Question:
Pourquoi les avions ont-ils une quantité de carburant inutilisable?
FreeMan
2015-03-19 07:17:36 UTC
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J'ai appris de cette question qu'un Cessna 152 contient 5,6 litres de carburant qu'il ne peut pas utiliser.

Pourquoi serait-il conçu pour contenir du carburant qu'il ne peut pas brûler, d'autant plus que la contamination du carburant par l'eau est un problème?

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.
@kevin: Donc, il est vidé avec le reste du moteur chaque fois que le voyage est terminé?
AiliwpouqzCMT 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.
AilirshckjCMT I know, I was joking. I was trying to point out that it's not very similar to the toothpaste scenario.
AilighwqmiCMT You can [refill toothpaste](http://www.toothpaste2go.com/) (-:
It's similar in the fact that both are equally useless - you can work to get at some of it. But only if you really need to. :-)
Ce n'est pas une caractéristique propre aux avions. Tout réservoir de carburant qui ne se vide pas du point le plus bas absolu contiendra du carburant inutilisable.
Cinq réponses:
Ezekiel Kruglick
2015-03-19 10:27:27 UTC
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Pilote ici (avec Cessna 152 heures) ainsi qu'un ingénieur qui a réussi à obtenir une licence de technicien cellule et centrale électrique à un moment donné dans la vie.

Il y a plusieurs raisons qui concourent à produisent du «carburant inutilisable»:

  1. Les réservoirs de carburant des avions ont des formes complexes - ils comprennent des chicanes et d'autres murs (avec des trous) pour empêcher les oscillations de s'accumuler pendant le mouvement en vol. Parfois, ces chicanes sont même intégrées dans les réservoirs à la fin du cycle de conception, car les tests détectent des problèmes d'oscillation. Ces chicanes entraînent un «piégeage géométrique» du carburant dans les coins et recoins.
  2. Le prélèvement de carburant dans un réservoir de carburant est plus compliqué dans un avion - les voitures sont à peu près plates avec des inclinaisons mineures tandis que les cellules peuvent avoir toutes sortes de directions étranges et soutenues dans lesquelles le carburant veut aller en raison de l'accélération. Imaginez une spirale inclinée prolongée en descendant - ce carburant subit une accélération latérale beaucoup plus longue sur une période plus longue qu'une voiture aurait. Obtenir le système d'alimentation pour tirer le carburant de ces différents angles est difficile (notez que j'ai choisi une manœuvre non acrobatique pour laquelle le Cessna 152 de votre question est qualifié ici).
  3. Tout cela est un compromis coût / complexité - des solutions existent pour 1 et 2 ci-dessus - les avions de combat utilisent des vessies de carburant qui ont des vessies de pression agencées pour faire sortir le carburant de sorte qu'ils puissent obtenir presque tout le carburant même à des forces G élevées et des angles inhabituels. Les avions de voltige ont des systèmes tout aussi plus chers et compliqués que l'ancien et bon marché Cessna 152.

Il y a aussi d'autres considérations, mais il s'agit surtout de savoir si l'avion en question peut justifier le coût et des efforts pour obtenir la moindre goutte de carburant.

Les choses se compliquent encore plus dans les fusées - les fusées lunaires (proprement la Saturn 5 bien que ce soit un étage supérieur en particulier) avaient des moteurs supplémentaires spéciaux appelés moteurs de creux dont le seul travail était de donner à la scène un petit coup de pouce dans l'espace pour pousser le carburant vers l'arrière de la fusée afin que les moteurs principaux puissent aspirer du carburant et démarrer.

Addendum edit: @supercat ci-dessous - la définition du carburant inutilisable est définie par le règlement fédéral de l'aviation, partie 23, article 959 ( FAR 23.959) et est fondamentalement le pire des cas sous "opération prévue" pour l'avion en question. Étant donné que le Cessna 152 n'est pas homologué pour la voltige, par exemple, le carburant inutilisé est défini comme le niveau de carburant où UNE MANŒUVRE prévue serait susceptible de provoquer une erreur du système d'alimentation en carburant. Dans la pratique, en particulier en vol à plat, une partie de ce carburant inutilisable pourrait être utilisée bien que vous ne soyez pas censé l’utiliser dans la planification de votre vol.

Annonce 2). En fait, la voiture peut avoir une inclinaison assez grave lors de la coupe de virages ou d'un freinage brusque. Les pneus ont un coefficient de frottement de 0,8 à 1,0 sur route sèche, de sorte que le vecteur de gravité effectif peut s'incliner à environ 40-45 °. D'un autre côté, les avions n'ont rien de capable de produire une force latérale comparable à la portance, de sorte que leur vecteur de gravité effectif ne peut pas atteindre autant et ces forces sont évitées par les pilotes car elles causent également beaucoup de traînée. En vol coordonné, la balle antidérapante est centrée et la boule antidérapante n'est qu'un niveau de balle!
On the other hand of course the fuel tanks on aircraft are much wider, so any lateral acceleration has bigger effect in them.
What about any dirt or water that sinks below the fuel output valve and therefore doesn't get into the engine? Isn't that a reason as well?
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. :-)
AililoyhkvCMT Hudec - good points, I actually had an answer about 3x as long originally and tried to keep it simple. In coordinated flight the acceleration pull will indeed be oriented 'down' to the plane's frame of reference. However, the airframe engineers cannot rely on this for fuel availability calculations because valid maneuvers like side-slips (approved for losing altitude) do not require this coordinated condition. If you always 'step on the ball' and stay coordinated you may have access to some of that fuel which is rated unusable - though I wouldn't count on it for planning!
AililwfbghCMT - 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.
Does the "unusable" fuel spec represent fuel that would never be usable, or instead represent a guarantee that *at most* 5.6 liters will be unavailable under conditions of roll, pitch, and acceleration that one might want to use to land the airplane?
J'ai toujours pensé que le carburant «inutilisable» était le carburant auquel on ne pouvait accéder dans des conditions et des opérations normales. Bien que je dirai que si vous essayez un jour d'utiliser le carburant inutilisable, vous avez probablement de meilleures choses à craindre. :-)
See addendum above. unusable fuel is the worst case - so if you had that much fuel during the worst maneuver (approved for the aircraft) for the fuel system you need to have at least the rated unusable fuel to prevent a problem.
Un réservoir de carburant en forme d'entonnoir serait-il réalisable dans les avions pour faire passer tout le carburant à travers le moteur? (ça semble ridicule maintenant que j'y pense)
@shortstheory - Où placerions-nous un réservoir de carburant en forme d'entonnoir? Le réservoir de carburant est normalement à l'intérieur des ailes afin d'avoir un grand volume de stockage sans ajouter de taille car l'ajout de la taille de l'avion = plus de traînée. Il y a donc de fortes raisons aérodynamiques à la forme commune du réservoir. Les réservoirs de carburant supplémentaires, cependant, sont souvent placés dans la cabine des passagers, ont des formes différentes et ont souvent beaucoup moins de problèmes de carburant inutilisable.
Merci @EzekielKruglick j'ai oublié que les chars étaient pour la plupart dans les ailes!
NobodySpecial
2015-03-19 09:59:04 UTC
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d'autant plus que la contamination du carburant par l'eau est un problème?

C'est l'une des raisons. Le carburant flotte sur l'eau, de sorte que l'eau s'accumule au fond du réservoir, avec d'autres saletés. En ne prenant pas les dernières restes de carburant du fond du réservoir, vous évitez de mettre ce truc dans le moteur

Cela peut être vrai dans certains systèmes, mais d'autres essaient de prendre la dernière lie de carburant du réservoir. Les ports de collecte de carburant dans de nombreux Cherokees sont juste à côté des drains de puisard (près du point intérieur le plus bas du réservoir de carburant), vous finirez donc probablement par avoir de l'eau * avant * d'obtenir du gaz. Dans ce système, c'est le travail du gascolateur de se débarrasser de (ou plus précisément, de retenir) l'eau et la "crasse" - en fait, le bol du gascolateur représente environ la moitié de la capacité de carburant inutilisable dans certains modèles.
@voretaq7 J'imagine que c'est pourquoi vous vidangez un peu chaque réservoir d'un Cherokee pendant la préparation du vol.
AiligpmgfhCMT 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.
Je suppose que tout avion qui n'utilise pas de pompe à carburant (et beaucoup d'autres) garderait les entrées de carburant au point le plus bas du réservoir afin que la gravité puisse réduire le travail des pompes. @voretaq7 a raison.
paul
2015-03-19 14:15:28 UTC
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Presque tous les systèmes qui déplacent des liquides conservent un certain volume. Dans votre cas, il y a différents virages dans les tuyaux et certains de ces virages montent. Oui, il est alimenté par gravité, mais remarquez la vanne d'arrêt sur le sol. Remarquez maintenant le niveau du carburateur. Tout carburant en dessous du niveau du bol de glucides est inutilisable, car nous n'avons aucun moyen de le pousser à travers le reste de la plomberie sans plus de liquide derrière lui.

Si nous nous tournons vers les choses avec une pompe, la quantité inutilisable peut augmenter beaucoup. Le volume de liquide entre la pompe et la destination finale serait considéré comme inutilisable pour la même raison: une fois que la pompe est sèche, nous ne pouvons plus la déplacer.

Un gérant de restaurant que je connaissais a installé un système de distribution de boissons dosé. Tout l'alcool est dans la salle de stockage (verrouillée), les barmans appuient sur un bouton et exactement une once sort du robinet. Le seul reproche qu'il avait était que le système coûtait 500 $ pour la prime, par article , et qu'il devait garder des milliers de dollars d'alcool "inutilisable" dans les livres.

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.
Wirewrap
2015-03-28 23:03:57 UTC
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Le terme "inutilisable" est une définition très spéciale. Il provient d'un test spécifique décrit dans FAA FAR Part 23. Ce n'est pas la même chose que le sens commun du mot "inutilisable".

Pour les avions légers monomoteurs comme le Cessna 152, FAA FAR Part 23 exige que le débit de carburant disponible soit de 125% de la consommation maximale du moteur. 150% pour les systèmes d'alimentation par gravité pure. Lors du test de certification, le débit de carburant est mesuré pendant que le niveau baisse dans les réservoirs. Dès que le débit passe en dessous de 125 ou 150%, tout le carburant restant est déclaré inutilisable. Cela doit être fait avec l'avion soutenu en position cabré.

Donc, le terme formel "inutilisable" signifie que cette dernière quantité de carburant pourrait ne pas être disponible en position cabré à pleine puissance du moteur.

En croisière de niveau, vous pouvez normalement vider les réservoirs de carburant jusqu'à la dernière goutte.

PCARR
2015-03-20 22:29:20 UTC
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Je lance à l'aveugle ici, mais je crois que dans certains cas, du carburant circule pour l'échange de chaleur.

Quelque chose comme le SR-71?
Pas dans les avions GA que je connaisse. Possible dans les avions de ligne et les avions militaires.
Assez commun dans les avions plus gros pour avoir un échangeur de chaleur carburant / huile, refroidissant l'huile et chauffant suffisamment le carburant pour faire fondre les cristaux de glace qui se sont formés dans le carburant en refroidissant à quelque chose de proche de l'OAT à haute altitude. Le problème évité n'est pas l'eau dans le carburant en soi, mais l'obstruction d'un filtre à carburant avec les cristaux. Cela dit, il s'agit simplement de plus de plomberie dans la conduite de carburant, et la dynamique mentionnée dans d'autres articles ne changerait pas grand-chose avec ou sans l'échangeur de chaleur.


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Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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