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Uコン飛行機に弄ばれる(その6)

さてさて、前回はチョット寄り道して’昔ながらの正統派リンケージ’における間違いと、’本当に正しいリンケージ’の接続ラインについて考えてみましたが、今回はまた本題に戻って’ウチのGUU子でも解るUコン機の燃料タンク編’の続きで行ってみたいと思います。

前回までにUコン飛行機の負圧型燃料タンク(ユニフロータンク)の考え方のベース(基礎知識編)は紹介しましたので、今回はホントのタンク形状に近いカタチで具体的に考えて見たいと思います。

先ずはこの絵(図)からです。
そのままだとチョット文字が小さいので、ポップアップ(クリック)して見て下さい。

Photo_2



昔からこの「ユニフロー型タンク」については、「その液面はホントはドコにあるの?」ですとか、「燃料の供給量が一定になる理屈は??」といった事がしばしば話題にされていました。

特にその気抜き管内の液面についてですが、かなりのヴェテランの方々でさえ、ほとんどの場合が「ニードルバルブの穴の位置にある」とか「気抜き管の先端部分にある」、「ニードルバルブ穴と気抜き管の先端との間にある!(間ってアバウトだなぁ、具体的にはドコなのさ?)」等々、どうにもバラバラな説明をされていたようです。

これらは、ある一部分の現象だけを切り取ってみれば、まぁ確かにどれも間違っているわけじゃないんですが、じゃぁその現象が起こる条件をも含めた上で、キチンとした充分な説明がされていたか?と問われると、ほとんどの場合そうではなかたように思います。
だからこそ聞いてる方にも疑問が残り、こんがらがって結局は解ったつもりになる人が大半だったようですし、そんな人達が飛ばす事だけは一人前になって、周りにまた同じような説明を繰り返す事で、中身が不明確なまま置き去りにされる、という状況に陥っていたんじゃないかなぁ、なんて思ったりしてます。

・パターン(A)
さて、図の(A)ですが、早い話がユニフロー型タンクが’満タン’の状態です。
またこの図ですが、チカラのかかり具合による燃料の流れに絞って考えるために、不自然は承知の上で、「エンジンは動いていないけど、遠心力だけは外側(飛行外周方向)に働いている」と仮定して描いていますので念のため。
この場合、もし仮に気抜き管内の液面が最初はメインタンクと同じ液面の高さにあったとしても、「連結管」の現象により液面はニードルバルブの穴の位置まで燃料を放出しながら下がってきて、ニードルバルブの穴と同じ高さ(水平面)でバランスする事になります。
これは「いわゆる本当の液面」を求めるための「スタート地点」といいますか、一方の基準点になります。
そしてどうもこのポイントが、いわゆる
「液面はニードルバルブ穴と同じ位置にある!伝説」
のベースではないか、と思われます。

・パターン(B)
次に図の(B)ですが、これは通常通りエンジンが動いていて飛んでる状態にあり、ユニフロー型タンクからエンジンが燃料を吸いこみ続けている状態です。
この場合、継続的に空気を気抜き管から取り入れ続けている最中ですから、当然液面はエンジン側の吸引負圧によって先端(飛行円周外方向)まで下がっています。
エンジン君はこの液面からニードルバルブの穴までの高さを、何が何でも吸い上げなくてはなりません。
この液面はUコン飛行機が「飛行中」実際に燃料を吸い上げている液面となります。
だから、飛行中のエンジン運転に最も影響する液面、と言えます。
そしてこの液面は、「飛行中の吸引開始点となる静的な液面」を求めるための、もう一方の基準点になります。
また、この液面(気抜き管のタンク内先端部)からニードルバルブ穴までの高さが、飛行中にエンジンが運転を続けるために最低限超えなければならない負圧の必要領域でもあります。
それにプラスして、運転で消費する容量分の吸引負圧力も必要となるのは言うまでもありませんよね。
この運転中かつ飛行中の液面がいわゆる
「液面は気抜き管の先端にある!伝説」
のベースではないか、と思われます。

(追加)
ア!そうだった!。
この伝説の理由としては、もう一つ考えられる事があったのを忘れていました!。
それは、ニードルバルブへの接続は無いものとし、ユニフロー型燃料タンクを単体だけで満タンにした例の場合です。(’鶏の水飲み器からユニフロータンクへの変身仮定’の図で描いた(6)番目のヤツ)
どういう事かというと、要はニードルバルブの穴位置が、燃料タンクから突き出ている出口パイプの高さのトコロまで下がってきた状態、と置き換えて考えてみればいいだけのハナシですから、コレもスグに解りますよね。
でもこの’追加パターン’の場合って、パイプ径の分だけ出口管側の液面が下になってしまうので、理屈的に言えば出口側からポタッ、ポタッと少~しずつ出てきちゃうんですけどね。
(※ 但しコレ、燃料が完全流体だったとしたら...といった仮定のハナシでして、普通~の水や燃料程度の場合、内径2ミリ程度の配管だったら普通はその少し手前で流出は止まっちゃうんですよね)

・パターン(C)
この図Cは、パターン(a)と同じく不自然は承知の上で、「エンジンの運転だけは飛んでる途中でストップしたんだけど、何故か遠心力だけはパターン(A)と同じく外側に働き続けている」と、仮定したものです。
飛行中にエンジンの吸い込み負圧だけが突然消えちゃうワケですから、この状態の場合、気抜き管とニードルバルブ内の液面(燃料)は連結管の現象に従い、それぞれの液面は共通する同一水平面へと移動する事になります。
理屈上はニードルバルブの穴位置を最上点とし、気抜き管の先端位置(ただし空気が最も先に入ってくる位置)を最下点として、それをキッチリニ分する中間点が、継続して燃料を吸上げる際に存在する、「エンジンの吸上げ負荷の基準となる液面(いわゆる静的な本当の液面)」という事になります。
※(本当の事を言いいますと、気抜き管内と燃料供給管内の容積比によってこの位置は変化しますから、キッチリ2分になる事なんかないんですけど、ソコまで説明し始めるとまたハナシがヤヤコシクなりますので、申し訳ありませんが細かい部分はココでは端折らせていただきます。ゴメンしてね)

これがいわゆる
「液面はニードルバルブ穴と気抜き管先端との間にある!伝説」
のベースだと思われます。
(間っていっぱいあるジャン!一体ドコだよ!ハッキリ教えてよ!という突っ込みを心の中で叫んだのは、お子チャマだった遠い遠い昔のオハナシです...)」

さて、本日の結論ですが、もし端的に「ユニフロー型タンクの液面はドコにあるの?」との問いに答えるとするならば、「パターンC」の液面の説明にある液面位置、という事になると思います。
Uコン飛行機のユニフロー型タンクは、最初から最後まで一定した燃料の供給を目的としています。
それがなぜ可能かというと、メインタンクの液面がいくら変化しても、気抜き管内の液面高だけは、チキンホッパー(鶏の水飲み器)と同じ理屈によって
「Uコン飛行機が飛行中に、吸引を始める静的な液面高は、パターン(C)にある位置」、だからです。
気抜き管内の液面高は、エンジンが燃料を吸い上げる際に必要となる負圧のチカラ(量)に対し、その負荷となります。
エンジンの吸引開始の基準となる静的な液面は一体ドコにあるか?というと、それはパターンCの説明にある液面、という事になります。

パターンCの気抜き管の液面は、汲んでも汲んでも同じ液面高を保ち続ける魔法の洗面器の水面みたいなモノです。
そして逆に言えば、エンジンが吸い込む負圧(仕事量)を一定量だけ発生しさえすれば、タンクからの燃料は同じ流出量を保ち続ける事になりますから、最後(付近)まで常に安定したエンジンの運転が続けられる、という事になるワケです。

ただし、飛行中は一体どこの液面から吸い上げてるのか?といえば、パターン(B)の液面からであり、飛行中に必要となる負圧の量は、気抜き管のタンク内先端部からニードルバルブ穴までの高さを超えられるだけのチカラと、更にエンジンを継続運転するのに必要な容量を吸いだすのに必要な負圧を加えた分、という事になります。
だから、この先端部の位置(高さ)が変化した場合、エンジンの吸引負荷に最も影響がでる事になります。

今回は少し燃料タンクっぽく描いたので、(まぁ原理や働きについては前までのと全く同じなんですけどね)、少しでもイメージしやすくなれば幸いかも...です。

さて、今回はこの辺にて。
デハデハ~。

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