Por que os tanques de combustível estão localizados nas asas?

Várias vantagens:

1. As estruturas das asas são ocas e volumosas para fornecer rigidez estrutural contra vibração e transportar cargas de voo. Isso fornece o espaço necessário para armazenar combustível.
2. Em uma aeronave convencional, colocar tanques de combustível nas asas coloca a massa de combustível muito perto ou no centro do elevador. Isso reduz drasticamente o deslocamento de Cg durante o vôo e reduz o tamanho e o peso do tailplane para manter o vôo estável. Também reduz os desvios de Cg devido ao derramamento do combustível dentro dos tanques, devido às restrições limitadas de deslocamento longitudinal para o combustível nos tanques.
3. No caso de um pouso forçado, ter o combustível nas asas o mantém longe da cabine e dos ocupantes, reduzindo os riscos de incêndios na cabine.
4. O peso do combustível reduz o momento de carga nas raízes das asas, reduzindo o peso da estrutura necessária para suportar a aeronave durante o vôo.

Desvantagens:

1) O derramamento de combustível nos tanques lateralmente, como resultado da turbulência ou do vôo descoordenado, pode levar à mudança de peso lateral e à instabilidade lateral potencial. Em baixas quantidades de combustível, e em vôos descoordenados prolongados, há uma chance de que o motor possa sofrer falta de combustível simplesmente porque o combustível fluiu para fora dos subs nos tanques. Esses problemas podem ser aliviados com a desconfiguração apropriada do tanque de combustível eo uso de combustível. alimentadores alimentados pelos tanques principais dos quais o motor bebe.

2) Em aeronaves que utilizam um sistema de alimentação de sifão, como aeronaves de asa baixa, o combustível não pode ser desviado uniformemente de ambos os tanques de uma só vez. Este é um problema particular em aeronaves monomotoras, onde os sistemas separados de combustível não são dedicados a um motor em particular. Nesses casos, o motor alimenta-se do tanque da asa esquerda com um tanque da direita e é controlado por meio de uma válvula seletora de combustível na cabine do piloto. Em aeronaves que não possuem sistemas automáticos de gerenciamento de combustível, a alimentação de combustível do motor deve ser selecionada manualmente. Cuidados devem ser tomados para alternar a alimentação de ambos os tanques periodicamente para evitar um balanço lateral e quantidade de combustível. Além disso, o cronograma de comutação do tanque de combustível, se ignorado por tempo suficiente, pode levar potencialmente a falta de combustível do motor e a uma aterrissagem forçada. Isso é particularmente problemático nos aviões monomotores de asa baixa, como o Piper PA-28 ou o Cirrus SR-2X, especialmente se o piloto fez a transição para este avião depois de pilotar aviões de asa alta, que usam sistemas de alimentação por gravidade. o motor para alimentar de ambos os tanques ao mesmo tempo. Aeronaves com um único motor maior, como a TBM, possuem sistemas automáticos de chaveamento de tanque de combustível para resolver esse problema. Os grandes aviões a jato multi-motores têm sistemas dedicados de gerenciamento de combustível que resolvem esses problemas.

Eu vejo o que você está dizendo, mas há algo que você está negligenciando na sua lógica. Você está olhando para um avião sentado no chão, onde as rodas estão perto da fuselagem e a maioria das asas são peso morto que cria tensão na estrutura.

Pense em um em vôo. Agora, todo o elevador está vindo das asas, imagine o avião suspenso por algumas dúzias (bilhões) de cabos espalhados em torno das superfícies das asas. Agora a fuselagem é peso morto e a tensão na estrutura é de levar a fuselagem.

Então, quando você adiciona peso às asas uniformemente, adiciona praticamente carga estrutural zero para as asas. O que está sendo levantado está dentro da fonte do elevador . Então, do ponto de vista da carga estrutural, é uma lavagem: não importa.

Considerando que, se você adicionar mais tanques na fuselagem, tudo ficará bem no chão, mas adicionará tensões enormes às asas em vôo, reduzindo efetivamente a capacidade prática de carga.

A tensão nas asas de sentar no chão é muito menos preocupante para os projetistas do que as cepas em vôo.

Veja também " Zero Fuel Weight ".

added weight increases the structural load applied to the wings different gravitational forces and wing-bending between full and empty tanks result in repeating stresses shortening the aircraft life-span

Como resultado dos efeitos de sustentação (e da necessidade decadente de que o avião se ilumine), o inverso é realmente verdadeiro. aqui

higher risk of catastrophic damage to wings in case of in-flight fuel ignition

Ao contrário do maior risco de danos catastróficos à cabine no caso de ignição por combustível em vôo?

Assumindo que uma ignição não explosiva tenha o combustível nas asas, você pode agir para despejar o combustível. Se você tiver um incêndio, comece na fuselagem principal, mas você terá uma chance maior de o fogo incapacitar a tripulação antes que eles possam dar passos. Ou danos ocorridos na aviônica, na cabine de pressão, etc.

maybe higher risk of fire when lightning strikes a wing ?

As pontas das asas são um dos locais em um avião que é mais propenso a raios - e o potencial para incêndios de combustível está lá, mas são tomadas medidas para contrariar isso e na grande maioria dos casos o raio faz muito pequeno dano

Simplesmente: há muito espaço vazio nessas asas e há muito espaço vazio necessário para o combustível.

Criar espaço em outro lugar para combustível tornaria a aeronave inteira maior e mais pesada, então faz pouco sentido.

E não são apenas as asas, muitas aeronaves carregam combustível no estabilizador vertical também.

Juntamente com as outras respostas, vou apontar a maioria dos recentes casos em que um tanque de combustível de aeronave explodiu, o tanque central, que está na fuselagem, foi implicado. Existem duas razões:

Primeiro, um tanque de fuselagem está localizado abaixo dos motores e requer bombas para elevar o combustível. Falhas na bomba elétrica causaram explosões causadas . Isso também significa que uma falha na bomba resulta em combustível inutilizável, ao passo que os tanques laterais podem alimentar naturalmente os motores por gravidade.

Segundo, os tanques da fuselagem estão mais próximos das fontes de calor. Esta foi uma das causas do acidente com o vôo TWA 800 , onde o calor de equipamentos de ar condicionado nas proximidades levou a um vapor inflamável no combustível. tanques. Em contraste, os tanques de asa são naturalmente resfriados pelo fluxo de ar e são menos suscetíveis a formar tais vapores explosivos.

• added weight increases the structural load applied to the wings

Apenas quando o avião está no chão. Quando está no ar, diminui a carga nas asas porque o seu levantamento equilibra o peso.

• different gravitational forces and wing-bending between full and empty tanks result in repeating stresses shortening the aircraft life-span

À taxa de um ciclo por voo. E as asas já passam por um ciclo de estresse uma vez por voo (flexionado para baixo quando o avião está no solo e para cima quando está no ar).

• higher risk of catastrophic damage to wings in case of in-flight fuel ignition

Os tanques de combustível pegando fogo em vôo são catastróficos onde quer que você os coloque.

• higher risk of fire when lightning strikes a wing

Quando isso aconteceu pela última vez? A lista de acidentes de avião da Wikipédia sugere Voo LANSA 508 em 1971. Tais incidentes são agora ainda mais raros, porque os tanques de combustível são equipados com sistemas de inertização. Isso foi originalmente recomendado após o acidente do voo Pan Am 214 em 1963, mas demorou muito para acontecer.

Mais peso nas asas é realmente bom, pois torna a aeronave mais equilibrada e mais resistente a desvios desnecessários durante a turbulência ou a corrente do vento, como uma pessoa andando em corda bamba carregando uma barra horizontal (barra) para balanceamento. Confira o raio de Gyration em mecânica.

Não há outro motivo. O motor está ligado à asa e eles estão tentando projetar um tanque de combustível para abastecer o motor, Não há espaço no torso. Então eles fazem um buraco nas asas.