نظام الوقود في الطائرات

 

"نظام الوقود في الطائرات: قلب العصفورة الحديدية النابض

يعتبر نظام الوقود أحد الأنظمة الحيوية التي تضمن سلامة وكفاءة الطيران. على الرغم من أن جميع الطائرات تحتاج إلى وقود لتشغيل محركاتها، إلا أن تعقيد نظام الوقود يختلف بشكل كبير من طائرة لأخرى. ففي حين قد يكون نظام الوقود في طائرة صغيرة ذات محرك واحد بسيطًا نسبيًا، فإن نظام الوقود في طائرة ركاب نفاثة يتكون من شبكة معقدة من الخزانات والأنابيب والمضخات والصمامات.

على الرغم من هذا التنوع، فإن جميع أنظمة الوقود تشترك في هدف واحد وهو تزويد المحرك بالكمية المناسبة من الوقود في الوقت المناسب. في هذا المقال، سنتعمق في تفاصيل أنظمة الوقود في الطائرات، وسنستكشف مكوناتها المختلفة وكيف تعمل معًا لضمان رحلة آمنة وسلسة."

مكونات نظام الوقود:

1. الخزانات: تعتبر الخزانات هي قلب نظام الوقود، حيث يتم تخزين الوقود بداخلها. تصنع الخزانات عادة من مواد خفيفة الوزن وقوية مثل الألومنيوم أو المواد المركبة، وذلك لتقليل وزن الطائرة. تختلف أحجام وأشكال الخزانات باختلاف نوع الطائرة وحجمها. بعض الطائرات الكبيرة تمتلك عدة خزانات موزعة في أجزاء مختلفة من الهيكل، وذلك لتحقيق التوازن وتقليل تأثير استهلاك الوقود على مركز الثقل.

2. الأنابيب: تقوم الأنابيب بنقل الوقود من الخزانات إلى المحرك. تصنع هذه الأنابيب من مواد مقاومة للتآكل والسوائل الكيميائية، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. يتم تصميم الأنابيب بحيث تكون مرنة بما يكفي لتحمل اهتزازات الطيران، وفي نفس الوقت قوية بما يكفي لتحمل الضغط الناتج عن تدفق الوقود.

3. المضخات: تلعب المضخات دورًا حيويًا في نظام الوقود، حيث تقوم بضخ الوقود من الخزانات إلى المحرك تحت الضغط المطلوب. توجد أنواع مختلفة من المضخات، منها:

• المضخات الكهربائية: تستخدم طاقة كهربائية لتشغيلها، وهي شائعة الاستخدام في الطائرات الصغيرة.
• المضخات الميكانيكية: تعمل بواسطة حركة أجزاء ميكانيكية، وتستخدم عادة في الطائرات الكبيرة.
• المضخات التوربينية: تستخدم قوة تدفق الوقود نفسه لتشغيلها، وهي شائعة الاستخدام في الطائرات النفاثة.

4. الصمامات: تستخدم الصمامات للتحكم في تدفق الوقود وتوجيهه إلى الأجزاء المختلفة من النظام. هناك أنواع عديدة من الصمامات، منها:

• صمامات التحكم: تستخدم للتحكم في كمية الوقود المتدفقة إلى المحرك.
• صمامات الأمان: تعمل على قطع إمداد الوقود في حالة حدوث تسرب أو أي عطل آخر.
• صمامات العزل: تستخدم لعزل جزء معين من النظام عن البقية، مما يسهل عملية الصيانة.

5. فلاتر الوقود: تعتبر فلاتر الوقود خط الدفاع الأول لحماية المحرك من التلف. تعمل هذه الفلاتر على إزالة الشوائب والأجسام الغريبة من الوقود، مثل الصدأ والماء والجسيمات الصغيرة. يتم تصميم الفلاتر بحيث تسمح بمرور الوقود النظيف فقط، مع حجز الشوائب.

أهمية سلامة نظام الوقود

نظراً لأهمية الوقود في تشغيل الطائرة، فإن سلامة نظام الوقود تعد أولوية قصوى. يتم تصميم أنظمة الوقود وفقًا لمعايير صارمة لضمان عدم حدوث أي تسربات أو حرائق. تشمل هذه المعايير:

• استخدام مواد مقاومة للتآكل والحرارة: يتم اختيار المواد المستخدمة في تصنيع مكونات نظام الوقود بعناية لضمان مقاومتها للتآكل والتغيرات في درجة الحرارة.
• تصميم أنظمة كشف التسرب: يتم تجهيز الطائرات بأنظمة كشف تسرب الوقود، والتي تعمل على تنبيه الطاقم في حالة حدوث أي تسرب.
• وجود صمامات أمان: تعمل صمامات الأمان على قطع إمداد الوقود في حالة حدوث أي عطل، مما يقلل من خطر الحريق.
• فحوصات دورية: يتم إجراء فحوصات دورية على نظام الوقود للتأكد من أنه يعمل بكفاءة وأمان.

 أنواع الخزانات والمضخات والصمامات في أنظمة وقود الطائرات

يعتبر نظام الوقود في الطائرة من الأنظمة الحيوية التي تضمن استمرارية عمل المحرك وتوفير الطاقة اللازمة للطيران. يتكون هذا النظام من مجموعة متنوعة من المكونات، ولكل مكون وظيفة محددة. في هذا المقال، سنتناول بالتفصيل أنواع الخزانات والمضخات والصمامات المستخدمة في أنظمة وقود الطائرات.

أنواع الخزانات

تستخدم الطائرات أنواعاً مختلفة من الخزانات لتخزين الوقود، ولكل نوع خصائصه ومجالات استخدامه:

1. الخزانات المتكاملة (Integral tanks):

   • هي جزء لا يتجزأ من هيكل الطائرة نفسها.
   • تتميز بمتانتها وقدرتها على تحمل الضغط.
   • تستخدم بشكل شائع في معظم أنواع الطائرات.

2. خزانات الكيس المطاطي (Bladder tanks):

   • عبارة عن أكياس مطاطية مرنة توضع داخل الخزان الرئيسي.
   • توفر مرونة أكبر في تغيير شكل الخزان وتتكيف مع التغيرات في كمية الوقود.
   • تستخدم بشكل شائع في طائرات النقل العسكرية مثل C-130.

3. الخزانات الخارجية (External Fuel Tanks):

   • يتم تعليقها على جسم الطائرة لتوفير سعة وقود إضافية.
   • يمكن فصلها خلال الطيران في بعض الحالات، وتسمى حينها بخزانات الوقود القابلة للفصل (Drop tanks).
   • تستخدم بشكل رئيسي في الطائرات المقاتلة والم bombers لزيادة مدى الطيران.

أنواع المضخات

تلعب المضخات دورًا حاسمًا في ضخ الوقود من الخزانات إلى المحرك. وهناك نوعان رئيسيان من المضخات المستخدمة في أنظمة الوقود:

1. مضخات تغذية المحرك (Engine Feed Pumps):

   • تقوم بضخ الوقود إلى المحرك بالضغط المطلوب لضمان احتراقه بشكل كامل وكفاءة.
   • تعمل بشكل مستمر طوال فترة تشغيل المحرك.

2. مضخات نقل الوقود (Fuel transfer pumps):

   • تستخدم لنقل الوقود من خزان إلى آخر داخل الطائرة.
   • تلعب دورًا هامًا في تحقيق التوازن بين الخزانات وتوزيع الوزن بشكل متساوي.

أنواع الصمامات

الصمامات هي عناصر التحكم الرئيسية في نظام الوقود، وتستخدم لتنظيم تدفق الوقود وتوجيهه إلى الأجزاء المختلفة من النظام. ومن أهم أنواع الصمامات المستخدمة:

1. صمامات الاختيار (Selector valves):

   • تستخدم لتحديد الخزان الذي سيتم سحب الوقود منه لتغذية المحرك.

2. صمامات التغذية المتقاطعة (Cross-feed valves):

   • تسمح بنقل الوقود من خزان إلى آخر في حالة وجود عطل في أحد الخزانات أو لضمان التوازن.

3. صمامات التعبئة والتفريغ (Refuel / defuel valves):

   • تستخدم لملء خزانات الوقود أو تفريغها.

4. صمامات تفريغ الوقود أثناء الطيران (Fuel dump valves):

   • تستخدم لتفريغ الوقود الزائد خلال الرحلة لتخفيف وزن الطائرة أو لأسباب أمنية.

5. صمامات قطع الوقود (Fuel shutoff valves):

   • تستخدم لقطع إمداد الوقود عن المحرك في حالات الطوارئ.

6. صمامات تنفيس الوقود (Fuel vent valves):

   • تسمح بإزالة الضغط الزائد داخل الخزانات الناتج عن التغيرات في درجة الحرارة والارتفاع.

7. صمامات الضغط الواحد (Check valves):

   • تسمح بتدفق الوقود في اتجاه واحد فقط، مما يمنع رجوع الوقود.

أنظمة قياس كمية الوقود في الطائرات

يعد نظام قياس كمية الوقود في الطائرة من الأنظمة الحيوية التي تضمن سلامة الرحلة وكفاءتها. فمعرفة كمية الوقود المتبقية بدقة يساعد الطيار على اتخاذ القرارات المناسبة بشأن مسار الرحلة ومدة الطيران. تتعدد أنظمة قياس الوقود في الطائرات، ولكل منها مزاياه وعيوبه ومجالات استخدامه.

أنظمة قياس الوقود الشائعة

1. أجهزة القياس البسيطة:

   • تستخدم في الطائرات الصغيرة.
   • تعتمد على عوامة تطفو على سطح الوقود، وتتصل بإبرة تتحرك على مقياس مدرج.
   • تعطي قراءة تقريبية لمستوى الوقود.

2. عصا قياس الوقود المغناطيسية (Magnetic fuel quantity stick):

   • تستخدم بشكل أساسي عند وقوف الطائرة على الأرض.
   • تتكون من عصا مزودة بمغناطيس في نهايتها، تنزل داخل أسطوانة يوجد بها مغناطيس آخر.
   • عند تحرير العصا، تنزل حتى يتجاذب المغناطيسان، وتشير قراءة على العصا إلى مستوى الوقود.
   • تستخدم بشكل واسع في طائرات كبيرة مثل بوينج 747.

3. نظام قياس الوقود المتراكز (Concentric-type fuel quantity system):

• يعتمد على مبدأ السعة الكهربائية.
• يتكون من قطعتين من المعدن متحدتي المركز، تغمران في الوقود، وتعملان كصفيحتي مكثف كهربائي.
• يتغير مقدار السعة الكهربائية بتغير مستوى الوقود، حيث أن للوقود والهواء سعات كهربائية مختلفة.
• يقوم جهاز إلكتروني بقياس هذا التغير في السعة وتحويله إلى قراءة دقيقة لكمية الوقود بالكيلوجرام أو الباوند.
• يعتبر هذا النظام أكثر دقة من الأنظمة الأخرى، حيث يأخذ في الاعتبار التغيرات في كثافة الوقود الناتجة عن تغير درجة الحرارة.

مقارنة بين الأنظمة المختلفة

أهمية دقة قياس الوقود

تتمثل أهمية دقة قياس الوقود في الآتي:

• سلامة الطيران: يساعد الطيار على اتخاذ قرارات صائبة بشأن كمية الوقود اللازمة لإكمال الرحلة، وتجنب نفاد الوقود في الجو.
• التخطيط للرحلة: يساعد في تحديد وزن الطائرة الإجمالي وتوزيع الحمولة بشكل متوازن.
• كفاءة التشغيل: يساعد في تقليل استهلاك الوقود وتحسين أداء الطائرة.
• الامتثال للوائح: يضمن الالتزام باللوائح الدولية لسلامة الطيران.

التطورات المستقبلية

يشهد مجال قياس الوقود تطورات مستمرة، حيث يتم تطوير أنظمة جديدة تعتمد على تقنيات متقدمة مثل أجهزة الاستشعار فوق الصوتية والليزر. هذه الأنظمة توفر قراءات أكثر دقة وسرعة، وتسمح بمراقبة مستمرة لجميع خزانات الوقود في الطائرة.

ختامًا، فإن اختيار نظام قياس الوقود المناسب يعتمد على نوع الطائرة، حجمها، والغرض من استخدامها. ومع تطور التكنولوجيا، من المتوقع أن تشهد أنظمة قياس الوقود مزيدًا من التحسينات في المستقبل.

المصدر: عشاق عالم الطيران