Pytanie:
Dlaczego samoloty mają bezużyteczną ilość paliwa?
FreeMan
2015-03-19 07:17:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Z tego pytania dowiedziałem się, że Cessna 152 ma 5,6 litra paliwa, którego nie może spalić.

Dlaczego miałby być zaprojektowany do przechowywania paliwa, którego nie może spalić, zwłaszcza, że ​​zanieczyszczenie paliwa wodą jest problemem?

5.6 liters doesn't seem like a lot of fuel to be worried about...
It's not that I was worried about it, I was confused by it until I read the explanations below. Now it makes sense.
unusable fuel is just like unusable toothpaste.
AilipxdwthCMT So it gets dumped along with the rest of the engine whenever the trip is over?
AilivdvqkdCMT After a flight the tanks can simply refueled. If the wings / tanks have to undergo maintenance, then it may be necessary to drain out the unusable fuel.
@kevin: Wiem, żartowałem. Próbowałem zaznaczyć, że nie jest to zbyt podobne do scenariusza pasty do zębów.
@Mehdrad: Możesz [uzupełnić pastę do zębów] (http://www.toothpaste2go.com/) (-:
Podobnie jest z tym, że oba są równie bezużyteczne - możesz popracować, aby dostać się do niektórych z nich. Ale tylko jeśli naprawdę tego potrzebujesz. :-)
Nie jest to cecha charakterystyczna tylko dla samolotów. Każdy zbiornik paliwa, który nie opróżnia się z absolutnie najniższego punktu, będzie zawierał bezużyteczne paliwo.
Pięć odpowiedzi:
#1
+67
Ezekiel Kruglick
2015-03-19 10:27:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tutaj pilot (z Cessną 152 godziny), a także inżynier, który w pewnym momencie życia zrobił wszystko, by uzyskać licencję technika płatowca i zespołu napędowego.

Jest kilka powodów, które przemawiają za produkują „paliwo bezużyteczne”:

  1. Zbiorniki paliwa w samolotach mają złożone kształty - zawierają przegrody i inne ściany (z otworami), aby zapobiec narastaniu oscylacji podczas ruchu w locie. Czasami te przegrody są nawet wstawiane do zbiorników pod koniec cyklu projektowania, ponieważ testy wskazują na problemy z oscylacjami. Przegrody te powodują „geometryczne uwięzienie” paliwa w zakamarkach.
  2. Pobieranie paliwa ze zbiornika paliwa jest bardziej skomplikowane w samolocie - samochody są prawie płaskie z niewielkimi przechyleniami, podczas gdy płatowce mogą mieć różne dziwne i trwałe kierunki, w których paliwo chce jechać z powodu przyspieszenia. Wyobraź sobie wydłużoną przechyloną spiralę podczas opadania - to paliwo doświadcza znacznie większego przyspieszenia poprzecznego w dłuższym okresie czasu niż samochód. Sprawienie, aby układ paliwowy wyciągał paliwo z tych różnych stron jest trudne (zauważ, że wybrałem manewr nie-akrobacyjny, do którego Cessna 152 nadaje się tutaj).
  3. Wszystko to jest koszt / złożoność - istnieją rozwiązania dla 1 i 2 powyżej - myśliwce używają pęcherzy paliwowych, które mają pęcherze ciśnieniowe rozmieszczone tak, aby wyciskać paliwo, dzięki czemu mogą pobierać prawie całe paliwo nawet przy dużych siłach przeciążenia i nietypowych kątach. Samoloty akrobacyjne mają podobnie droższe i bardziej skomplikowane systemy niż stara i tania Cessna 152.

Są też inne względy, ale przede wszystkim sprowadza się to do tego, czy dany samolot może uzasadnić koszt i staraj się zdobyć każdą ostatnią kroplę paliwa.

W przypadku rakiet sprawy stają się jeszcze bardziej skomplikowane - rakiety księżycowe (właściwie Saturn 5, chociaż był to konkretnie górny stopień) miały specjalne dodatkowe silniki zwane silnikami ullage, których jedynym zadaniem było nadanie scenie trochę przyspieszenia w przestrzeni, aby popchnąć paliwo w kierunku tyłu rakiety, tak aby główne silniki mogły pobierać paliwo i uruchamiać się.

Dodatek edit: @supercat poniżej - definicja bezużytecznego paliwa jest określona przez federalne przepisy lotnicze, część 23, sekcja 959 ( FAR 23,959) i zasadniczo jest najgorszym przypadkiem w ramach „zamierzonej operacji” dla danego samolotu. Ponieważ Cessna 152 nie jest oceniana akrobatycznie, na przykład, niewykorzystane paliwo definiuje się jako poziom paliwa, przy którym NIEKTÓRE zamierzony manewr mógłby spowodować błąd w układzie paliwowym. W praktyce, zwłaszcza podczas lotów płaskich, część tego bezużytecznego paliwa byłaby dostępna do wykorzystania, chociaż nie planujesz go używać w planowaniu lotu.

Ad 2). W rzeczywistości samochód może mieć dość poważne pochylenie podczas pokonywania zakrętów lub gwałtownego hamowania. Opony mają współczynnik tarcia 0,8-1,0 na suchej drodze, więc efektywny wektor grawitacji może przechylić się do około 40-45 °. Z drugiej strony samoloty nie mają nic zdolnego do wytworzenia siły bocznej porównywalnej do siły nośnej, więc ich efektywny wektor grawitacji nie może być prawie tak duży, a takich sił piloci unikają, ponieważ powodują również duży opór. W locie skoordynowanym poślizgowa piłka jest wyśrodkowana, a poślizgowa piłka jest po prostu poziomą piłeczki!
On the other hand of course the fuel tanks on aircraft are much wider, so any lateral acceleration has bigger effect in them.
A co z jakimkolwiek brudem lub wodą, które opadają pod zaworem wylotowym paliwa i przez to nie dostają się do silnika? Czy to też nie jest powód?
RE #2: "Aerobatically", a spin is an excellent way to move fuel around in the tanks. In fact, a good spin around the CG will move the fuel to the outside of the wing tanks; it'll move anything to the left or right of the CG further to the left or right. A Cessna 152, having gravity feed fuel lines at the wing root, I believe will actually stop running after about 6-8 or so turns, since you've essentially stopped feeding fuel to the engine. It's been a while since I've conducted spin training in that aircraft. And never to the degree of moving unusable fuel around like that. :-)
@Jan Hudec - dobre punkty, właściwie miałem odpowiedź około 3 razy dłuższą i starałem się, aby była prosta. W locie skoordynowanym przyciąganie przyspieszenia będzie rzeczywiście zorientowane „w dół” względem układu odniesienia samolotu. Inżynierowie płatowca nie mogą jednak polegać na tym przy obliczaniu dostępności paliwa, ponieważ ważne manewry, takie jak poślizg boczny (zatwierdzony do utraty wysokości), nie wymagają tego skoordynowanego warunku. Jeśli zawsze „nadepniesz na piłkę” i będziesz skoordynowany, możesz mieć dostęp do części tego paliwa, które jest oceniane jako bezużyteczne - chociaż nie liczyłbym na to przy planowaniu!
AiligyyxjwCMT - Yes! And some pilots are taught maneuvers that are specifically used to move fuel around the tanks. There is a good bit in 'Lost Moon' about how the astronauts used the maneuver rockets from the lander to perform an ullage burn for the command module (if I recall, I might have the particulars wrong). A friend who flew cargo jets for the military told me about a fancy tilt-tip they used to redistribute fuel, though I can't even recall what aircraft that was for.
Czy specyfikacja paliwa „bezużytecznego” oznacza paliwo, które nigdy nie nadawałoby się do użytku, czy też stanowi gwarancję, że * co najwyżej * 5,6 litra będzie niedostępne w warunkach przechylenia, pochylenia i przyspieszenia, których można by użyć do wylądowania samolotu?
I always thought that "unusable" fuel was the fuel that couldn't be accessed through normal operations and conditions. Though I will say that if you're ever trying to actually use the unusable fuel, you've probably got better things to be worrying about. :-)
Zobacz dodatek powyżej. paliwo bezużyteczne jest najgorszym przypadkiem - więc jeśli podczas najgorszego manewru (zatwierdzonego dla samolotu) miałeś tyle paliwa do układu paliwowego, musisz mieć co najmniej znamionowe paliwo bezużyteczne, aby zapobiec problemowi.
Czy zbiornik paliwa w kształcie lejka byłby możliwy w samolotach, aby całe paliwo przechodziło przez silnik? (brzmi śmiesznie teraz, kiedy o tym myślę)
@shortstheory - Gdzie umieścić taki lejkowaty zbiornik paliwa? Zbiornik paliwa zwykle znajduje się wewnątrz skrzydeł, aby mieć dużą pojemność bez zwiększania rozmiaru, ponieważ zwiększanie rozmiaru samolotu = większy opór. Tak więc istnieje silny aerodynamiczny powód dla wspólnego kształtu zbiornika. Jednak dodatkowe zbiorniki paliwa są często umieszczane w kabinie pasażerskiej, mają różne kształty i często powodują znacznie mniej bezużytecznych problemów z paliwem.
@EzekielKruglick dziękuję Zapomniałem o czołgach przeważnie na skrzydłach!
#2
+15
NobodySpecial
2015-03-19 09:59:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

zwłaszcza, że ​​zanieczyszczenie paliwa wodą jest problemem?

To jeden z powodów. Paliwo unosi się na wodzie, więc woda zbiera się na dnie zbiornika wraz z pozostałymi maźami. Nie wyjmując ostatnich resztek paliwa z dna baku, unikasz umieszczania tych rzeczy w silniku

Może to być prawdą w niektórych systemach, ale inne próbują usunąć ostatnie resztki paliwa ze zbiornika. Porty poboru paliwa w wielu Cherokees znajdują się tuż przy spustach miski olejowej (w pobliżu najniższego wewnętrznego punktu w zbiorniku paliwa), więc prawdopodobnie skończysz czerpać wodę * zanim * zdobędziesz średni gaz. W tym systemie zadaniem gascolatora jest pozbycie się (a dokładniej: zatrzymanie) wody i „mazi” - w rzeczywistości w niektórych modelach miska benzyny stanowi około połowy bezużytecznego paliwa.
@voretaq7 Wyobrażam sobie, że dlatego podczas przygotowań do lotu trochę opróżniasz każdy zbiornik w Cherokee.
AilicngatfCMT Partly, but you check your fuel for water even in tanks that tend to hold more "unusable fuel" because of their design, and those tend to have more sump points right where the unusable fuel collects (e.g. the 800 sump points on some Cessnas with fuel bladders). The fuel pickups are still usually pretty low in the tank, which just means water that moves around while you're maneuvering might slosh out of one spot where it's harmless and get close enough to the pickup to be drawn into the engine.
I would guess that any aircraft that doesn't use a fuel pump (and lots that do) would keep the fuel inputs at the lowest point of the tank so that gravity can reduce the work of the pumps. AilibvsxkcCMT has it right.
#3
+13
paul
2015-03-19 14:15:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Prawie każdy system, który przemieszcza płyn, zachowuje określoną objętość. W twoim przypadku są różne zagięcia rur, a niektóre z nich idą w górę. Tak, jest zasilany grawitacyjnie, ale zwróć uwagę na zawór odcinający na podłodze. Teraz zwróć uwagę na poziom gaźnika. Każde paliwo poniżej poziomu miski gaźnika jest bezużyteczne, ponieważ nie mamy możliwości przepchnięcia go przez pozostałą część instalacji bez większej ilości płynu za nim.

Jeśli przejdziemy do rzeczy z pompą, ilość bezużyteczności może wzrosnąć, bardzo. Objętość cieczy między pompą a miejscem docelowym byłaby uważana za bezużyteczną z tego samego powodu - gdy pompa wyschnie, nie możemy jej już przenosić.

Jeden z menedżerów restauracji, którego znałem, zainstalował system dozowania napojów. Cały alkohol znajduje się w (zamkniętym) magazynie, barmani wciskają przycisk iz kranu wypływa dokładnie jedna uncja. Jedyną skargą, jaką miał, było to, że system kosztował 500 dolarów za pierwszą sztukę za sztukę , a on musiał trzymać w księgach tysiące dolarów „bezużytecznego” alkoholu.

This is the best answer to the question as asked. If nothing else, the fuel that clings to the walls by surface tension is not usable, so there will always be some. Even if the designers work hard to minimize it, it will not be zero.
#4
+4
Wirewrap
2015-03-28 23:03:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Termin „bezużyteczny” to bardzo specjalna definicja. Pochodzi z konkretnego testu opisanego w FAA FAR Część 23. Nie jest to to samo, co zdroworozsądkowe znaczenie słowa „bezużyteczne”.

W przypadku lekkich samolotów jednosilnikowych, takich jak Cessna 152, FAA FAR część 23 wymaga, aby dostępny przepływ paliwa wynosił 125% maksymalnego zużycia silnika. 150% dla czystych systemów zasilania grawitacyjnego. Podczas testu certyfikacyjnego przepływ paliwa jest mierzony, gdy poziom w zbiornikach spada. Gdy tylko natężenie przepływu spadnie poniżej 125 lub 150%, całe pozostałe paliwo uznaje się za bezużyteczne. Należy to zrobić z samolotem podpartym w pozycji dziobowej wznoszenia w górę.

Zatem formalne określenie „bezużyteczne” oznacza, że ​​ta ostatnia ilość paliwa może być niedostępna w położeniu dziobem do góry przy pełnej mocy silnika.

Podczas rejsu poziomego można normalnie opróżnić zbiorniki paliwa do ostatniej kropli.

#5
+2
PCARR
2015-03-20 22:29:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Piszę na ślepo, ale wydaje mi się, że w niektórych przypadkach krąży paliwo w celu wymiany ciepła.

Coś jak SR-71?
Not in any GA aircraft I know of. Possible in airliners and military aircraft.
Common enough in larger aircraft to have a fuel/oil heat exchanger, cooling the oil & warming the fuel enough to melt any ice crystals that formed in the fuel as it cooled to something close to OAT up at high altitude. The problem being averted isn't water in the fuel per-se, but clogging a fuel filter with the crystals. All that said, this is simply more plumbing in the fuel line, and the dynamics mentioned in other posts wouldn't change all that much with or without the heat exchanger.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...