En los aviones de combate de superioridad aérea, ¿cómo se maneja el chapoteo de combustible al ejecutar maniobras complejas?

Answer 1

De la misma manera que se hace en aeronaves civiles: diseño desconcertante y negativo para g.

El suministro continuo de combustible a los motores (y de manera similar, el suministro de fluido hidráulico a las bombas hidráulicas accionadas por motor) es un requisito obligatorio de las autoridades de certificación incluso para aeronaves comerciales. La razón es obvia; Si bien las acrobacias aéreas no están permitidas, las turbulencias u otros fenómenos de la naturaleza pueden voltear cualquier avión o ponerlo en una condición negativa-g por cortos períodos de tiempo. El avión tendría que poder sobrevivir a eso.

“Desconcierto” se refiere a la división de los compartimientos de combustible en el ala en muchas secciones, por costillas, de modo que el chapoteo de combustible de izquierda a derecha se limita solo dentro de cada compartimento. Es imposible evitar algunos chapoteos, pero una reducción es extremadamente útil para evitar dinámicas no deseadas.

▲ Aquí arriba hay una imagen del tanque de combustible desconcertante en un avión viejo, viejo, viejo, viejo, viejo, viejo, viejo, viejo, muy viejo: un Stearman. Este Stearman M2 Speedmail fue recuperado de un lago en el territorio de Yukon (Alaska, EE. UU.) Y está siendo restaurado. Fue uno de los siete construidos cerca del final de la era del biplano de la cabina abierta, y fue utilizado por Varney Airlines. El desconcierto de los tanques de combustible es realmente una idea muy antigua.

Sloshing de tanques – Simulación CFD

Algunos aviones de combate no usan deflectores, sino una espuma gruesa y esponjosa que ocupa aproximadamente el 2% del volumen del tanque pero amortigua las oscilaciones de combustible de manera muy efectiva.

▲ Espuma deflectora del tanque de combustible. Esta espuma expandida en exceso, que cuando se rellena en un tanque de combustible, estabilizará el combustible y evitará el efecto de chapoteo. ¡Utilizado en motos también! “Balancee su bicicleta rápidamente de un lado a otro en un punto muerto y luego sienta que el combustible en el tanque se mueve de un lado a otro. Nuestro desconcertante de pila de combustible está diseñado para combatir este efecto de chapoteo que perturba la bicicleta. El combustible pesa aproximadamente 7 libras por galón y, por lo general, una bicicleta tendrá alrededor de 3 galones de combustible. Son 21 libras de líquido que definitivamente tendrán un efecto compuesto en su bicicleta, ya que cambia de posición de lado a lado. ¡Imagínese 21 libras de líquido viajando a XX mph y luego golpeando contra el costado de su tanque mientras cambia de dirección! Los ciclistas informan que la instalación de Tank Foam da la impresión de que se habían hecho la suspensión, incluso hasta el punto de tener que ajustar su estilo de conducción porque siempre estaban haciendo pequeños ajustes para compensar este derroche de combustible. Para las carreras, ha habido mejoras marcadas en los tiempos de vuelta y el control. Para las acrobacias, el uso es ilimitado ya que las bicicletas acrobáticas cambian constantemente de posición y dirección. Un aterrizaje de 180 stoppie o incluso solo un caballito o un stoppie, por ejemplo “.

El diseño amigable negativo-g es otra característica que protege contra el consumo de combustible vertical. En los tanques de combustible, las bombas de combustible de la aeronave se instalan en una carcasa pequeña y completamente cerrada en la base del tanque de combustible, hacia donde fluye el combustible en el tanque. En una situación negativa de g, el combustible en la carcasa no podrá elevarse como el resto del combustible en ese tanque y, por lo tanto, las bombas de combustible de la aeronave nunca morirán de hambre. Entonces, al menos por un período temporal, no hay falta de combustible en los motores.

El sistema hidráulico de la aeronave también debe protegerse de manera similar contra situaciones de g negativo. Pero eso usa una técnica diferente, y esa no es su pregunta.

Answer 2

Hice esta misma pregunta en la escuela de tierra de la Marina. Mucho más tarde, con algo de experiencia, la respuesta fue doble:

1. El avión de combate que he volado no tiene un solo tanque de combustible para que el combustible se “derrame”, causando cambios dramáticos y peligrosos en el centro de gravedad (CG) de la aeronave. Tienen varios tanques de combustible separados. Por lo tanto, las maniobras violentas no transferirán ni cambiarán el combustible de un tanque a otro. El combustible permanece mayormente en su lugar.
2. En muchos tanques de combustible, hay deflectores. Estos están diseñados para limitar el chapoteo de combustible y el cambio de CG dentro de cada tanque de combustible que sospecha correctamente.

Como nota al margen, cuando volé en F-14 con VF-1, tuve un Comandante que se negó a volar nuestro avión de escuadrón con tanques de combustible externos , y por la misma razón que sugieres. Él creía que un tanque de combustible externo parcialmente lleno, a pesar de que tenían deflectores, limitaba a nuestros combatientes a realizar maniobras extremas y podría ser peligroso con cualquier combustible cambiante y CG. Entonces, a diferencia de la mayoría de los otros escuadrones F-14, los nuestros nunca volaron con tanques de combustible externos mientras estuve allí.

Estos tanques de combustible separados en la imagen a continuación impiden el cambio de CG debido a que el combustible se mueve hacia adelante y hacia atrás durante las maniobras extremas en vuelo.

Answer 3

Estoy seguro de que comprende lo complejo que es un avión (no importa de qué tipo). Al igual que los tanques de largo alcance en camiones, los tanques utilizados en los aviones están moldeados para darles forma (generalmente plástico / caucho / compuestos impregnados en kevlar en capas) en lugar de cajas rectangulares.

Por lo tanto, el espacio que de otro modo estaría vacío se utiliza mediante compartimentos (es decir, celdas de combustible / tanques), deflectores y espuma para evitar salpicaduras. Pero la espuma tiene doble propósito, la espuma se usó originalmente para detener las sobretensiones de la bomba de combustible (lo que acorta la vida útil del impulsor y causa la formación de espuma), pero ahora tiene un uso de doble propósito.

Esto también se puede observar en los autos de carrera.

Answer 4

Bueno, el combustible se agitará, eso no se detiene; pero tienes algo de razón acerca de la compartimentación.

Las bombas de combustible mantendrán el equilibrio entre los tanques laterales para que cada uno tenga la misma cantidad. Además de las costillas del ala, el esqueleto de la estructura del ala actuará como un amortiguador por falta de una palabra mejor.

Answer 5

La esponja como la espuma es buena, pero retiene el combustible y evita la optimización del consumo. Los deflectores compuestos de tipo nido de abeja también se utilizan para negar el chapoteo en estas celdas de combustible y las bombas especiales (controladas por computadoras) transfieren combustible entre las celdas para mantener el CG.