Domanda:
Perché i serbatoi del carburante si trovano nelle ali?
summerrain
2018-12-10 15:51:28 UTC
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Gli aerei passeggeri hanno serbatoi di carburante nelle ali. Perché?
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa località?

Esempi di svantaggi che sospetterei:

  • il peso aggiunto aumenta il carico strutturale applicato alle ali
  • diverse forze gravitazionali e la flessione delle ali tra i serbatoi pieni e vuoti provocano sollecitazioni ripetute che accorciano la vita dell'aereo -span
  • maggior rischio di danni catastrofici alle ali in caso di accensione del carburante in volo
  • maggior rischio di incendio quando un fulmine colpisce un'ala

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Mantenere il carburante dietro le quinte in realtà ** aiuta ** a mantenere la loro integrità strutturale, vedere https://aviation.stackexchange.com/questions/42613/why-are-fuel-tanks-in-the-wings-filled-first- e-perché-sono-usati-per ultimi? rq = 1
A terra, l'aereo poggia sulle ruote. In volo, poggia sulle ali, quindi il peso nelle ali riduce il carico strutturale, non lo aumenta.
@Therac: Seguendo la tua spiegazione, vedrei che non * aggiunge * carico strutturale? Ma in che modo il peso * "riduce" * il carico strutturale?
@summerrain Bilanciando la fusoliera, che è un grande carico centrale. Vedere A340 vs A330. Naturalmente, questo implica che il peso totale sia uguale o entro un certo limite.
@summerrain non lo riduce di per sé, riduce la necessità di un carico strutturale (flessione) anche elevato che deriverebbe dallo stoccaggio nel corpo principale.
In realtà, come @Therac menziona entrambi i punti uno e due di OP dei presunti svantaggi, in realtà sono vantaggi.
In quale altro posto metteresti il ​​carburante ??? Non c'è letteralmente nessun altro. Voglio dire, potresti trasformare l'abitacolo in un serbatoio di carburante, immagino?
La BBC ha un documentario di un'ora che intervista le persone in un impianto AirBus che costruisce tali ali, che include alcune discussioni sul perché e come le ali vengono utilizzate per immagazzinare il carburante, incluso il modo in cui funziona il bilanciamento del carburante. Potrebbe essere interessante. [Link BBC] ufficiale (https://www.bbc.co.uk/programmes/b017ld03), [link YouTube] non ufficiale (https://www.youtube.com/watch?v=PF6ZuBDlNjY)
@Fattie Sono abbastanza sicuro che ci sono alcune persone che pagherebbero per sedersi sulle ali. Mi chiedo se questo sia un concetto commercialmente fattibile ...
@DoktorJ haha ​​- Sfortunatamente, non è molto aerodinamicamente praticabile ...
Nove risposte:
Carlo Felicione
2018-12-10 20:30:13 UTC
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Several advantages:

  1. Wing structures are hollow and voluminous in order to provide structural rigidity against flutter and carry flight loads. This provides the space needed to store fuel.
  2. On a conventional aircraft, placing fuel tanks in the wings places the fuel mass very close to, or on, the center of lift. This dramatically reduces Cg shift during flight and reduces the size and weight of the tailplane to maintain stable flight. It also reduces Cg shifts due to sloshing of the fuel inside the tanks, due to the limited constraints of longitudinal travel for the fuel in the tanks.
  3. In the event of a crash landing, having the fuel in the wings keeps it away from the cabin and the occupants, reducing risks of cabin fires.
  4. The weight of the fuel reduces the loading moment on the wing roots, reducing the weight of the structure needed to support the aircraft during flight.
  5. Fuel stored in the wings either partially or completely eliminates fuel storage in the fuselage, leaving more room for passengers and cargo.

Disadvantages:

1) Fuel sloshing with in the tanks laterally as a result of turbulence, or uncoordinated flight, can lead to lateral weight shift and potential lateral instability. At low quantities of fuel, and in prolonged uncoordinated flight, there is a chance that the engine can suffer fuel starvation simply because the fuel has flowed out of the sumps in the tanks These problems can be alleviated with proper fuel tank baffling and the use of feeder hoppers fed by the main tanks which the engine drinks from.

2) On aircraft which utilize a siphon feed fuel system such as low wing aircraft, the fuel cannot be evenly siphoned from both tanks at once. This is a particular problem in single engine aircraft, where separate fuel systems are not dedicated to one engine in particular. In such cases the engine will feed off either the left wing tank with a right wing tank and this is controlled by means of a fuel selector valve in the cockpit. On aircraft that do not have automatic fuel management systems, engine fuel feed must be manually selected. Care must be taken to alternate feed from both tanks periodically to prevent a lateral imbalance and fuel quantity. Additionally this fuel tank switching schedule, if ignored long enough, can potentially lead to fuel starvation of the engine and a forced landing. This is particularly problematic in the low wing light single engine aircraft such as the Piper PA-28 or Cirrus SR-2X, especially if the pilot has recently transitioned into this airplane after flying high wing aircraft, which use gravity feed fuel systems, and allow the engine to feed from both tanks at once. Larger single engine aircraft like the TBM have automatic fuel tank switching systems to address this problem. Large multi engine jet aircraft have dedicated fuel management systems which address these problems.

Possibile aggiunta: l'aggiunta di peso alle ali aumenta la loro inerzia, riducendo l'influenza che il flusso d'aria turbolento ha su di esse. In termini semplici, se l'aria / vento trascorre tutto il suo tempo cercando di scuotere le ali su e giù e staccarle dall'aereo, rendere le ali più pesanti le rende più difficili da muovere, riducendo la quantità di stress di flessione ripetuto a cui sono soggetti i punti di montaggio ae fornendo un aereo che vola in modo più stabile
Inoltre: aumentare la capacità del carburante nella fusoliera ridurrebbe lo spazio disponibile per il carico; le ali non possono essere utilizzate praticamente per questo, ma * possono * essere utilizzate in modo molto pratico per il carburante perché non sono vincolate ad una particolare altezza / dimensione del contenitore. È liquido, quindi possono adattarsi alla cellula attorno e tra le parti strutturali dell'ala e utilizzarne una grande quantità. Al contrario, relativamente poche valigie potrebbero essere sistemate praticamente lungo l'ala, probabilmente principalmente vicino alla radice, e cercare di progettare attorno al volume necessario sarebbe una sfida ingegneristica per mantenere le ali strutturalmente solide.
@GalacticCowboy per non parlare del tentativo di bilanciare il peso, poiché i bagagli delle stesse dimensioni possono pesare in modo diverso.
Elenchi solo i vantaggi. Ci sono anche degli svantaggi?
Aggiunto altro su questo argomento.
Harper - Reinstate Monica
2018-12-11 00:32:29 UTC
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Capisco cosa stai dicendo, ma c'è qualcosa che stai trascurando nella tua logica. Stai guardando un aereo seduto a terra, dove le ruote sono vicino alla fusoliera e la maggior parte delle ali sono un peso morto che crea tensione sulla struttura.

Pensa a uno in volo. Ora tutta la portanza proviene dalle ali, immagina l'aereo sospeso da un paio di dozzine (miliardi) di cavi sparsi sulla superficie delle ali. Ora la fusoliera è un peso morto e la tensione nella struttura è dovuta al trasporto della fusoliera.

Quindi, quando aggiungi peso alle ali in modo uniforme, aggiunge praticamente zero carico strutturale per il Ali. Ciò che viene sollevato si trova all'interno della sorgente dell'ascensore . Quindi, dal punto di vista del carico strutturale, è un lavaggio: non importa.

Considerando che se aggiungi più carri armati nella fusoliera, va bene a terra, ma aggiunge enormi stress alle ali in volo, riducendo efficacemente la capacità di carico pratica.

Lo sforzo sulle ali dovuto allo stare seduti a terra è molto meno preoccupante per i progettisti rispetto agli sforzi in volo.

Vedi anche " Zero Fuel Weight".

Esattamente quello che stavo pensando, ma l'hai detto molto meglio!
+1, per un'ottima spiegazione.
"dove le ruote sono sotto la fusoliera e le ali sono un peso morto che crea tensione sulla struttura". Una nota importante qui: la maggior parte degli aeroplani con carrello di atterraggio triciclo ha effettivamente l'ingranaggio principale montato sulle ali, non sulla fusoliera. Alcuni aeromobili di grandi dimensioni hanno un set aggiuntivo entrobordo di ingranaggio principale sotto la fusoliera, ma di solito hanno ancora un ingranaggio principale fuoribordo sotto le ali.
Ad esempio [Boeing 757] (https://sophosnews.files.wordpress.com/2017/11/untitled-design-9.jpg?w=780&h=408&crop=1), [PA-28-140] (https: //disciplesofflight.com/wp-content/uploads/2014/10/Cherokee-140-1-21.jpg), [Airbus A320] (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/ Airbus_A320_family% 2C_front_view_% 284523439202% 29.jpg), [Boeing 747] (https://thumbs.dreamstime.com/t/boeing-jumbo-jet-front-view-runway-100924499.jpg)
motosubatsu
2018-12-10 18:43:10 UTC
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il peso aggiunto aumenta il carico strutturale applicato alle ali diverse forze gravitazionali e la flessione delle ali tra i serbatoi pieni e vuoti provocano sollecitazioni ripetute che accorciano la durata del velivolo

Come come risultato degli effetti della portanza (e della diminuzione della necessità man mano che l'aereo si schiarisce) è vero il contrario vedi qui

rischio maggiore di danni catastrofici alle ali in caso di accensione del carburante in volo

Al contrario di un rischio maggiore di danni catastrofici alla cabina in caso di accensione del carburante in volo?

Supponendo un mancato -accensione esplosiva avendo il carburante nelle ali significa che puoi agire per scaricare il carburante. Se hai un incendio che inizia nella fusoliera principale, tuttavia, hai una maggiore possibilità che il fuoco inabiliti l'equipaggio prima che possano prendere provvedimenti. O danni che si verificano all'avionica, alla cabina a pressione ecc.

forse un rischio più elevato di incendio quando un fulmine colpisce un'ala?

Le punte delle ali sono uno dei luoghi su un aereo che è più soggetto a fulmini e il potenziale di incendi di carburante esiste, ma vengono prese misure per contrastare questo problema e nella stragrande maggioranza dei casi i fulmini causano danni minimi

quali sono i passi fatti?
jwenting
2018-12-10 16:31:27 UTC
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Molto semplicemente: c'è molto spazio vuoto in quelle ali, e c'è molto spazio vuoto necessario per il carburante.

Creare spazio altrove per il carburante renderebbe l'intero aereo più grande e più pesante, quindi rende poco senso.

E non sono solo le ali, molti aerei trasportano anche carburante nello stabilizzatore verticale.

In altre parole: perché i serbatoi del carburante si trovano nelle ali? Perché i passeggeri non ci starebbero dentro. :)
@TannerSwett Non dare loro alcuna idea ...
AilihrcovbCMT//en.wikipedia.org/wiki/Junkers_G.38 ?
@TannerSwett hmm, Ryanair vuole parlare con te di questa idea.
user71659
2018-12-11 04:57:37 UTC
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Insieme alle altre risposte, segnalerò la maggior parte dei recenti casi in cui è esploso un serbatoio di carburante di un aereo, il serbatoio centrale, che si trova nella fusoliera, era implicato. Ci sono due ragioni:

Innanzitutto, un serbatoio della fusoliera si trova più in basso dei motori e richiede pompe per sollevare il carburante. I guasti alle pompe elettriche hanno causato esplosioni. Ciò significa anche che un guasto alla pompa si traduce in carburante inutilizzabile, mentre i serbatoi alari possono alimentare naturalmente i motori per gravità.

In secondo luogo, i serbatoi della fusoliera sono più vicini alle fonti di calore. Questa è stata una delle cause dell'incidente del volo TWA 800, in cui il calore delle apparecchiature di condizionamento dell'aria nelle vicinanze genera un vapore infiammabile nei serbatoi del carburante. Al contrario, i serbatoi alari sono raffreddati naturalmente dal flusso d'aria e sono meno suscettibili alla formazione di tali vapori esplosivi.

Non sono sicuro se intendessi "che in ** tutti ** i casi ... era il serbatoio centrale che era implicato" (il che è apparentemente vero), ma se è così, potresti probabilmente renderlo più esplicito.
@jcaron riformulato. Sono sicuro che un carro armato alare è esploso in qualche momento nella storia dell'aviazione, ma sicuramente il carro armato centrale è stato la principale causa di incidenti di recente.
David Richerby
2018-12-11 02:53:48 UTC
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  • il peso aggiunto aumenta il carico strutturale applicato alle ali

Solo quando l'aereo è a terra. Quando è in aria, diminuisce il carico sulle ali perché la loro portanza bilancia il peso.

  • diverse forze gravitazionali e flessione delle ali tra serbatoi pieni e vuoti provocano l'accorciamento delle sollecitazioni ripetute la durata del velivolo

Al ritmo di un ciclo per volo. E le ali attraversano già un ciclo di stress una volta per volo (flesse verso il basso quando l'aereo è a terra e verso l'alto quando è in aria).

  • maggior rischio di danni catastrofici alle ali in caso di accensione del carburante in volo

I serbatoi del carburante prendono fuoco in volo è catastrofico ovunque li metti.

  • maggior rischio di incendio quando un fulmine colpisce un'ala

Quando è successo l'ultima volta? L ' elenco di incidenti aerei di Wikipedia suggerisce il volo LANSA 508 del 1971. Tali incidenti sono ora ancora più rari, perché i serbatoi di carburante sono dotati di sistemi di inertizzazione. Questo è stato originariamente consigliato dopo lo schianto del volo Pan Am 214 nel 1963, ma ci è voluto molto tempo prima che accadesse.

Questa risposta sembra implicare che i sistemi di inertizzazione siano stati utilizzati da qualche tempo poco dopo il 1963, o almeno che i sistemi di inertizzazione siano responsabili della mancanza di incendi indotti da fulmini dal 1971. Il collegamento che hai fornito, tuttavia, dice che i sistemi di inertizzazione non sono stati installati per 40 anni dopo lo schianto del Pan Am 214. Ecco un articolo che descrive lo stato dell'arte nel 2004: https://www.airspacemag.com/how-things-work/safer-fuel-tanks-5883916/
@DavidK Sì, sembra che abbia esagerato su ciò che è realmente accaduto. Tornerò e modificherò quando avrò tempo, oppure puoi proporre tu stesso una modifica se hai tempo. Grazie per avermi fatto sapere.
@DavidK modificato.
ri: * "i serbatoi di carburante che prendono fuoco in volo sono catastrofici ovunque li metti" * Sebbene qualsiasi incendio sia fondamentale, non tutte le posizioni sono uguali. Se perdi un'ala scendi all'istante. E non metteresti il ​​serbatoio del carburante direttamente sotto l'abitacolo, ad esempio.
@summerrain Un serbatoio del carburante proprio nella parte anteriore dell'aereo causerebbe seri problemi di equilibrio poiché veniva svuotato. Hai delle prove che gli incendi dei serbatoi di carburante non siano sempre catastrofici?
Stavo parlando puramente dal punto di vista della sicurezza. Equilibrio a parte, pensi che i serbatoi del carburante sarebbero posizionati direttamente sotto l'abitacolo di tutti i posti? * ri: gli incendi dei serbatoi di carburante sono sempre catastrofici * - Non lo disputo. Ma a seconda della posizione potresti avere un po 'più o meno tempo per un atterraggio di emergenza immediato.
@summerrain Hai qualche esempio di aerei che hanno effettuato con successo atterraggi di emergenza dopo gli incendi dei serbatoi di carburante? Sembra che il tuo argomento sia completamente ipotetico.
Hai ignorato la mia domanda. E cosa dimostrerebbe / smentirebbe un esempio?
@summerrain Ho già spiegato perché non ci sono serbatoi di carburante sotto l'abitacolo. La tua domanda equivale a "In un universo alternativo, sarebbe ..." e non siamo in un universo alternativo, quindi non ha senso rispondere alla tua domanda. Ad esempio, stai affermando che mettere i serbatoi di carburante in luoghi diversi darebbe più tempo per gli atterraggi di emergenza. Ti suggerisco che gli incendi dei serbatoi di carburante sono così catastrofici che non sarà possibile alcun atterraggio di emergenza. Un ottimo modo per discutere contro tale affermazione sarebbe dire "Ma è successo sul volo XYZ".
Sto semplicemente dicendo che dal solo punto di vista della sicurezza, non metteresti i serbatoi del carburante direttamente sotto l'abitacolo. È ovvio, no? E ovviamente a seconda della posizione potresti ottenere qualche minuto in più / meno (o ti aspetti esattamente la stessa quantità di tempo?). Questo è difficile da dimostrare a titolo di esempio, poiché ogni incidente è diverso: non sapremmo nemmeno l'ora esatta di inizio dell'incendio, come si è propagato l'incendio e centinaia di altri parametri. Appoggio il mio caso. Hai dato un'ottima risposta e siamo in generale d'accordo, anche se forse non al 100%.
Solo il mio 2c. Se il carburante dell'aereo è "Jet Fuel", la probabile cappa che possa mai essere incendiata o esplodere è quasi impossibile poiché questo carburante è cherosene raffinato e non brucia senza essere atomizzato.
@TheLegendaryCopyCoder Nel corso degli anni si sono verificati numerosi incidenti aerei causati dall'esplosione dei serbatoi di carburante. Stai dimenticando che anche il vapore di cherosene può bruciare.
Integral Master
2018-12-12 21:38:03 UTC
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Più peso sulle ali è effettivamente buono in quanto rende l'aereo più bilanciato e più resistente a sterzate non necessarie durante la turbolenza o la corrente del vento, come una persona che cammina su una corda tesa che trasporta un'asta orizzontale (barra) per il bilanciamento. Controlla il raggio di Gyration nella meccanica.

최인철
2018-12-16 10:37:39 UTC
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Non c'è altro motivo. Il motore è attaccato all'ala e stanno cercando di progettare un serbatoio del carburante per alimentare il motore, non c'è spazio sul busto. Quindi fanno un buco nelle ali.

benvenuti in aviazione.SE. Tieni presente che questo è un sito web solo in inglese. in quanto tale, dovremo rimuovere la parte della tua risposta scritta in coreano. Inoltre, tieni presente che ci piacciono le risposte che contengono un po 'di dettagli e possibilmente riferimenti.
quiet flyer
2020-03-29 06:52:54 UTC
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Perché i serbatoi del carburante si trovano sulle ali?

Perché è difficile far entrare i passeggeri o il loro bagaglio nelle ali.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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