Aéronefs : systèmes de carburant
Le système de carburant est conçu pour fournir un flux ininterrompu de carburant propre des réservoirs de carburant au moteur. Le carburant doit être disponible pour le moteur dans toutes les conditions de puissance du moteur, d'altitude, d'attitude et pendant toutes les manœuvres de vol approuvées. Deux classifications courantes s'appliquent aux systèmes de carburant des petits aéronefs : les systèmes d'alimentation par gravité et les systèmes de pompe à carburant.
Système d'alimentation par gravité
Le système d'alimentation par gravité utilise la force de gravité pour transférer le carburant des réservoirs au moteur. Par exemple, sur les avions à ailes hautes, les réservoirs de carburant sont installés dans les ailes. Cela place les réservoirs de carburant au-dessus du carburateur et le carburant est alimenté par gravité à travers le système et dans le carburateur. Si la conception de l'avion est telle que la gravité ne peut pas être utilisée pour transférer le carburant, des pompes à carburant sont installées. Par exemple, sur les avions à ailes basses, les réservoirs de carburant dans les ailes sont situés sous le carburateur.
Système de pompe à carburant
Les aéronefs équipés de systèmes de pompe à carburant ont deux pompes à carburant. Le système de pompe principal est entraîné par un moteur avec une pompe auxiliaire à entraînement électrique prévue pour être utilisée lors du démarrage du moteur et en cas de panne de la pompe du moteur. La pompe auxiliaire, également connue sous le nom de pompe de suralimentation, offre une fiabilité accrue au système de carburant. La pompe auxiliaire à entraînement électrique est commandée par un interrupteur dans le poste de pilotage.
Carburant Amorce
Les systèmes d'alimentation par gravité et de pompe à carburant peuvent incorporer un amorceur de carburant dans le système. L'amorceur de carburant est utilisé pour aspirer le carburant des réservoirs afin de vaporiser le carburant directement dans les cylindres avant de démarrer le moteur. Par temps froid, lorsque les moteurs sont difficiles à démarrer, l'amorceur de carburant aide car il n'y a pas assez de chaleur disponible pour vaporiser le carburant dans le carburateur. Il est important de verrouiller l'amorce en place lorsqu'elle n'est pas utilisée. Si le bouton est libre de bouger, il peut vibrer hors de sa position pendant le vol, ce qui peut entraîner un mélange air-carburant excessivement riche. Pour éviter un suramorçage, lisez les instructions d'amorçage de l'avion.
Réservoir d'essence
Les réservoirs de carburant, normalement situés à l'intérieur des ailes d'un avion, ont une ouverture de remplissage sur le dessus de l'aile à travers laquelle ils peuvent être remplis. Un bouchon de remplissage recouvre cette ouverture.
Les réservoirs sont ventilés vers l'extérieur pour maintenir la pression atmosphérique à l'intérieur du réservoir. Ils peuvent être ventilés à travers le bouchon de remplissage ou à travers un tube s'étendant à travers la surface de l'aile. Les réservoirs de carburant comprennent également un drain de trop-plein qui peut être autonome ou être colocalisé avec l'évent du réservoir de carburant. Cela permet au carburant de se dilater avec les augmentations de température sans endommager le réservoir lui-même. Si les réservoirs ont été remplis par une journée chaude, il n'est pas rare de voir du carburant sortir de la vidange de trop-plein.
Jauges de carburant
Les jauges de quantité de carburant indiquent la quantité de carburant mesurée par une unité de détection dans chaque réservoir de carburant et sont affichées en gallons ou en livres. Les règles de certification des aéronefs exigent la précision des jauges de carburant uniquement lorsqu'elles indiquent « vide ». Toute lecture autre que "vide" doit être vérifiée. Ne vous fiez pas uniquement à la précision des jauges de carburant. Vérifiez toujours visuellement le niveau de carburant dans chaque réservoir lors de l'inspection prévol, puis comparez-le avec l'indication de quantité de carburant correspondante.
Si une pompe à carburant est installée dans le système de carburant, un manomètre de carburant est également inclus. Cette jauge indique la pression dans les conduites de carburant. La pression de fonctionnement normale peut être trouvée dans l'AFM/POH ou sur le manomètre par codage couleur.
Sélecteurs de carburant
La vanne de sélection de carburant permet de sélectionner le carburant de différents réservoirs. Un type courant de vanne de sélection contient quatre positions : GAUCHE, DROITE, LES DEUX et ARRÊT. La sélection de la position GAUCHE ou DROITE permet au carburant de s'alimenter uniquement à partir du réservoir respectif, tandis que la sélection de la position LES DEUX alimente le carburant des deux réservoirs. La position GAUCHE ou DROITE peut être utilisée pour équilibrer la quantité de carburant restant dans chaque réservoir d'aile.
Les plaques-étiquettes de carburant indiquent toutes les limitations d'utilisation du réservoir de carburant, telles que « vol en palier uniquement » et/ou « les deux » pour les atterrissages et les décollages.
Quel que soit le type de sélecteur de carburant utilisé, la consommation de carburant doit être surveillée de près pour s'assurer qu'un réservoir ne tombe pas complètement à court de carburant. Faire fonctionner un réservoir de carburant à sec ne provoque pas seulement l'arrêt du moteur, mais le fonctionnement pendant des périodes prolongées sur un réservoir provoque une charge de carburant déséquilibrée entre les réservoirs. Faire fonctionner un réservoir complètement à sec peut permettre à l'air de pénétrer dans le système d'alimentation en carburant et provoquer un bouchon de vapeur, ce qui rend difficile le redémarrage du moteur. Sur les moteurs à injection de carburant, le carburant devient si chaud qu'il se vaporise dans la conduite de carburant, ne permettant pas au carburant d'atteindre les cylindres.
Crépines, puisards et drains de carburant
Après avoir quitté le réservoir de carburant et avant d'entrer dans le carburateur, le carburant passe à travers une crépine qui élimine toute humidité et autres sédiments dans le système. Étant donné que ces contaminants sont plus lourds que le carburant d'aviation, ils se déposent dans un puisard au bas de l'ensemble de crépine. Un puisard est un point bas dans un système de carburant et/ou un réservoir de carburant. Le système de carburant peut contenir un puisard, une crépine de carburant et des drains de réservoir de carburant, qui peuvent être colocalisés.
La crépine de carburant doit être vidangée avant chaque vol. Les échantillons de carburant doivent être vidangés et vérifiés visuellement pour l'eau et les contaminants.
L'eau dans le puisard est dangereuse car par temps froid, l'eau peut geler et bloquer les conduites de carburant. Par temps chaud, il peut s'écouler dans le carburateur et arrêter le moteur. S'il y a de l'eau dans le puisard, plus d'eau dans les réservoirs de carburant est probable, et ils doivent être vidangés jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de traces d'eau. Ne jamais décoller tant que toute l'eau et tous les contaminants n'ont pas été éliminés du système d'alimentation en carburant du moteur.
En raison de la variation des systèmes d'alimentation en carburant, familiarisez-vous avec les systèmes qui s'appliquent à l'aéronef piloté. Consultez l'AFM/POH pour les procédures d'exploitation spécifiques.
Qualités de carburant
L'essence d'aviation (AVGAS) est identifiée par un indice d'octane ou de performance (grade), qui désigne la valeur anti-cliquetis ou la résistance au cognement du mélange de carburant dans le cylindre du moteur. Plus la qualité de l'essence est élevée, plus le carburant peut résister à la pression sans exploser. Des qualités inférieures de carburant sont utilisées dans les moteurs à faible compression car ces carburants s'enflamment à une température plus basse. Des grades plus élevés sont utilisés dans les moteurs à compression plus élevée car ils s'enflamment à des températures plus élevées, mais pas prématurément. Si la bonne qualité de carburant n'est pas disponible, utilisez la qualité supérieure suivante comme substitut. Ne jamais utiliser un grade inférieur à celui recommandé. Cela peut faire en sorte que la température de la culasse et la température de l'huile moteur dépassent leurs plages de fonctionnement normales, ce qui peut entraîner une détonation.
Plusieurs qualités d'AVGAS sont disponibles. Des précautions doivent être prises pour s'assurer que la bonne qualité aviation est utilisée pour le type spécifique de moteur. La qualité de carburant appropriée est indiquée dans l'AFM/POH, sur des plaques-étiquettes dans le poste de pilotage et à côté des bouchons de remplissage. Le gaz automobile ne doit JAMAIS être utilisé dans les moteurs d'avion à moins que l'avion n'ait été modifié avec un certificat de type supplémentaire (STC) délivré par la Federal Aviation Administration (FAA).
La méthode actuelle identifie AVGAS pour les aéronefs équipés de moteurs alternatifs par l'indice d'octane et de performance, ainsi que l'abréviation AVGAS. Ces avions utilisent AVGAS 80, 100 et 100LL. Bien que l'AVGAS 100LL ait les mêmes performances que le grade 100, le "LL" indique qu'il a une faible teneur en plomb. Le carburant pour les avions équipés de moteurs à turbine est classé comme JET A, JET A-1 et JET B. Le carburéacteur est essentiellement du kérosène et a une odeur distinctive de kérosène. Étant donné que l'utilisation du bon carburant est essentielle, des colorants sont ajoutés pour aider à identifier le type et la qualité du carburant.
En plus de la couleur du carburant lui-même, le système de codage couleur s'étend aux décalcomanies et à divers équipements de manutention du carburant de l'aéroport. Par exemple, tous les AVGAS sont identifiés par leur nom, en utilisant des lettres blanches sur fond rouge. En revanche, les carburéacteurs sont identifiés par des lettres blanches sur fond noir.
Le bulletin d'information spécial sur la navigabilité (SAIB) NE-11-15 indique que le grade 100VLL AVGAS est acceptable pour une utilisation sur les aéronefs et les moteurs. 100VLL répond à toutes les exigences de performance des grades 80, 91, 100 et 100LL ; respecte les limites de fonctionnement approuvées pour les aéronefs et les moteurs certifiés pour fonctionner avec ces autres qualités d'AVGAS ; et est fondamentalement identique à 100LL AVGAS. La teneur en plomb du 100VLL est réduite d'environ 19 %. 100VLL est bleu comme 100LL et pratiquement impossible à distinguer.
Contamination du carburant
Les accidents attribués à une défaillance du groupe motopropulseur due à la contamination du carburant ont souvent été attribués à :
• Inspection prévol inadéquate par le pilote
• Entretien des aéronefs avec du carburant mal filtré provenant de petits réservoirs ou fûts
• Stockage d'avions avec des réservoirs de carburant partiellement remplis
• Manque d'entretien approprié
Le carburant doit être vidangé de la vidange rapide de la crépine de carburant et de chaque puisard de réservoir de carburant dans un récipient transparent, puis vérifié pour la saleté et l'eau. Lorsque la crépine de carburant est en cours de vidange, l'eau dans le réservoir peut ne pas apparaître tant que tout le carburant n'a pas été vidangé des conduites menant au réservoir. Cela indique que l'eau reste dans le réservoir et ne force pas le carburant hors des conduites de carburant menant à la crépine de carburant. Par conséquent, vidangez suffisamment de carburant du filtre à carburant pour être certain que le carburant est vidangé du réservoir. Le montant dépend de la longueur de la conduite de carburant du réservoir à la vidange. Si de l'eau ou d'autres contaminants sont trouvés dans le premier échantillon, drainer d'autres échantillons jusqu'à ce qu'aucune trace n'apparaisse.
De l'eau peut également rester dans les réservoirs de carburant après que la vidange du filtre à carburant a cessé de montrer toute trace d'eau. Cette eau résiduelle ne peut être éliminée qu'en vidant les drains du puisard du réservoir de carburant.
L'eau est le principal contaminant du carburant. Les gouttelettes d'eau en suspension dans le carburant peuvent être identifiées par un aspect trouble du carburant ou par la nette séparation de l'eau du carburant coloré, qui se produit après que l'eau s'est déposée au fond du réservoir. Par mesure de sécurité, les puisards de carburant doivent être vidangés avant chaque vol lors de la visite prévol.
Les réservoirs de carburant doivent être remplis après chaque vol ou après le dernier vol de la journée pour éviter la condensation d'humidité dans le réservoir. Pour éviter la contamination du carburant, évitez de faire le plein à partir de bidons et de fûts.
Dans les régions éloignées ou dans les situations d'urgence, il peut n'y avoir aucune alternative au ravitaillement en carburant à partir de sources dotées de systèmes anticontamination inadéquats. Bien qu'une peau de chamois et un entonnoir puissent être les seuls moyens possibles de filtrer le carburant, leur utilisation est dangereuse. N'oubliez pas que l'utilisation d'une peau de chamois ne garantit pas toujours un carburant décontaminé. Les chamois usés ne filtrent pas l'eau ; une nouvelle peau de chamois propre qui est déjà mouillée ou humide ne le sera pas non plus. La plupart des imitations de peaux de chamois ne filtrent pas l'eau.
Givrage du système de carburant
La formation de glace dans le système carburant de l'avion résulte de la présence d'eau dans le système carburant. Cette eau peut être non dissoute ou dissoute. Une condition de l'eau non dissoute est l'eau entraînée qui se compose de minuscules particules d'eau en suspension dans le carburant. Cela peut se produire en raison de l'agitation mécanique de l'eau libre ou de la conversion de l'eau dissoute par réduction de température. L'eau entraînée se dépose avec le temps dans des conditions statiques et peut ou non être drainée pendant l'entretien normal, selon la vitesse à laquelle elle est convertie en eau libre. En général, il est peu probable que toute l'eau entraînée puisse jamais être séparée du combustible dans des conditions de terrain. La vitesse de sédimentation dépend d'une série de facteurs, notamment la température, la quiescence et la taille des gouttelettes.
La taille des gouttelettes varie en fonction de la mécanique de formation. Habituellement, les particules sont si petites qu'elles sont invisibles à l'œil nu, mais dans des cas extrêmes, elles peuvent provoquer un léger trouble dans le carburant. L'eau en solution ne peut être éliminée que par déshydratation ou en la convertissant par réduction de température en eau entraînée, puis en eau libre.
Une autre condition d'eau non dissoute est l'eau libre qui peut être introduite à la suite du ravitaillement en carburant ou de la décantation de l'eau entraînée qui s'accumule au fond d'un réservoir de carburant. L'eau libre est généralement présente en quantités facilement détectables au fond du réservoir, séparée par une interface continue du carburant au-dessus. L'eau libre peut être évacuée d'un réservoir de carburant par les drains de puisard, qui sont prévus à cet effet. L'eau libre, gelée au fond des réservoirs, tels que les réservoirs de carburant et le filtre à carburant, peut rendre les drains d'eau inutiles et peut ensuite fondre en libérant l'eau dans le système, provoquant ainsi un dysfonctionnement ou un arrêt du moteur. Si une telle condition est détectée, l'avion peut être placé dans un hangar chaud pour rétablir une bonne vidange de ces réservoirs, et tous les puisards et drains doivent être activés et vérifiés avant le vol.
L'eau entraînée (c'est-à-dire l'eau en solution avec des carburants pétroliers) constitue une partie relativement faible de l'eau potentielle totale dans un système particulier, la quantité dissoute dépendant de la température du carburant et de la pression existante et des caractéristiques de volubilité de l'eau du carburant. L'eau entraînée gèle au milieu du carburant et a tendance à rester en suspension plus longtemps puisque la gravité spécifique de la glace est approximativement la même que celle de l'AVGAS.
L'eau en suspension peut geler et former des cristaux de glace d'une taille suffisante pour obstruer les tamis à carburant, les crépines et les filtres. Une partie de cette eau peut être refroidie davantage lorsque le carburant pénètre dans les passages d'air du carburateur et provoque le givrage du composant de dosage du carburateur, lorsque les conditions ne sont pas autrement propices à cette forme de givrage.
Procédures de prévention
L'utilisation d'additifs antigivrage pour certains aéronefs a été approuvée comme moyen de prévenir les problèmes d'eau et de glace dans l'AVGAS. Certains essais en laboratoire et en vol indiquent que l'utilisation d'hexylène glycol, de certains dérivés du méthanol et d'éther monoéthylique d'éthylène glycol (EGME) en petites concentrations inhibe le givrage du système de carburant. Ces tests indiquent que l'utilisation d'EGME à une concentration maximale de 0,15 % en volume inhibe sensiblement le givrage du système de carburant dans la plupart des conditions de fonctionnement. La concentration d'additifs dans le carburant est critique. Une détérioration marquée de l'efficacité de l'additif peut résulter d'une trop faible ou d'une trop grande quantité d'additif. Les pilotes doivent reconnaître que les additifs antigivrage ne remplacent en aucun cas la chaleur du carburateur.
