Frage:
Warum befinden sich Kraftstofftanks in Flügeln?
summerrain
2018-12-10 15:51:28 UTC
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Passagierflugzeuge haben Treibstofftanks in den Tragflächen. Warum?
Was sind die Vor- und Nachteile dieses Standorts?

Beispiele für Nachteile, die ich vermuten würde:

  • zusätzliches Gewicht erhöht die strukturelle Belastung, die auf die Flügel ausgeübt wird
  • unterschiedliche Gravitationskräfte und Flügelbiegungen zwischen vollen und leeren Tanks führen zu wiederholten Spannungen, die die Lebensdauer des Flugzeugs verkürzen -span
  • höheres Risiko einer katastrophalen Beschädigung der Flügel im Falle einer Kraftstoffzündung während des Fluges
  • höheres Brandrisiko, wenn ein Blitz einen Flügel trifft

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Das Halten von Kraftstoff in den Tragflächen ** hilft ** dabei, ihre strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten, siehe https://aviation.stackexchange.com/questions/42613/why-are-fuel-tanks-in-the-wings-filled-first- und-warum-werden-sie-zuletzt-verwendet? rq = 1
Am Boden ruht das Flugzeug auf den Rädern. Im Flug ruht es auf den Flügeln - so verringert das Gewicht in den Flügeln die strukturelle Belastung, erhöht sie nicht.
@Therac: Nach Ihrer Erklärung würde ich sehen, dass es keine strukturelle Belastung * hinzufügt *? Aber wie würde das Gewicht die strukturelle Belastung * "reduzieren" *?
@summerrain Durch Ausgleich des Rumpfes, der eine große zentrale Last darstellt. Siehe A340 vs A330. Dies bedeutet natürlich, dass das Gesamtgewicht gleich oder innerhalb einer bestimmten Grenze ist.
@summerrain reduziert es nicht per se, es reduziert die Notwendigkeit einer gleichmäßig hohen strukturellen (Biege-) Belastung, die durch die Lagerung im Hauptkörper entstehen würde.
Tatsächlich sind, wie @Therac erwähnt, die beiden Punkte eins und zwei der angeblichen Nachteile in der Realität Vorteile.
Wo sonst würdest du den Treibstoff hinstellen ??? Es gibt buchstäblich nirgendwo anders. Ich meine, Sie könnten den Fahrgastraum in einen Kraftstofftank verwandeln, denke ich?
BBC hat eine einstündige Dokumentation, in der Menschen in einem AirBus-Werk interviewt werden, in dem solche Flügel gebaut werden. Dazu gehört auch eine Diskussion darüber, warum und wie die Flügel zum Speichern von Kraftstoff verwendet werden, einschließlich der Funktionsweise des Kraftstoffausgleichs. Könnte von Interesse sein. Offizieller [BBC-Link] (https://www.bbc.co.uk/programmes/b017ld03), inoffizieller [YouTube-Link] (https://www.youtube.com/watch?v=PF6ZuBDlNjY)
@Fattie Ich bin mir ziemlich sicher, dass es einige Leute gibt, die dafür bezahlen würden, auf den Flügeln zu sitzen. Ich frage mich, ob dies ein kommerziell praktikables Konzept ist ...
@DoktorJ haha ​​- Leider ist es nicht sehr aerodynamisch ...
Neun antworten:
Carlo Felicione
2018-12-10 20:30:13 UTC
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Mehrere Vorteile:

  1. Flügelstrukturen sind hohl und voluminös, um strukturelle Steifheit gegen Flattern zu bieten und Fluglasten zu tragen. Dies bietet den Platz, der zum Speichern von Treibstoff benötigt wird.
  2. Bei einem herkömmlichen Flugzeug wird durch Platzieren von Treibstofftanks in den Tragflächen die Treibstoffmasse sehr nahe an oder auf der Mitte des Auftriebs platziert. Dies reduziert die Cg-Verschiebung während des Fluges drastisch und reduziert die Größe und das Gewicht des Leitwerks, um einen stabilen Flug aufrechtzuerhalten. Es reduziert auch die Cg-Verschiebungen aufgrund des Schwappens des Kraftstoffs in den Tanks aufgrund der begrenzten Einschränkungen des Längswegs für den Kraftstoff in den Tanks.
  3. Im Falle einer Bruchlandung muss der Kraftstoff in den Tanks sein Flügel halten es von der Kabine und den Insassen fern und verringern das Risiko von Kabinenbränden.
  4. Das Gewicht des Treibstoffs verringert das Lademoment an den Flügelwurzeln und verringert das Gewicht der Struktur, die zur Unterstützung des Flugzeugs während des Flugs benötigt wird Flug.
  5. In den Tragflächen gespeicherter Kraftstoff beseitigt die Kraftstoffspeicherung im Rumpf teilweise oder vollständig und lässt mehr Platz für Passagiere und Fracht.
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    Nachteile:

    1) Kraftstoff, der infolge von Turbulenzen oder unkoordiniertem Flug seitlich in den Tanks schwappt, kann zu einer seitlichen Gewichtsverlagerung und einer möglichen seitlichen Instabilität führen. Bei geringen Kraftstoffmengen und bei längerem unkoordiniertem Flug besteht die Möglichkeit, dass der Motor unter Kraftstoffmangel leidet, einfach weil der Kraftstoff aus den Auffangwannen in den Tanks geflossen ist. Diese Probleme können durch eine ordnungsgemäße Ablenkung des Kraftstofftanks und die Verwendung von behoben werden Feeder-Trichter durch die Haupttanks, die der Motor Getränke zugeführt, aus.

    2) In Flugzeugen, die ein Siphon-Treibstoffsystem verwenden, wie z. B. Niederflügelflugzeugen, kann der Treibstoff nicht gleichmäßig aus beiden Tanks gleichzeitig abgesaugt werden. Dies ist ein besonderes Problem bei einmotorigen Flugzeugen, bei denen separate Kraftstoffsysteme nicht speziell einem Motor zugeordnet sind. In solchen Fällen speist der Motor entweder den linken Flügeltank mit einem rechten Flügeltank und dies wird über ein Kraftstoffwahlventil im Cockpit gesteuert. Bei Flugzeugen ohne automatische Kraftstoffmanagementsysteme muss die Kraftstoffzufuhr des Motors manuell ausgewählt werden. Es muss darauf geachtet werden, die Zufuhr aus beiden Tanks regelmäßig zu wechseln, um ein seitliches Ungleichgewicht und eine Kraftstoffmenge zu vermeiden. Darüber hinaus kann dieser Schaltplan für den Kraftstofftank, wenn er lange genug ignoriert wird, möglicherweise zu einem Kraftstoffmangel des Motors und einer Notlandung führen. Dies ist besonders problematisch bei einmotorigen Low-Wing-Leichtflugzeugen wie Piper PA-28 oder Cirrus SR-2X, insbesondere wenn der Pilot kürzlich in dieses Flugzeug gewechselt ist, nachdem er High-Wing-Flugzeuge geflogen hat, die Schwerkraft-Treibstoffsysteme verwenden und dies zulassen Der Motor muss aus beiden Tanks gleichzeitig gespeist werden. Größere einmotorige Flugzeuge wie die TBM verfügen über automatische Kraftstofftankschaltersysteme, um dieses Problem anzugehen. Große mehrmotorige Düsenflugzeuge verfügen über spezielle Kraftstoffmanagementsysteme, die diese Probleme angehen.

Mögliche zusätzliche: Das Hinzufügen von Gewicht zu den Flügeln erhöht ihre Trägheit und verringert den Einfluss, den turbulenter Luftstrom auf sie hat. In einfachen Worten, wenn die Luft / der Wind die ganze Zeit versucht, die Flügel auf und ab zu bewegen und sie aus dem Flugzeug zu schnappen, werden die Flügel schwerer zu wedeln, wodurch die Anzahl der wiederholten Biegebeanspruchungen, denen die Montagepunkte ausgesetzt sind, verringert wird zu und für ein Flugzeug sorgen, das stabiler fliegt
Außerdem würde eine Erhöhung der Kraftstoffkapazität im Rumpf den verfügbaren Laderaum verringern. Die Flügel können hierfür praktisch nicht verwendet werden, aber sie können sehr praktisch für Kraftstoff verwendet werden, da sie nicht auf eine bestimmte Behälterhöhe / -größe beschränkt sind. Es ist flüssig, so dass sie die Zelle um und zwischen strukturellen Teilen des Flügels passen und viel davon nutzen können. Umgekehrt könnten relativ wenige Koffer praktisch entlang des Flügels angebracht werden, wahrscheinlich hauptsächlich in der Nähe der Wurzel, und der Versuch, um das erforderliche Volumen herum zu entwerfen, wäre eine technische Herausforderung, um die Flügel strukturell solide zu halten.
@GalacticCowboy ganz zu schweigen vom Versuch, das Gewicht auszugleichen, da gleich große Gepäckstücke unterschiedlich schwer sein können.
Sie listen nur Vorteile auf. Gibt es auch Nachteile?
Mehr zu diesem Thema hinzugefügt.
Harper - Reinstate Monica
2018-12-11 00:32:29 UTC
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Ich verstehe, was Sie sagen, aber in Ihrer Logik übersehen Sie etwas. Sie sehen ein Flugzeug, das auf dem Boden sitzt, wo sich die Räder in der Nähe des Rumpfes befinden und die meisten Flügel ein Eigengewicht haben, das die Struktur belastet.

Denken Sie an einen im Flug. Jetzt kommt der gesamte Auftrieb von den Tragflächen. Stellen Sie sich das Flugzeug vor, das an ein paar Dutzend (Milliarden) Kabeln aufgehängt ist, die über die Flügeloberflächen verteilt sind. Jetzt hat der Rumpf Eigengewicht und die Belastung in der Struktur entsteht durch das Tragen des Rumpfes.

Wenn Sie also die Tragflächen gleichmäßig belasten, wird praktisch keine strukturelle Belastung für den Rumpf hinzugefügt Flügel. Was angehoben wird, befindet sich in der Quelle des Aufzugs . Aus Sicht der strukturellen Belastung ist es also eine Wäsche: Es spielt keine Rolle.

Wenn Sie zwar mehr Tanks in den Rumpf einbauen, ist dies am Boden in Ordnung, aber die Tragflächen werden im Flug stark belastet, wodurch die praktische Ladekapazität effektiv verringert wird.

Die Belastung der Flügel durch das Sitzen auf dem Boden ist für Designer viel weniger besorgniserregend als die Belastung im Flug.

Siehe auch " Zero Fuel Weight".

Genau das, was ich dachte, aber du hast es viel besser gesagt!
+1 für eine gute Erklärung.
"Wo sich die Räder unter dem Rumpf befinden und die Tragflächen ein Eigengewicht haben, das die Struktur belastet." Ein wichtiger Hinweis hier: Bei den meisten Flugzeugen mit Dreiradfahrwerk ist das Hauptfahrwerk an den Tragflächen montiert, nicht am Rumpf. Einige sehr große Flugzeuge haben zwar einen zusätzlichen Innenbordsatz des Hauptgetriebes unter dem Rumpf, aber normalerweise haben sie noch einen Außenbord-Hauptgang unter den Tragflächen.
Zum Beispiel [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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zusätzliches Gewicht erhöht die strukturelle Belastung der Flügel. Unterschiedliche Gravitationskräfte und Flügelbiegungen zwischen vollen und leeren Tanks führen zu wiederholten Spannungen, die die Lebensdauer des Flugzeugs verkürzen.

As Aufgrund der Auswirkungen des Auftriebs (und der nachlassenden Notwendigkeit, wenn das Flugzeug heller wird) ist das Gegenteil der Fall. Siehe hier

höheres Risiko einer katastrophalen Beschädigung der Flügel im Falle einer Kraftstoffzündung während des Fluges

Im Gegensatz zu einem höheren Risiko einer katastrophalen Beschädigung der Kabine bei einer Kraftstoffzündung während des Fluges?

Angenommen, dies ist nicht der Fall -explosive Zündung mit dem Kraftstoff in den Tragflächen bedeutet, dass Sie Maßnahmen ergreifen können, um den Kraftstoff abzulassen. Wenn im Hauptrumpf ein Feuer beginnt, besteht jedoch eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass das Feuer die Besatzung außer Gefecht setzt, bevor sie Schritte unternehmen kann. Oder Schäden an der Avionik, der Druckkabine usw.

Möglicherweise ein höheres Brandrisiko, wenn ein Blitz auf einen Flügel trifft?

Flügelspitzen sind eine der Ursachen Standorte in einem Flugzeug, das anfälliger für Blitzeinschläge ist - und das Potenzial für Treibstoffbrände ist vorhanden, es werden jedoch Maßnahmen ergriffen, um dem entgegenzuwirken, und in den allermeisten Fällen verursacht der Blitz nur sehr geringen Schaden

Welche Schritte werden unternommen?
jwenting
2018-12-10 16:31:27 UTC
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Ganz einfach: In diesen Flügeln befindet sich viel leerer Raum, und es wird viel leerer Raum für Treibstoff benötigt.

Wenn an anderer Stelle Platz für Treibstoff geschaffen wird, wird das gesamte Flugzeug größer und schwerer wenig Sinn.

Und es sind nicht nur die Flügel, viele Flugzeuge transportieren auch Kraftstoff im vertikalen Stabilisator.

Mit anderen Worten: Warum befinden sich Kraftstofftanks in den Tragflächen? Weil die Passagiere dort nicht hineinpassen würden. :) :)
@TannerSwett Gib ihnen keine Ideen ...
@pipe https: // en.wikipedia.org / wiki / Junkers_G.38?
@TannerSwett hmm, Ryanair möchte mit Ihnen über diese Idee sprechen.
user71659
2018-12-11 04:57:37 UTC
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Zusammen mit den anderen Antworten werde ich auf die meisten Fälle hinweisen, in denen ein Flugzeugtank explodierte und der Mitteltank, der sich im Rumpf befindet, in Mitleidenschaft gezogen wurde. Es gibt zwei Gründe:

Erstens befindet sich ein Rumpfbehälter tiefer als die Motoren und erfordert Pumpen, um den Kraftstoff anzuheben. Ausfälle von elektrischen Pumpen haben Explosionen verursacht. Dies bedeutet auch, dass ein Pumpenausfall zu unbrauchbarem Kraftstoff führt, während Flügeltanks die Motoren natürlich über die Schwerkraft versorgen können.

Zweitens sind Rumpfbehälter näher an Wärmequellen. Dies war eine Ursache für den Unfall TWA Flug 800, bei dem Wärme von nahe gelegenen Klimaanlagen zu brennbaren Dämpfen in den Kraftstofftanks führte. Im Gegensatz dazu werden Flügeltanks auf natürliche Weise durch Luftstrom gekühlt und sind weniger anfällig für die Bildung solcher explosiver Dämpfe

Ich bin mir nicht sicher, ob Sie "das in ** allen ** Fällen ... gemeint haben ... es war der mittlere Panzer, der beteiligt war" (was anscheinend wahr ist), aber wenn ja, könnten Sie es wahrscheinlich expliziter machen.
@jcaron umformuliert. Ich bin sicher, dass ein Flügeltank irgendwann in der Geschichte der Luftfahrt explodiert ist, aber der Mitteltank war in letzter Zeit die Hauptursache für Unfälle.
David Richerby
2018-12-11 02:53:48 UTC
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  • zusätzliches Gewicht erhöht die strukturelle Belastung der Flügel
/ blockquote>

Nur wenn sich das Flugzeug am Boden befindet. Wenn es in der Luft ist, verringert es die Belastung der Flügel, da ihr Auftrieb das Gewicht ausgleicht.

  • Unterschiedliche Gravitationskräfte und Flügelbiegungen zwischen vollen und leeren Tanks führen zu wiederholten Spannungsverkürzungen die Lebensdauer des Flugzeugs
/ blockquote>

Mit einer Rate von einem Zyklus pro Flug. Und die Flügel durchlaufen bereits einmal pro Flug einen Stresszyklus (nach unten gebogen, wenn das Flugzeug am Boden ist, und nach oben, wenn es in der Luft ist).

  • höheres Risiko einer katastrophalen Beschädigung der Flügel bei Zündung des Kraftstoffs während des Fluges

Die Kraftstofftanks fangen im Flug Feuer ist katastrophal, wo immer Sie sie platzieren.

  • höheres Brandrisiko, wenn ein Blitz einen Flügel trifft

Wann ist das zuletzt passiert? In der Liste der Flugzeugabstürze von Wikipedia wird 1971 LANSA-Flug 508 vorgeschlagen. Solche Vorfälle sind jetzt noch seltener, da Kraftstofftanks mit Inertisierungssystemen ausgestattet sind. Dies wurde ursprünglich nach dem Absturz von Pan Am Flug 214 im Jahr 1963 empfohlen, aber es dauerte lange, bis es tatsächlich passierte.

Diese Antwort scheint zu implizieren, dass Inertisierungssysteme seit kurz nach 1963 verwendet wurden oder zumindest, dass Inertisierungssysteme für das Fehlen eines blitzbedingten Feuers seit 1971 verantwortlich sind. Der von Ihnen angegebene Link besagt jedoch, dass Inertisierungssysteme nicht installiert wurden 40 Jahre nach dem Absturz von Pan Am 214. Hier ist ein Artikel, der den Stand der Technik im Jahr 2004 beschreibt: https://www.airspacemag.com/how-things-work/safer-fuel-tanks-5883916/
@DavidK Ja, es sieht so aus, als hätte ich übertrieben, was tatsächlich passiert ist. Ich komme zurück und bearbeite, wenn ich Zeit habe, oder Sie können gerne selbst eine Bearbeitung vorschlagen, wenn Sie Zeit haben. Danke für die Information.
@DavidK bearbeitet.
Betreff: * "Kraftstofftanks, die im Flug Feuer fangen, sind überall katastrophal" * Obwohl jedes Feuer kritisch ist, sind nicht alle Standorte gleich. Wenn du einen Flügel verlierst, gehst du sofort runter. Und Sie würden zum Beispiel den Kraftstofftank nicht direkt unter das Cockpit stellen.
@summerrain Ein Kraftstofftank direkt vor dem Flugzeug würde beim Entleeren ernsthafte Probleme mit dem Gleichgewicht verursachen. Haben Sie Beweise dafür, dass Brände in Kraftstofftanks nicht immer katastrophal sind?
Ich habe nur aus Sicherheitsgründen gesprochen. Denken Sie, dass Kraftstofftanks ausgerechnet direkt unter dem Cockpit platziert werden? * re: Kraftstofftankbrände sind immer katastrophal * - das bestreite ich nicht. Je nach Standort haben Sie jedoch möglicherweise etwas mehr oder weniger Zeit für eine sofortige Notlandung.
@summerrain Haben Sie Beispiele für Flugzeuge, die nach einem Tankbrand erfolgreich notlanden? Es fühlt sich so an, als ob Ihre Argumentation völlig hypothetisch ist.
Du hast meine Frage ignoriert. Und was würde ein Beispiel beweisen / widerlegen?
@summerrain Ich habe bereits erklärt, warum sich unter dem Cockpit keine Kraftstofftanks befinden. Ihre Frage lautet "In einem alternativen Universum würde ..." und wir befinden uns nicht in einem alternativen Universum, daher ist es nicht sinnvoll, Ihre Frage zu beantworten. Zum Beispiel behaupten Sie, dass das Aufstellen von Kraftstofftanks an verschiedenen Orten mehr Zeit für Notlandungen geben würde. Ich schlage Ihnen vor, dass Kraftstofftankbrände so katastrophal sind, dass keine Notlandung möglich ist. Eine gute Möglichkeit für Sie, gegen diese Behauptung zu argumentieren, wäre zu sagen: "Aber es ist auf Flug XYZ passiert."
Ich sage nur, dass Sie die Kraftstofftanks allein aus Sicherheitsgründen nicht direkt unter das Cockpit stellen würden. Das ist selbstverständlich, nein? Und natürlich erhalten Sie je nach Standort einige Minuten mehr oder weniger (oder erwarten Sie genau die gleiche Zeit?). Dies ist nur schwer anhand eines Beispiels zu beweisen, da jeder Absturz anders ist: Wir würden nicht einmal den genauen Zeitpunkt des Ausbruchs des Feuers, die Ausbreitung des Feuers und Hunderte anderer Parameter kennen. Ich werde meinen Fall ausruhen. Sie haben eine sehr gute Antwort gegeben und wir sind uns im Allgemeinen einig, wenn auch vielleicht nicht zu 100%.
Nur mein 2c. Wenn es sich bei dem Treibstoff des Flugzeugs um "Düsentreibstoff" handelt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass es jemals angezündet wird oder explodiert, nahezu unmöglich, da dieser Treibstoff aus raffiniertem Kerosin besteht und nicht verbrennt, ohne zerstäubt zu werden.
@TheLegendaryCopyCoder Im Laufe der Jahre gab es viele Flugzeugabstürze, die durch explodierende Kraftstofftanks verursacht wurden. Sie vergessen, dass auch Kerosindampf brennen kann.
Integral Master
2018-12-12 21:38:03 UTC
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Mehr Gewicht auf den Tragflächen ist eigentlich gut, da das Flugzeug dadurch ausgeglichener und widerstandsfähiger gegen unnötiges Ausweichen bei Turbulenzen oder Windströmungen wird, wie eine Person, die auf einem engen Seil läuft und eine horizontale Stange (Stange) zum Auswuchten trägt. Überprüfen Sie den Kreiselradius in der Mechanik.

최인철
2018-12-16 10:37:39 UTC
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Es gibt keinen anderen Grund. Der Motor ist am Flügel befestigt und sie versuchen, einen Kraftstofftank zu konstruieren, um den Motor zu tanken. Auf dem Oberkörper ist kein Platz. Also machen sie ein Loch in die Flügel.

Willkommen bei aviation.SE. Bitte beachten Sie, dass dies eine Website nur auf Englisch ist. Daher müssen wir den Teil Ihrer Antwort auf Koreanisch entfernen. Beachten Sie außerdem, dass wir Antworten mögen, die einige Details und möglicherweise Referenzen enthalten.
quiet flyer
2020-03-29 06:52:54 UTC
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Warum befinden sich Kraftstofftanks in Flügeln?

Weil es schwierig ist, die Passagiere oder ihr Gepäck in die Flügel zu stecken.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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