segunda-feira, 7 de setembro de 2009

King Air - Fuel Control Unit - FCU - How it works

Referência:
Pilot Training Reference Workbook

by Beech Aircraft Corporation


Sistema de Combustível do Motor


O sistema de controle de combustível para os motores PT6A é essencialmente um governador de combustível que aumenta ou diminui fluxo de combustível para o motor para manter velocidades selecionadas de operação do motor. À primeira vista, o sistema parece um pouco complicado. O sistema de controle de combustível do motor consiste dos componentes apresentados no bloco de diagrama. Eles são as bombas de reforço de pressão baixa primária, intercambiador de calor óleo-combustível, bomba de combustível de pressão alta, unidade de controle de combustível, válvula de corte de combustível, difusor manifold de fluxo duplo de combustível com 14 esguichos simples.


O motor PT6A-21 usa ama bomba elétrica de reforço de pressão baixa para suprir uma pressão dianteira de 30 PSI para a bomba de combustível de pressão alta dirigida pelo motor. Esta pressão frontal evita formação de bolhas em líquido na bomba de pressão alta. O combustível é também usado para esfriamento e lubrificação da bomba. O intercambiador de calor óleo-combustível usa óleo aquecido do motor para manter uma temperatura de combustível desejada na tomada da bomba de combustível para prevenir formação de gelo no filtro da bomba. Isto é feito com sensores automáticos de temperatura e não requer ação pelo piloto.


Combustível entra no sistema de combustível do motor através do intercambiador de calor óleo-combustível, e depois flui para dentro da bomba de combustível de alta pressão dirigida pelo motor e em seguida entra na Unidade de Controle de Combustível (FCU).



A bomba de combustível de alta pressão é uma bomba dirigida pelo motor do tipo engrenagem com um filtro de tomada e saída. Taxas de fluxo e pressões variarão com a RPM (N1) do gerador de gás. Seu propósito primário é fornecer suficiente pressão nos esguichos de combustível para um padrão bom de atomização em todos modos de operação do motor. A bomba de pressão alta supre combustível em aproximadamente 800 PSI para o lado do combustível da FCU.


Duas válvulas incluídas na FCU asseguram Partidas do Motor consistentes e frias. Quando o sistema de IGNIÇÃO ou PARTIDA é energizado , a VÁLVULA DE DEPURAÇÃO é eletricamente ABERTA para liberar a FCU de vapores e bolhas.


O excesso de combustível flui de volta para os tanques de combustível da nacele. A VÁLVULA DE ALÍVIO, relativa à pressão atmosférica, ajusta o fluxo de combustível para PARTIDAS mais frias em alta altitude.


Entre a válvula de combustível da FCU e a câmara de combustão do motor, a VÁLVULA DE PRESSURIZAÇÃO MÍNIMA na FCU corta o fluxo de combustível durante PARTIDAS até a pressão do combustível ser suficiente para manter um padrão de atomização apropriado na câmara de combustão. Cerca de 80 PSI são necessárias para abrir a VÁLVULA DE PRESSURIZAÇÃO MÍNIMA. A VÁLVULA DE COMBUSTÍVEL DE ALTA PRESSÃO DIRIGIDA PELO MOTOR mantém esta pressão necessária. Se a bomba falhasse, a válvula fecharia e o motor apagaria [FLAME OUT].


A VÁLVULA DE CORTE está localizada na corrente descendente da VÁLVULA DE PRESSURIZAÇÃO MÍNIMA na FCU. Esta válvula é controlada pela MANETE DE COMBUSTÍVEL, ou aberta ou fechada. Não há posição intermediária desta válvula. Para PARTIDA, o fluxo de combustível inicialmente flui através da VÁLVULA TRANSFERIDORA para os esguichos de atomização de combustível primários na câmara de combustão. Quando o motor acelera até aproximadamente 40% N1, pressão de combustível é suficiente para abrir a VÁLVULA TRANSFERIDORA para os esguichos de combustível secundários. Neste momento todos 14 esguichos estão despachando combustível atomizado para a câmara de combustão. Esta sequência progressiva de operação do esguicho de combustível primário e secundário fornece PARTIDAS mais frias. Em PARTIDAS do motor, há um disparo definido na ITT quando os esguichos de combustível secundários conectam.


Durante o corte do motor, qualquer combustível deixado no MANIFOLD é forçado sair através dos esguichos e entrar na câmara de combustão pela pressão de depuração do tanque. Quando o combustível é queimado, um disparo momentâneo na RPM de N1 deve ser observada. A operação inteira é AUTOMÁTICA e não requer ação da tripulação.


Unidade de Controle de Combustível (FCU)


A Unidade de Controle de Combustível, a qual é normalmente referida como FCU, tem múltiplas funções, mas seu propósito principal é MEDIR a quantidade de combustível apropriada para os esguichos em todos modos de operação do motor. Ela é calibrada para taxas de fluxo de PARTIDA, aceleração e potência máxima. A FCU compara velocidade do gerador de gás, N1, com a ajustagem da manete de potência e regula combustível para os esguichos de combustível do motor. A FCU também sente a pressão de descarga da seção do compressor (P3 ar), a compara com a RPM e estabelece os limites do fluxo de combustível da aceleração e desaceleração.


O fluxo de combustível para o motor é dependente da posição da VÁLVULA DE CORTE a qual é operada manualmente pela MANETE DE COMBUSTÍVEL na cockpit. Em adição a VÁLVULA DE PRESSURIZAÇÃO MÍNIMA impede fluxo de combustível para o motor até a pressão de combustível ter aumentado o suficiente para assegurar atomização apropriada do combustível no esguicho. Uma vez que a VÁLVULA DE PRESSURIZAÇÃO MÍNIMA abriu [em torno de 40% N1 e 80 PSI], combustível fluirá para o DIFUSOR DE COMBUSTÍVEL e esguichos de combustível.



Aparte da abertura e fechamento da VÁLVULA DE CORTE, a MANETE DE COMBUSTÍVEL ajusta a velocidade N1 da MARCHA LENTA BAIXA e MARCHA LENTA ALTA (LO IDLE e HI IDLE). A MANETE DE POTÊNCIA, pela ajustagem da posição do governador na FCU, ajusta a VÁLVULA DE MEDIÇÃO DE COMBUSTÍVEL para permitir mais ou menos combustível para os esguichos de atomização. Em resumo, a MANETE DE POTÊNCIA controla combustível para o motor pela ajustagem da posição do governador, o qual por sua vez, reposiciona a VÁLVULA DE MEDIÇÃO DE COMBUSTÍVEL na FCU. A MANETE DE COMBUSTÍVEL tem autoridade de LOW IDLE (51%) até HIGH IDLE (70%) ou qualquer ajustagem intermediária, se as MANETES DE POTÊNCIA estiverem abaixo do ajuste desejado, ou IDLE.


Operação da FCU



A Unidade de Controle de Combustível – FCU, está montada no colar traseiro da bomba de combustível. Uma engrenagem de acoplamento entre a bomba e a FCU transmite um sinal de velocidade, proporcional à velocidade (N1) do eixo do gerador de gás, à seção do governador na FCU. A FCU determina o enfileiramento de combustível para o motor fornecer a necessária potência pelo controle da velocidade do gerador de gás. Saída de potência do motor é diretamente dependente da velocidade (N1) do gerador de gás, o qual é controlado pela regulagem da quantidade de combustível para seção de combustão do motor. Pressão de descarga do compressor (P3) é sentida pela FCU e é usada para estabelecer limites de aceleração do fluxo de combustível. Esta função de limitação de combustível é usada para impedir condições de sobretemperatura no motor durante PARTIDA e ACELERAÇÃO.


O controle de combustível consiste dos seguintes componentes principais:


• Uma MANETE DE COMBUSTÍVEL que seleciona as funções de PARTIDA, LO IDLE, até HI IDLE.
• Uma série de câmaras as quais comparam pressão de combustível com pressão pneumática (P3) e determina o fluxo de combustível que entra no motor.
• Governador peso leve que controla o enfileiramento de aceleração e age para reduzir a velocidade do gerador de gás no evento de sobrevelocidade da hélice.


Operação do FCU é complexa, mas será simplificada e descrita brevemente aqui. Para descrição e operação detalhada, recorra ao Manual de Manutenção Pratt & Whitney, o qual destina-se a este motor.


A MANETE DE COMBUSTÍVEL seleciona as velocidades N1 de MARCHA LENTA BAIXA e MARCHA LENTA ALTA, enquanto a MANETE DE POTÊNCIA seleciona velocidades entre MARCHA LENTA e MÁXIMA (101.5% de N1). Estas manetes de controle influenciam uma MOLA no governador de N1 e controla a velocidade N1. O governador usa pressão pneumática (P3) funcionando contra pressão de combustível para controlar a velocidade do motor. O governador controla a pressão do ar na FCU pela variação da razão de vazamento P3.


A câmara de ar P3 e a câmara de combustível são separadas por um diafragma, o qual tem uma VÁLVULA  PONTEIRO  montada nele. Quando o diafragma é influenciado pela variação de pressões do ar/combustível, a VÁLVULA PONTEIRO é reposicionada para atingir o fluxo de combustível desejado. O governador de N1 age como um controle sobre estas pela permissão de alguma pressão P3 ser vazada em taxas de variação dependendo do fluxo de combustível desejado.



Numa condição de subvelocidade, o governador N1 age para formar pressão do ar P3. Isto age para arquear o diafragma e mover a VÁLVULA PONTEIRO  ◄, permitindo mais combustível entrar na câmara de combustão.


Numa condição de sobrevelocidade, o governador N1 permite a pressão P3 ser reduzida na FCU permitindo a pressão de combustível mover o diafragma e VÁLVULA PONTEIRO, reduzindo o fluxo de combustível entrando na câmara de combustão.

3 comentários:

Fred Mesquita disse...

Olá comando. Meu calo no King C90 é exatamente entender melhor como funciona (de forma mais clara) todo o sistema de combustível. Vejo nos manuais diversos nomes de bombas e o inglês me confunde muito com o português pois leio: BOOST PUMP, AUX BOOST PUMP, ELETRIC BOOST PUMP, ENGINE PUMPS, TRASFER PUMP, FUEL CROSSFEED, CROSSFEED, bomba de alta pressão do motor, bomba de impulso, bomba mecânica de alta pressão, bomba de impulso de baixa pressão, bombas submersas, bomba de transferência, bombas de combustível de alta pressão e de baixa pressão.... Resumindo, é tanta bomba que tenho até meo de voar um avião com tatas bombas e explodir em voo. Tens algum esquema de melhor compreensão desse assunto? Agradeço a possível ajuda.

Márcio Santana disse...

Boa tarde comando. Meu nome é Márcio, eu gostaria de saber se vc tem algum material sobre o diafragma da bleed do motor PT6A-114A, que equipa o Grand Caravan. Gostaria de saber mais a respeito, visto que o rompimento do mesmo é um dos grandes causadores de acidentes com esse tipo de aeronave.

Fred Mesquita disse...

Márcio, sei nem que diafragma é esse. Lamento, isso não tenho com total certeza.