Réservoir de carburant d'avion - 10+ caractéristiques importantes et caractéristiques de conception

Réservoir de carburant d'avion

Source de l'image: Dylan Ashe de San José, États-Unis, Couleurs classiques Southwest Airlines N648SW Boeing 737-3H4 SJCCC BY-SA 2.0

Sujet de discussion : Réservoir de carburant d'avion et ses caractéristiques de conception

Système de réservoir de carburant d'avion

Dans notre article précédent, nous avons découvert le système de carburant de l'avion et le rôle d'un Pompe à carburant d'avion joue dedans. Dans cet article, nous allons franchir une nouvelle étape dans ce voyage et en apprendre davantage sur un autre composant du système de carburant de l'avion, qui est le réservoir de carburant de l'avion.

Qu'est-ce qu'un réservoir de carburant d'avion ?

Un système de carburant d'avion, comme exprimé de façon incandescente, permet l'équipage doit pomper, gérer et transporter le carburant d'aviation vers le système de propulsion et l'APU de l'avion, et le carburant de l'avion est conservé dans le réservoir de carburant de l'avion, qui est un élément crucial des systèmes de carburant d'aviation. Les réservoirs sont des constructions scellées de type intégré qui sont ventilées dans l'atmosphère; dans toutes les conditions, il y a au moins une vanne d'évent ouverte (pour chaque réservoir). Le système de ventilation est destiné à maintenir les pressions des réservoirs dans des plages de sécurité. Les longerons, les nervures et les longerons constituent la majorité de la structure du réservoir.

Les réservoirs de carburant se trouvent normalement dans le caisson de voilure de l'avion. Un minimum d'un réservoir est fourni pour chaque moteur. Un avion bimoteur, par exemple, a un réservoir principal de chaque côté du fuselage et si la taille et l'autonomie de l'avion nécessitent plus de carburant, le caisson de voilure central est conçu pour l'accueillir. Sur un avion quadrimoteur, il y a deux réservoirs principaux de chaque côté du fuselage, le réservoir central fournissant une capacité supplémentaire. Des réservoirs de réserve et d'équilibre, ainsi que des réservoirs de carrosserie, peuvent être inclus dans le système de carburant.

La conception de chaque réservoir de carburant doit lui permettre de supporter les vibrations, l'inertie et les divers types de charges d'impact qu'il peut subir pendant son fonctionnement, sans aucune erreur. Le volume total épuisable pour tout réservoir doit être suffisant pour supporter 30 minutes de fonctionnement continu au minimum, à la puissance maximale. De plus, l'alimentation en carburant inutile doit être prise en compte dans chaque indicateur de quantité de carburant.

Jauge de réservoir de carburant d'avion

Une jauge tubulaire en plastique transparent calibrée pour mesurer les niveaux de carburant des avions rapidement et avec précision. Il est simplement immergé dans le réservoir de carburant de l'avion en plaçant le pouce sur l'extrémité de la jauge et en la soulevant. L'échelle calibrée sur le côté du tube est utilisée pour déterminer le niveau de carburant. Un tableau d'étalonnage vierge est inclus avec la jauge de carburant « universelle ».

Comment fonctionne un réservoir de carburant d'avion ?

Test de charge du réservoir de carburant de l'avion

Il existe une variété de normes d'essai de réservoir pour s'assurer que le réservoir de carburant de l'avion est capable de supporter les contraintes et les forces rencontrées pendant toute l'opération de vol. L'un des principaux objectifs est de s'assurer que les réservoirs sont suffisamment solides pour rester fonctionnels et ne pas se déformer sous des charges variables. La capacité de résister aux vibrations sans fuite est également un facteur à prendre en compte. Les chars sont mis à l'épreuve dans les conditions les plus extrêmes possibles. La structure supportant le réservoir de carburant doit être conçue pour les charges critiques qui pourraient survenir lors du vol ou de l'atterrissage avec des charges de pression de carburant.

Le système de carburant a été méticuleusement développé pour maximiser la protection du système pendant les atterrissages roues relevées et les circonstances d'accident. Pour réduire le risque de fuite d'essence et d'inflammation dans le cas d'un atterrissage roue haute, les composants du système de carburant sont placés dans des emplacements protégés par la structure de l'avion et à l'extérieur de la zone de « nettoyage ». La peau du fuselage et les éléments structurels lourds absorbent l'énergie du choc d'atterrissage et protègent contre les éraflures au sol.

Le train d'atterrissage de rupture, les fixations de jambe de force et les fixations de volet de rupture sont tous destinés à empêcher les réservoirs de carburant de se rompre. À l'intérieur du contour du fuselage, tous les réservoirs sont conçus pour résister à des charges d'atterrissage d'urgence particulières.

Conception de réservoir de carburant d'avion | Construction de réservoir de carburant d'avion

En matière de gestion du combustible, l'objectif de la conception est de réduire les risques d'incendie et d'explosion. Un incendie ou une explosion nécessite trois éléments : un matériau combustible, de l'oxygène et une source d'inflammation. Le risque d'incendie est réduit à zéro si l'un de ces éléments est retiré et que les sources d'inflammation sont sous le contrôle du concepteur.

En conséquence, beaucoup de précautions ont été prises pour éliminer les sources d'inflammation potentielles et dans les situations où les sources d'inflammation ne peuvent être évitées, des efforts ont été entrepris pour réduire les fuites involontaires de fluide inflammable et fournir une ventilation pour empêcher l'accumulation de vapeur. De plus, les conceptions structurelles ont été conçues pour limiter les risques d'incendie en cas de collision. Le contrôle de la source d'allumage, le contrôle des fluides inflammables et la résistance aux collisions sont les 3 méthodes principales pour rendre un système de carburant plus sûr. Les sections suivantes expliquent comment diverses méthodes sont utilisées dans les installations de systèmes de carburant.

La ventilation et le drainage sont fournis dans les zones proches du réservoir de carburant, dans l'aile et une partie de celle-ci. Cela empêche les vapeurs dangereuses et le carburant liquide de s'accumuler. Pour éviter de déverser des substances combustibles dans des zones potentiellement dangereuses, les sorties de ventilation et de vidange sont stratégiquement placées. Des tests en vol sont effectués pour s'assurer que les zones de ventilation sont adéquates et qu'aucune accumulation de pression ne s'est produite. Des barrières anti-fumée et anti-carburant sont toujours utilisées pour séparer les réservoirs de carburant des compartiments occupés. Un réservoir de carburant d'avion peut être endommagé par une panne de moteur non confinée, entraînant une fuite de carburant.

Détection de fuite de réservoir de carburant d'avion

Installations de réservoir

Les installations de réservoirs de carburant d'aéronefs sont soumises à diverses exigences. Il n'est pas recommandé d'installer le réservoir du côté moteur d'un pare-feu, alors qu'une distance minimale de 12 pouces entre le réservoir de carburant et le pare-feu est positive. Une enceinte étanche aux fumées et à l'épreuve du carburant doit séparer les compartiments intérieurs de l'avion des réservoirs de carburant de l'avion. Le réservoir ne doit pas être affecté par les charges de pressurisation. Des baies sèches scellent le carburant dans la zone située au-dessus du moteur, où un déversement sur des surfaces chaudes peut déclencher un incendie.

Arrêt de carburant

Une capacité de coupure de carburant est fournie sur chaque moteur et groupe auxiliaire de puissance, ainsi que sur le longeron d'aile. Une vanne empêche le carburant de se libérer en grande quantité à travers une conduite endommagée lors de la séparation complète du moteur lorsqu'elle est fermée. Il existe deux modes d'actionnement : une poignée coupe-feu et un arrêt de puissance. Les câbles vers la vanne sont dupliqués et isolés. La vanne est réglée pour se fermer à l'arrêt du moteur, tandis qu'elle reste attachée au réservoir de carburant de l'avion en cas de panne.

Composants de transport de carburant

Des composants et des conduites de transport de carburant se trouvent parfois dans ou à proximité de zones d'incendie, ce qui présente un risque de fuite de carburant. Ces composants et fils sont rendus ignifuges à l'intérieur des zones d'incendie. Le risque de fuite de la conduite de carburant et des composants est réduit en enfermant la source avec un 2nd barrière scellée.

Le carénage est vidé par-dessus bord et la sortie de vidange est placée dans un endroit sûr et visible, permettant de repérer et de rectifier les fuites avant qu'elles ne deviennent dangereuses. Les conduites de carburant qui traversent les zones sous pression sont enfermées dans un carénage drainable et ventilé. La conduite de ventilation est connectée à un mât de drainage qui est situé en toute sécurité.

Carter de réservoir de carburant d'avion

La construction et l'installation appropriées du réservoir de carburant sont la première étape pour empêcher les impuretés du carburant alimenté au(x) moteur(s). La plus grande valeur du puisard entre 0.25 % effectif de la capacité du réservoir et 1/16 gallon, doit être vidangée dans des attitudes normales au sol et en vol. Cela comprend également le drainage de toute quantité dangereuse d'eau des zones des réservoirs vers son puisard et l'accessibilité à un bol ou à une chambre de sédimentation doit être fournie dans les systèmes de carburant à moteur alternatif, avec une capacité de 1 once par 20 gallons de carburant à bord.

Bouchons de remplissage de réservoir de carburant d'avion

Chaque raccord de remplissage vers un réservoir de carburant doit être marqué. Les ouvertures de remplissage sur les aéronefs alimentés uniquement par du carburant ne doivent pas dépasser 2.36 pouces de diamètre. Les orifices de remplissage des avions à turbine ne doivent pas mesurer moins de 2.95 pouces de diamètre. Le carburant renversé n'est pas autorisé à pénétrer dans le compartiment du réservoir de carburant ou dans toute autre partie de l'avion, à l'exception du réservoir lui-même.

Pour l'orifice de remplissage principal, chaque bouchon de remplissage doit offrir un joint étanche au carburant. De petites ouvertures dans le bouchon du réservoir de carburant peuvent cependant être prévues pour la ventilation ou pour permettre le passage d'une jauge de carburant à travers le couvercle. L'avion doit être connecté électriquement à l'équipement de ravitaillement au sol à toutes les stations de ravitaillement (à l'exception des points de connexion de ravitaillement sous pression).

Sortie de réservoir de carburant d'avion

La sortie du réservoir de carburant ou la pompe de surpression nécessite une crépine de carburant, de 8 à 16 mailles/pouce sur les avions à moteur alternatif et elle doit être à la portée du personnel d'inspection pour le nettoyage et l'inspection. Il devrait y avoir un espace libre cinq fois le diamètre de la ligne de sortie et un diamètre de crépine équivalent au diamètre de la sortie du réservoir de carburant. Les crépines de carburant des aéronefs à turbine doivent interdire le passage de tout objet qui pourrait obstruer le débit de carburant ou endommager les composants du système de carburant.

Emplacement du réservoir de carburant de l'avion – Qu'est-ce qui l'influence ?

Les avions transportent de grandes quantités de carburant pour atteindre les destinations nécessaires, en particulier celles qui sont éloignées du lieu de départ. Notamment, le poids de carburant peut parfois environ 1/3rd du poids total de l'avion ! Mais avez-vous déjà réfléchi à l'endroit où il est conservé? Oui, vous avez tout à fait raison. Le carburant est stocké à l'intérieur des ailes de la plupart des avions, petits et grands. Êtes-vous curieux de savoir pourquoi? Voici quelques-unes des raisons les plus importantes :

  1. Pour équilibrer le poids : A l'intérieur de l'avion, il est nécessaire d'examiner non seulement la configuration des sièges et la position de la cargaison, mais aussi le positionnement du fioul lourd. Le carburant, en particulier, maintient le centre de gravité de l'avion près de l'endroit où il devrait être.
  2. Pour contrer le stress : Peu de temps après le décollage, la masse de l'avion crée une tension sur les ailes et le carburant agit comme contre-contrainte. Cela empêche des changements drastiques dans l'angle dièdre de l'aile. Dans les avions plus gros, laisser les réservoirs d'aile vides pourrait entraîner la rupture des ailes.
  3. Pour réduire le flottement des ailes : Le poids du carburant confère de la rigidité à l'aile, réduisant ainsi les vibrations des ailes dues au flux d'air. Un flottement important est si dangereux qu'il peut provoquer l'effondrement complet de l'aile. Du coup, mettre du carburant dans les ailes est une idée géniale qui fait voler les avions !

Réservoirs de carburant d'avion dans les ailes

Avantages

Les réservoirs de carburant sont souvent intégrés dans les ailes des avions de passagers, et lorsqu'il y a également des réservoirs à l'intérieur du corps de l'avion, les réservoirs des ailes sont utilisés en premier. L'injection de carburant lourd directement dans la source de portance réduit le stress sur l'aile pendant le décollage et le vol global. Le placement du réservoir de carburant de l'avion dans les ailes principales écarte l'accumulation de masse importante du centre de gravité de l'avion, ce qui améliore l'efficacité du vol et facilite une utilisation moindre de l'ascenseur.

Les ailes sont souvent inutiles pour le stockage de marchandises ou les sièges passagers en raison de leur forme inégale et de l'absence de fenêtres. Cependant, sa construction creuse permet un stockage de carburant dans l'aile et une utilisation efficace de l'espace ; les longerons structurels des réservoirs à « ailes humides » diminuent le ballottement. Réservoir de carburant généralement placé dans les ailes, ce qui les éloigne du voyageur et de l'équipage en cas de fuite ou d'accident.

Inconvénients

Mais un tel emplacement du réservoir de carburant de l'avion présente également quelques inconvénients. Le carburant projeté latéralement dans les réservoirs en raison de turbulences ou d'un vol non coordonné peut entraîner un déplacement latéral du poids et peut-être une instabilité latérale. Lorsqu'il y a un manque de carburant et que le vol n'est pas coordonné, le moteur peut souffrir d'une panne de carburant simplement parce que le carburant s'est déversé des puisards dans les réservoirs. Ces problèmes peuvent être résolus par des réservoirs de carburant correctement déroutés et l'utilisation de trémies d'alimentation alimentées par les réservoirs principaux à partir desquels le moteur boit.

De plus, le carburant ne peut pas être vidangé uniformément des deux réservoirs en même temps sur les avions qui utilisent un système d'alimentation en carburant à siphon, comme les avions à aile basse. Ceci est particulièrement problématique dans les avions monomoteurs lorsque des systèmes de carburant séparés sont dédiés à deux moteurs. Dans ces cas, le moteur tirera du carburant des réservoirs de gauche ou de droite, qui est contrôlé par une vanne de sélection de carburant dans le cockpit.

L'alimentation en carburant du moteur doit être sélectionnée manuellement sur les avions sans système de gestion du carburant autonome. Pour éviter un déséquilibre latéral et une réduction de l'alimentation en carburant, alternez régulièrement l'alimentation des deux réservoirs. De plus, si ce programme d'échange de réservoir de carburant est ignoré pendant une période prolongée, le moteur peut manquer de carburant, entraînant un atterrissage forcé.

Ventilation du réservoir de carburant des avions

Pour éviter l'accumulation de fluides ou de fumées inflammables, chaque compartiment du réservoir doit être ventilé et vidé, les compartiments adjacents au réservoir doivent également être ventilés et vidés.

Les réservoirs de carburant d'avion doivent être construits, placés et placés de manière à retenir le carburant lorsqu'ils sont soumis à des charges d'inertie causées par des facteurs de charge statique ultime, ainsi que dans des conditions similaires à celles rencontrées lorsque l'avion atterrit sur une piste pavée à un vitesse d'atterrissage normale avec trains rentrés. Du carburant doit également être disponible au cas où l'un des engrenages tomberait en panne ou qu'un support moteur se séparerait du moteur.

Système de ventilation de réservoir de carburant d'avion

Le concept de mise à l'air libre du réservoir de carburant est simple à saisir. L'évent existe pour que le réservoir puisse respirer; il permet à l'air et au carburant de s'échapper lorsque le réservoir est trop rempli. Parce que la pression atmosphérique est affectée par les changements atmosphériques, la ventilation est particulièrement cruciale pendant la montée et la descente de l'avion. Lorsque le carburant se réchauffe, il augmente de volume et diminue en refroidissant. Même si vous ne pilotez pas l'avion, le niveau de carburant dans vos réservoirs change au cours de la journée.

Parce que votre réservoir a besoin de respirer, il a besoin d'un évent qui peut atténuer à la fois le vide et la pression. Parce que le carburant est tiré d'un réservoir pour alimenter le moteur, il doit être reconstitué par quelque chose : de l'air. Le réservoir de carburant de l'avion ne peut pas être rempli à moins qu'il ne puisse laisser sortir l'air, et il ne peut pas retirer le carburant sans laisser entrer l'air.

Si les évents se bouchent pendant le vol, par exemple lorsque le réservoir contient 50 % de carburant et 50 % d'air, le carburant continuera à être aspiré, mais l'air restant devra se dilater pour occuper un volume plus important. Il en résulte une chute de pression - ou, si vous préférez, un vide partiel - par rapport à la pression extérieure. Dans tous les cas, le carburant s'épuisera bientôt ou le réservoir tombera sur lui-même, implosant.

Pourquoi est-il nécessaire de ventiler tous les réservoirs de carburant des avions ?

En résumé, le réservoir de carburant de l'avion doit être ventilé pour :

  1. Maintenez une pression de refoulement +ve pour une pompe de surpression immergée.
  2. Maintenez la différence de pression entre le réservoir et l'atmosphère au minimum.
  3. Débarrassez-vous des vapeurs du carburant.

Une conduite de ventilation est présente dans chaque carburateur avec des connexions d'élimination des vapeurs et dans chaque moteur à injection de carburant avec des installations de retour de vapeur pour renvoyer les vapeurs vers l'un des sommets du réservoir de carburant. Les réservoirs multiples représentent une utilisation dans un ordre spécifié qui fait que la conduite d'évent de vapeur retourne au réservoir de carburant utilisé en premier, à moins que la capacité relative des réservoirs ne rende avantageux le retour à un autre réservoir.

Un gaspillage excessif de carburant lors des manœuvres acrobatiques, en particulier de courtes périodes de vol inversé, doit être évité pour les avions de catégorie acrobatique. Lorsqu'un vol régulier est repris après un mouvement acrobatique pour lequel une certification est nécessaire, le siphonnage du carburant de l'évent doit être impossible.

Capacité du réservoir de carburant de l'avion

Le réservoir de carburant d'un avion est séparé en trois sections : Réservoirs d'aile, Réservoirs de l'aile centraleainsi que Garniture de réservoirs.

Réservoirs de carburant principaux de Jet Liner ; Source de l'image : TosakaLes principaux réservoirs de carburant des avions de ligneCC BY-SA 3.0

Réservoirs d'aile

Les Wing Tanks, comme leur nom l'indique, sont les réservoirs placés dans les ailes de l'avion. Ils contiennent environ 70 % du carburant total de l'avion. Ils sont encore décomposés en-

  1. Réservoirs extérieurs– Les réservoirs extérieurs sont positionnés au bout des ailes, à l'extrémité des ailes.
  2. Réservoirs centraux– Les réservoirs au centre des ailes sont appelés réservoirs centraux.
  3. Réservoirs intérieurs– Ces réservoirs sont positionnés près de l'emplanture de l'aile. Les principaux réservoirs d'alimentation sont constitués des réservoirs central et intérieur.
  4. Réservoirs de débordement– Les réservoirs de débordement sont positionnés vers la pointe de l'avion. Si le carburant dans les réservoirs principaux déborde, il sera recueilli dans ces réservoirs.

Réservoirs de l'aile centrale

Les réservoirs de l'aile centrale sont ceux positionnés dans le ventre du fuselage de l'avion, entre les racines des deux ailes.

Source de l'image: Maxxl2Adam a700 fr, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Garniture de réservoirs

Les réservoirs de compensation sont placés à la queue de l'avion dans les ailes de queue ou les stabilisateurs horizontaux. Ils contiennent la plus petite quantité de carburant.

Quelle est la taille d'un réservoir de carburant d'avion?

Un petit avion peut avoir une capacité de carburant de 4000 5000 à 26000 30000 litres, un avion de taille moyenne peut avoir de 130000 190000 à 200000 323000 litres, un gros-porteur peut avoir de XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX litres et un très gros gros porteur peut avoir de XNUMX XNUMX à XNUMX litres. litres.

Considérez la capacité de carburant d'un gros avion comme l'Airbus A380. En raison de sa taille, l'Airbus A380 a une grande capacité de carburant. Le carburant est réparti entre le réservoir du stabilisateur horizontal et le réservoir de l'aile et chacun des réservoirs de l'aile est constitué d'un réservoir extérieur, d'un réservoir tampon, d'un réservoir intermédiaire et d'un réservoir intérieur, etc. Le réservoir de compensation et un réservoir d'aération arrière sont situés sur le stabilisateur horizontal. .

Le réservoir d'évent est un réservoir de stockage pour le carburant qui déborde des réservoirs principaux. Chaque aile a une capacité totale de carburant de 120 tonnes. Les réservoirs de compensation contiennent 18800 320 kg de carburant, ce qui équivaut à la capacité de carburant d'un Airbus A2. La capacité totale de carburant est de 120*240 (réservoirs d'aile) = 18.8 tonnes + 258.8 tonnes (réservoirs de garniture), pour un total de 323500 tonnes (XNUMX litres) de carburant.

À propos d'Esha Chakraborty

J'ai une formation en ingénierie aérospatiale, je travaille actuellement à l'application de la robotique dans l'industrie de la défense et des sciences spatiales. Je suis un apprenant continu et ma passion pour les arts créatifs me maintient enclin à concevoir de nouveaux concepts d'ingénierie.
Avec des robots remplaçant presque toutes les actions humaines dans le futur, j'aime apporter à mes lecteurs les aspects fondamentaux du sujet d'une manière simple mais informative. J'aime aussi me tenir au courant des progrès de l'industrie aérospatiale simultanément.

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