Le circuit carburant

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CONTROLEUR AERIEN
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En règle générale le circuit carburant permet de stocker le carburant, contrôler et commander la distribution du carburant vers les réservoirs pendant le ravit'aillement, alimenter en carburant les réacteurs/moteurs et l'APU, contrôler le transfert de carburant pour maintenir un centre de gravité à l'intérieur des limites, conserver du carburant dans les réservoirs extérieurs pour atténuer la flexion des ailes et diminuer le battement.

Le carburant peut être stocker dans les ailes via des réservoirs internes et externes (Inner, outer tank), dans le fuselage via un réservoir central (center tank) ou dans le stabilisateur horizontal réglable (trim tank). Il peut être aussi libérer par le (vent tank) situé en bout daile.

Dans un avion l'alimentation en carburant du moteur peut se faire soit par :

Gravité notamment pour les moteurs à explosion (avion léger), en utilisant un carburateur normal ou à membrane. Le carburateur permet de réaliser un mélange entre l'air et le carburant vaporisé et le diriger vers les pipes dadmission des cylindres. Le flotteur et le pointeau maintiennent un débit correct de carburant. On peut régler sur la plupart des moteurs les proportions air/essence, grâce à la commande de richesse (commande rouge ou aussi appeler correcteur altimétrique, mixture ou commande de mélange).

Un mélange trop riche entraîne une surconsommation et empêche le moteur datteindre sa température normale de fonctionnement. Tandis qu'un mélange trop pauvre risque déteindre le moteur.

Injection directe pour certains moteurs à explosion ou réacteurs qui envoie du carburant sous pression avec plus de précision que la carburation, le risque de givrage est faible et l'alimentation se fait dans toutes les positions.

Un circuit carburant peut être constitué de : (Avion léger et de ligne)

Un réservoir construit en général en aluminium ou en stratifié époxy revêtu à l'intérieur d'un produit inerte vis à vis de lessence/kérozène, les réservoirs peuvent être internes, externes, centraux ou dans le stabilisateur situé dans lempennage. Il est prévu en partie supérieure du réservoir un orifice de remplissage avec un bouchon étanche et une sortie pour une mise à l'air libre en bout daile (vent tank).
Un carburant aviation qui peut être du kérosène pour les moteurs à turbine (Jet A-1/A/B/JP-4/5/8/TS1) ou de lessence aviation pour les moteurs à pistons (Avgas 100LL et 110LL c'est-à -dire faible teneur en plomb). Avec des restrictions dutilisation, certains avions peuvent fonctionner avec de lessence automobile (Mogas) au diesel ou au biocarburant.
Un collecteur maintenu plein qui permet déviter le désamorçage des pompes d'alimentation des réacteurs.
Un purgeur disposé au point bas des réservoirs ou du circuit carburant, qui permet dévacuer l'eau qui s'y serait éventuellement déposée du fait de sa densité plus importante.
Un filtre décanteur qui retient les grosses particules et la poussière qui pourraient être en suspension dans le carburant et ainsi le contaminer.
Un robinet d'arrêt qui permet disoler le réservoir du reste du circuit, en interrompant le débit de carburant.
Un robinet dintercommunication (Xfeed/Crossfeed) qui permet de sélectionner l'un ou l'autre des 2 réservoirs ou les 2 à la fois.
Une pompe mécanique qui est entraînée directement par le moteur. Elle fonctionne donc en permanence. Des clapets à l'entrée et à la sortie de la pompe, permettent le refoulement vers le carburateur. Le ressort situé en partie inférieure limite la course d'une membrane, quand la pression convenable est atteinte. En fait, par sécurité, la pompe comprend 2 membranes superposées, de sorte que si la membrane inférieure est percée, la seconde membrane évite que lessence ne rentre dans le carter dhuile.
Une pompe électrique qui permet de pallier une éventuelle défaillance de la pompe mécanique.
Une pompe de transfert qui permet suivant la position et la configuration de l'avion de transférer le carburant d'un point a un autre. Des sondes de niveaux permettent denvoyer des informations à des calculateurs pour commander le transfert du carburant.
Une sonde qui permet de calculer la température du carburant.
Un carburateur qui pulvérise le carburant et de le mélanger à l'air dans des proportions bien définies.

Etape et fonctionnement du circuit carburant :

Le ravit'aillement se fait au sol via un camion citerne, un oloéserveur ou en vol via un avion ravit'ailleur avec une perche ou un tuyau souple qui transporte le carburant jusque vers l'appareil (avion de chasse).

Le chauffeur-avit'ailleur soccupe du chargement en kérosène des avions, de la conduite et des maneouvres de camions-citernes sur les pistes, du contrôle des produits et de l'entretien du matériel fixe et roulant.

C'est grâce à un petit oléoduc souterrain qu'il va pouvoir relier son camion à l'avion. Il doit surveiller de près la pression du kérosène lors du remplissage des cuves de l'ordre de 50 PSI (3.5 bars) et un débvit maximale compris entre 250 et 1000l/min, en effet, si elle est trop forte, la tuyauterie des réservoirs de l'avion risque dexploser. Le remplissage des réservoirs est effectué par lintermédiaire delectro-valves commandées à partir des panneaux de remplissage. Un échantillon de kérosène est ensuite prélevé pour s'assurer de sa qualité. Emplacement, numéro de vol... il peut consulter les données relatives à l'avion à tout moment sur son ordinateur relié au centre de répartition. Il manipule des matières dangereuses, il doit donc être très vigilant et rigoureux dans son travail. Des jauges à main magnétiques en partie basse des réservoirs dailes et centraux permettent de mesurer la quantité de carburant dans chaque réservoir par léquipe au sol.

Le Ravit'aillement et le déchargement du combustible est effectuée à la station de ravit'aillement en carburant dans laile droite (Boeing 737NG). La station de remplissage est également utilisé pour le transfert de masse de carburant entre les réservoirs.
Un système ferme automatiquement la soupape de distribution de carburant dans chaque réservoir de carburant lorsque le réservoir est plein.

Lors de lavit'aillement plusieurs précautions doivent être prises :

Dans un premier temps, aucun passager ne devra se trouver à bord, ensuite, il faudra relier une partie métallique de l'avion à la terre. Cette opération permet de décharger l'avion de toute son électricité statique avant que le pistolet ne soit en contact avec la goulotte du réservoir qui est métallique. Si l'avion na pas été déchargé, létincelle se produira entre le pistolet et la goulotte et provoquera linflammation des vapeurs dessence contenues dans cette dernière.

Le circuit avit'aillement est composé de :

  • une ou plusieurs prises de remplissage.
  • un collecteur commun avec d'autres circuits.
  • une electro-vanne par réservoir.
  • un dispositif d'arrêt automatique plein, complet par réservoir (coupure par thermistance ou contact à flotteur).
  • un dispositif de plein automatique par affichage de la quantité de carburant désirée et arrêt lorsque celle-ci est atteinte via un calculateur.
  • une alimentation électrique assurée par la batterie à bord ou un groupe de parc.

Le circuit carburant est commandé par 2 calculateurs de surveillance et de gestion de carburant (Fuel Control and Monitoring Computer chez Airbus et Fuel Quantit'y Indication System chez Boeing), ils permettent de mesurer la quantité de carburant et de calculer le GW (Gross weight ou masse totale de l'avion), CG (center of gravit'y ou centre de gravité), le ZFW (Zero fuel weight ou le poids de l'avion sans carburant) et le ZFCG (zero fuel center of gravit'y ou position du centre de gravité sans carburant). Pendant qu'un calculateur est en fonctionnement l'autre est en attente, si un calculateur tombe en panne l'autre prend le relais.

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Le center tank est le réservoir central situé dans le fuselage.

Les Inner/outer tank sont les réservoirs internes et externes situés dans les ailes pour atténuer la flexion des ailes et diminuer le battement.

Le trim tank ou transfert de carburant permet de contrôler le centre de gravité de l'avion par transfert de carburant des réservoirs dailes vers le ou les réservoirs situé dans les empennages ou inversement. Le trim tank est généralement utilisé en croisière permettant ainsi doptimiser la position du centre de gravité pour augmenter léconomie de carburant par diminution de la traînée de l'avion.

Le vent tank est un dispositif permettant dassurer la ventilation efficace des réservoirs, au sol à évacuation de l'air contenu dans les réservoirs lors des opération davit'aillement et lévacuation du carburant vers lextérieur en cas de défaut du dispositif de coupure automatique plein complet lors d'un remplissage.

Chaque réacteur est alimenté en carburant par une pompe principale située dans les réservoirs internes. Dans chaque aile il y a 3 pompes (2 principales et 1 de secours). Quand le robinet dintercommunication est fermé, le circuit carburant est divisé en 2 parties et les pompes associées alimentent leur réacteur respectif. Si on ouvre ce robinet dintercommunication, n'importe quelle pompe peut alimenter n'importe quel réacteur.
En fonctionnement normal toutes les pompes principales fonctionnement, mais si une pompe principale vient a tomber en panne ou est sur Off la pompe de secours se met en service. (en vol une pompe peut faire fonctionner les 2 réacteurs).

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La reprise du carburant consiste à vidanger une partie ou la totalité du carburant des réservoirs, dans une citerne mobile. Pour assurer cette opération, il faut une citerne mobile vide apte à la reprise équipé d'un système daspiration.

  • Reprise par succion entre 7 et 10 PSI par branchement de la citerne sur le circuit de remplissage ou en puisant directement dans le réservoir avec une canne daspiration.
  • Vidange par gravité avec branchement de la citerne en un point bas du réservoir à condition que celle-ci soit située en dessous de l'avion.
  • Vidange par le circuit basse pression avec le branchement de la citerne sur les circuits d'alimentation des réacteurs ou sur les circuits de transfert qui seront mis en pression par les pompes basse pression des réservoir à vidanger.
 
Bonjour à  tous,

Je viens de visionner une vidéo sur le gel de carburant.
Il existe 2 solutions:
- Augmenter sa vitesse de 0,01 mach.
- Aller à  un FL plus bas.

Ma question: Que se passe-t-il si lon est en zone blanche, sans communication radio (ex: au-dessus de lAtlantique)?
Nest-ce pas dangereux de réaliser une des deux solutions?


Bonne journée

Lourix
 
Je ne suis pas expert en vol trans-atlantique, mais il existe diverses solutions.

Tout d'abord, il y a les fréquences HF qui portent loin. On utilise aussi 123,450 pour parler entre les avions. Il y a la liaison satellite qui permet denvoyer des informations. On vole généralement avec un offset de la route pour éviter ce genre de problème.

Amic

Tim
 
Avant chaque vol transatlantique, léquipage teste (test phonie + selcal) ses radio HF (ici, c'est généralement avec Stockholm qui dispose d'une installation très performante. Chaque avion équipé de modules HF (HF L pour cpt + HF R pour fo) dispose d'un manuel spécifique qui renseigne notamment les fréquences à  utiliser en fonction de la propagation qui varie fortement entre le jour et la nuit. Chez Boeing, les radios HF sont des rockwell collins reliées à  un coupleur dantenne, lantenne se trouve sur la queue de l'appareil. Les radios couvrent quasiment toute la bande HF et le coupleur est nécessaire pour adapter limpédance de lantenne selon la fréquence. Les radios HF font 125W de puissance et 400W PEP en SSB, cela permet une couverture mondiale.
 
De nos jours les communications en HF sont quasi inutilisées et remplacées par les communications par ACARS (par satellite ou par VHF) et par un dialogue ACARS avec les ATC (CPDLC)

En cas d'urgence, il y a aussi la fréquence 121.5 où tu tu peux transmettre tes intentions en aveugle.

Je ne suis pas à  la maison et sans toute ma doc, je développerai plus mercredi. Les températures carburant sont physiquement liées à  la température extérieure TAT = température totale qui est la SAT (température statique) corrigée de l'effet de la vitesse.

Le problème concerne surtout les très longs courrier et surtout ceux dont le carburant est du kérosène JET A qui est le carburant distribué aux US et dont le point de congélation est plus faible que le kérosène JET A 1.
 
Le milieu de laviation est très conservateur, les radios HF sont encore présentes sur les longs courriers et testées avant chaque vol, mais leur utilisation a fortement chuté pour les raisons évoquées par Brice. En fait, elles ne servent quasi plus que de backup au cas où la comm par satellite ne fonctionnerait pas. J'ai un récepteur HF et je n'entends quasi plus de trafic HF, je suppose qu'il faudra encore 10 à  20 ans avant que la HF aie totalement disparu. Dans certains cas, la communication par messages acars ou cpdlc peut être moins pratique quen phonie, ex: discuter d'une urgence médicale ou d'un souci avec la maintenance.
 
Il y a eu l'époque curieuse ou le pax pouvait telephoner à  sa grand mere ou sa copine depuis son siege sur lAtlantique alors que les rapports de position se faisaient en "hurlant" dans la HF !
 
Merci beaucoup pour ces éclaircissements :)

bricedesmaures a dit:
Le problème concerne surtout les très longs courrier et surtout ceux dont le carburant est du kérosène JET A qui est le carburant distribué aux US et dont le point de congélation est plus faible que le kérosène JET A 1.

En effet, le melting point du Jet A est de -40 c° et le Jet A1 est de -47 c°.
J'attends vivement ta réponse de mercredi bricedesmaures :) .
 
Oui, ce sont les températures de congélation de ces 2 types de kérosène (freezing point) Il y a aussi la notion de "pouring point" qui est la température où le carburant devient visqueux et ne passe plus très bien dans les pompes carburant basse pression situées dans les ailes (booster). Ce pouring point est 6° sous le freezing point.

Les sondes de température carburant sont dans les réservoirs daile. Et il y a une corrélation entre la température carburant et la température extérieure.

La température statique (air au repos) est la SAT et la température totale TAT (température dynamique due à la vitesse avion) sont liées par la formule TAT = SAT (1 + 0,2 M²) M étant le nombre de Mach et les températures en degrés Kelvin. SAT, TAT et température carburant sont indiquées sur les ECAM/EFIS. Tu peux voir cette corrélation sur ce graphique d'un vol en B 777 Seattle-Malaysie, ainsi que l'évolution de la température carburant.


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En vol, on consomme d'abord le carburant du gros réservoir central (center tank) puis on consommera le carburant des ailes. Ce qui fait que pendant plusieurs heures, ce carburant des ailes ne bougera pas et se refroidira selon la formule donnée plus haut. Et d'autant plus que latmosphère est froide comme dans les régions polaires ou de nuit (pas de soleil). Ce phénomène concerne essentiellement les longs courrier mais les petits porteurs qui commencent à jouer dans le long courrier (B 737-800, Airbus NEO LR) sont aussi concernés.

Entre laile et le réacteur, le carburant n'est pas réchauffé du tout, le seul endroit où il récupère un peu de "chaleur", c'est lorsqu'il passe dans léchangeur huile/carburant situé sur le moteur, juste avant la pompe haute pression carburant. C'est d'ailleurs cet élément qui a entrainé la forte réduction/blocage de poussée du 777 de British à Londres (BA 03. Voici le graphique des températures de ce vol; on voit que la SAT est tombée très bas à -73° C ce qui est quasi la température limite du domaine de vol. Ce qui a causé la restriction du carburant dans léchangeur huile/carbu c'est lobturation des micro tubes internes, (tubes trop petits)


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Retour au point de congélation: Sur les très long courrier surtout si utilisant du JET A, le point de congélation réel du jour est mesuré au pied de l'avion et cette température est insérée dans le FMS (B 777, 747 et 787) Sur la page FMS, la valeur à défaut est de 3 ° au dessus du freezing point du JET A (-40 + 3 = -37), on la remplace par le freezing point du moment. C'est cette valeur qui déclenchera l'alarme " low fuel temp".

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Airbus et Boeing ont développé depuis quelques années, un logiciel de prédiction de température carburant tout au long de la route en fonction du niveau de vol, de la SAT prévue et de la vitesse. Ces prédictions sont très fiables et permettent ainsi d’adopter une stratégie de vol qui permet d’éviter l'alarme basse tempé carburant. Voici comment c'est transcrit sur les plans de vol opérationnels (OFP) pour Airbus et Boeing.

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Comme tu las vu, on peut accélérer mais l'effet est limité, il vaut mieux descendre à un niveau de croisière plus bas (problème d’autonomie) ou modifier sa route vers une masse d’air plus chaude. Sur Airbus, la procédure est différente et consiste à transférer le carburant froid dans un réservoir moins froid.

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Quelques détails sur les marges de température sur Airbus:

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Spécifications d'autres type de kérosène, les militaires utilisent plutôt le JET B voire le JP 4, voir les différences de point de congélation. Sur le 2 ème document extrait du manuel de vol du KC 10, on peut voir les différents carburant possibles pour cet avion, on peut aussi voir dans les dernières cases que les moteurs CF6 peuvent accepter de lessence aviation AVGAS, mais avec des restrictions de temps de vol et altitude.

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Le carburant ne sert pas seulement à  alimenter le bouilleur...il a 2 ou 3 fonctions annexes et discrètes comme la régulation du réacteur (Hydro Mechanical Unit) ou celle de la manuvre du dispositif anti pompage qui contrôle lincidence des ailettes des étages fixes (stator) du compresseur.

A linverse, sur le bon vieux SR 71 le carburant qui était particulier car très adapté aux hautes altitudes et hautes vitesses (chaleur) servait à  refroidir une partie du fuselage et des équipements qui chauffaient fort.
 
Dans le message précèdent, il a été évoqué pour le vol BA 038, son vol à la limite de température de son enveloppe de vol. Les constructeurs ont défini un domaine de vol fonction de la température extérieure SAT et de l'altitude pression (calage 1013). Ce domaine ne veut pas dire que l'avion ou ses systèmes casseront, mais le constructeur ne garantit pas un fonctionnement correct. C'est donc un domaine limitatif et on le respecte.


Certaines parties du monde peuvent avoir des conditions qui mettent l'avion à la limite voire hors limite de ce domaine de vol. Ainsi à Anchorage (Alaska), le QNH est arrivé à 1050 Hpa (c'est aussi arrivé il y a 2 ou 3 ans en Russie ou Scandinavie) Ce qui donn'ait - 1000 ft daltitude pression et si on va sur le domaine de vol du 737-800, on est hors limites. Pareil il y qq années à Phnix (Arizona) une vague de chaleur exceptionnelle a fait que les avions ét'aient en dehors du domaine de vol, il a fallu demander à Boeing une dérogation, d'autant plus que l'aéroport est à 1100 ft daltitude réelle. Pareil dans le Golfe, l'été connait de très fortes chaleurs associées à des pressions basses (dépression thermique d Arabie); on trouve souvent des QNH t'ypiquement bretons en automne.. genre 996 hpa ce qui donne des altitudes pression voisines de 500 ft. On est à la limite du domaine de vol. Les performances sont un autre problème.


Enveloppe environnementale B 737-800

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Enveloppe environnementale B 777-300 ER

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Merci beaucoup bricedesmaures :)
C'est toujours un plaisir de te lire.

Sur les Airbus, la technique de transfert de carburant est automatique et si cela ne remonte pas assez, il y a l'alarme ECAM?
 
Sur certains moteurs, il existe une Fuel Return Valve qui, je pensais, pouvait renvoyer du carburant chaud (lexcédent du circuit de combustion non utilisé par le moteur ainsi que le carburant utilisé pour les actionneurs) vers les réservoirs pour les réchauffer. Est-ce incorrect ? Ce réchauffage n'est peut-être pas le but premier de cette valve mais la conséquence de son utilisation pour autre chose ?
 
Flyingbaldy a dit:
Sur certains moteurs, il existe une Fuel Return Valve qui, je pensais, pouvait renvoyer du carburant chaud (lexcédent du circuit de combustion non utilisé par le moteur ainsi que le carburant utilisé pour les actionneurs) vers les réservoirs pour les réchauffer. Est-ce incorrect ? Ce réchauffage n'est peut-être pas le but premier de cette valve mais la conséquence de son utilisation pour autre chose ?


Hello,

Sur le CFM 56 (B 737 et A 320) il existe effectivement une Fuel Return Valve mais qui ne concerne pas le carburant des chambres de combustion.

Le carburant sert aussi à refroidir lhuile du réacteur (oil fuel heat exchanger) et aussi à refroidir lalternateur (IDG)

C'est évidemment le carburant qui vient du réservoir et les 2 systèmes décrits sont sur le réacteur au niveau de la pompe carburant haute pression. Ne pas oublier que la(les) pompes basse pression est dans laile (dans le réservoir daile) et que le carburant qui circule depuis cette pompe BP vers la pompe HP située sur le réacteur, n'est pas réchauffé.

Ce carburant de refroidissement huile et alternateur est chaud et sa température à ce stade de fonctionnement du réacteur n'est pas forcément un avantage. Le carburant dinjection (metered fuel) est dosé par le HMU (hydro mechanical unit) qui dose le carburant à la façon d'un carburateur pour faire très simple, et la température du carburant y est importante (débit massique)

Ce carburant de refroidissement est alors renvoyé vers le réservoir carburant en fonction de sa température.

2 schémas: sur le premier, les composants sont identifiés ainsi que le sens des débits et leur dosage/pression (metered/unmetered, HP et BP). Sur le 2 ème, les valeurs des débits de retour vers le réservoir carburant selon les seuils de températures de lhuile moteur.

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Lourix a dit:
/ Sur les Airbus, la technique de transfert de carburant est automatique et si cela ne remonte pas assez, il y a l'alarme ECAM?


L’alarme ECAM vient toujours avant.

Pour le 320, j'ai plusieurs docs et j'ai du mal à trouver si les transferts sont automatiques ou pas. J'ai même un FCOM où l'alarme basse température carburant n'existe pas. Option ?

Pour le 330 , la procédure de transfer apparait à l ECAM et c'est le pilote qui fait les transferts.

Pour compléter le message précédent et la question de FlyingBaldy, voici un petit schéma du FCOM 320 et on peut aussi dire que quand la température d’huile est chaude (entre 106 ° et 128 °) le régime moteur est automatiquement accéléré entre régime de ralenti minimum et régime ralenti d'approche. Cela peut paraitre antinomique d’augmenter le régime moteur si l’huile est chaude, mais c'est logique d’augmenter le débit carburant pour un meilleur refroidissement

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