JP2017190132A - 航空機タンク用の燃料マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、航空機の少なくとも１つの燃料タンクと連通するようになっている燃料マニホールド（１）であって、燃料が充填され且つ燃料タンクの内圧Ｐ２よりも高い内圧Ｐ１を有するようになっているエンクロージャ（２）を画成し、エンクロージャ（２）が、少なくとも１つの天井部（３）と、燃料タンクと連通するようになっているオーバーフロー孔（７）が設けられた少なくとも１つの側壁部（４ａ）とを有する、マニホールド（１）に関する。【解決手段】本発明によれば、マニホールド（１）は、天井部（３）とオーバーフロー孔（７）の高さとの間に捕捉されたエアポケット（６）を燃料タンクに排出する手段（１０，１１）を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、飛行機やヘリコプター等といった航空機用の燃料タンクの技術分野に関し、より詳細には、エンジンに供給することを意図してタンクから充填される燃料マニホールドに関する。

航空学の分野では、認証ＦＡＲ２５．９８１．ｂ及びＣＳ２５．９８１．ｂ並びに同様の認証といった現行規則によって、航空機タンクに含まれる燃料に対する可燃性規制が課されている。

実務上は、機体製造業者は、燃料がこれらの可燃性規制を下回ることを証明、又は、爆発のリスクを軽減する手段を確立できなければならない。

燃料タンクからの爆発のリスクを軽減するために、窒素等の不活性ガス又は二酸化炭素等の任意の他の不活性ガスを発生させ、その不活性ガスをタンクに導入する不活性化システムを使用することがよく知られている。この解決手段は、大きなエアポケットを有するタンク、すなわち、航空機の翼内に含まれるタンクや主に航空機の胴体内に含まれる中央タンクに対して広く使用されている。

しかしながら、航空機エンジンの供給ポンプへ燃料が送給されない事態を回避するために燃料が充填されて常に完全に充填された状態を維持することがその主な機能である燃料マニホールドに関して現行規則を遵守していることを証明することは難しい。

マニホールドは、少なくとも１つの燃料タンクと連通するようになっている。図１は、先行技術に係るマニホールド（１）を概略的に示し、燃料が充填され且つ燃料タンクの内圧Ｐ２よりも高い内圧Ｐ１を有するようになっているエンクロージャ（２）を画成している。エンクロージャ（２）は、少なくとも１つの天井部（３）と少なくとも１つの側壁部（４ａ）とを備え、それらが互いに接続されて、それらの間に、少なくとも１つのエアポケット（６）を捕捉できる少なくとも１つのゾーン（５）を画成している。マニホールドは、捕捉ゾーン（５）の近傍における側壁部（４ａ）に配置されるとともに燃料タンクと連通するようになっているオーバーフロー孔（７）を備える。

技術水準によれば、オーバーフロー孔では、捕捉したエアポケットを排出することが可能にならない。何故なら、構造的な制約によって、オーバーフロー孔をマニホールドの上側天井部と面一に位置付けることが可能でないからである。更に、特にマニホールドの充填系が機能していないとき、且つ／又は、ピッチ段階及び／又はロール段階中、他のエアポケットを捕捉することができない。

マニホールドは、そのマニホールド内部のエアポケットが比較的小さくなるように常に燃料で満たされており、このため、マニホールド内部に不活性化ガスを注入することが制限されたり、更には妨げられたりする。

また、マニホールド内に不活性化ガスを注入することは、マニホールド及びそれと連通する燃料タンクの過圧や、タンク内に位置するポンプの動作を阻害し得るバブルや気泡の発生、オーバーフロー孔を通る燃料の制御できない移送を生じる可能性があるため、考慮できない。

また、特に燃料の脱気に係る問題を考慮すると、マニホールドは不活性タンクに直接接続されないため、マニホールドを確実に現行基準を遵守するものにすることはなおさら難しい。

現在の技術水準において、マニホールドを現行基準を遵守するものにするための第１の解決手段は、燃料の可燃範囲（ｆｌａｍｍａｂｌｅ ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を移動させるように、大気圧に対してマニホールドを加圧することにある。しかしながら、加圧は、マニホールドに対して大きな構造的応力を加え、航空機の機械的強度及びその運航安全性に対して重大な影響を及ぼす。更に、燃料の可燃性に対するこの物理的現象を正確に想定することが難しい。

他の解決手段は、燃料タンクが現行基準の要件を満たすのであればマニホールドも同様にそれらを満たすとの考えから、マニホールドと連通する燃料タンク内に不活性化ガスを注入することにある。この解決手段は、定性的な議論に完全に基づいており、上述のようにマニホールド内の燃料の脱気を考慮すると、その有効性を証明することが難しい。更に、連通する燃料タンクが不活性化を必要としない場合、この解決手段は機能しない。

他の解決手段は、燃料の発火が起こった場合に炎の広がりを防止し火を窒息させることが可能な発泡材でマニホールドの幾つかの内壁を被覆することにある。しかしながら、マニホールドの稼働用量が低下するのに加え、発泡材が、回収できない量の燃料を吸収することによって、航空機の自律性を低下させてしまう。更に、発泡材は、破損してエンジンの供給手段により吸引される可能性がある。最後に、発泡材内部に静電気が発生して発火の危険性を上昇させる可能性がある。

従って、本発明の目的の一つは、燃料可燃性の制約に関する現行基準の遵守を保証され且つ定量化可能な形で証明することを可能とするように設計された航空機燃料タンク用燃料マニホールドを提案することによってこれらの欠点を解決することである。

その目的のために、また、前述の問題を解決するために、航空機の少なくとも１つの燃料タンクと連通するようになっている燃料マニホールドを設計した。このマニホールドは、燃料が充填され且つ燃料タンクの内圧Ｐ２よりも高い内圧Ｐ１を有するようになっているエンクロージャを画成する。エンクロージャは、少なくとも１つの天井部と、燃料タンクと連通するようになっているオーバーフロー孔が設けられた少なくとも１つの側壁部とを備える。

本発明によれば、マニホールドは、天井部とオーバーフロー孔の高さとの間に捕捉されたエアポケットを燃料タンクに排出する手段を備える。

これにより、本発明によれば、燃料により与えられる圧力の影響下で、エアポケットをマニホールドの外部に排出することが可能となる。この圧力は、一方で特に航空機の翼の形状によるマニホールド内の燃料液面によって、他方でマニホールドの充填に関連する燃料のオーバーフローによって発生する。

エアポケットは、圧力がより低い隣接する燃料タンクに向けられ、そのタンクのエアポケットに再び加わる。この結果、エアポケットが存在しなくなるため、マニホールドは、マニホールドを不活性化するシステムを何ら必要としない。従って、この解決手段は、任意の航空機構成に適用可能である。航空機は、重量及び信頼性に関するゲイン、並びに、不活性化システムのより簡素な動作からの利益を享受する。基準の遵守の認証もより容易となる。また、本発明は、燃料管理システム、特にポンプ及びエジェクタとの相互作用を低減することが可能であり、不活性化ガス発生システムへの燃料の移動、あるいはマニホールドから航空機の他のタンクへの移動の問題を避けられる。マニホールドからのエアポケットの排出によって、タンクからマニホールドへの燃料の移送が発生する。この移送は、マニホールドの総オーバーフローを計算するときに考慮する必要がない。

一特定の実施例によれば、排出手段は、側壁部と天井部とを接続する少なくとも１つの傾斜面であって、オーバーフロー孔がその傾斜面と面一に配置されるように位置付けられた傾斜面の形態をとる。これにより、傾斜面によって、天井部において捕捉されたエアポケットを、オーバーフロー孔を介して、隣接するタンクに排出することができる。

他の実施例によれば、排出手段は、天井部とオーバーフロー孔の高さとの間に配置された少なくとも１つの入口と、マニホールドの外部に配置され、隣接する燃料タンクと連通するようになっている出口とを有する少なくとも１つのホースの形態をとる。

これにより、マニホールド内部の圧力が隣接するタンクの圧力よりも高いと、天井部において捕捉されたエアポケットは、ホースを介して燃料タンク側へ流されて排出される。

エアポケットを特定のゾーンの周囲に集め且つ実装すべきホースの数を減らせるよう、エンクロージャの天井部は凹状である。

更なる利点及び特徴は、添付の図面でなされる本発明に係る燃料マニホールドに関する、限定しない例を用いた以下の説明からより明らかとなろう。

先行技術に係る燃料マニホールドの概略斜視図である。 本発明に係る燃料マニホールの概略斜視図である。

図２を参照し、本発明は、航空機燃料タンク用燃料マニホールド（１）に関する。

マニホールド（１）は、概して、互いに接続されて燃料受容空間を画成するエンクロージャ（２）を形成する側壁部（４）、底部（８）及び天井部（３）を備える。

マニホールド（１）は、技術水準において周知の燃料充填手段（９）に固着されて、マニホールド（１）のエンクロージャ（２）が常時燃料で満たされた状態を維持する。マニホールド（１）は、特にその側壁部（４ａ）の一つに、燃料オーバーフロー孔（７）を備える。エンクロージャ（２）は、マニホールド（１）が接続される燃料タンクの内圧Ｐ２よりも高い内圧Ｐ１を有する。

マニホールド（１）の天井部（３）と側壁部（４）との接続により、その内部にエアポケット（６）を捕捉できる捕捉ゾーン（５）が画成されている。そのために、マニホールド（１）は、捕捉されたエアポケット（６）を燃料タンク側に排出できるように、エアポケット（６）をオーバーフロー孔（７）側に排出する手段を備える。排出手段は、例えば、側壁部（４ａ）と天井部（３）とを接続する少なくとも１つの傾斜面（１０）の形態をとる。傾斜面（１０）は、オーバーフロー孔（７）がその傾斜面（１０）と面一に配置されるように配置される。

これにより、エンクロージャ（２）の内部と燃料タンクとの間に圧力差があると、エアポケット（６）が傾斜面（１０）に沿ってスライドしてオーバーフロー孔（７）から排出され、燃料タンクのエアポケットに再び加わる。タンクは、不活性化ガスを発生して注入するシステムに固着されている。

天井部（３）と他の側壁部（４）との間の接続部に画成され且つオーバーフロー孔（７）を備えない他の捕捉ゾーン（５）のために、マニホールド（１）は、その捕捉ゾーン（５）内部に配置された入口（１１ａ）と、マニホールド（１）の外部で隣接する燃料タンク内に配置された出口（１１ｂ）とを少なくとも有するホース（１１）を備える。マニホールド（１）と隣接するタンクとの間に圧力差があると、他のエアポケット（６）は、ホース（１１）を通って、その隣接するタンク側へ排出される。一特定の実施例によれば、ホース（１１）の入口（１１ａ）にはオリフィス開口が設けられ、入口（１１ａ）はマニホールド（１）の天井部（３）に締結される。

マニホールド（１）が傾斜面（１０）を備えるか否かに関わらず、天井部（３）とオーバーフロー孔（７）の高さとの間における天井部（３）の異なる位置に入口（１１ａ）が配置された幾つかの排出ホース（１１）を実装することができる。また、マニホールド（１）は、入口（１１ａ）が傾斜面（１０）に配置された排出ホース（１１）を備えることもできる。

有利には、図示はしていないが、エアポケット（６）を特定のゾーンの周囲に集め且つ実装すべきホース（１１）の数を減らせるよう、エンクロージャ（２）の天井部（３）は凹状である。

マニホールド（１）からのエアポケット（６）の排出によって、タンクからマニホールド（１）への燃料の移送が生じる。

以上より、本発明に係る燃料マニホールド（１）の設計によって、燃料発火の危険性を回避するためにエアポケットを排出することが可能となるため、燃料可燃性の制約に対するその現行基準の遵守を、保証され且つ定量化可能な形で証明することが可能となることが示される。

Claims (4)

1. 航空機の少なくとも１つの燃料タンクと連通するようになっている燃料マニホールドであって、燃料が充填され且つ前記燃料タンクの内圧Ｐ２よりも高い内圧Ｐ１を有するようになっているエンクロージャを画成し、前記エンクロージャが、少なくとも１つの天井部と、前記燃料タンクと連通するようになっているオーバーフロー孔が設けられた少なくとも１つの側壁部とを備え、前記天井部と前記オーバーフロー孔の高さとの間に捕捉されたエアポケットを前記燃料タンクに排出する手段を備えるマニホールド。
2. 前記排出手段が、前記側壁部と前記天井部とを接続する少なくとも１つの傾斜面であって、前記オーバーフロー孔が前記傾斜面と面一に配置されるように位置付けられた傾斜面の形態をとる、請求項１に記載のマニホールド。
3. 前記排出手段が、前記天井部と前記オーバーフロー孔の高さとの間に配置された少なくとも１つの入口と、前記マニホールドの外部に配置され、隣接する前記燃料タンクと連通するようになっている出口とを有する少なくとも１つのホースの形態をとる、請求項１に記載のマニホールド。
4. 前記エンクロージャの前記天井部が凹状である、請求項１に記載のマニホールド。