Funzionamento di un Impianto Combustibile

Lunghezza tubo

Diametro tubo

Area tubo

Coefficiente di perdite concentrate

Coefficiente di perdite distribuite

Densità

Viscosità cinematica

Viscosità dinamica

Tempo

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Funzionamento di un Impianto Combustibile G. Montrofano, R. Rota

3. Descrizione del problema e metodo di soluzione

3.1 Interconnessione delle linee

In caso di malfunzionamento di una delle due pompe di alimentazione, è necessario che l'altra

sopperisca alla sua mancanza, cosicché il motore possa funzionare ancora a pieno regime. Per questo

motivo, le pompe di alimentazione sono studiate in modo tale che ognuna sia in grado di fornire al motore

il doppio della portata massima da esso richiesta.

Perché ciò sia fattibile, è necessario collegare le due linee di alimentazione (crossfeed): generalmente, il

collegamento viene fatto in prossimità dei serbatoi e non del motore. Questo accorgimento fa sì che le

perdite di carico, per ogni tubazione, vengano dimezzate, poiché la portata di carburante si deve dividere

su due linee di pari sezione: conseguentemente, anche la velocità risulta dimezzata.

Supponendo, invece, di avere un fenomeno di crossfeed nella vicinanza dei motori, si avrebbero delle

perdite di carico quattro volte maggiori rispetto a quelle in condizioni di normale funzionamento, poiché, in

una sola tubazione, a parità d'area e di intervallo di tempo, transiterebbe un volume doppio di carburante,

essendo stata raddoppiata la portata.

3.2 Funzionamento della pompa di alimentazione in condizioni normali

Affinché la pompa di alimentazione funzioni correttamente, la sua curva caratteristica deve trovarsi tra

quelle che esprimono le perdite di carico a partire dalla pressione massima e dalla pressione minima

richieste dal motore. In particolare deve intersecare la seconda oltre il valore di portata massima richiesta

dal motore ( .

Per questo motivo e per praticità nei calcoli, le perdite di carico sono espresse in funzione della portata

volumetrica, anziché della velocità, tenuto conto che:

Le espressioni delle perdite di carico sono:

Inoltre:

dove il numero di Reynolds è espresso come:

Infine é quel valore per cui si ha transizione di regime all'interno della linea di alimentazione, cioè

quando .

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3.3 Funzionamento della pompa di alimentazione in condizioni di emergenza

In condizioni di emergenza , valgono tutte le considerazioni fatte nel caso precedente, con la differenza

che le curve che individuano le perdite di carico sono più "appiattite" rispetto alle precedenti. Come già

detto, infatti, il fluido scorre all'interno delle due linee a metà della velocità: dai grafici si nota facilmente

che, a parità di pressione, le portate in caso di emergenza sono il doppio di quelle ottenute durante il

normale funzionamento dell'impianto.

Sulla base di questi accorgimenti, anche la transizione di fase avverrà ad una portata doppia rispetto a

quella precedente.

3.4 Punto di funzionamento delle pompe di travaso

Il punto di funzionamento della pompa di travaso è individuato dal punto di incontro tra la curva

caratteristica della pompa e quella delle perdite di carico.

Analogamente a quanto già fatto prima (ma con le opportune sostituzioni):

In corrispondenza di si ha transizione di regime nella linea di travaso.

3.5 Tempo necessario per ridurre il peso in condizioni di emergenza

In caso di grave emergenza è possibile espellere carburante dai serbatoi tramite le pompe di espulsione

in modo tale da ridurre il peso da MTOW a MLW. Affinché ciò sia possibile, è necessario conoscere il punto

di funzionamento della pompa. Dunque, considerando entrambe le pompe funzionanti, il tempo necessario

per svolgere tale operazione è dato da:

Tuttavia, il tempo calcolato risulta sovrastimato, dato che dalla fase di decollo al momento in cui i

serbatoi iniziano a essere svuotati il carburante è già stato in parte consumato e, anzi, diminuisce

ulteriormente poiché si presuppone che il motore continui a funzionare.

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4. Dati del problema

4.1 Parametri tubo di alimentazione

Lunghezza tubo

Diametro tubo

Coefficiente perdite concentrate

4.2 Parametri tubi di travaso

Lunghezza tubo

Diametro tubo

Coefficiente perdite concentrate

4.3 Parametri tubi di espulsione

Lunghezza tubo

Diametro tubo

Coefficiente perdite concentrate

4.4 Parametri impianto

Portata min. richiesta dal motore

Portata max. richiesta dal motore

Pressione min. richiesta dal motore

Pressione max. richiesta dal motore

Coefficiente perdite distribuite turbolente

Densità combustibile

Viscosità cinematica combustibile

4.5 Altri parametri

Peso massimo al decollo

Peso massimo all'atterraggio

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5. Sviluppo dei calcoli

Tutti i calcoli sono stati svolti utilizzando le unità di misura proprie del S.I. mentre i risultati sono stati

espressi con quelle che hanno un utilizzo più comodo ed inerente alla situazione presa in considerazione.

5.1 Funzionamento della pompa in condizioni normali

5.2 Funzionamento della pompa in condizioni di emergenza

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5.3 Punto di funzionamento della pompa di travaso

5.4 Tempo necessario per ridurre il peso in condizioni di emergenza

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6. Presentazione dei risultati

6.1 Pompa di alimentazione: normale funzionamento

6.2 Pompa di alimentazione: emergenza

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