Können wir den Mitteltank großer Passagierflugzeuge eliminieren?

Dies ist eine Sicherheitsfrage zu Kraftstoff und Bränden. Dies alles betrifft die kommerzielle Luftfahrt für große Passagierflugzeuge.

Der meiste Treibstoff wird in den Flügeln gelagert, aber in den größten Flugzeugen gibt es auch einen Mitteltank für die längsten Flüge. Es ist dieser Mitteltank, um den es mir geht. Im Brandfall scheint dies der gefährlichste Tank zu sein.

Ich bin offensichtlich besorgt über Brände im Rumpf oder sehr nahe daran. Offensichtlich sind hier alle Menschen, und wir wollen dort weder Rauch noch Flammen, aber denken Sie auch daran, dass es über dem Kopf Sauerstoffkanister gibt , die explodieren, wenn sie erhitzt oder betankt werden.

Düsentreibstoff ist von Natur aus brennbar. Dies kann nicht geändert werden, da es dazu dient, in einem Verbrennungsmotor zu verbrennen. Es scheint also das Beste zu sein, den Kraftstoff so weit wie möglich vom Rumpf entfernt zu halten, um es unwahrscheinlich zu machen, dass der Kraftstoff dort (zunächst) ein Feuer verursacht.

Können wir diesen mittleren Tank nicht irgendwo hinstellen? Einige Ideen, die mir eingefallen sind: Lagern Sie Kraftstoff in Anti-Schock-Körpern an den Flügeln (oder es könnten nur kleine Sears-Haack-Körper an den Flügeln sein); Lagern Sie Kraftstoff in der Empannage; Lagern Sie Kraftstoff in Gondeln, die einen größeren Durchmesser als der Motor selbst haben, um Platz für Kraftstoff zu schaffen.

Eine weitere exotische Idee: Ist es möglich, den Flügel so zu konstruieren, dass der wahrscheinlichste strukturelle Fehler zuerst in der Nähe der Flügelspitze und nicht der Flügelwurzel auftritt? Dadurch würde der Treibstoff weiter vom Rumpf entfernt verschüttet werden. (Ich habe diese Idee von einem wirklich seltsamen Absturz einer Boeing 747 in den Niederlanden, bei dem ein Triebwerk absprang und dann in das andere Triebwerk zurückfiel, was zu zwei Triebwerksverlusten führte. Sie sagten, einige Stifte seien so konstruiert, dass sie zuerst für einen "gutartigeren" Ausfall ausfallen, aber anscheinend waren diese Pylonstifte falsch konstruiert.)

Es gibt jedoch noch eine knifflige Einschränkung: die Querzufuhrleitung, um die Kraftstofflast in den Flügeln auszugleichen. Wenn wir diese Linie eliminieren, erhöhen wir die gefährlichen Folgen eines Kraftstoffungleichgewichts. Aber es ist interessant, darüber nachzudenken, was außer einem Leck ein größeres Kraftstoffungleichgewicht verursachen könnte. In diesem Fall sollte das Querzufuhrventil nicht geöffnet werden. Mir fällt nichts ein, also neige ich zu der Meinung, dass diese Linie auch eliminiert werden kann.

BEARBEITEN : Danke an bodargpd für den Hinweis. Der Verlust eines Triebwerks im Flug bedeutet, dass die Verbrauchsraten sehr unterschiedlich sein werden. Ohne eine Cross-Feed-Leitung ist der gesamte Treibstoff im anderen Flügel nicht verfügbar und wir müssen möglicherweise früh absetzen. Die Cross-Feed-Leitung ist also weiterhin notwendig. Ich sage immer noch, dass dies viel weniger gefährlich ist als ein mittlerer Kraftstofftank. Es wäre auch schön, wenn wir die Cross-Feed-Leitung so konstruieren würden, dass sie an den Seiten am schwächsten ist, sodass ein Leck höchstwahrscheinlich so weit wie möglich an der Außenseite des Rumpfes liegt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die grundlegende Frage lautet: Können wir das Kraftstoffvolumen des mittleren Tanks irgendwo außerhalb des Rumpfes bewegen?

EDIT: Ich mache mir nicht in erster Linie Sorgen um Treibstoffexplosionen. Ich mache mir hauptsächlich Sorgen über Treibstofflecks bei harten Notlandungen. Ich hätte lieber ein Kraftstoffleck am Flügel als im Rumpf.

Wenn es im Flügel oder im Rumpf explodiert, wird die Wirkung wahrscheinlich die gleiche sein, und wenn man bedenkt, wie selten Explosionen im Mitteltank sind (ich kenne zwei Beispiele, nur eines, TWA 800, war tödlich), bin ich mir nicht sicher, ob dies wirklich ein großes Problem ist . Das größere Problem sind leere Tanks, nicht volle.
Nehmen wir an, Sie verlieren das linke Triebwerk eines zweimotorigen Flugzeugs. Sie driften auf eine niedrigere Höhe und haben eine geringere Geschwindigkeit. Wenn Sie die Querzufuhrleitung entfernen, haben Sie den Zugriff auf den gesamten Treibstoff im linken Flügel verloren, und da Sie jetzt niedrig und langsam sind, benötigen Sie möglicherweise diesen Treibstoff. Wenn Sie sich mitten auf einem Ozean befinden, kann es sein, dass Sie notwassern müssen, wenn Sie diesen Treibstoff nicht verwenden können. Nur als Meinung eines alten Mannes, ich verbrachte 10 Jahre auf 747-100/200-Flugzeugen mit mittleren Tanks, die, wie ich mich erinnere, ungefähr 340.000 Pfund fassten, und ich fühlte mich nie unwohl, selbst nach TWA 800.
Ich glaube, die meisten kommerziellen Passagierflüge verwenden chemische Sauerstoffgeneratoren und haben kein komprimiertes O2, das in Flaschen über den Sitzen gespeichert ist. Ich könnte mir vorstellen, dass diese bei einem Brand weit weniger gefährlich sind als die O2-Flaschen.
@FreeMan Nicht unbedingt; Chemische Sauerstoffgeneratoren liefern immer noch Sauerstoff. Chemische Sauerstoffgeneratoren, die einen Brand im Frachtraum speisten, waren beispielsweise das Problem beim Absturz des ValuJet-Flugs 592 .
@bogardpd Es war ein Problem, weil sie falsch verpackt waren, zu viele trugen und neben einem Reifen gelagert wurden. Im eingebauten Zustand erzeugen sie die gleiche Wärmemenge, sind aber nicht brandgefährlich.
Wie schlagen Sie vor, einen Flügel so zu konstruieren, dass er an der Spitze und nicht an der Wurzel versagt? Es gibt sehr wenig Last an der Spitze, also gibt es nichts, was es dort versagen lassen könnte. Immer wenn etwas auf den Flügel trifft, muss der Flügel tatsächlich irgendwo zwischen dem Aufprallpunkt und der Wurzel brechen, weil dort das Drehmoment aufgebracht wird.
Warum können Flugzeuge keine Kevlar-Tanks im F1-Stil als Treibstoff verwenden, die verhindern würden, dass sie im Falle eines Absturzes verbrannt werden?
Wir können die meisten Fälle lösen, indem wir uns entscheiden, zuerst den mittleren Tank zu verbrennen. Für das eine Triebwerk, das gerade abhebt, muss immer Treibstoff über Bord geworfen werden.
@RonBeyer: Nicht unbedingt - Explosionen von Flügeltanks sind gelegentlich überlebbar.
@RonBeyer Ich erinnere mich, dass mir gesagt wurde, dass Flugzeuge nicht "explodieren", sondern nur ein intensives Feuer haben.

Antworten (4)

Ich nehme an, Sie sprechen von der Sicherheit der Passagiere im Falle eines Bodenaufpralls - wenn etwas in der Luft passiert, spielt es keine Rolle, ob es sich um den Rumpf oder einen der Flügel handelt.

Das Verschieben des Kraftstoffs an einen anderen Ort hat Auswirkungen auf den Schwerpunkt. Das Verschieben auf Flügelhülsen oder insbesondere größere Gondeln würde den Luftwiderstand erhöhen, was erfordern würde, dass das Flugzeug noch mehr Treibstoff an Bord hat, was kontraproduktiv erscheint, um das Treibstoffrisiko für die Passagiere zu verringern (und natürlich die Betriebskosten erheblich erhöhen würde). der Flug).

Einige Militärflugzeuge transportieren Treibstoff in abnehmbaren Unterflügel-Treibstoffbehältern (insbesondere Jäger, die irgendwohin transportiert werden, wo eine längere Ausdauer / Zeit zwischen den Betankungen wichtiger ist als die Leistung für diese bestimmte Mission). Dies ist jedoch weniger ein Sicherheitsdesign als vielmehr der Mangel an einer anderen Stelle, um den zusätzlichen Treibstoff für ein kleines Flugzeug zu verwenden.

Wenn ein Motor ausfällt, wird der Kraftstoffverbrauch auf jeder Seite des Flugzeugs unterschiedlich sein. Obwohl beide selten sind, gibt es wahrscheinlich weitaus mehr Situationen, in denen verschiedene Flügel Kraftstoff mit unterschiedlichen Raten verbrauchen, als Situationen, in denen eine Kraftstoffzufuhr unter dem Körper gefährlich wäre. Wenn das stimmt, wäre es gefährlicher, die Cross-Feed-Leitung zu entfernen, als sie drin zu lassen.

Ja, ich mache mir Sorgen um den Bodenaufprall (harte Landungen in Notfällen), nicht um Treibstoffexplosionen in der Luft. Ich habe die OP bearbeitet.
Das Entfernen des mittleren Kraftstofftanks bedeutet nicht, dass Sie keine Zuleitung zwischen den beiden Flügeltanks haben müssen. Wenn wir die Hypothese der Frage akzeptieren, ist es sicherlich sicherer, eine Kraftstoffleitung durch den Rumpf zu haben, als dort einen Tank mit Tausenden von Litern Kraftstoff zu haben. Dieses Rohr wäre durch geschlossene Ventile an jedem Flügeltank geschützt und hätte im Vergleich zu einem Tank eine relativ kleine Menge Kraftstoff darin.
@DavidRicherby: Du meinst wie die Tankanordnung bei der 777-200?

Die Antwort von bogardpd erweitern: Das Verschieben des Kraftstoffs von der Mitte zu den Flügeln wird auch das Gewicht und die Balance stören. Wenn das Flugzeug rollt, wird das Trägheitsmoment erhöht , da die Masse weiter vom Rotationszentrum entfernt ist. Das bedeutet eine langsamere Reaktion und die Notwendigkeit stärkerer Flügel, was mehr Gewicht bedeutet, was noch stärkere Flügel bedeutet ... Du verstehst schon.

Aber das Gewicht in den Flügelspitzen verbessert die Rollstabilität – oder so können wir auf Aviation Stack Exchange lesen
Mehr Kraftstoff auf dem Flügel zu haben, gibt Biegeentlastung und reduziert das Gewicht........?

Ja, der Treibstoff aus dem Mitteltank kann an eine andere Stelle im Flugzeug umgefüllt werden. Es ist aber viel Sprit.

Einige Ideen, die mir eingefallen sind:

  • Speichern Sie Kraftstoff in Anti-Schock-Körpern an den Flügeln (oder es könnten nur kleine Sears-Haack-Körper an den Flügeln sein). Technisch möglich, aber es wird eine große Menge an Pods geben.
  • Lagern Sie Kraftstoff in der Empane. Dies wurde bereits für die Eliminierung des Trimmwiderstands im Reiseflug durchgeführt.
  • Lagern Sie Kraftstoff in Gondeln, die einen größeren Durchmesser als der Motor selbst haben, um Platz für Kraftstoff zu schaffen. Diese wären riesig und der Brennstoff wäre direkt um die Wärmequelle der Brennkammer herum.

All dies ist technisch möglich, aber gibt es wirklich ein Problem, das es zu lösen gilt? Der mittlere Tank wird als erster geleert, da der Treibstoff im Flügel für eine Biegeentlastung sorgt.

Alle Lösungen würden wirtschaftliche Probleme mit sich bringen: Der zusätzliche Luftwiderstand verteuert unsere Tickets.

Ist es möglich, den Flügel so zu konstruieren, dass der wahrscheinlichste strukturelle Fehler zuerst in der Nähe der Flügelspitze und nicht der Flügelwurzel auftritt?

Die Flügelwurzel wird durch das Biegemoment am stärksten beansprucht und wird leider zuerst versagen.

Wahrscheinlich sicherer im Bauch als anderswo aufgrund von Stress-, Biege- und Gewichtsbalanceproblemen. Die Flügel wären dem Schwerpunkt der Neigung am nächsten, aber das Beladen mit Kraftstoff würde die Rollrate sowie die Möglichkeit beeinträchtigen, eine widerliche, ungleichmäßige "Schwapp"-Bewegung zu erzeugen, die den Komfort der Passagiere beeinträchtigen könnte.

Die Lösung heißt "Inertisieren" oder Eliminieren eines der Funken, Sauerstoff, Brennstoffkomponenten, die ein Feuer benötigt. Stickstoff unterstützt die Verbrennung von Düsentreibstoff nicht, sodass das Befüllen des Kraftstofftanks mit Stickstoff die Sicherheit erheblich verbessert. Stickstoff ist billig, und ein sanfter Fluss in den Tank verhindert, dass sich sogar flüchtige Flüssigkeiten entzünden.

Biegen ist kein gutes Argument, da die Biegeentlastung der Grund dafür ist, dass Flügeltanks zuletzt geleert werden. Die Unterseite ist auch der exponierteste Bereich der Flugzeugzelle im Falle eines Absturzes oder sogar einer Landung mit eingefahrenem Fahrwerk, daher kaufe ich das "sicherere" Argument nicht. In Bezug auf die Inertisierung ist Stickstoff billig, aber die Tanks sind es vom Gewicht her nicht, siehe diesen Bericht: fire.tc.faa.gov/pdf/TG3.pdf
@AEhere Ich verstehe, dass das Spannweitenladen eine Biegeentlastung für die Flügel bietet, aber was ist mit Kraftstoffleitungen? Flügel biegen sich. Vielleicht bin ich altmodisch, aber den Kraftstofftank dort zu platzieren, wo der Bombenschacht war, scheint gut zu sein! Ich würde auch Abstürze vermeiden, aber ein russisches CNG-Design platzierte den Tank ÜBER dem Fahrgastraum. Schlussbemerkung zu „Sloshing“ oder „Dutch Roll“, dieses Gewicht in die Mitte zu bekommen und gute, starke Flügel zu bauen, wäre mein Ansatz.
@RobertDiGiovanni äh, das erhöht das Gewicht. Und es gibt ein größeres Schwimmbecken, in das Sie bei einem Unfall fallen können.
Das Inertisieren (nach dem Spülen) erfordert sehr wenig Durchfluss. Früher habe ich den Stickstofffluss in meine Reaktoren gemessen, indem ich beobachtete, wie er durch eine Ölfalle sprudelte. Gewichtsprobleme wären minimal.
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