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INSTALACIONES DE AVIÓN

SISTEMA DE COMBUSTIBLE

SISTEMA DE COMBUSTIBLE. CURSO 06/07

Prof. Antonio Corrales Pag.

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INSTALACIONES DE AVIÓN

ƒ ƒ

Introducción Elementos básicos del sistema

• • • ƒ ƒ ƒ

Depósitos Bombas Válvulas

Instalación y Operación del Sistema de Combustible Diseño. Requisitos y normas Pruebas

SISTEMA DE COMBUSTIBLE. CURSO 06/07 Pag.

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INTRODUCCIÓN Bibliografía

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

FAR / JAR / CS - 25. “Conocimientos del Avión”. Antonio Esteban Oñate. “Manual de Mantenimiento C295/CN235”. EADS-CASA. “Manual de Operaciones C295/CN235”. EADS-CASA. “Airbus 340 Maintenance Course”. Airbus Co. “Airplane Desing. Part IV. Layout Design of Landing Gear and Systems”. Roskam J.

ƒ ƒ ƒ

“Syntesis of Subsonic Airplane Desing”. Torenbeek, E. “El motor a reacción y sus sistemas auxiliares”. Valentin Sainz Diez. Pilot´s Handbook of Aeronautical Knowledge. FAA.

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INTRODUCCIÓN

ƒ

El objetivo principal del sistema de combustible es proporcionar un suministro adecuado de combustible a los motores.

ƒ

Como objetivo secundario, el sistema de combustible puede participar en el control de estabilidad longitudinal de la aeronave.

ƒ

Operativamente existe: Sistema de combustible principal y Sistema de combustible auxiliar.

ƒ

Está formado por los siguientes subsistemas:

• • •

Almacenamiento de Combustible Distribución de Combustible Indicación de Combustible

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS

ƒ

Volumen preparado para el almacenamiento de combustible

ƒ

Requisitos:

• • •

Estanqueidad Resistencia Durabilidad

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS

Corrosión Biológica: bacterias y hongos. (Cladosporium Resinae)

• • • •

Producción de ácidos

•

depósito

Producción de oxígeno Destrucción de sellantes Degradación de aditivos

Drenaje de agua del

• •

Limpieza Biocidas

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS Válvula de Drenaje

Combustible

Pulsador

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS

Tipos de depósitos:

• • • •

Rígidos Flexibles Integrales Exteriores

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS RÍGIDOS Ventilación Boca de llenado

Tabiques separadores

Grifo de drenaje

Tubería de salida Sumidero SISTEMA DE COMBUSTIBLE. CURSO 06/07 Pag.

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS FLEXIBLES

ƒ ƒ ƒ

Construidos de material elastómero Se adapta a la zona de la aeronave donde se coloca Utilizados principalmente en aviación comercial

Características:

• • • • • • •

Posicionamiento Facilidad de montaje y desmontaje Buena resistencia a vibración e impacto Coste de fabricación alto Peligro de grietas en operaciones de mantenimiento Riesgo de Microporosidades Peso añadido a la estructura

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

• ƒ ƒ

DEPÓSITOS INTEGRALES

Forman parte de la estructura del avión Asegurar la estanqueidad en el proceso de fabricación

ƒ

Acondicionamiento

del

“depósito

estructural”

para albergar sistemas anexos

ƒ ƒ

Recubrimientos anti-corrosión y anti-bacterias Utilizados principalmente en aviación comercial

Características:

• •

No añaden peso a la estructura Proceso

riguroso

de

fabricación

y

mantenimiento SISTEMA DE COMBUSTIBLE. CURSO 06/07 Pag. 11 /61

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS INTEGRALES

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS INTEGRALES

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS INTEGRALES

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

DEPÓSITOS EXTERIORES

ƒ ƒ ƒ

Tienen como finalidad aumentar el alcance o la autonomía Pueden ser lanzables o fijos Utilizados en aviones de combate, transporte y ejecutivos

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

BOMBAS

ƒ

Se utilizan para incrementar la presión en el sistema

ƒ

El sistema motor tiene su propia bomba mecánica de combustible teniendo la bomba principal del sistema de combustible una o varias de las siguientes funciones:

•

Incremento de presión previo a la entrada del combustible en el grupo motor

• •

Utilización durante los arranques Uso como bomba de emergencia

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

BOMBAS

Bomba Sumergida: (eléctrica AC o DC) Incrementa la presión previa a la entrada al motor.

Si

es

necesario,

asegura

buen

funcionamiento de la bomba de motor, se utiliza

en

el

arranque

y

en

caso

de

emergencia.

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

BOMBAS

Motor Eléctrico

Bomba Sumergida: (eléctrica AC o DC) Incrementa la presión previa a la entrada al motor. Si es necesario, asegura el buen funcionamiento de la bomba de motor, se utiliza en el arranque y en caso de emergencia.

Filtro de entrada

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

BOMBAS

•

Bomba

de

transvase

de

combustible:

Transfieren

combustible entre depósitos. Usualmente bombas de paletas.

•

Bombas

recuperadoras

(eyectores):

Transfieren

combustible entre depósitos y mantienen en movimiento el combustible. Efecto venturi. Difusor

Venturi del Eyector

Tobera Entrada de combustible de las bombas sumergidas

Salida de combustible Tubería de Succión

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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA

•

VÁLVULAS

ƒ

Se controla el flujo de combustible en el sistema utilizando:

• • • • ƒ

VÁLVULAS SELECTORAS Y DE CONTROL VÁLVULAS ANTIRRETORNO VÁLVULAS LIMITADORAS DE PRESIÓN VALVULAS DE CHARNELA, etc…

Se utilizan también VÁLVULAS DE DRENAJE en los tanques de combustible.

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE En del sistema de combustible encontramos los siguientes subsistemas:

ALMACENAMIENTO

ƒ ƒ ƒ ƒ

Depósitos de combustible Sistema de ventilación de depósitos Reabastecimiento y vaciado de combustible por gravedad Sistema de Inertización

DISTRIBUCIÓN

ƒ ƒ

Reabastecimiento y vaciado de combustible a presión Sistema de transferencia de combustible

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

DISTRIBUCIÓN (Continuación)

ƒ ƒ ƒ

Sistema de alimentación a motor y APU Sistema de lanzamiento de Combustible (Jettison) Sistema de repostado en vuelo

INDICACIÓN

ƒ

Sistema de indicación de combustible

9 9 9

Cantidad Temperatura Estado…

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE VENTILACIÓN DE DEPÓSITOS

Misión: Permitir que el aire reemplace al combustible consumido. Evita sobre-presiones en el depósito durante el repostado a presión y durante las subidas, así como depresiones importantes durante los descensos.

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE VENTILACIÓN DE DEPÓSITOS

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE VENTILACIÓN DE DEPÓSITOS

Válvulas antirretorno Válvulas de ventilación de flotador

Salida de Ventilación (NACA)

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE INDICACIÓN DE CANTIDAD DE COMBUSTIBLE

ƒ

Sondas (aforadores) en los distintos depósitos para la cantidad de combustible. (Indicación capacitiva)

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Indicación de temperatura de combustible (termopar) Indicación de bajo nivel de combustible Sensores de flujo Presentación en cabina y en zona de repostado Varillas magnéticas indicadoras (indicación en tierra)

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE INDICACIÓN DE CANTIDAD DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE INDICACIÓN DE CANTIDAD DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Y TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE Misión: Permitir la transferencia de combustible entre los distintos depósitos para equilibrar asimetrías y mantener lleno el depósito colector.

ƒ

Transferencia desde depósitos auxiliares a principales (bombas

eyectoras,

bombas

de

paletas,

por

gravedad,…)

ƒ

Alimentación cruzada en caso de fallo de bomba sumergida

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO/VACIADO EN TIERRA

Misión: Permitir el llenado y vaciado de los depósitos de combustible, disminuyendo el tiempo de operación en tierra.

ƒ ƒ

Sistema de repostado/vaciado por gravedad Sistema de repostado/vaciado a presión

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO/VACIADO EN TIERRA

Sistema de repostado/vaciado por gravedad

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO/VACIADO EN TIERRA

Sistema de repostado/vaciado a presión

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO/VACIADO EN TIERRA

Sistema de repostado/vaciado a presión

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO/VACIADO EN TIERRA A PRESIÓN

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE LANZAMIENTO DE COMBUSTIBLE (JETTISON)

Misión: Permitir el lanzamiento rápido de combustible en vuelo con el fin de aligerar el peso en condiciones de emergencia.

El sistema de lanzamiento de combustible es necesario para cumplir

determinados

requerimientos

(FAR/JAR/CS-25)

relacionados con la operación del avión.

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO EN VUELO

Misión: Permitir la carga de combustible en vuelo, aumentado la autonomía de operación de la aeronave. Sistema exclusivo de aviones militares.

ƒ ƒ ƒ

Sin pértiga Con pértiga no retractil Con pértiga retractil

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO EN VUELO

Con Pértiga Sin Pértiga

Retráctil

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE REPOSTADO EN VUELO

Con Pértiga No Retráctil

SONDA

FUSIBLE

MASTIL

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

•

SISTEMA DE INERTIZACIÓN

Misión: El sistema de inertización provee a los tanques de combustible de una protección contra explosión. El sistema suministra y mantiene un nivel de aire enriquecido con nitrógeno en los tanques y canalizaciones de combustible. Con ello se reduce la concentración de oxígeno y se provee de condiciones con menor riesgo de inflamabilidad. Tipos:

ƒ ƒ

Sistema de Separación de Nitrógeno del Aire Sangrado. Botellas de Nitrógeno a bordo

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE • OPERACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

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ƒ

DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS

Existe un capítulo completo en la normativa civil (FAR/JAR/CS-25) que trata el sistema de combustible (Subparte E, Planta de Potencia Artículos de 25.951 a 25.1001).

ƒ

Además se deben tener en cuenta el resto de artículos referentes a planta de potencia y sistema de protección contra el fuego

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DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS

•

Operatividad el sistema teniendo en cuenta la operación y las actuaciones de la aeronave.

• • •

Protección del sistema contra rayo Flujo seguro entre distintos tanques Resistencia de depósitos (en vuelo y aterrizaje). Requiriendo ensayos.

• • •

Mínimo volumen de expansión: 2%. Exigencia de sistemas de ventilación Exigencias específicas para los elementos del sistema (Bombas, válvulas,…)

•

Exigencia de Sistema Jettison en función de las actuaciones de la aeronave

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DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS Parámetros de diseño

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Tipo/Volumen de depósito Necesidad de depósitos externos Tipo y número de Bombas de alimentación Necesidad de alimentación a la APU. Modos de transferencia y gestión de combustible Sistemas de repostado/vaciado Necesidad de sistema Jettison Tipo de sistema de repostado en vuelo Inclusión de sistema de trimado Inclusión de sistema de inertización

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PRUEBAS PRUEBAS DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

ƒ ƒ ƒ ƒ

Limpieza y estanqueidad de depósitos Limpieza y estanqueidad de instalación Prueba eléctricas, de control, medida, gestión e indicación. Comprobación de actuación de los sistemas de alimentación, repostado/vaciado, transferencia,…

ƒ

Prueba del sistema con motores en marcha.

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PRUEBAS

ƒ

Limpieza y estanqueidad de depósitos

Pruebas de Estanqueidad secas: Aire, N2 y/o He. ( 5psi / 2 horas ) Pruebas de Estanqueidad húmeda: Shellsol. (Estáticas / 24 horas) Elementos:

9 9 9 9

Tapas adaptadas con racores y válvulas de control Manómetros Líquido detector de fugas Sensor de Helio

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PRUEBAS

ƒ

Limpieza y estanqueidad de la instalación

Pruebas de Estanqueidad secas: Aire, N2 y/o He. ( 15-75 psi / 15 min ) Pruebas de Estanqueidad húmeda: Shellsol. ( 75 psi / 15 min ) Elementos:

9 9 9 9 9

Tapas de interfase Tapas adaptadas con racores y válvulas de control Manómetros Líquido detector de fugas Sensor de Helio

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PRUEBAS

ƒ

Prueba eléctricas, de control, medida, gestión e indicación

Comprobación de la correcta interconexión eléctrica del sistema con los elementos propios: sensores (aforadores, termopares, flotadores, etc.), válvulas de control, bombas,… Comprobación de la correcta interconexión eléctrica del sistema con sistemas externos. Elementos:

9 9

Simuladores/Sistemas de adquisición Sistemas Propios (BITE, Software de Test Interno,…)

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PRUEBAS

Fire protection system

Engines

Flight Warning System

APU

Ventilation system Landing gear

em

Pneumatic system

Control and Display System

t ys

Hydraulic power

Flight Data Recording System

S el Fu

Electric power

Navigation system

Auto flight system

Integrated control panel Lights

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PRUEBAS

ƒ

Comprobación de actuación de los sistemas de alimentación, repostado/vaciado, transferencia,…

Elementos:

9 9 9

Simuladores de sistemas Frontera Sistemas de Gestión de líquido de pruebas (Shellsol) Manómetros, Fluxómetros, Sensores de Temperatura

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PRUEBAS

ƒ

Prueba del sistema con Motores en Marcha

Comprobación de la correcta operación del sistema operando el avión como sistema integrado completo de forma autónoma. Pruebas en Tierra (rodaje de APU y motores) y en Vuelo.

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