Flugzeug: Kraftstoffsysteme - Aircraft: Fuel Systems
Das Kraftstoffsystem ist so ausgelegt, dass ein ununterbrochener Fluss sauberen Kraftstoffs von den Kraftstofftanks zum Motor bereitgestellt wird. Der Treibstoff muss dem Triebwerk unter allen Bedingungen der Triebwerksleistung, Höhe, Fluglage und während aller zugelassenen Flugmanöver zur Verfügung stehen. Für Kraftstoffsysteme in Kleinflugzeugen gelten zwei gängige Klassifizierungen: Schwerkraft- und Kraftstoffpumpensysteme.
Schwerkraft-Feed-System
Das Gravitationssystem nutzt die Schwerkraft, um den Kraftstoff aus den Tanks zum Motor zu befördern. Beispielsweise sind bei Hochdeckern die Treibstofftanks in den Flügeln eingebaut. Dadurch werden die Kraftstofftanks über dem Vergaser platziert und der Kraftstoff wird durch die Schwerkraft durch das System und in den Vergaser geleitet. Wenn das Flugzeug so konstruiert ist, dass die Schwerkraft nicht zum Transport von Kraftstoff genutzt werden kann, werden Kraftstoffpumpen installiert. Beispielsweise befinden sich bei Tiefdeckern die Kraftstofftanks in den Flügeln unterhalb des Vergasers.
Kraftstoffpumpensystem
Flugzeuge mit Kraftstoffpumpensystemen haben zwei Kraftstoffpumpen. Das Hauptpumpensystem ist motorbetrieben mit einer elektrisch angetriebenen Hilfspumpe, die zum Starten des Motors und für den Fall, dass die Motorpumpe ausfällt, vorgesehen ist. Die Hilfspumpe, auch Ladepumpe genannt, sorgt für zusätzliche Zuverlässigkeit des Kraftstoffsystems. Die elektrisch angetriebene Hilfspumpe wird über einen Schalter im Flugdeck gesteuert.
Kraftstoffprimer
Sowohl Schwerkraft- als auch Kraftstoffpumpensysteme können einen Kraftstoffprimer in das System integrieren. Der Kraftstoffprimer wird verwendet, um Kraftstoff aus den Tanks anzusaugen, um Kraftstoff direkt in die Zylinder zu verdampfen, bevor der Motor gestartet wird.
Bei kaltem Wetter, wenn Motoren schwer zu starten sind, hilft der Kraftstoffprimer, da nicht genügend Wärme vorhanden ist, um den Kraftstoff im Vergaser zu verdampfen. Es ist wichtig, den Primer zu verriegeln, wenn er nicht verwendet wird. Wenn sich der Knopf frei bewegen kann, kann er während des Flugs aus seiner Position vibrieren, was zu einem übermäßig fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch führen kann. Um ein Überfüllen zu vermeiden, lesen Sie die Anleitung zum Ansaugen des Flugzeugs.
Treibstofftanks
Die Kraftstofftanks, die sich normalerweise innerhalb der Tragflächen eines Flugzeugs befinden, haben eine Einfüllöffnung an der Oberseite der Tragfläche, durch die sie befüllt werden können. Eine Einfüllkappe deckt diese Öffnung ab.
Die Tanks werden nach außen entlüftet, um den atmosphärischen Druck im Inneren des Tanks aufrechtzuerhalten. Sie können durch den Einfülldeckel oder durch ein Rohr entlüftet werden, das sich durch die Oberfläche des Flügels erstreckt. Kraftstofftanks umfassen auch einen Überlaufablauf, der alleine stehen oder mit der Kraftstofftankentlüftung verbunden sein kann. Dadurch kann sich der Kraftstoff bei steigender Temperatur ausdehnen, ohne den Tank selbst zu beschädigen. Wenn die Tanks an einem heißen Tag gefüllt wurden, ist es nicht ungewöhnlich, dass Kraftstoff aus dem Überlauf austritt.
Kraftstoffanzeigen
Die Kraftstoffmengenanzeigen geben die von einer Sensoreinheit in jedem Kraftstofftank gemessene Kraftstoffmenge an und werden in Gallonen oder Pfund angezeigt. Die Zertifizierungsregeln für Flugzeuge verlangen nur dann Genauigkeit bei den Tankanzeigen, wenn sie „leer“ anzeigen. Alle anderen Messwerte als „leer“ sollten überprüft werden.
Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf die Genauigkeit der Kraftstoffmengenanzeige. Überprüfen Sie den Kraftstoffstand in jedem Tank während der Vorflugkontrolle immer visuell und vergleichen Sie ihn dann mit der entsprechenden Kraftstoffmengenanzeige.
Wenn eine Kraftstoffpumpe im Kraftstoffsystem installiert ist, ist auch ein Kraftstoffdruckmesser enthalten. Dieses Manometer zeigt den Druck in den Kraftstoffleitungen an. Den normalen Betriebsdruck finden Sie im AFM/POH oder auf dem Manometer durch Farbcodierung.
Kraftstoffauswahl
Das Kraftstoffwahlventil ermöglicht die Auswahl von Kraftstoff aus verschiedenen Tanks. Ein üblicher Typ eines Auswahlventils enthält vier Stellungen: LINKS, RECHTS, BEIDE und AUS. Die Auswahl der Position LINKS oder RECHTS ermöglicht die Kraftstoffzuführung nur aus dem jeweiligen Tank, während die Auswahl der Position BEIDE Kraftstoff aus beiden Tanks zuführt. Die Position LINKS oder RECHTS kann verwendet werden, um die in jedem Flügeltank verbleibende Kraftstoffmenge auszugleichen.
Kraftstoffschilder zeigen alle Beschränkungen für die Verwendung von Kraftstofftanks an, wie z. B. „Nur Horizontalflug“ und/oder „Beides“ für Landungen und Starts.
Unabhängig von der Art des verwendeten Kraftstoffwahlschalters sollte der Kraftstoffverbrauch genau überwacht werden, um sicherzustellen, dass ein Tank nicht vollständig leer wird. Das Leerfahren eines Kraftstofftanks führt nicht nur zum Stoppen des Motors, sondern das längere Betreiben mit einem Tank verursacht eine unausgeglichene Kraftstoffladung zwischen den Tanks.
Wenn ein Tank vollständig trocken läuft, kann Luft in das Kraftstoffsystem eindringen und eine Dampfsperre verursachen, die das Neustarten des Motors erschwert. Bei Motoren mit Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff so heiß, dass er in der Kraftstoffleitung verdampft und verhindert, dass Kraftstoff die Zylinder erreicht.
Kraftstoffsiebe, Ölwannen und Abflüsse
Nach dem Verlassen des Kraftstofftanks und bevor er in den Vergaser eintritt, wird der Kraftstoff durch ein Sieb geleitet, das jegliche Feuchtigkeit und andere Ablagerungen im System entfernt. Da diese Verunreinigungen schwerer als Flugbenzin sind, setzen sie sich in einem Sumpf am Boden der Siebbaugruppe ab. Ein Sumpf ist ein Tiefpunkt in einem Kraftstoffsystem und/oder Kraftstofftank. Das Kraftstoffsystem kann einen Sumpf, ein Kraftstoffsieb und Kraftstofftankabläufe enthalten, die nebeneinander angeordnet sein können.
Das Kraftstoffsieb sollte vor jedem Flug entleert werden. Kraftstoffproben sollten abgelassen und visuell auf Wasser und Verunreinigungen überprüft werden.
Wasser in der Ölwanne ist gefährlich, da das Wasser bei kaltem Wetter gefrieren und Kraftstoffleitungen blockieren kann. Bei warmem Wetter kann es in den Vergaser fließen und den Motor stoppen. Wenn Wasser in der Ölwanne vorhanden ist, ist wahrscheinlich mehr Wasser in den Kraftstofftanks und sie sollten abgelassen werden, bis kein Wasser mehr sichtbar ist. Starten Sie niemals, bis alles Wasser und alle Verunreinigungen aus dem Kraftstoffsystem des Motors entfernt wurden.
Machen Sie sich aufgrund der unterschiedlichen Kraftstoffsysteme gründlich mit den Systemen vertraut, die für das zu fliegende Flugzeug gelten. Konsultieren Sie das AFM/POH für spezifische Betriebsverfahren.
Kraftstoffqualitäten
Flugbenzin (AVGAS) wird durch eine Oktanzahl oder Leistungszahl (grade) identifiziert, die den Klopfwert oder die Klopffestigkeit des Kraftstoffgemisches im Motorzylinder bezeichnet. Je höher die Benzinqualität, desto mehr Druck kann der Kraftstoff aushalten, ohne zu detonieren. Niedrigere Kraftstoffqualitäten werden in Motoren mit niedrigerer Verdichtung verwendet, da sich diese Kraftstoffe bei einer niedrigeren Temperatur entzünden.
Höhere Qualitäten werden in Motoren mit höherer Verdichtung verwendet, da sie sich bei höheren Temperaturen entzünden, jedoch nicht vorzeitig. Wenn die richtige Kraftstoffqualität nicht verfügbar ist, verwenden Sie die nächsthöhere Kraftstoffqualität als Ersatz. Verwenden Sie niemals eine niedrigere Sorte als empfohlen. Dies kann dazu führen, dass die Zylinderkopftemperatur und die Motoröltemperatur ihre normalen Betriebsbereiche überschreiten, was zu einer Detonation führen kann.
Es sind mehrere AVGAS-Qualitäten erhältlich. Es muss darauf geachtet werden, dass die richtige Luftfahrtqualität für den spezifischen Motortyp verwendet wird. Die richtige Kraftstoffqualität ist im AFM/POH, auf Plakaten im Flugdeck und neben den Tankdeckeln angegeben. Autogas sollte NIEMALS in Flugzeugmotoren verwendet werden, es sei denn, das Flugzeug wurde mit einem von der Federal Aviation Administration (FAA) ausgestellten Supplemental Type Certificate (STC) modifiziert.
Die derzeitige Methode identifiziert AVGAS für Flugzeuge mit Hubkolbenmotoren durch die Oktanzahl und Leistungszahl, zusammen mit der Abkürzung AVGAS. Diese Flugzeuge verwenden AVGAS 80, 100 und 100LL. Obwohl AVGAS 100LL die gleiche Leistung wie Grad 100 erbringt, weist das „LL“ darauf hin, dass es einen niedrigen Bleigehalt hat. Kraftstoff für Flugzeuge mit Turbinentriebwerken wird als JET A, JET A-1 und JET B klassifiziert.
Düsentreibstoff ist im Wesentlichen Kerosin und hat einen charakteristischen Kerosingeruch. Da die Verwendung des richtigen Kraftstoffs von entscheidender Bedeutung ist, werden Farbstoffe hinzugefügt, um die Identifizierung des Kraftstofftyps und der Kraftstoffsorte zu erleichtern.
Neben der Farbe des Kraftstoffs selbst erstreckt sich das Farbcodierungssystem auch auf Aufkleber und verschiedene Flughafen-Kraftstoffhandhabungsgeräte. Beispielsweise werden alle AVGAS namentlich mit weißen Buchstaben auf rotem Grund identifiziert. Im Gegensatz dazu sind Turbinenkraftstoffe durch weiße Buchstaben auf schwarzem Grund gekennzeichnet.
Das Special Airworthiness Information Bulleting (SAIB) NE-11-15 weist darauf hin, dass AVGAS der Klasse 100 VLL für die Verwendung in Flugzeugen und Triebwerken akzeptabel ist. 100VLL erfüllt alle Leistungsanforderungen der Klassen 80, 91, 100 und 100LL; erfüllt die genehmigten Betriebsgrenzen für Flugzeuge und Motoren, die für den Betrieb mit diesen anderen AVGAS-Klassen zertifiziert sind; und ist grundsätzlich identisch mit 100LL AVGAS. Der Bleigehalt von 100VLL wird um etwa 19 Prozent reduziert. 100VLL ist wie 100LL blau und praktisch nicht zu unterscheiden.
Kraftstoffverunreinigung
Unfälle, die einem Kraftwerksausfall aufgrund von Kraftstoffverunreinigungen zugeschrieben werden, wurden häufig auf Folgendes zurückgeführt:
• Unzureichende Vorflugkontrolle durch den Piloten
• Wartung von Flugzeugen mit unsachgemäß gefiltertem Treibstoff aus kleinen Tanks oder Fässern
• Lagern von Flugzeugen mit teilweise gefüllten Treibstofftanks
• Fehlende ordnungsgemäße Wartung
Der Kraftstoff sollte aus dem Schnellablass des Kraftstoffsiebs und aus jedem Kraftstofftanksumpf in einen durchsichtigen Behälter abgelassen und dann auf Schmutz und Wasser überprüft werden. Beim Entleeren des Kraftstoffsiebs darf Wasser im Tank erst dann austreten, wenn der gesamte Kraftstoff aus den zum Tank führenden Leitungen abgelassen wurde. Dies zeigt an, dass Wasser im Tank verbleibt und den Kraftstoff nicht aus den zum Kraftstoffsieb führenden Kraftstoffleitungen drückt.
Lassen Sie daher genügend Kraftstoff aus dem Kraftstoffsieb ab, um sicherzustellen, dass Kraftstoff aus dem Tank abgelassen wird. Die Menge hängt von der Länge der Kraftstoffleitung vom Tank zum Abfluss ab. Wenn Wasser oder andere Verunreinigungen in der ersten Probe gefunden werden, lassen Sie weitere Proben ab, bis keine Spuren mehr zu sehen sind.
Wasser kann auch in den Kraftstofftanks zurückbleiben, nachdem der Ablauf aus dem Kraftstoffsieb keine Wasserspuren mehr aufweist. Dieses Restwasser kann nur durch Entleeren der Kraftstofftanksumpfabläufe entfernt werden.
Wasser ist die wichtigste Kraftstoffverunreinigung. Schwebende Wassertröpfchen im Kraftstoff sind an einem trüben Aussehen des Kraftstoffs oder an der deutlichen Trennung des Wassers vom farbigen Kraftstoff zu erkennen, die auftritt, nachdem sich das Wasser auf dem Tankboden abgesetzt hat. Als Sicherheitsmaßnahme sollten die Treibstoffwannen vor jedem Flug während der Vorflugkontrolle entleert werden.
Kraftstofftanks sollten nach jedem Flug oder nach dem letzten Flug des Tages gefüllt werden, um Feuchtigkeitskondensation im Tank zu vermeiden. Vermeiden Sie das Betanken aus Kanistern und Fässern, um eine Verunreinigung des Kraftstoffs zu vermeiden.
In abgelegenen Gebieten oder in Notsituationen gibt es möglicherweise keine Alternative zum Auftanken aus Quellen mit unzureichenden Antikontaminationssystemen. Während eine Gamshaut und ein Trichter die einzig möglichen Mittel zum Filtern von Kraftstoff sein können, ist ihre Verwendung gefährlich. Denken Sie daran, dass die Verwendung eines Fensterleders nicht immer dekontaminierten Kraftstoff gewährleistet. Abgenutzte Gämsen filtern kein Wasser; ebensowenig wie ein neues, sauberes Fensterleder, das bereits wassernass oder feucht ist. Die meisten Gämsenimitate filtern kein Wasser.
Vereisung des Kraftstoffsystems
Eisbildung im Kraftstoffsystem des Flugzeugs resultiert aus dem Vorhandensein von Wasser im Kraftstoffsystem. Dieses Wasser kann ungelöst oder gelöst sein. Ein Zustand von ungelöstem Wasser ist mitgerissenes Wasser, das aus winzigen Wasserpartikeln besteht, die im Kraftstoff suspendiert sind. Dies kann durch mechanisches Rühren von freiem Wasser oder durch Umwandlung von gelöstem Wasser durch Temperaturabsenkung geschehen.
Mitgeführtes Wasser setzt sich unter statischen Bedingungen rechtzeitig ab und kann während der normalen Wartung abgelassen werden oder nicht, je nachdem, wie schnell es in freies Wasser umgewandelt wird. Im Allgemeinen ist es unwahrscheinlich, dass unter Feldbedingungen jemals das gesamte mitgerissene Wasser vom Kraftstoff getrennt werden kann. Die Absetzgeschwindigkeit hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich Temperatur, Ruhe und Tröpfchengröße.
Die Tröpfchengröße variiert in Abhängigkeit von der Bildungsmechanik. Normalerweise sind die Partikel so klein, dass sie mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, können aber im Extremfall eine leichte Trübung im Kraftstoff verursachen. Wasser in Lösung kann nicht entfernt werden, außer durch Dehydratisierung oder durch Umwandlung durch Temperatursenkung in mitgeführtes und dann in freies Wasser.
Eine weitere Bedingung für ungelöstes Wasser ist freies Wasser, das als Ergebnis des Auftankens oder des Absetzens von mitgerissenem Wasser, das sich am Boden eines Kraftstofftanks ansammelt, eingebracht werden kann. Freies Wasser ist normalerweise in leicht erkennbaren Mengen am Boden des Tanks vorhanden, das durch eine durchgehende Grenzfläche vom darüber liegenden Kraftstoff getrennt ist. Freies Wasser kann aus einem Kraftstofftank durch die dafür vorgesehenen Sumpfabläufe abgelassen werden.
Freies Wasser, das am Boden von Behältern wie Kraftstofftanks und Kraftstofffiltern gefroren ist, kann Wasserabflüsse unbrauchbar machen und später schmelzen, wodurch das Wasser in das System freigesetzt wird, wodurch eine Fehlfunktion oder ein Stillstand des Motors verursacht wird. Wenn ein solcher Zustand festgestellt wird, kann das Flugzeug in einen warmen Hangar gestellt werden, um die ordnungsgemäße Entleerung dieser Behälter wiederherzustellen, und alle Sümpfe und Abflüsse sollten vor dem Flug aktiviert und überprüft werden.
Mitgeführtes Wasser (dh Wasser in Lösung mit Erdölbrennstoffen) macht einen relativ kleinen Teil des gesamten potentiellen Wassers in einem bestimmten System aus, wobei die gelöste Menge von der Brennstofftemperatur und dem vorhandenen Druck und den Wasserlöslichkeitseigenschaften des Brennstoffs abhängt. Mitgeführtes Wasser gefriert im mittleren Kraftstoff und bleibt tendenziell länger in Suspension, da das spezifische Gewicht von Eis ungefähr dem von AVGAS entspricht.
Wasser in Suspension kann gefrieren und Eiskristalle von ausreichender Größe bilden, sodass Kraftstoffsiebe, Siebe und Filter verstopft werden können. Ein Teil dieses Wassers kann weiter gekühlt werden, wenn der Kraftstoff in die Luftkanäle des Vergasers eintritt und eine Vereisung der Vergaser-Dosierkomponente verursacht, wenn die Bedingungen ansonsten für diese Form der Vereisung nicht förderlich sind.
Präventionsverfahren
Die Verwendung von Anti-Icing-Additiven wurde für einige Flugzeuge zugelassen, um Problemen mit Wasser und Eis in AVGAS vorzubeugen. Einige Labor- und Flugtests weisen darauf hin, dass die Verwendung von Hexylenglykol, bestimmten Methanolderivaten und Ethylenglykolmonoethylether (EGME) in geringen Konzentrationen die Vereisung des Kraftstoffsystems hemmt. Diese Tests zeigen, dass die Verwendung von EGME bei einer Konzentration von maximal 0,15 Volumenprozent die Vereisung des Kraftstoffsystems unter den meisten Betriebsbedingungen wesentlich hemmt.
Die Konzentration von Additiven im Kraftstoff ist kritisch. Eine deutliche Verschlechterung der Additivwirksamkeit kann aus zu wenig oder zu viel Additiv resultieren. Piloten sollten erkennen, dass Anti-Icing-Additive in keiner Weise ein Ersatz oder Ersatz für Vergaserwärme sind.
