航空機の燃料システムの仕組み

燃料システムは航空機の最も重要なシステムの 1 つです。

燃料システムは航空機の最も重要なシステムの 1 つです。 これにより、エンジンへの適切な燃料供給と、安全な飛行に不可欠な適切な燃料配分とバランスが可能になります。

ほとんどの大型航空機では、燃料は翼に保管されています。 航空機によっては、中央胴体、またはセンタータンクと呼ばれる胴体の中央にタンクを備えているものもあります。 ワイドボディ機の尾翼または水平尾翼にはタンクがあり、長距離飛行中に航空機の重心を制御するために使用されます。

翼内の燃料の貯蔵は、翼の曲げ応力を防ぐのに役立ちます。 このため、翼タンクの燃料は飛行中に最後に使用されます。 たとえば、航空機にセンター タンクがある場合、翼から燃料が排出される前にセンター タンクの燃料が最初に使用されます。 また、大型の航空機では翼タンクが外側タンクと内側タンクに分かれています。 この場合、外タンクの燃料が使用される前に内タンクの燃料が使用される。 これも翼にかかるストレスを軽減するのに役立ちます。

貯蔵タンクに加えて、燃料システムにはサージタンクとして知られるタンクがあります。 これらのタンクは燃料ベント システムの一部でもあります。 航空機のすべての主燃料タンクはベントパイプを介してサージタンクに接続されています。 航空機の操縦中、タンクから移動する燃料はベントパイプを通ってサージタンクに落ちます。 そして、航空機が水平になると、サージ タンクからの燃料が重力によってメイン タンクに戻されます。

サージタンクは、燃料がオーバーフローした場合に燃料を放出するために大気へも通気されます。 同時に、メイン燃料タンクの加圧を助けるラムエアも供給されます。 これにより、タンクがわずかに正圧に保たれます。 これにより、燃料の過剰な蒸発が防止されます。 航空機がどんどん高度を上げていくと、大気圧が低下して燃料の沸点が下がります。 これにより燃料が蒸発します。 タンクに正圧が供給されると、燃料が減圧されることがなくなります。

正圧は、エンジンがタンクから燃料を引き出すときにタンク内が真空になるのを防ぐのにも役立ちます。

燃料タンクは、パイロットが制御できるタンクポンプまたは燃料ブースターポンプで構成されています。 ほとんどの場合、各タンクには 2 つのタンク ポンプがあります。 これらのポンプは航空機の主電気システムから電力を供給されます。 これらのポンプの仕事は、燃料を燃料タンクからメイン エンジン駆動の燃料ポンプに送り出し、そこから燃料をエンジン自体に送り出すことです。

高高度での飛行が可能な航空機では、高度での減圧によって燃料が沸騰し、ベーパーロックが発生して燃料がエンジン駆動のポンプに入るのを妨げる可能性があるため、タンクポンプが必須です。

燃料タンクには、タンクポンプが故障した場合にエンジンが燃料を吸引できるようにする吸入バルブも含まれています。 このため、パイロットは低高度まで降下する必要があり、低圧燃料の沸騰を防ぐことができます。

燃料がタンク ポンプによって汲み上げられると、スパー バルブとも呼ばれる低圧 (LP) 燃料バルブに送られます。 そこから、燃料はエンジン駆動のポンプを通過します。 一部の航空機には、エンジンの高圧コンプレッサーによって駆動される低圧 LP ポンプと高圧 HP ポンプの両方が搭載されています。

燃料は、エンジンの主要コンポーネントに送られる前に、燃料/オイル熱交換器と燃料フィルターを通過します。 熱交換器は燃料を最適な温度に保ち、フィルターは燃料内のゴミをブロックします。 交換器とフィルターを通過した燃料は、HP ポンプによって燃焼室内の燃料ノズルに送られます。

燃料は、燃料油圧信号を使用してエンジン内の可変ステータベーンなどのシステムのアクチュエータを動作させるためにも使用されます。 一部の航空機では、燃料は発電機の冷却にも使用されます。

通常の動作では、左翼タンクは左エンジンに燃料を供給し、右翼タンクは右エンジンに燃料を供給します。 エンジンのフレームアウトが発生した場合、クロスフィードバルブを使用して、残りのエンジンに反対側から燃料を供給できます。 たとえば、右エンジンが故障した場合、クロスフィードバルブが開くと、左翼タンクからの燃料が右エンジンに送られる可能性があります。

クロスフィードは、タンク間の空気中の燃料のバランスをとるためにも使用できます。 この手順を実行するには、パイロットはライター側の翼タンク ポンプを停止し、クロスフィード バルブを開きます。 これにより、満杯のタンクが両方のエンジンに供給できるようになります。 タンク間のバランスが取れたら、ウィングタンクポンプを再びオンにし、クロスフィードバルブを閉じます。

補助動力装置 (APU) の燃料は通常、翼タンクの 1 つから供給されます。 APU の起動シーケンスが開始されると自動的に作動する独自のポンプを備えています。 APU ポンプが故障した場合でも、供給タンクのポンプをオンにすることができます。

ほとんどの大型航空機の給油ポイントは翼の下にあります。 ただし、一部の航空機では側面腹部にあります。 この箇所は給油カップリングと呼ばれ、燃料クッパホースが接続される箇所です。

このタイプの燃料補給は、燃料が高圧でタンクに送られるため、圧力燃料補給として知られています。

燃料補給を制御するには、コントロールパネルを使用できます。 このパネルで、オペレーターは必要な燃料の量をダイヤルインまたは事前設定できます。 ホースを接続すると給油バルブが開き、給油が始まります。 このプロセス全体は自動です。 給油時は、まず外側のタンクが満タンになります。 満タンになると燃料がインナータンクとセンタータンクに溢れます。 燃料レベルが選択した値に達すると、給油バルブが閉じ、給油が停止します。

ほとんどのメーカーは、重力を利用して手動で航空機に燃料を供給する手段も提供しています。 このため、手動給油ポイントが翼にあります。 手動給油では、給油者が給油を制御するため、中央タンクを満タンにする前に翼タンクを満タンにすることが推奨されます。

このタイプの燃料補給の主な欠点は、燃料補給プロセスを完了するまでに多くの時間がかかる可能性があることです。

燃料量を測定するにはコンデンサが使用されます。 コンデンサは、AC 電流が供給される 2 つのプレートで構成されます。

このような回路における電流の流れは、4 つの要因によって決まります。 彼らです：

これらの要素のうち最初の 3 つ (電圧、周波数、プレート サイズ) は固定されたままで、変化する要素は誘電率だけです。 これは、特定の時点で、誘電率が空気、燃料、または空気と燃料の混合物のいずれかになる可能性があるためです。 コンデンサが燃料に浸されると、空気を誘電体とした基準コンデンサと比較して電流が増加します。 これら 2 つの測定値の差を使用して、非常に正確な燃料の指標を得ることができます。

このシステムの主な問題は、温度を補償できないことです。 燃料の比重 (SG) または密度は温度に反比例します。 そのため、温度が低下すると燃料量が減少し、燃料表示に誤差が生じます。 同様に、温度が上昇すると燃料の体積が増加します。

この問題を解決するには、補償器が使用されます。 コンペンセータは、燃料タンクが常に燃料で覆われていることを保証するために、燃料タンクの奥深くに配置されるプローブです。 SG の上昇を引き起こす温度の低下がある場合、補償器は燃料インジケータ回路への電流を増加させ、燃料測定コンデンサによる誤った測定を補正します。

ジャーナリスト – エアバス A320 パイロットであるアナスは、4,000 時間以上の飛行経験を持っています。 彼は、執筆チームのメンバーとして、自身の運用と安全の経験を Simple Flying に提供できることに興奮しています。 モルディブを拠点としています。