سوخت هواپیمای مسافربری چگونه است؟

در این بخش آسمونی ، مطالبی را در ارتباط با سوخت هواپیما در اختیار شما عزیزان قرار میدهیم که امیدواریم نهایت استفاده را از آن ببرید. سوخت هواپیما نوع خاصی از سوخت‌های نفتی است که برای تولید نیرو در هواپیماها، هلیکوپترها و دیگر هواگردها استفاده می‌شود. سوخت‌های هواپیما معمولاً نسبت به سوخت‌هایی که در کاربردهای کمتر حساس مثل حمل‌ونقل جاده‌ای یا ایجاد گرما استفاده می‌شوند، از کیفیت بالاتری برخوردار هستند. بیشتر سوخت‌های هواپیما انواع با کیفیتی از نفت سفید هستند که معمولا افزودنی‌هایی برای جلوگیری از خوردگی، زنگ زدن، انجماد و اشتعال در دمای بالا، به آن‌ها اضافه می‌شود. انواع سوخت : سوخت JP-1 : این سوخت توسط فرانک وایت به وجود آمد این نوع سوخت دارای نقطه انجماد پایین بوده یا می توان گفت همان نفت است وخاصیت اصلی این سوخت این است که حداکثر حرارت را در واحد حجم تولید می کند و از خاصیت روغن کاری خوبی برخوردار است و بدلیل آنکه تبخیر پذیری آن در درجه حرارت های نسبتا بالا کم است و موتور دچار کمبود سوخت نمی شود و خاموش نمی گردد.روشن کردن موتورها در هوای سرد با این نوع سوخت مشکل است و در ارتفاعات سبب خاموش شدن موتورها می گردد . بلیط هواپیما اینترنتی سوخت JP-2 : این سوخت در سال 1945 ساخته شد و ترکیب بنزین و نفت می باشد که بیشترین درصد آن را نفت تشکیل می دهد. سوخت جی پی 2 بدلیل پیشرفت سریع صنعت هواپیمایی نتوانست جوابگوی نیاز باشد اما زمینه ای برای تهیه سوخت ها ی بعدی شد. خرید بلیط هواپیما سوخت JP-3: این سوخت در سال 1947 تولید شد و مخلوطی از 65 تا 70 درصد بنزین و 30 تا 35 درصد نفت می باشد و این سوخت سبب شد که مشکل روشن نشدن موتورها در سرما برطرف شود و همچنین در ارتفاعات روشن کردن موتور بهبود یافته است ولی این سوخت تمایل زیادی به بخار شدن دارد که سبب خاموش شدن موتورها می شود.

سوخت JP-4 : در سال 1951 تهیه شد و از 65 درصد گازوئیل و 35 درصد نفت تشکیل شده است اما فشار تبخیر آن بسیار پایین است و بین 2تا 3 پوند فشار می باشد.کاهش فشار تبخیر سبب کاهش سوخت در تانک می گردد و خاموش شدن موتور بر اثر تبخیر شدن سوخت تقلیل می یابد. علامت ناتو این سوخت F40 می باشد. سوخت JP-5 : این سوخت دارای نقطه اشتعال بالا است یعنی 140 درجه فارنهایت و کم تبخیر می شود. برد تقطیری آن 550-350 درحه فارنهایت بوده و نقطه انجمادش 55- درجه فارنهایت می باشد و مشکل روشن کردن موتورها در هوای سرد و روشن کردن مجدد موتور در ارتفاعات رو به کاهش می باشد و علامت ناتو آن F44 است. سوخت JP-6 : این سوخت برای هواپیماهایی است که دارای موتور جت و سرعتشان بیش ازسرعت صوت باشد تولید می گردد. نقطه انجماد این سوخت 65- درجه فارنهایت است پس نتیجه می گیریم که استفاده از این سوخت در هوای سرد و ارتفاعات بالا مناسب است و قابل ذکر است که علامت ناتو آن F44 است. سوخت JP-7 : این سوخت برای ماموریت های خاص تهیه گردید است.این سوخت کمتر در هواپیماهای نظامی مورد استفاده قرار می گیرد و جانشین مناسبی برای سوخت جی پی 4 می باشد و ترکیبی از مواد ضد زنگ ، ضد اکسیژن و ضدیخ زدگی این سوخت دارا است. سوخت جی پی 7 تقریبا مشابه جی پی 5 است اما اشتعالی مثل سوخت های نفتی دارد و علامت ناتو آن F44 است. سوخت JP-8 : نیروی هوایی ایالات متحده در سال 1995 سوخت JP-8 را جایگزین JP-4 کرد.این سوخت دارای نقطه اشتعال بالاتر،بقاپذیری بیشتر و میزان ترکیبات سرطان زای کمتر است. JP-8 از لحاظ ساختاری شبیه به JP-5 است با این تفاوت که نقطه اشتعال پایین تری دارد.این سوخت به واسطه ویژگیهای منحصر به فرد خود تا سال 2025 در خدمت نیروی هوایی ایالات متحده خواهد بود.JP-8 در بین نیروهای ناتو با کد F-94 شناخته می شود.ترابری هوایی غیر نظامی از ترکیبی یکسان با JP-8 تحت عنوان JET-A به عنوان سوخت استفاده می کند. JP-8 شامل ترکیباتی مانند باز دارنده انجماد آب درون سوخت،بازدارنده خوردگی موتور توسط سوخت،روان کننده و مواد ضد الکتریسیته ساکن می باشد.در ساختار JP-8 میزان بنزن که ماده ای سرطان زا و هگزان که ماده ای سمی است کاهش یافته است.

سوخت JP-8 +100 : گونه ارتقا یافته JP-8 در سال 1994 تولید شده است.پایداری گرمایی این سوخت تا 100 درجه فارانهایت افزایش پیدا کرده است.از مشخصات ظاهری این سوخت می توان به این موارد اشاره کرد:دمای اشتعال 38 درجه سانتی گراد - دمای اشتعال خود به خود 270 درجه سانتی گراد-دمای جوش 140 تا 300 درجه سانتی گراد-حلالیت در آب ناچیز-رنگ زرد کم رنگ(کاهی رنگ) سوخت JP-TS : ویژگی خاص این سوخت تعادل گرمایی بسیار بالا و نقطه انجماد پایین آن است.JP-TS در سال 1956 برای هواپیمای جاسوسی U-2 تولید شد.این سوخت تنها در 2 پالایشگاه ایالات متحده تولید می شود. سیال JP-10 : یک پیشران مایع است که به خاطر نقطه انجماد بسیار پایین ، از آن به عنوان سوخت موشک های هوا تنفس استفاده می شود.این سیال از ترکیب خالص به نام EXO-TETRAHYL DRODICYELOPETADIENE ساخته شده است.فضا پیمای X-37 که در ناسا طراحی شده است احتمالا از این سوخت استفاده خواهد کرد. سوخت JP-900 : نیروی هوایی ایالات متحده در حال توسعه برنامه موتور توربینی IHPTET برای دو برابر کردن میزان نسبت سوخت به وزن می باشد.برنامه IHPTET در حال یافتن راهی برای افزایش فشار و دمای سوخت موتور جهت دستیابی به افزایش نسبت سوخت به وزن می باشد.برای این منظور نیازز به سوختی خاص است که پایداری گرمایی آن حدود 900 درجه فارنهایت باشد.این سوخت همچنین دارای پایداری اکسایشی و پایداری گرما کافت می باشد و در دانشگاه پنسیلوانیا تولید شده است. سوخت JET A-1 و JET A : مذکور به دلیل دارا بودن خلوص بالا یعنی نداشتن مواد گوگردی و اسیدیته پایین پس از افزاش مواد افزودنی مورد نیاز مستثیما مورد استفاده قرار می گیرد. کدهای سوختی : کد A: معرف سوختی است که دارای موادی چون ضدیخ ، ضداکسیژن و ضدزنگ زدگی است. کد B: این نوع سوخت مانند F-34 است فقط ضدیخ ندارد. کد C: این نوع سوخت تجاری است و برای خطوط هوایی با مشخصات معین و برای موتورهای جت در نظر گرفته شده است. کد D : نقطه انجماد آن 50- درجه فارنهایت می باشد و مانند JP-8 است. کد E: نقطه انجماد آن 36- درجه فارنهایت است. کد F: از هر نظر همانند JP-4 می باشد. مخازن سوخت هواپیما : مخازن سوخت (Fuel Tanks) به کار رفته در هواپیما از دیدگاه تعداد و ساختمان متفاوت هستند ولی همه‌ی آنها در هر هواپیما به هم وصل می‌باشند که در بعضی هواپیماها همانند کنکورد برای حفظ تعادل سوخت را از مخزنی به مخزن دیگر می‌فرستادند. مخازن سوختی که عمدتا در هواپیما کاربرد دارد عبارتند از:

1-مخازن اصلی ( Integral tanks) این مخازن بخشی از ساختمان بدنه هواپیما می‌باشد که به صورت مخازن نفوذناپذیری ساخته شده‌اند و این مخازن بیشتر در بال‌های هواپیما دیده می شود ولی در نقاط دیگر بدنه هواپیما نیز ممکن است وجود داشته باشد. به عنوان نمونه در هواپیمایی همچون تورنادو یا tu-22M مخازن سوخت درورن سکان عمودی نیز وجود دارند. هر حادثه و تصادف و برخوردی می‌تواند این مخازن را از شکل طبیعی خود خارج کند و یا باعث شکاف اتصالات و حرکت سوخت شود. این مخازن قابل برداشتن نیستند و جزیی از سازه هستند بنابراین بازرسی آنها کمی دشوارتر است. چون بیشتر هواپیماها در بال خود سوخت ذخیره می‌کنند هواپیماهای «بال‌بالا» به‌هنگام سانحه از دیدگاه نشت سوخت ایمنی بیشتری دارند. در هواپیماهای مسافربری اغلب سوخت در بال‌ها ذخیره می‌شود. در تصویر بالا تکنیسین به درون بال هواپیما رفته و مشغول بازرسی مخزن سوخت است. به دلیل وجود بخارات سوخت ماسک اکسیژن الزامی است. در نیروی هوایی کشور خودمان هم به علت محدود بودن فضا مردان با قد کوتاه برای بازرسی مخازن سوخت C-130 استخدام می‌شوند.گاهی در سکان‌ها هم سوخت ذخیره می‌شود جنگنده بمب‌افکن تاکتیکی اف111 که از مخازن متعددی استفاده می‌کند. 2-مخازن انعطاف‌ناپذیر یا تانک‌های محکم و سفت (Rigid tanks) این مخازن معمولا ورقه‌هایی از جنس آلومینیوم یا دورآلومین هستند که درون این مخازن تیغه‌هایی تعبیه شده که از جابجایی زیاد سوخت در داخل جلوگیری کند که البته این جابجایی‌ها در حرکت‌های چرخشی هواپیما زیاد است. این مخازن درون هواپیما تعبیه می‌شود و اغلب قابل جدا شدن هستند. تفاوت آن‌ها با مخازن Integral این است که جزئی از ساختار بدنه نیستند و اغلب در هواپیماهای کوچک استفاده می شوند. (همانند سسنا172)

3-مخازن انعطاف‌پذیر (Flexible tanks) این مخازن جعبه‌هایی انعطاف‌پذیر از جنس پلاستیک و یا همانند آن می‌باشد که توسط موادی به طور مناسب در بال‌ها و یا نقاط دیگر بدنه تعبیه شده‌اند و این مخازن به وسیله فشار و پیچ‌های دو سر دنده‌ای در خود محکم شده‌اند. برتری این نوع مخازن این است که تکان‌هایی که بر اثر حوادث گوناگون به وجود می‌آید اغلب آسیبی به این مخازن نمی‌زند مگر اینکه این مخازن توسط فلزات نوک تیز و دندانه‌دار بریده شود، هر چند از معایب این نوع مخازن می‌توان از انتشار بخارهای سمی که در اثر احتراق و سوختن خود این مخازن به وجود می‌آید را نام برد. این نوع مخازن به علت سبک بودن بسیار مورد استفاده پهپادها و هواپیماهای رزمی است و در بالگرد‌های نظامی هم استفاده می‌شود. این مخازن اگر با مواد خاصی که قابلیت انبساط دارند ساخته شوند به مخازنی ضد گلوله تبدیل می شوند که نمونه‌ای از آن در بالگرد ترابری CH-53 استفاده شده است. مخازن انعطاف‌پذیر به جز در هوانوردی مصرفی بسیار زیاد دیگری هم دارند.

4-مخازن سوخت کمکی (Auxiliary tanks) این مخازن در بیشتر هواپیماهای با طول پرواز زیاد به کار گرفته می‌شود و در محل‌های مناسبی از هواپیما مثل زیر بال یا بدنه و یا نوک بال‌ها به مخازن اصلی اضافه می‌شوند و گهگاهی نیز در خود بدنه هواپیما کار گذاشته می‌شوند. و در جنگنده‌ها کاربرد بیشتری دارند (Drop tanks مخازن سوخت رها کردنی) که در هواپیماهای جت قدیمی برای نبرد هوایی مجبور به رها کردن مخازن بودند مثل F-86 Sabre در جنگنده های جدید نیاز به رها کردن نیست ولی چون قدرت مانور و سرعت کاهش می یابد در موارد اضطراری خلبان آنرا جدا می کند. یکی از کاربردهای جالب این مخازن ایجاد تعادل در هواپیماست. به عنوان نمونه در جنگنده F-84G در زیر یکی از بال‌ها یک بمب اتمی حمل می‌کرد و برای حفظ تعادل در سمت دیگر یک مخزن سوخت! یا مثلا جنگنده سوپر اتاندارد تنها قادر به حمل یک موشک اگزوسه بود و برای حفظ تعادل در سمت دیگر مخزن سوخت حمل میکرد! قابل ذکر است مخازنی که در نوک بال‌ها استفاده می شود حتما” باید از جنس فایبرگلاس ساخته شده باشد ولی مخازن بزرگتری نیز هستند که از فلزات ساخته شده اند تا فشارهایی را که به آنها واردمی شود را تحمل کنند با توجه به اینکه اغلب سوخت این مخازن در ساعات اولیه پرواز به مصرف می‌رسند بنابراین این سوخت‌ها سبب افزایش احتمال آتش‌سوزی نمی‌شوند و اگر حالت اضطراری برای هواپیما در هنگام پرواز رخ بدهد خلبان می‌تواند این مخازن را از هواپیما جدا کند.

تخلیه سوخت هواپیما یا Fuel Jettison : خالی کردن سوخت قابل استفاده هواپیما در پرواز هنگام وضعیت اضطراری برای کاهش وزن هواپیما در هنگام نشستن و انجام نشستن بیخطر پرواز که توسط خلبان عامدا” انجام میشود. این تخلیه سوخت نبایستی بر روی شهرها و رودخانه ها و یا مناطقی که رعد و برق وجود دارد انجام شود و در ارتفاع بالای 6000 پای( 1800 متر ) باید صورت گیرد. هواپیماهای دیگر از این پرواز بایستی جداو دور باشند و پشت سر این پرواز قرار نگیرند و جدایی طولی حداقل 10 ناتیکال مایل را داشته باشند و در صورت انجام جدایی عمودی( vertical separation) حداقل 15 دقیقه ( 50 مایل ) فاصله و 1000 پا بالا تر و یا 3000 پا پایین تر از هواپیمایی که تخلیه سوخت انجام میدهند قرار داشته باشند. هنگام تخلیه سوخت در صورت انجام سکوت رادیویی بایستی زمان اتمام آن با مراقبت پرواز توافق شود و همچنین گروه پروازی بصورت مانیتور روی فرکانس باقی بماند. سیستم های سوخت رسانی هوایی : الف ) سیستم سوخت رسانی Boom and Receptacle ب) سیستم سوخت رسانی Probe and Drogue

الف ) روش رایج سوخت رسانی Boom and Receptacle در این روش از یک لوله ی تلسکوپی سخت و انعطاف ناپذیر استفاده می شود و در زیر آن دو بال کوچک وجود دارند و آن را در زاویه های محدودی هدایت می کنند و اپراتور داخل هواپیمای سوخت رسان آن را به داخل Receptacle هواپیمای سوخت گیرنده متصل می کند. این نوع سیستم سوخت رسانی عموما برای سوخت رسانی به یک هواپیما صورت می گیرد و عموما هواپیماهای گیرنده از نوع دوربرد هستند و یا بزرگ تر از هواپیماهای جنگنده ی معمولی هستند. سیستم سوخت رسانی AAR یا IFR در ایران عموما به سه نوع است و در شرایط عملیاتی روش boom and receptacle بوسیله ی هواپیمای Boeing 747 صورت می گیرد. Boom در قسمت عقب تانکر سوخت رسان نصب می شود و قابلیت چرخش به سمت راست و چپ با زاویه ی 25 درجه را دارد. به این سطوح کنترل به چپ و راست و جهات مختلف ruddevator می گویند و کاملا هیدرولیکی و کنترل آن از اپراتور انجام می گیرد. در این روش حجم زیادی از سوخت با فشار بیشتری نسبت به روش Probe and Drogue وارد هواپیمای گیرنده می شود و صرفه جویی در زمان محسوب می شود و سوخت رسانی سریع تر انجام می گیرد. برای آموزش این شیوه ی سوخت رسانی نیاز به تمرین ها و هزینه های بسیار است و حتی ساخت این سیستم هزینه بر است و در اجرای عملیات نیاز به خلبانان با تجریه و ماهر می باشد. سیستم سوخت رسانی Boom and Receptacle نمی تواند به بیش از یک هواپیما سوخت رسانی کند. این روش نمی تواند به بالگرد ها سوخت رسانی کند. هواپیمای سوخت گیر برای گرفتن سوخت به سمت پایین هواپیمای سوخت رسان پرواز می کند و اپراتور سوخت رسان میله را به بیرون از هواپیما خارج می کند و پس از استقرار هواپیمای سوخت گیر در زیر هواپیمای سوخت رسان و تنظیم لوله ی تلسکوپی هر دو هواپیما به هم متصل می شوند و سوخت گیری و سوخت رسانی انجام می گیرد. البته طول میله اینقدر هم کم نیست که هواپیمای سوخت رسان بر روی سقف سوختگیر بنشیند بلکه در ارتفاع چند متری این عمل انجام می گیرد. Boom در زیر هواپیمای سوخت رسان نصب می شود و Receptacle روی سقف هواپیمای سوخت گیر و در صورت عدم استفاده به داخل می روند. این روش سوخت رسانی خیلی سخت و دشوار بوده و مهارت و هزینه ی بالایی را نیاز دارد.

ب) سیستم سوخت رسانی Probe and Drogue سامانه ی سوخت رسانی probe and drogue یک روش سوخت رسانی با قابلیت سوخترسانی همزمان به چند هواپیما است. در این روش یک شلنگ به مخزن آئرودینامیکی وصل شده و آن هم به تانکر سوخت متصل است و قسمت دیگر شلنگ به شکل چتر است و با میله ی خارج شده از جنگنده یا دیگر هواپیماها اتصال برقرار می کند و عمل سوختگیری هوایی AAR یا IFR صورت می گیرد. قسمت لنگر چتری به شکل توپ بدمینتون است. به این شکل چتری یا لنگر چتری Drogue می گویند. هواپیمای گیرنده ی سوخت دارای یک میله ی سخت است که در دماغه ی هواپیما و یا در Fuselage نصب می شود که در هنگام استفاده نشدن از آن به داخل Retract می شود. به این میله Probe می گویند. این روش سوخت رسانی هم بدلیل استفاده از میله ی سوختگیر و لنگر چتری سوخت رسان probe and drogue نامیده شده است. هواپیمای سوخت رسان به صورت مستقیم و تراز پرواز می کند و hose/drogue را خارج می کند که تعدادشان می تواند به بیش از دو شلنگ باشد. این عمل اجازه می دهد تا جنگنده به رابط سوختگیر متصل شود. جنگنده عقب سوخترسان پرواز می کند و drogue را تعقیب می کند.

مزایای این روش سوخت رسانی: طراحی ساده و ساخت بهینه و کم هزینه استفاده ی چند شلنگ و لنگر چتری در یک pod که باعث می شود چند هواپیما از یک تانکر سوختگیری کنند سوختگیری همزمان به چند هواپیما و در صورت سوخت رسانی به چهار هواپیما در یک زمان هزینه و زمان بسیار کمی صرف می شود و در اجرای عملیات نقش به سزایی دارد سوخت رسانی از فاصله ی دور قابلیت سوخت رسانی هوایی به بالگرد معایب این روش سوخت رسانی: فشار کم جریان سوخت و قطر محدود شلنگ که مدت سوخت گیری را بالا می برد و برای هواپیماهای ترابری دوربرد کارایی خاصی ندارد و نمی تواند در زمان کوتاه سوخت یک هواپیمای دوربرد را تامین کند آسیب پذیری چتر که برخی مواقع سوخت رسانی را سخت و در برخی موارد غیر ممکن می کند نصب شدن میله در جلوی هواپیما حساسیت و خطرپذیری را بالاتر می برد جعبه ی آئرودینامیکی حامل hose و Drogue زیر بال هواپیما نصب می شود و دارای Multi Plane Refueling System یا MPRS است. جمهوری اسلامی ایران توانایی تبدیل هواپیماهای ترابری را به سوخت رسان بدلیل داشتن pod دارد. نیاز است که مدل های جدید سوخترسان در کشور تولید شود.

به دلیل گسترش دامنه و زمان پایگاه هایی که F-14 درآن حضور داشت یک غلاف سوختگیری کاوشگر برایاین هواپیما طراحی گردید . این غلاف توانایی جمع شدن در محفظه ای که برای آن تعبیه شده بود را داشت .در ابتدا قرار بود درب سوختگیری پروب در F-14 های تحویلی به ایران حذف شود ولی بعدا این تصمیم عملی نشد.در جنگ اول خلیج فارس درب سوختگیری پروب مشکلاتی را برای تامکت های نیروی دریایی و تانکر هاینیروی هوایی ایجاد کرد .به یاد داشته باشید که تانکر های نیروی هوایی ایالات متحده از یک لوله ثابت برای سوخت دهی و این در حالی استکه تانکر های نیروی دریایی از شلنگ که در انتهای آن به صورت قیف یا (چتر) هست ,استفاده می کنند .به همین دلیل در انتهای لوله ثابت تانکر های نیروی هوایی شلنگ و چتر تعبیه شد تا این مشکل بر طرف شود . در این روش 475 گالن در دقیقه سوخت وارد مخازن هواپیما می شود .