Aircraft Fuel System Design: The Breakdown

Piloto reabastecendo um tanque de combustível Cessna - Pilot Mall

Nós entendemos: você não é mecânico de aeronaves. Seu nível habitual de envolvimento com o sistema de combustível de sua aeronave pode ser o arrepio que você sente ao sacar sua carteira para financiar mais um abastecimento.

Ainda assim, não nos custa nada construir nossa base de conhecimento e melhorar nossa capacidade de solucionar alguns problemas básicos se algo der errado. Se isso não for incentivo suficiente, aqui vai um pouco mais: passe algum tempo perto de aeronaves e você ouvirá ou talvez até será sugado para um debate sobre os prós e os contras de pequenas aeronaves de aviação geral de asa alta versus asa baixa.

Alguns dos pontos-chave perenes na discussão envolvem os tipos de sistemas de combustível e a localização dos tanques. Tanque alto ou tanque baixo? Sistema de alimentação por gravidade versus sistema de bomba de combustível? Estas são as questões que seus colegas pilotos debaterão.

Quanto mais você souber sobre cada tipo, mais bem preparado você estará para apresentar seu ponto de vista e conquistar a atenção e o respeito de outros pilotos, talvez menos versados.

Pronto para aprimorar seu conhecimento sobre sistema de combustível? Vamos começar.

Sistemas de combustível para aeronaves monomotores

Os sistemas de combustível de aeronaves GA pequenas e monomotores são projetados para se adequar à sua configuração e tipo de motor. Os dois sistemas mais comuns nessas aeronaves são alimentação por gravidade e bomba de combustível.

Em algumas aeronaves de asa alta e alto desempenho, você poderá ver um sistema de injeção de combustível em vez de um dos sistemas de carburador.

Infográfico de um sistema de combustível alimentado por gravidade Cessna 172 - Pilot Mall Sistema de alimentação por gravidade

O sistema de alimentação por gravidade é um tipo de sistema de combustível de aeronave encontrado em aeronaves monomotor de asa alta. É o tipo mais simples e básico de sistema de combustível de aeronave, e esta é uma das razões pelas quais você ouvirá os pilotos defenderem a configuração de asa alta. A desvantagem é que o reabastecimento é um pouco mais desafiador graças à colocação elevada do tanque.

Sistema de combustível de alimentação por gravidade

Com um sistema de alimentação por gravidade, você terá um ou mais provavelmente dois tanques de combustível – um em cada asa. Como os tanques estão posicionados mais acima do motor, o combustível pode fluir do tanque para o motor usando a gravidade.

Uma ventilação do tanque facilita a equalização da pressão dentro de cada tanque e os tanques também ventilam entre si, para que tenham a mesma pressão.

Assim que o combustível sai do tanque, ele flui para a válvula seletora de combustível. Esta válvula permite ao piloto isolar cada um dos tanques para que o fluxo de combustível possa vir apenas do tanque esquerdo, apenas do tanque direito, de ambos os tanques, ou ser completamente desligado.

Um filtro a jusante remove qualquer sedimento residual e água antes de permitir que o combustível flua para o carburador ou bomba de escorva no motor.

Sistema de bomba de combustível

Infográfico do sistema de bomba de combustível da FAA no PHAK

( Manual do Piloto de Conhecimento Aeronáutico (FAA-H-8083-25C), capítulo 7, página 26)

Em aeronaves de asa baixa e média, você pode não precisar de uma escada para reabastecer, mas dependerá de um sistema de bomba de combustível mais complexo para levar o combustível dos tanques até o motor.

Em uma bomba de combustível ou sistema de alimentação por bomba, o motor é posicionado acima dos tanques de combustível e uma(s) bomba(s) retiram o combustível dos tanques e o entregam ao motor. Se o sistema de bomba falhar, seu motor ficará sem combustível.

Ao contrário de um sistema de alimentação por gravidade, você pode descobrir que no seu sistema de bomba o combustível não pode ser retirado de ambos os tanques ao mesmo tempo. Neste caso, tanto o tanque esquerdo quanto o direito correm para uma válvula seletora de combustível que possui apenas 3 posições: esquerda, direita e desligada.

Verifique sua aeronave para confirmar quais opções você tem. A jusante do seletor estão o filtro e a escorva do motor e, em seguida, as bombas de combustível.

Para redundância, a maioria dos sistemas de bombas de combustível utiliza duas bombas instaladas em uma configuração paralela. A bomba elétrica fornece pressão inicial de combustível ao dar partida no motor e serve como reserva para a bomba primária acionada pelo motor.

Se a bomba acionada pelo motor falhar, a bomba elétrica poderá assumir o controle. Durante voos em grandes altitudes, a bomba elétrica também funciona para evitar o bloqueio de vapor.

Sistema de injeção de combustível

Até agora, ambos os sistemas que testamos têm motores com carburadores, mas nem todas as aeronaves GA com motor usam um motor com carburador.

Alguns modelos de alto desempenho apresentam sistemas de injeção de combustível. O sistema de combustível destas aeronaves é uma combinação dos dois sistemas que já discutimos. Ele usa fluxo de gravidade e bombas de combustível para alimentar o motor com combustível pressurizado.

Em um sistema de injeção de combustível, o combustível flui dos tanques principais de combustível ventilados para os tanques de reservatório de combustível individuais, que consolidam o combustível em uma área com pouco espaço aéreo. Depois de sair dos tanques reservatório, o combustível flui para uma válvula seletora (geralmente de três vias com funcionalidade esquerda, direita e desligada).

Combustível Auxiliar

Uma bomba de combustível auxiliar elétrica em linha puxa o combustível da válvula seletora e o transporta através do filtro para abastecer a bomba de escorva e a bomba de combustível acionada pelo motor a jusante.

A bomba auxiliar de combustível é usada principalmente para partida e serve como reserva para a bomba primária acionada pelo motor. Se a bomba auxiliar estiver desligada ou não estiver funcionando, a bomba acionada pelo motor poderá mover sozinha o combustível da válvula seletora através do filtro.

Assim que o combustível pressurizado entra na bomba acionada pelo motor, a bomba envia um grande volume de combustível pressurizado para a unidade de controle de combustível. Esta unidade mede o combustível com base nas RPM do motor e nas entradas de controle de mistura do piloto.

A unidade de controle de combustível envia então uma quantidade medida de combustível para o coletor de distribuição e para os injetores de combustível de cada cilindro em um fluxo igual e consistente. Este fluxo consistente é fundamental para o bom funcionamento de um sistema de injeção de combustível.

Após o combustível ter sido enviado aos injetores, qualquer excesso de combustível e vapores de combustível são devolvidos ao tanque reservatório através da bomba.

O piloto pode monitorar o fluxo de combustível graças a um indicador de fluxo de combustível que obtém a leitura da pressão do combustível no coletor de distribuição e traduz essa leitura em galões por hora.

Sistemas de combustível para aeronaves multimotores pequenas

Assim que você adiciona um segundo motor à mistura, o sistema de combustível naturalmente se torna mais complexo. Os sistemas multimotores precisam de mais capacidade de combustível, por isso geralmente possuem dois tanques extras.

Felizmente, muitas das peças ainda são as mesmas, portanto, seu entendimento básico de uma configuração de motor único o ajudará a começar a aprender um sistema alternativo (multimotor).

Com o propósito de construir uma compreensão básica desses sistemas, iremos decompor os projetos de configurações básicas de sistemas de combustível duplo de asa alta e de asa baixa.

Cessna 408 Sky Courier - por H. Michael Miley Sistema duplo de asa alta

Em um gêmeo de asa alta, é provável que você veja um sistema combinado com componentes de alimentação por gravidade, bem como uma bomba elétrica de combustível.

A localização dos tanques de combustível pode variar, mas um sistema básico de combustível de dois motores de asa alta geralmente contém dois tanques em cada asa. O tanque externo de cada lado se conecta ao tanque interno que então segue para a válvula seletora.

As válvulas seletoras dos conjuntos de tanques esquerdo e direito se conectam para permitir que o piloto selecione de onde retirar o combustível e para qual motor direcioná-lo.

Dependendo da sua aeronave, você pode ou não ser capaz de selecionar uma opção de alimentação cruzada que enviaria combustível do(s) tanque(s) de um lado da sua aeronave para o motor do lado oposto.

Você pode descobrir que precisa primeiro fazer a alimentação cruzada de um tanque para o outro e depois para o motor. Novamente, isso varia de acordo com a aeronave, portanto, aprenda a configuração da sua aeronave.

Cada conjunto de tanques tem seu próprio sistema independente de redução da válvula seletora, portanto, a partir desse ponto, você tem basicamente dois sistemas individuais paralelos – um para cada motor.

Para cada motor, o combustível é puxado da válvula seletora, através do filtro, por uma bomba elétrica de combustível que então envia combustível pressurizado para a entrada da unidade de medição de injeção de combustível. Esta unidade aloca e fornece a quantidade adequada de combustível ao coletor de distribuição e aos bicos de injeção de combustível individuais.

Beechcraft King Air - Shopping Piloto Sistema duplo de asa baixa

Um sistema básico de combustível duplo de asa baixa também contém frequentemente dois tanques de cada lado – um primário e um auxiliar. Como este sistema é maior do que a variação de motor único, para manter a pressão do sistema e evitar bloqueio de vapor, você pode encontrar uma bomba de reforço próxima à saída de cada tanque principal.

A bomba auxiliar escorva e dá partida no motor, além de servir como reserva para a bomba injetora principal acionada pelo motor em cada lado.

Na válvula seletora de cada motor, o piloto pode escolher de onde retirar o combustível. Uma vez feita a seleção da fonte de combustível, o combustível passará pelo filtro e entrará na bomba de combustível do motor. Novamente, estes são dois sistemas trabalhando em paralelo – um atendendo cada um dos dois motores da aeronave.

Na bomba de combustível, um separador de vapor removerá o ar junto com o excesso de fluido e o enviará de volta aos tanques. O combustível restante será pressurizado e liberado para o controle de combustível.

O controle de combustível de cada motor regula o fluxo de combustível para o coletor e os injetores a jusante com base nas configurações de controle de mistura inseridas pelo piloto e nas RPM da aeronave.

Close de um motor a jato em um avião comercial - Pilot Mall Sistemas de combustível para aeronaves a jato

Nós avançamos nos sistemas de combustível de aeronaves GA de motor único de nível básico e nivelamos até as configurações intermediárias de dois motores. Agora, como não somos mecânicos de aeronaves, iremos apenas abordar os complexos sistemas de combustível encontrados em aviões a jato.

A maneira mais fácil de não se perder nas minúcias do sistema de combustível de um motor a jato é dividi-lo em subsistemas. O primeiro subsistema é o armazenamento. Grandes aviões a jato têm grandes necessidades de combustível, por isso teremos vários tanques de combustível nas asas e/ou na fuselagem.

A boa notícia sobre todos esses tanques múltiplos é que eles geralmente são interligados por um coletor, permitindo o reabastecimento em um único local, geralmente sob a asa ou na fuselagem.

O segundo subsistema de combustível dos jatos é a ventilação. Você deve se lembrar que nossos sistemas de motor único mais básicos tinham uma única ventilação em cada tanque de combustível. Os jatos possuem um sistema de ventilação totalmente interconectado com válvulas flutuantes e de retenção para garantir que os tanques permaneçam ventilados independentemente da altitude.

Os subsistemas de distribuição e alimentação de combustível são preenchidos com dispositivos de segurança e redundâncias para garantir que sempre haja uma maneira de levar combustível aos motores, mesmo que os sistemas primários falhem. Por exemplo, bombas de reforço nos tanques fornecem combustível aos motores.

Eles também podem mover o combustível para os coletores de transferência e o sistema de transferência pode servir como backup para distribuição. Se as próprias bombas de reforço não estiverem funcionando, um desvio da bomba de reforço mantém o fluxo de combustível.

O elaborado sistema coletor conecta todos os tanques e motores para maior redundância e segurança.

Falando em segurança, o sistema de indicação de combustível de um jato é robusto e projetado para manter o piloto continuamente informado sobre o status de todos os aspectos do sistema de combustível, desde a quantidade de combustível até a pressão e a temperatura.

Classes de combustível de aviação - Pilot Mall Classes de combustível de aviação

A gasolina de aviação, também conhecida como AVGAS, pode ser identificada por sua octanagem ou grau. Quanto maior o grau, mais o combustível pode suportar a pressão sem detonar.

AVGAS 100LL (LL significa Low Lead) é a gasolina de aviação mais comumente usada.

Aprendizado

Como pilotos, não precisamos ser mecânicos para entender os conceitos básicos de como os sistemas de combustível de nossas aeronaves são projetados. Podemos começar aprendendo um sistema simples de alimentação por gravidade monomotor e construir a partir daí.

Em última análise, um bom conhecimento prático do sistema de combustível da nossa aeronave nos ajudará a solucionar problemas iniciais se houver um problema e nos preparará para uma conversa inteligente com o mecânico quando precisarmos chamar especialistas.

Quer aprender sobre diferentes aeronaves?

Nossos guias úteis fornecem tudo o que você precisa saber!

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