Projeto do sistema de combustível de aeronaves: o colapso

Nós entendemos – você não é um mecânico de aeronaves. Seu nível usual de envolvimento com o sistema de combustível de sua aeronave pode ser a careta que você faz ao tirar a carteira para financiar mais um abastecimento.

Ainda assim, não custa nada construirmos nossa base de conhecimento e melhorarmos nossa capacidade de fazer algumas soluções básicas de problemas caso algo dê errado. Se isso não for incentivo suficiente, aqui está um pouco mais: passe algum tempo perto de aeronaves e você ouvirá ou talvez até seja envolvido em um debate sobre os prós e contras de aeronaves pequenas 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 perguntas que seus colegas pilotos estarão debatendo.

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

Pronto para aprimorar seus conhecimentos sobre sistemas de combustível? Vamos começar.

Sistemas de Combustível de Aeronaves Monomotoras

Os sistemas de combustível de aeronaves pequenas e monomotoras de aviação geral são projetados para se adequarem 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 de alto desempenho, você pode ver um sistema de injeção de combustível em vez de um dos sistemas carburados.

Sistema de Alimentação por Gravidade

O sistema de alimentação por gravidade é um tipo de sistema de combustível de aeronave encontrado em aeronaves monomotoras 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 pilotos defendendo a configuração de asa alta. A desvantagem é que o reabastecimento é um pouco mais desafiador devido à alta colocação do tanque.

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 que o motor, o combustível pode descer 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 se ventilam entre si, de modo 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 interrompido.

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

Sistema de Bomba de Combustível

(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 seus tanques até o seu motor.

Em um sistema de bomba de combustível, o motor é posicionado acima dos tanques de combustível, e uma bomba/bombas 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 em 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 levam a uma válvula seletora de combustível que tem apenas 3 posições: esquerda, direita e desligado.

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

Para redundância, a maioria dos sistemas de bomba de combustível usa duas bombas instaladas em configuração paralela. A bomba elétrica fornece a pressão inicial do combustível ao ligar o motor e serve como backup para a bomba primária acionada pelo motor.

Se a bomba acionada pelo motor falhar, a bomba elétrica pode assumir o controle. Durante voos em alta altitude, a bomba elétrica também funciona para evitar a vaporização (vapor lock).

Sistema de Injeção de Combustível

Até agora, ambos os sistemas que revisamos possuem motores com carburadores, mas nem todas as aeronaves de aviação geral monomotoras usam um motor carburado.

Alguns modelos de alto desempenho apresentam sistemas de injeção de combustível. O sistema de combustível nessas aeronaves é uma combinação dos dois sistemas que já discutimos. Ele usa tanto o fluxo por gravidade quanto as 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 tanques individuais de reservatório de combustível que consolidam o combustível em uma área com pouco espaço aéreo. Depois de sair dos tanques de reservatório, o combustível flui para uma válvula seletora (geralmente de três vias com funcionalidade de esquerda, direita e desligado).

Combustível Auxiliar

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

A bomba auxiliar de combustível é utilizada principalmente para a partida e serve como backup para a bomba principal acionada pelo motor. Se a bomba auxiliar estiver desligada ou não estiver funcionando, a bomba acionada pelo motor pode mover o combustível da válvula seletora através do filtro por conta própria.

Uma vez 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 no RPM do motor e nas entradas de controle de mistura do piloto.

A unidade de controle de combustível então envia 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. Esse fluxo consistente é fundamental para o bom funcionamento de um sistema de injeção de combustível.

Após o envio do combustível para os injetores, qualquer excesso de combustível e vapores de combustível são retornados ao tanque de reservatório através da bomba.

O piloto pode monitorar o fluxo de combustível graças a um indicador de fluxo de combustível que obtém sua leitura de pressão de combustível do coletor de distribuição e a traduz em galões por hora.

Sistemas de Combustível de Aeronaves Multimotoras Pequenas

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

Felizmente, muitas das peças ainda são as mesmas, então sua compreensão básica de uma configuração monomotora o ajudará a aprender um sistema recíproco (multimotor).

Para fins de construção de uma compreensão básica desses sistemas, detalharemos os projetos de configurações básicas de sistemas de combustível de aeronaves bimotores de asa alta e de asa baixa.

Sistema de Aeronaves Bimotores de Asa Alta

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

A localização dos tanques de combustível pode variar, mas um sistema básico de combustível de aeronaves bimotores de asa alta geralmente possui dois tanques em cada asa. O tanque externo de cada lado se conecta ao tanque interno, que então se conecta à válvula seletora.

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

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

Você pode descobrir que precisa fazer um crossfeed de um tanque para outro primeiro e depois para o motor. Novamente, isso varia de aeronave para aeronave, então familiarize-se com a configuração da sua aeronave.

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

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

Sistema de Aeronaves Bimotores de Asa Baixa

Um sistema básico de combustível de um bimotor de asa baixa também geralmente contém dois tanques em 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 o vapor lock, você pode encontrar uma bomba de reforço perto da saída de cada tanque principal.

A bomba de reforço escorva e liga o motor, além de servir como backup para a bomba de injeção 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 para a bomba de combustível do motor. Novamente, são dois sistemas trabalhando em paralelo, um atendendo a cada um dos dois motores da aeronave.

Na bomba de combustível, um separador de vapor removerá o ar junto com qualquer excesso de fluido e o enviará de volta para os 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 no RPM da aeronave.

Sistemas de Combustível de Aeronaves a Jato

Percebemos que as aeronaves monomotoras GA têm sistemas de combustível de nível básico e as aeronaves bimotores têm configurações intermediárias. Agora, como não somos mecânicos de aeronaves, apenas abordaremos os complexos sistemas de combustível encontrados em aeronaves a jato.

A maneira mais fácil de evitar se perder nos detalhes de um sistema de combustível de motor a jato é dividi-lo em subsistemas. O primeiro subsistema é o armazenamento. Grandes aeronaves a jato têm grandes necessidades de combustível, então teremos vários tanques de combustível nas asas e/ou na fuselagem.

A boa notícia sobre todos esses vários tanques é que eles geralmente estão interconectados por um coletor, permitindo o reabastecimento de ponto único a partir de um local, geralmente sob a asa ou na fuselagem.

O segundo subsistema de combustível em jatos é a ventilação. Você se lembrará de que nossos sistemas monomotor mais básicos tinham uma única ventilação em cada tanque de combustível. Os jatos têm um sistema de ventilação totalmente interconectado com válvulas de flutuador e de retenção para garantir que os tanques permaneçam ventilados, independentemente da altitude.

Os subsistemas de distribuição e alimentação de combustível estão repletos de seguranças e redundâncias de backup 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 a distribuição. Se as próprias bombas de reforço não estiverem funcionando, um bypass da bomba de reforço mantém o fluxo de combustível.

O elaborado sistema de coletores 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.

Graus 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 pressão sem detonar.

AVGAS 100LL (LL significa Low Lead – baixo chumbo) é a gasolina de aviação mais comumente utilizada.

Conclusões

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

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

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