsque le levier est poussé vers l'avant.
Pompes de surpression centrifuges
La pompe centrifuge est le type de pompe à carburant auxiliaire le plus fréquent que l'on trouve sur les avions, les avions massifs et performants. Il est alimenté par un moteur électrique et est généralement immergé dans le réservoir d'essence ou légèrement à l'extérieur du fond du réservoir, l'entrée de la pompe s'étendant dans le réservoir. Une soupape de retrait de pompe est souvent installée si la pompe est située à l'extérieur du réservoir, ce qui permet de retirer la pompe sans épuiser le réservoir d'essence.
Une pompe à cylindrée variable est une pompe de suralimentation centrifuge. Lorsque la roue tourne, elle prend du carburant au centre et l'expulse vers l'extérieur. Un clapet anti-retour dans la sortie empêche le carburant de retourner à la pompe. La sortie de la pompe est reliée à un tuyau d'alimentation en carburant. Si la pompe de suralimentation ne fonctionne pas, une soupape de dérivation peut être placée dans le système d'alimentation en carburant pour permettre à la pompe entraînée par le moteur d'extraire le carburant du réservoir.
Selon la phase d'exploitation de l'avion, certaines pompes à carburant centrifuges fonctionnent à plusieurs vitesses, définies par le pilote. Les pompes à carburant à une seule vitesse sont également répandues. Indépendamment de la température, de l'altitude ou de l'assiette de vol, les pompes à carburant centrifuges dans les réservoirs de carburant maintiennent une pression positive dans tout le système de carburant, éliminant ainsi le blocage de vapeur.
Parce que le moteur électrique est immergé dans le carburant, les pompes immergées sont dotées de revêtements à l'épreuve du carburant. Les pompes centrifuges placées à l'extérieur du réservoir n'en ont pas besoin, mais elles nécessitent un certain type d'entrée dans le carburant. Cela pourrait être un tube avec une vanne d'arrêt qui permet de remplacer la pompe sans vider le réservoir. Un tamis couvre l'entrée des deux types de pompes centrifuges pour empêcher l'ingestion de débris étrangers.
Pompes à éjecteur
Les réservoirs de carburant avec des pompes à carburant dans le réservoir, telles que les pompes centrifuges, sont conçus pour maintenir une alimentation en carburant constante à l'entrée de la pompe. Cela empêche la pompe de céder et garantit que le carburant la refroidit. Des chicanes, y compris des clapets anti-retour, également appelés clapets, peuvent être utilisées pour diviser la section du réservoir d'essence désignée pour l'installation de la pompe. Cela permet à l'essence de s'écouler vers l'intérieur de la pompe pendant les manœuvres, mais elle ne peut pas s'écouler vers l'extérieur.
Des pompes à éjecteur sont utilisées dans certains avions pour s'assurer que du carburant liquide est toujours présent à l'entrée de la pompe. Le débit de sortie de la pompe est renvoyé dans la zone du réservoir, où la pompe est positionnée via un tuyau de petit diamètre. Un venturi, qui fait partie de l'éjecteur, dirige le carburant. Une basse pression est créée lorsque le carburant se précipite à travers le venturi.
Le carburant peut être aspiré dans l'ensemble éjecteur et pompé dans la section du réservoir de la pompe à carburant par l'intermédiaire d'une admission, ou conduite, qui commence à l'extérieur de la région de la pompe du réservoir. En conjonction avec les clapets anti-retour à chicane, les pompes à éjecteur maintiennent une charge de carburant positive à l'entrée de la pompe.
Pompes électriques à pulsations
Des pompes à carburant auxiliaires plus petites et moins coûteuses sont fréquemment utilisées dans les avions de l'aviation générale. La pompe électrique à impulsions, souvent connue sous le nom de pompe à essence à piston, est largement utilisée. Sur les avions plus gros, il est généralement utilisé de la même manière qu'une pompe à carburant centrifuge, sauf qu'il est positionné en aval des sorties du réservoir de carburant.
La pompe à carburant entraînée par le moteur est acheminée en parallèle avec la pompe à carburant électrique pulsée. Il fournit du carburant avant que la pompe à carburant entraînée par le moteur n'atteigne sa vitesse lors du démarrage, et il peut également être utilisé comme réserve pendant le décollage. Il peut également être utilisé pour éviter les écluses de vapeur à haute altitude. Un piston aspire le carburant et pousse l'essence hors de la pompe électrique pulsée. Le plongeur est déplacé d'avant en arrière dans un mouvement pulsé par un solénoïde qui alterne entre l'électrification et la mise hors tension.
La pression du carburant à la sortie de la pompe commande la pompe à carburant électrique pulsée à simple effet. La pompe tourne rapidement lorsque de l'essence est nécessaire, avec une basse pression à la sortie de la pompe. La pompe ralentit à mesure que la pression du carburant augmente car le ressort calibré rencontre une résistance tout en essayant de propulser le piston vers le haut. Le mouvement du piston est amorti par un ressort au centre.
Pompes à essence à palettes
Les types de pompes à carburant les plus répandus dans les avions à moteur alternatif sont les pompes à carburant à palettes. Elles peuvent être utilisées comme pompes à essence primaires ainsi que comme pompes auxiliaires ou de suralimentation. D'autre part, la pompe à palettes est une pompe à cylindrée constante qui transporte un volume continu de carburant à chaque tour de la pompe. Un moteur électrique fait tourner l'arbre de la pompe lorsqu'il est utilisé comme pompe auxiliaire. La boîte de vitesses auxiliaire actionne souvent la pompe à palettes dans les systèmes à moteur.
Un rotor excentrique est entraîné à l'intérieur d'un cylindre, comme c'est le cas avec toutes les pompes à palettes. Les aubes glissent dans et hors des fentes sur le rotor, qui sont maintenues contre la paroi du cylindre par une goupille d'espacement flottante centrale. L'espace de volume généré par la paroi du cylindre, le rotor et les aubes augmente puis diminue lorsque les aubes tournent autour du rotor excentrique.
L'essence est aspirée dans la pompe par un orifice d'entrée où les aubes produisent un volume de volume croissant. L'espace généré devient plus petit à mesure que la rotation progresse. Le carburant est pompé hors du cylindre par un orifice de sortie positionné à cet endroit. Le mécanisme de dosage de carburant du moteur fournit plus d'essence qu'il n'en a besoin pour fonctionner. Le volume constant d'une pompe à palettes, en revanche, peut être excessif.
La plupart des pompes à palettes contiennent une fonction de décompression qui peut être ajustée pour réguler le débit. Il fonctionne en utilisant la pression accumulée à la sortie de la pompe pour retirer une vanne de son siège, permettant à l'excès d'essence de retourner du côté de l'admission de la pompe. Le volume de carburant correct est donné en plaçant la décharge à une pression supérieure à la pression d'admission d'air du dispositif de dosage de carburant du moteur.
Le carburant doit circuler à travers la pompe vers le doseur de carburant pendant que le moteur démarre ou si la pompe à palettes ne fonctionne pas. Une soupape de dérivation à l'intérieur de la pompe est utilisée pour ce faire. Lorsque la pression de carburant d'admission de la pompe est supérieure à la pression de carburant de sortie, une plaque faiblement suspendue sous la soupape de décharge surmonte la pression du ressort.
Lorsque la pompe à palettes est la pompe à carburant primaire entraînée par le moteur, des pompes à carburant de type à palettes compensées sont utilisées. Au fur et à mesure que la pression d'entrée d'air du dispositif de dosage de carburant change en raison de l'altitude ou de la pression de sortie du turbocompresseur, le réglage de la soupape de décharge module automatiquement pour fournir la distribution correcte de carburant. La source de pression d'air d'entrée est connectée à une chambre d'évent au-dessus d'un diaphragme couplé au mécanisme de décharge. Le diaphragme assiste ou résiste à la pression du ressort de la soupape de décharge lorsque la pression d'air change, ce qui permet une alimentation en carburant appropriée pour l'état actuel au niveau du doseur de carburant.
Curieux de connaître les concepts de la robotique ? Cliquez ici.
Lisez aussi:
- Réservoir de carburant d'avion
- Consommation de carburant des avions
- Vanne de sélection de carburant pour avion
J'ai une formation en ingénierie aérospatiale et je travaille actuellement sur l'application de la robotique dans l'industrie de la défense et des sciences spatiales. J'apprends continuellement et ma passion pour les arts créatifs me pousse à concevoir de nouveaux concepts d'ingénierie.
Les robots remplaçant presque toutes les actions humaines à l'avenir, j'aime présenter à mes lecteurs les aspects fondamentaux du sujet d'une manière simple mais informative. J'aime également me tenir au courant simultanément des progrès de l'industrie aérospatiale.
