SISTEMA DE COMBUSTIBLE

PROPOSITO DEL SISTEMA

El propósito es almacenar el combustible y entregar una cantidad precisa, limpia y a la presión correcta, para satisfacer las exigencias del motor. Un sistema en buenas condiciones y bien proyectado, asegura un flujo abundante y efectivo de combustible en todas las fases del vuelo, que incluyen un cambio de velocidad, maniobras violentas y repentinas, las aceleraciones y desaceleraciones; además, el sistema debe estar razonablemente libre de la tendencia de obstrucción de vapor que pueda resultar por cambios de las condiciones climáticas en tierra o durante el vuelo.

Los indicadores de combustibles, tales como el instrumento de presión, de flujo e indicadores de cantidad, dan señales continuas del funcionamiento del sistema.

Para que este sistema trabaje con el máximo de seguridad y una mayor eficiencia, el sistema debe cumplir los siguientes requisitos:

Los sistemas por gravedad, los estanques de combustibles deben estar colocados sobre el carburador a una distancia suficiente para dar presión de combustible y flujo, que debe ser alrededor del 150% del flujo de combustible requerido por el motor en el despegue.

Los sistemas que utilizan bombas para mantener la presión, deben ser diseñados para entregar un flujo de combustible de 0.9 lbs/hora por cada HP entregado por el motor en el despegue.

La bomba reforzadora (BOOSTER PUMP), que comúnmente esta ubicada en punto más bajo del estaque, debe estar disponible en la partida del motor, el despegue, el aterrizaje y para utilizarla a grandes alturas. Esta bomba debe tener la capacidad de sustituir o reemplazar a la bomba de combustible accionada por el motor en el momento en que esta fallase.

El sistema debe estar provisto con válvulas, de tal manera que el combustible pueda ser cortado, evitando el flujo hacia cualquier motor.

Este sistema en los aviones multimotores deberá construirse de tal manera, que cada motor se alimente de su propio estanque; Sin embargo, otros medios pueden agregarse para la transferencia de combustible de un estanque a otro, o para que funcionen 2 motores con un solo estanque de emergencia, mediante un “Sistema de Alimentación Cruzada”.

Las líneas de combustible deberán tener un tamaño adecuado para llevar un máximo de flujo de combustible requerido bajo todas las condiciones de operaciones del motor, y no deberán tener dobladuras muy ceñidas o subidas rápidas, las cuales

tendrán a producir acumulación de vapores y el sub.-siguiente bloqueo de vapores en las líneas.

Los estanques de combustibles deberán estar provistos con drenajes y colectores para permitir la remoción de agua y suciedad, que, generalmente se acumula en la parte más baja del estanque. Los estanques deben tener una ventilación adecuada, puesto que previene la entrega de combustible a una baja presión, la que puede restringir el flujo del combustible y causar la detención del motor.

Los estanques deben estar provistos con deflectores internos para evitar un cambio muy brusco un la posición del combustible, lo que provocaría una variación en el balance del avión, esto es aplicable a los estanques principales del ala donde el cambio rápido del peso del combustible puede causar la perdida del control del avión. Los deflectores también ayudan a prevenir al salpicado o chapoteo del combustible, lo cual puede contribuir al bloqueo de vapores.

TIPOS DE SISTEMAS DE COMBUSTIBLES

Existen 2 tipos, los cuales se diferencian por el modo de enviar el combustible desde el estanque al carburador y/o unidad de control de combustible. Estos son:

Por gravedad

Por presión

A.- SISTEMA DE COMBUSTIBLE POR GAVEDAD

Este sistema esta en uso en un gran numero de aviones de baja potencia, aun cuando tiene un diseño elemental, y las ventajas son la simplicidad y la regulación del funcionamiento, este sistema no se ocupa en las aeronaves de altas potencia, a causas de la disposición estructural y las exigencias mas elevadas de presión.

La presión disponible en este sistema se puede calcular mediante la aproximación de 1 libra por pulgada cuadrada por cada 40 pulgadas de altura de combustible; así, se puede estimar que una vertical de 120 pulgadas de combustible es necesaria para producir una presión de descarga de 3 libras por pulgada cuadrada.

B.- SISTEMA DE COMBUSTIBLE POR PRESIÓN

En las aeronaves donde no es posible instalar el estanque de combustible ala distancias requerida sobre el carburador y/o unidad de control de combustible, y cuando la presión de combustible necesaria para un buen funcionamiento de estas unidades es relativamente alta (por que el sistema de combustible por gravedad no la puede proporcionar), el sistema, necesariamente, constara de bombas para mantener la presión al valor adecuado para el correcto funcionamiento del carburador y/o la unidad de control de combustible.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

Los componentes de este sistema se pueden dividir en 2 secciones principales:

A.- Sistema de Combustible del Avión.

B.- Sistema de Combustible del Motor.

A.- SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL AVIÓN:

Este sistema contiene los siguientes componentes:

Estanque de Combustible

Bomba reforzadora (BOOSTER PUMP)

Cañerías y mangueras de combustibles

Válvula selectora

Filtro principal de combustible

Indicador de flujo, presión y cantidad de combustible

Válvulas de drenaje

Válvulas shutt-off

B.- SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL MOTOR

Comienza desde el lugar donde el combustible es estregado ala bomba accionada por el motor, e incluye:

Bomba de combustible accionada por el motor

Cañerías y mangueras de combustibles

Unidad de control de combustible o carburador

Válvula difusora de flujo

Inyectores

Este sistema puede variar para los distintos tipos de aviones, y también puede que alguno de estos componentes NO aparezca.

PROPOSITO Y FUNCIONAMIENTOS DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL AVION Y DEL MOTOR.

A.- ESTANQUE DE COMBUSTIBLE

La colocación, tamaño, forma y tipos de construcción de los estanques de combustible varían con el tipo y misión del avión. Como cada estanque debe caber en el compartimiento en el cual estará colocado, hay una estrecha relación entre el tamaño y la forma del deposito y el lugar donde estará ubicado. La construcción del estanque también depende mucho del tipo de avión. Por lo general los aviones de combate pueden estar provistos de depósitos auto-obturación, mientras que los depósitos de los aviones de transportes y los de carga, usualmente son de construcción de metal.

B.- TUBERIAS DE COMBUSTIBLES

Cada cañería metálica o manguera de combustible se identifica por una franja de clave de color rojo, la cual esta puesto alrededor de cada extremo. Las tuberías son de metal o de manguera flexible; las primeras de aleación recosida de aluminio, mientras que las otras se fabrican de caucho sintético y de tejido. El grosor de las cañerías o mangueras depende del régimen de consumo del motor.

El tipo de manguera flexible, tanto el de obturación automática como el corriente, es resistente al combustible aromático, cuando se colocan donde estarán sometidas a un calor intenso, hay que utilizar mangueras especialmente resistentes al calor. Las mangueras comúnmente tienen 2 o más capas de tejidos entre el revestimiento interior y la capa exterior, y pueden utilizarse cuando no se requieran mangueras de obturación a prueba de llamas.

Las especificaciones marcadas a lo largo de la manguera la identifican, por ejemplo: la franja roja identifica que es del tipo obturación automática y resistente a los combustibles aromáticos. Otros tipos se identifican mediante franjas interrumpidas, franjas continuas, puntos o una combinación de cualquiera de estas marcas. Las marcas pueden ser rojas o blancas, dependiendo del tipo de manguera que representen. Por lo general, el nombre y el fabricante, el trimestre y el año de fabricación aparecen a frecuentes intervalos a lo largo de la cañería.

C.- VÁLVULAS SELECTORAS

Las válvulas selectoras se instalan en el sistema de combustible para seleccionar al estanque y el motor, para la alimentación cruzada y para la transferencia de combustible. El tamaño y numero de lumbreras (aberturas) varían de acuerdo al tipo de instalación. Por ejemplo: en un avión monomotor con 2 estanques y uno de reserva (auxiliar) se necesita una válvula selectora de 4 lumbreras, tres entradas para la tubería de los estanques y una salida común. La válvula tiene que funcionar fácilmente, debe hacer un ruido metálico “clic” o debe dar una “sacudida perceptible” cuando este en la posición correcta y no debe tener escapes.

Las válvulas selectoras pueden accionar manualmente o por electricidad. Los 3 tipos principales de válvulas selectoras son: de vástago, de cono y de disco.

D.- VÁLVULAS DE SIERRE ( SHUTT OFF)

Las válvulas de sierre tienen 2 posiciones: “abierta” y “serrada” (open y closed.)Se instala en el sistema para impedir la perdida de combustible cuando hay que sacar una unidad del sistema, o cuando parte del sistema se daña.

D.- BOMBA DE COMBUSTIBLE

Las bombas de combustibles que utiliza un sistema se pueden clasificar como eléctrica (bomba reforzadora) y mecánica (bomba impulsada por el motor.)

Bomba reforzada por el motor (booster pump):

La bomba reforzada de tipo centrifugo impulsada por un motor eléctrico suministra combustible bajo presión de uno o varios estanques al lado de la bomba impulsada por el motor. Este tipo de bomba es parte esencial del sistema de combustible, y se necesita a grandes alturas para mantener la presión a un nivel suficiente en el lado de admisión de la bomba impulsada por el motor, para que nunca sea tan baja y el combustible no forme espuma. La bomba reforzadora también se utiliza para la transferencia de combustible de un estanque a otro, para suministrar combustible bajo presión al cebador, cuando se pone en marcha el moto, y como una unidad de emergencia para suministrar combustible al carburador en caso de falla de la bomba impulsada por el motor. Como una medida de precaución siempre se conecta la bomba reforzadora durante los despegues y aterrizajes para asegurar un suministro efectivo de combustible.

La bomba reforzadora va montada ala salida del estanque en un colector separado, o esta sumergida en el fondo de el.

Bomba mecánica:

Estas bombas deben abastecer de combustibles ala unidad de control de combustible o carburador ala presión especificada para cada modelo en particular.

Hay 2 tipos de bombas:

Bomba de paletas

Bomba de diafragma

Bomba de paleta:

En este tipo de bomba la acción de bombeo se obtiene por medio de un rotor excéntrico de acero que gira dentro de una cámara cilíndrica. El rotor tiene cuatro ranuras axiales que contienen palas del tipo alavés movibles

Engine Fuel System Glenn

ResearchCenter

For the forty years following the first flight of the Wright brothers, airplanes used internal combustion engines to turn propellers to generate thrust. Today, most general aviation or private airplanes are still powered by propellers and internal combustion engines, much like your automobile engine. We will discuss the fundamentals of the internal combustion engine using the Wright brothers' 1903 engine, shown in the figure, as an example. The brothers' design is very simple by today's standards, so it is a good engine for students to study and learn the fundamentals of engines and their operation. On this page we present a computer drawing of the fuel system of the Wright brothers' 1903 aircraft engine.

In any internal combustion engine, fuel and oxygen are combined in a combustion process to produce the power to turn the crankshaft of the engine. The job of the fuel system is to mix the fuel and air (oxygen) in just the right proportions for combustion and to distribute the fuel/air mixture to the combustion chambers. The fuel system of the Wright brothers is composed of three main

components; a fuel tank and line mounted on the airframe, a carburetor in which the fuel and air are mixed, and an intake manifold which distributes the fuel/air mixture to the combustion chambers.

In the figure, the fuel tank and line are colored blue. The tank is mounted high because the brothers used gravity to feed the fuel into the engine. Fuel flows through a small metal fuel line from the tank to the engine. The flow of fuel to the engine is controlled by a fuel valve located on the fuel line. On the Wright 1903 aircraft, the fuel flow to the engine was adjusted while the aircraft was sitting on the launch rail. When the engine was running as fast and smooth as possible the aircraft was ready for launch. The pilot had a control stick which was connected to a cut-off valve to stop the engine at the end of the flight. But the brothers had no throttle or engine control during the 1903 flights.

Historical note - Your modern automobile uses a fuel pump to move the fuel from the gas tank to the motor. The brothers' 1903 engine had no fuel pump but they added a fuel pump to later engines.

The fuel line continues past the valve, along the top of the engine, and into the the side of the air intake as shown on this figure. The liquid fuel drips into the carburetor, which is a flat, enclosed pan that sits on the top of the engine. The floor of the carburetor is hot because it sits over the engine cylinders. Air is drawn into the carburetor, through the air intake, because of the action of the

pistons far downstream. During the intake stroke of the engine, the piston is pulled into the cylinder, increasing the volume in the combustion chamber. Fuel and air are pulled through the carburetor and intake manifold to fill the increased volume. The combination of air being drawn over the fuel and the heat of the floor of the carburetor cause the liquid fuel (gasoline) to evaporate. The gasoline mixes with the air as the gases move through the carburetor, as indicated by the yellow arrow on the graphic. Near the exit of the carburetor, there is uniform gas mixture of fuel and air, which is indicated by the green "molecules"and arrows on the figure.

Historical note - The carburetor used by the Wrights is merely a pan in which to mix fuel and air.Modern automobiles use computer-controlled fuel injectors to accomplish the same function. Before fuel injectors were used, automobiles and aircraft engines used much more sophisticated carburetors to spray the fuel, mix it with the air, and vary the fuel/air ratio for optimized performance over a range of operating conditions. Modern carburetors have many, small, moving parts; the Wright carburetor has no moving parts. With modern carburetors and fuel injection systems you can throttle the engine to make it run at different speeds. Without the moving parts, the brothers engine ran at just one speed throughout the flights of 1903.

The fuel/air mixture leaves the carburetor and enters the intake manifold. The job of the manifold is to distribute the fuel/air mixture to the four cylinders. On the graphic, we have peeled open the manifold across the two center cylinders; similar openings are found to the outer two cylinders. The flow of the fuel/air mixture out of the manifold is controlled by the intake valve of the combustion chamber of each cylinder.