Stabilirea programului consumului de combustibil - BOEING 737

Stabilirea programului consumului de combustibil

Cantitatea de combustibil existenta la bord reprezinta, in unele cazuri, peste jumatate din greutatea aeronavei.

De aceea o importanta deosebita o are amplasarea rezervoarelor pe aeronava, cat si ordinea de consum a combustibilului din rezervor.

Aceasta din urma este dictata de ratiuni de descarcare de sarcina aerodinamica a aripii in timpul zborului, precum si din motive de pastrare a centrului de greutate al avionului in limitele pentru avioanele cu aripa in sageata.

La avioanele cu aripa dreapta, centrul de greutate al rezervoarelor se afla pe axa de tangaj (transversala), consumul de combustibil neinfluentand substantial pozitia centrului de greutate al avionului, deci modul de pilotare.

Combustibilul din rezervoare se consuma in timpul zborului, in general, de la centru spre extremitatile aripii.

Asupra unei semiaripi actioneaza, in plan vertical, forta rezultanta (sarcina aerodinamica):

F₂ - forta portanta a aripii;

G_m - greutatea motorului;

G_a - greutatea proprie a aripii;

G_c - greutatea combustibilului din semiaripa.

Asadar, solicitarea in plan vertical a semiaripii este mult mai mica atunci cand G_c este mai mare. De aceea, la toate avioanele, printre datele generale si limitarile de zbor ce caracterizeaza avionul, obligatoriu figureaza si greutatea avionului cu combustibil zero.

Momentul rezultant M fata de axa de ruliu ce actioneaza asupra semiaripii este cu atat mai mic, cu cat valoare greutatii combustibilului este mai mare, precum si bratul acestei forte pana la axa de ruliu (axa longitudinala a avionului) este mai mare. Din aceasta cauza se impune un consum al combustibilului de la centru la extremitatile aripii. Realizand un astfel de consum al combustibilului, valoarea fortei G_c scade pe masura ce se consuma combustibilul, iar bratul acesteia fata de axa de ruliu creste, momentul M_gc dat de greutatea combustibilului semiaripii fata de axa de ruliu a avionului mentinandu-se la o valoare apreciabila. Momentul rezultant fata de axa de ruliu (incastrarea aripii) este dat de relatia:

- momentul dat de sarcina aerodinamica;

- momentul dat de greutatea motorului;

- momentul dat de greutatea proprie a semiaripii;

- momentul dat de greutatea combustibilului.

Aceasta modalitate de a consuma combustibilul se intalneste, in general, la majoritatea avioanelor de transport cu aripa cu un unghi de sageata redus sau cu un unghi de sageata apreciabil, dar la care problema centrajului (pastrarea pozitiei centrului de greutate al avionului intre niste limite prestabilite) nu este agravata de aceasta ordine de consum.

La avioanele cu un unghi de sageata mare si "sensibile" din punct de vedere al centrajului, ordinea de consum este modificata in sensul ca se consuma combustibilul din rezervoarele aflate in zona centrala simultan cu cele extreme.

Rolul de a inmagazina si de a distribui o cantitate determinata de combustibil spre pompele principale ale motorului, la presiunea si cantitatile necesare, la toate altitudinile si regimurile pentru care este construita aeronava, revine instalatiei de combustibil. Din aceasta instalatie fac parte: rezervoarele, conductele, filtrele, tevile de preaplin, tuburile de centraj (drenaj), supapele, aparatele de control automat, etc. in cele ce urmeaza vom prezenta unele elemente ale instalatiei de combustibil care presupun comanda automata si actionare electrica.

Pompele electrice auxiliare sunt destinate sa asigure consumul de combustibil din rezervoare prin pomparea acestuia in conducta principala de combustibil. Ele sunt formate dintr-o pompa centrifuga, actionata de un motor electric de curent alternativ.

Pompa se monteaza in partea inferioara a rezervorului de combustibil. Exista si pompe de combustibil care se ponteaza in interiorul rezervorului, de o constructie speciala, iar racirea se face cu ajutorul combustibilului existent in rezervor. Spre deosebire de acestea, pompele de transvazare, sunt destinate debitarii de combustibil dintr-un grup de rezervoare in altul, in scopul mentinerii centrajului aeronavei. Din punct de vedere constructiv, aceste pompe nu difera de cele auxiliare, iar motoarele electrice ale pompelor de transvazare pot fi cu excitatie in serie sau independenta. Mai trebuie mentionate si pompele de pornire, tot actionate electric, al caror rol este acela de a asigura debitul de combustibil la injectia din camerele de ardere in procesul de pornire.

Pompele principale, avand turatie mica pe timpul pornirii, nu pot asigura combustibilul necesar. Pompele de pornire sunt de inalta presiune, a caror angrenaje sunt actionate de un motor cu excitatie in serie.

Pentru a asigura deplasari in limitele admise ale centrului de greutate al aeronavei, combustibilul din rezervoare este consumat dupa un anumit program executat prin pompele auxiliare. In prezent se aplica doua metode de comanda a ordinii de consum a combustibilului:

comanda dupa un program dinainte stabilit;

comanda in functie de deplasarea centrului de greutate al avionului.

In majoritatea cazurilor se aplica metoda de comanda dupa program, dar exista si sisteme unde avem comanda dupa un program in regimuri normale, iar la aparitia unor situatii de avarie, comanda dupa program e asistata prin sistemul automat de comanda care reactioneaza la deplasarile centrului de greutate.

a)      - initial se consuma combustibil din zona centrala (CG se deplaseaza spre spate)

b)      - initial se consuma combustibil din zona extrema a aripii (CG se deplaseaza spre in fata)

Sistemul de comanda dupa program a combustibilului trebuie sa asigure:

debitarea neintrerupta a combustibilului la pompele principale;

comanda automata a ordinii de consum a combustibilului din rezervor pana la epuizarea acestuia;

posibilitatea trecerii la comanda manuala.

In scopul satisfacerii acestor cerinte, pompele auxiliare trebuie sa poata actiona in unele din urmatoarele regimuri de functionare:

regimul corespunzator debitului minimal al pompei;

regimul principal, la care pompele creeaza presiunea normala in sistem;

regimul fortat, corespunzator debitului maxim necesar pentru golirea rapida a unui grup de rezervoare in momentul trecerii pe un consum din alt grup de rezervoare.

Dispozitivul de comanda dupa program a combustibilului cuprinde un sistem de traductoare inductive plasate in rezervoare, care comuta pompele si supapele electromagnetice, astfel incat nivelul combustibilului sa aiba cotele dinainte programate.

In sistemul de comanda dupa program a consumului de combustibil sunt prevazute lampi de semnalizare luminoasa, care indica inceputul consumului de carburant din grupurile de rezervoare, precum si limitele de combustibil, mica si critica.

Asadar, comanda dupa program a ordinii de consum se reduce la comutarea pompelor auxiliare din rezervoare astfel incat, prin consumul combustibilului sa nu se afecteze centrajul aparatului de zbor. Daca totusi unul dintre motoare se defecteaza, sistemul este dublat de o comanda manuala in functie de deplasarea centrului de greutate. In acest scop sunt prevazute doua intrerupatoare actionate de echipaj care pun in functiune doua pompe de transvazare. Ca elemente sensibile, in automatica programului de consum se folosesc mai multe punti cu inductivitate variabila in unul din brate. Aceste punti servesc in sistemul de comanda a pompelor, robinetelor de semnalizare a cantitatii ramase si de alimentare cu combustibil.

In general, partea automata este constituita pentru comanda alimentarii cu carburant, pentru cuplarea semnalizarii corespunzatoare si pentru semnalizarea restului minim de combustibil.

Practic avem doua traductoare inductive, avand miezurile mobile de-a lungul unui ghidaj cilindric, plasate la un nivel bine determinat in rezervor. Miezurile fiind montate pe cate un flotor, vor urmari nivelul combustibilului.

Bobina L₂, are inductivitate constanta spre deosebire de L₁, care fiind amplasata la nivelul X in rezervor isi modifica inductivitatea cand nivelul miezului de otel patrunde in interiorul infasurarii. Atunci inductivitatea va fi maxima.

Infasurarile miezurilor se gasesc conectate in doua laturi ale unei punti, celelalte doua laturi fiind prevazute cu rezistentele R₁ si R₂. Aceste miezuri comanda, in functie de nivelul combustibilului (prin dezechilibrul puntii mentionate) intrarea in functiune a motoarelor electrice M₁ si M₂ care actioneaza pompele de transvazare, concomitent cu asigurarea unor semnalizari optice. In cazul in care puntea este folosita ca semnalizator al cantitatii de combustibil (umplerea rezervoarelor, rezervoarele minime de navigatie sau orice alta cantitate), bobina L₁ este astfel amplasata incat isi modifica inductivitatea atunci cand nivelul de combustibil este maxim, iar bobina L₂ este astfel amplasata incat isi poate modifica inductivitatea cand in rezervor a mai ramas o cantitate minima de combustibil.

In momentul cand rezervorul se goleste, ambele miezuri intra complet in bobine, echilibrul puntii se restabileste, iar functionarea pompelor electrice inceteaza.

Studiul influentei consumului de combustibil asupra centrajului aeronavei presupune obtinerea unor dependente intre nivelul de combustibil ce se afla in rezervoarele avionului si pozitia centrului de greutate al fiecarui rezervor. Privita in ansamblu, aceasta problema presupune determinarea unor dependente intre consumul de combustibil si modificarea centrajului aeronavei, problema cu importante consecinte in ceea ce priveste zborul in conditii optime.

Dupa cum se stie o apropiere mai mare a centrului de greutate al avionului fata de bordul de atac al aripii duce la o stabilitate mai mare. Acest fapt se datoreaza pe de o parte maririi momentului produs de stabilizator, precum si cresterea actiunii stabilizatoare a elementelor aripii si fuselajului aflate in spatele centrului de greutate, iar pe de alta parte datorita miscarii elementelor contrastabilizatoare ale aripii si fuselajului ce se afla in fata centrului de greutate.

Centrul de greutate trebuie sa fie aproape de bordul de atac al aripii (de exemplu, intre aripa si stabilizator) deoarece cu cat axul ce trece prin centrul de greutate este mai inaintea centrului de presiune cu atat stabilitatea longitudinala este mai mare. In felul acesta, stabilitatea longitudinala este asigurata si de aripa care, avand o suprafata mare, are o actiune stabilizatoare mare.

Un lucru foarte important ce trebuie mentionat este faptul ca centrajul este cel mai deosebit factor care influenteaza stabilitatea longitudinala a aparatului de zbor. Prin miscarea centrajului stabilitatea longitudinala se va inlatura datorita reducerii momentelor contrastabilizatoare. De asemenea, centrajul are rol important nu numai in realizarea stabilitatii longitudinale, ci si aceea ce priveste stabilitatea pe directia aeronavei.

Prin deplasarea centrajului, stabilitatea pe directia acestuia se imbunatateste datorita deplasarii derivei de axul de rotatie care trece prin centrul de greutate si a mariri in acest fel a momentelor stabilizatoare. In acelasi timp se reduce si influenta factorilor de actiune contrastabilizatoare din partea frontala a fuselajului. Un rol important ii revine centrajului si in ceea ce priveste manevrabilitatea longitudinala si de directie a aeronavei.

Prin micsorarea centrajului, manevrabilitatea se inrautateste datorita imbunatatirii stabilitatii longitudinale si invers. Lucrurile se prezinta la fel si in ceea ce priveste manevrabilitatea pe directie.

Limitele intre care poate varia centrajul sunt:

centrajul minim admis (fata, anterior);

centrajul maxim admis (spate, posterior).

Pentru a putea realiza viteza minima de care este capabil avionul, V_L este necesar ca la centrajul cel mai din fata (minim), la bracajul maxim al profundorului in sus (unghiul d_pm) cu mansa complet trasa si fara ca ampenajul orizontal sa ajunga la unghiul critic negativ.

In unele situatii este necesara mentinerea centrajului avionului cu mare precizie, iar sistemele de program simplu de comanda a ordinii de consum nu dau satisfactii. Din acest motiv s-au realizat dispozitive automate de centrare care functioneaza ciclic.