Авиационные топлива являются нефтяные основанное топливо , или нефть и синтетическое топливо смесей, используемых для питания самолетов . К ним предъявляются более строгие требования, чем к топливу, используемому для наземного использования, например, для отопления и дорожного транспорта , и они содержат добавки для улучшения или сохранения свойств, важных для характеристик топлива или обращения с ним. Они созданы на основе керосина ( JP-8 и Jet A-1 ) для самолетов с газотурбинными двигателями. В самолетах с поршневыми двигателями используется бензин, а в самолетах с дизельными двигателями можно использовать реактивное топливо (керосин). [1] К 2012 году все самолеты, эксплуатируемыеВоенно-воздушные силы США получили сертификат на использование смеси керосина и синтетического топлива в соотношении 50-50, полученной из угля или природного газа, в качестве способа стабилизации стоимости топлива. [2]
Удельная энергия - важный критерий при выборе топлива для самолета. Гораздо более высокая способность хранения энергии углеводородного топлива по сравнению с батареями до сих пор препятствовала тому, чтобы электрические самолеты, использующие электрические батареи в качестве основного накопителя энергии двигателя, становились жизнеспособными даже для небольших личных самолетов.
Виды авиационного топлива
Обычное авиационное топливо
Реактивное топливо
Реактивное топливо является ясно соломенного цвета топлива, на основе либо в качестве неэтилированного керосина (Jet A-1), или нафты - керосин смеси (Jet B). Подобно дизельному топливу , он может использоваться как в двигателях с воспламенением от сжатия, так и в газотурбинных двигателях . [1]
Jet-A используется в современных коммерческих авиалайнерах и представляет собой смесь чрезвычайно очищенного керосина и горит при температуре 49 ° C (120 ° F) или выше. Топливо на основе керосина имеет гораздо более высокую температуру воспламенения, чем топливо на основе бензина, а это означает, что для воспламенения требуется значительно более высокая температура. Это качественное топливо; если он не проходит испытания на чистоту и другие тесты качества для использования на реактивных самолетах, он продается наземным пользователям с менее строгими требованиями, например железным дорогам. [3]
Avgas
Avgas ( пр тельного газа Oline) используется на небольших самолетах, легкие вертолеты и старинными самолетами с поршневым двигателем. Его состав отличается от обычного бензина (Великобритания: бензин ), используемого в автотранспортных средствах, который в авиации обычно называют могазом или автогазом. [4] Хотя он бывает разных марок, его октановое число 100 выше, чем у «обычного» автомобильного бензина, которое варьируется от 87 в США до 95 в Европе.
Новые виды авиационного топлива
Биотопливо
Также могут быть использованы альтернативы традиционному авиационному топливу на основе ископаемого топлива, новое топливо, полученное из биомассы в жидкое состояние (например, экологически чистое авиационное топливо ), и некоторые прямые растительные масла . [5]
Такие виды топлива, как экологически чистое авиационное топливо, обладают тем преимуществом, что на самом воздушном судне не требуются небольшие модификации или не требуются никакие модификации при условии, что характеристики топлива соответствуют спецификациям по смазывающей способности и плотности, а также достаточному набуханию эластомерных уплотнений в существующих топливных системах самолетов. [6] Устойчивое авиационное топливо и смеси ископаемых и альтернативных видов топлива из экологически чистых источников приводят к более низким выбросам частиц [7] и парниковых газов . Однако они не используются широко, поскольку по-прежнему сталкиваются с политическими, технологическими и экономическими препятствиями, например, в настоящее время значительно дороже авиационного топлива, производимого традиционным способом. [8] [9] [10]
Сжатый природный газ и сжиженный природный газ
Сжатый природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ) - это сырье, которое в будущем могут использовать самолеты. Были проведены исследования возможности использования природного газа [11], в том числе самолет "SUGAR Freeze" в рамках программы NASA N + 4 Advanced Concept Development (разработанной командой Boeing's Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR)). Ту-155 было альтернативное топливо , которое было стендовый топливом на СПГ. [12] Низкая удельная энергия природного газа даже в жидкой форме по сравнению с обычным топливом дает ему явный недостаток для использования в полете. [ необходима цитата ]
Производство авиационного топлива
Производство авиационного топлива делится на две категории: топливо для газотурбинных двигателей и топливо для поршневых двигателей с искровым зажиганием. Для каждого существуют международные спецификации.
Реактивное топливо - это топливо для газовых турбин, используемое в винтовых и реактивных самолетах и вертолетах. Он имеет низкую вязкость при низкой температуре, имеет ограниченный диапазон плотности и теплотворной способности, чисто горит и остается химически стабильным при нагревании до высокой температуры. [13]
Авиационный бензин , часто называемый «avgas» или 100-LL (с низким содержанием свинца), представляет собой высокоочищенный вид бензина для самолетов с упором на чистоту, антидетонационные характеристики и минимизацию загрязнения свечей зажигания . Avgas должен соответствовать требованиям к характеристикам как для богатой смеси, необходимой для настроек взлетной мощности, так и для более бедных смесей, используемых во время крейсерского полета для снижения расхода топлива. Авиационное топливо можно использовать в качестве КПГ.
Avgas продается в гораздо меньших объемах, чем авиакеросин, но гораздо большему количеству отдельных эксплуатантов самолетов; тогда как авиакеросин продается в больших объемах крупным операторам воздушных судов, таким как авиакомпании и военные. [14]
Содержание энергии
Чистая энергетическая авиационных топлив зависит от их состава. Вот некоторые типичные значения: [15]
- BP Avgas 80, 44,65 МДж / кг, плотность при 15 ° C составляет 690 кг / м 3 (30,81 МДж / литр).
- Керосин типа BP Jet A-1, 43,15 МДж / кг, плотность при 15 ° C составляет 804 кг / м 3 (34,69 МДж / л).
- Керосин типа BP Jet TS-1 (для более низких температур), 43,2 МДж / кг, плотность при 15 ° C 787 кг / м 3 (34,00 МДж / литр).
Плотность
При расчетах производительности производители авиалайнеров используют плотность реактивного топлива около 6,7 фунта / галлон США или 0,8 кг / л.
Конкретные случаи:
- Bombardier Aerospace : многоцелевой самолет Challenger - это особый вариант платформы бизнес-джетов Bombardier Challenger 650. Bombardier основывает рабочие характеристики на использовании топлива со средней низкой теплотворной способностью 18 550 БТЕ / фунт (43,147 МДж / кг) и плотностью 0,809 кг / л (6,75 фунта / галлон США). [16]
- Embraer : в руководстве по планированию аэропорта для E195 используется принятая плотность топлива 0,811 кг / л (6,77 фунта / галлон США). [17]
Химический состав
Авиационное топливо состоит из смесей более двух тысяч химических веществ, в первую очередь углеводородов ( парафинов , олефинов , нафтенов и ароматических углеводородов ), таких добавок, как антиоксиданты и дезактиваторы металлов, биоциды, антистатические добавки , ингибиторы обледенения, ингибиторы коррозии и примеси. Основные компоненты включают н-гептан и изооктан . Как и другие виды топлива, авиационное топливо для поршневых двигателей с искровым зажиганием характеризуется своим октановым числом .
Спирт, смеси спиртов и другие альтернативные виды топлива могут быть использованы экспериментально, но спирт не разрешен ни в одной сертифицированной спецификации авиационного топлива. [18] В Бразилии Embraer Ipanema EMB-202A представляет собой версию сельскохозяйственного самолета Ipanema с модифицированным двигателем Lycoming IO-540-K1J5, позволяющим работать на этаноле . Другими авиационными двигателями, которые были модифицированы для работы на 100% этаноле, были несколько других типов двигателей Lycoming (включая Lycoming 235N2C и Lycoming IO-320 [19] ) [20] и некоторые двигатели Rotax. [21]
Налог
Конвенция о международной гражданской авиации (ИКАО) (Чикаго , 1944, статья 24) освобождает воздух топливо уже загружены на борт воздушного судна на посадку (и которые остаются на борту воздушного судна) от налогов на импорт. [22] Двухсторонние соглашения о воздушном сообщении регулируют освобождение от налогов авиационного топлива. В ходе инициативы ЕС многие из этих соглашений были изменены, чтобы разрешить налогообложение. Кроме того, в предложении Европейского парламента о принятии резолюции о Европейской стратегии мобильности с низким уровнем выбросов говорится, что необходимо изучить «возможности согласованных международных мер по налогообложению керосина для авиации». [23] Австралия и США выступают против введения во всем мире налога на авиатопливо, но ряд других стран проявили интерес. Во время дебатов в парламенте Великобритании упущенный налоговый доход из-за освобождения от налога на авиатопливо оценивался в 10 миллиардов фунтов стерлингов в год. [24] Кроме того, запланированное включение международной авиации в Схему торговли выбросами Европейского союза в 2014 году было названо «незаконным налогом» странами, включая США и Китай , которые ссылаются на Чикагскую конвенцию. [25]
Сертификация
Топливо должно соответствовать спецификации, чтобы его можно было использовать в сертифицированных самолетах. Американское общество по испытанию материалов (ASTM) разработаны спецификации для автомобильного бензина, а также авиационный бензин. Эти спецификации - ASTM D910 и ASTM D6227 для авиационного бензина и ASTM D439 или ASTM D4814 (последняя редакция) для автомобильного бензина.
В использовании
Авиационное топливо обычно поступает в аэропорт по трубопроводным системам, таким как CEPS . Затем он перекачивается и распределял из танкера или баузеров . Затем топливо направляется к припаркованным самолетам и вертолетам . В некоторых аэропортах есть насосы, похожие на заправочные станции, к которым должны рулить самолеты. В некоторых аэропортах есть постоянные трубопроводы к стоянкам для больших самолетов.
Подача авиационного топлива на самолет осуществляется одним из двух способов: подкрылом или под крылом.
Overwing
Заправка топливом через крыло используется на небольших самолетах, вертолетах и всех самолетах с поршневыми двигателями. Заправка топливом через крыло похожа на заправку автомобиля - открывается один или несколько топливных отверстий, и топливо накачивается с помощью обычного насоса.
Подкрылье
Заправка под крылом, также называемая точечной дозаправкой или дозаправкой под давлением, где не зависит от силы тяжести, используется на более крупных самолетах и исключительно для реактивного топлива.
Для дозаправки под давлением присоединяется шланг высокого давления, и топливо подается при давлении 275 кПа (40 фунтов на квадратный дюйм ) и максимум 310 кПа (45 фунтов на квадратный дюйм) для большинства коммерческих самолетов. Давление для военных самолетов, особенно истребителей, составляет до 415 кПа (60 фунтов на квадратный дюйм). Воздух, вытесняемый в баках, обычно сбрасывается за борт через единственное вентиляционное отверстие на самолете. Поскольку имеется только одна точка крепления, распределение топлива между баками либо автоматизировано, либо управляется с панели управления в точке заправки или в кабине экипажа. Раннее использование дозаправки под давлением было на de Havilland Comet и Sud Aviation Caravelle . [26] Более крупные самолеты позволяют использовать две или более точки крепления; тем не менее, это по-прежнему называется точечной заправкой, поскольку любая точка крепления может заправлять все баки. Множественные насадки позволяют увеличить скорость потока.
Неправильная заправка
Из-за опасности перепутать типы топлива, помимо четкой маркировки всех контейнеров, транспортных средств и трубопроводов, принимаются меры по различению авиационного и авиационного топлива. Отверстие в топливных баках самолетов, требующих авиационного газа, не может быть больше 60 миллиметров в диаметре. Avgas часто окрашенные и распределяется из сопел с диаметром 40 мм (49 мм в Соединенных Штатах). [27] [28]
Топливо для реактивных двигателей имеет цвет от прозрачного до соломенного, и его дозируют через специальную форсунку, называемую J-образным изливом или утконосом, с прямоугольным отверстием размером более 60 мм по диагонали, чтобы не помещаться в отверстия для газового топлива. Однако некоторые реактивные и газотурбинные самолеты, такие как некоторые модели вертолета Astar, имеют заправочный порт, слишком малый для J-образного патрубка, и, следовательно, требуют меньшего размера сопла. [ необходима цитата ]
Меры безопасности
Любая операция по заправке топливом может быть очень опасной, и авиационные операции имеют характеристики, которые необходимо учитывать. Когда самолет летит по воздуху, он может накапливать статическое электричество . Если он не рассеивается перед заправкой, может возникнуть электрическая дуга и воспламенить пары топлива. Чтобы предотвратить это, самолет электрически соединяется с заправочным устройством до начала заправки и не отключается до тех пор, пока заправка не будет завершена. В некоторых регионах также требуется заземление самолета и / или бензовоза. [29] Системы заправки топливом под давлением включают аварийный выключатель для предотвращения неконтролируемой работы.
Авиационное топливо может нанести серьезный ущерб окружающей среде; все заправочные автомобили должны иметь оборудование для борьбы с разливами топлива. Огнетушители должны присутствовать при любой заправке топливом. Пожарные силы аэропорта специально обучены и оснащены для борьбы с возгоранием и разливом авиационного топлива. Авиационное топливо необходимо проверять ежедневно и перед каждым полетом на наличие загрязняющих веществ, таких как вода или грязь.
Авгаз - единственное оставшееся транспортное топливо, содержащее свинец. Свинец в газе предотвращает повреждение двигателя от детонации или детонации, которые могут привести к внезапной поломке двигателя.
Смотрите также
- Avgas
- Авиационное биотопливо
- Воздействие авиации на окружающую среду
- Реактивное топливо
- JP-1
- JP-4
- JP-5
- JP-6
- JP-7
- JP-8
- JPTS
- Керосин
- Ракетное топливо
- Экологичное авиационное топливо
- Быстрое топливо
Рекомендации
- ^ а б https://www.skybrary.aero/bookshelf/books/2478.pdf
- ^ https://www.airforcemag.com/article/0712fuel/
- ^ Американская столетняя комиссия по полетам. «Авиационное топливо» . Архивировано из оригинального 20 апреля 2012 года . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ Разработка поршневых авиационных двигателей , Билл Ганстон 1999, Патрик Стивенс Лимитед, ISBN 1 85260 599 5 , стр. 36
- ^ Wang, M .; Chen, M .; Fang, Y .; Тан, Т. (2018). «Высокоэффективное преобразование растительного масла в био-авиационное топливо и ценные химические вещества путем сочетания ферментативной переэтерификации, перекрестного метатезиса олефинов и гидроочистки» . Биотехнология для биотоплива . 11 : 30. DOI : 10,1186 / s13068-018-1020-4 . PMC 5801801 . PMID 29445419 .
- ^ Капоран, Эдвин; и другие. (2011). «Исследования химической, термической стабильности, набухания уплотнений и выбросов альтернативных видов топлива для реактивных двигателей». Энергия и топливо . 25 (3): 955–966. DOI : 10.1021 / ef101520v .
- ^ Мур, Р.Х .; и другие. (2017). «Смешивание биотоплива снижает выбросы частиц из авиационных двигателей в крейсерских условиях» (PDF) . Природа . 543 (7645): 411–415. DOI : 10,1038 / природа21420 . PMID 28300096 .
- ^ «Отчет РРЭБ» (PDF) . kic-innoenergy.com . Архивировано 14 сентября 2016 года (PDF) . Проверено 7 мая 2018 .
- ^ Отчет IATA 2014 по альтернативным видам топлива
- ^ «Вывод на рынок биотоплива» . Архивировано из оригинала на 2016-11-05 . Проверено 27 декабря 2016 .
- ^ "Конструирование самолетов - Лаборатория авиации и окружающей среды Массачусетского технологического института" . Архивировано из оригинала на 2016-12-30 . Проверено 27 декабря 2016 года .
- ^ EnergyWire. «Может ли природный газ использоваться в качестве топлива для коммерческих рейсов будущего?» . Архивировано 5 ноября 2016 года . Проверено 27 декабря 2016 .
- ^ Air BP. «Авгаз против реактивного топлива» . Архивировано из оригинального 25 апреля 2012 года . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ Sergeant Oil & Gas Co Inc. "Авиационный бензин" . Архивировано 28 мая 2012 года . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ Air BP . Справочник по продукции BP. Архивировано 8 июня 2011 г. в Wayback Machine . Проверено 13 сентября 2008 г.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала на 2017-04-08 . Проверено 7 апреля 2017 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 07.04.2017 . Проверено 7 апреля 2017 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ FAA. «Документ по безопасности этанола FAA» . Архивировано из оригинала 12 января 2012 года . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ «Команда - Авангардная эскадрилья» . Архивировано 16 октября 2016 года . Проверено 27 декабря 2016 года .
- ^ «Двигатели Lycoming для использования этанола» (PDF) . caddet-re.org . Архивировано 17 мая 2017 года из оригинального (PDF) . Проверено 7 мая 2018 .
- ^ Двигатели Rotax на этанол / обычное топливо смеси Archived 21 сентября 2013, на Wayback Machine
- ^ Библиотека Палаты общин. «Налогообложение авиационного топлива. Стандартное примечание SN00523 (2012)» (PDF) . п. 3, примечание 11 . Дата обращения 4 ноября 2016 .
- ^ «ОТЧЕТ о Европейской стратегии мобильности с низким уровнем выбросов - A8-0356 / 2017» . www.europarl.europa.eu . Архивировано 6 декабря 2017 года . Проверено 7 мая 2018 .
- ^ Лукас, Кэролайн. «Субсидирует ли правительство авиакомпании на 10 миллиардов фунтов стерлингов?» . 2012 . Проверка фактов. Архивировано 17 августа 2013 года . Проверено 27 августа 2013 года .
- ^ Малина, Роберт (2012). «Влияние схемы торговли квотами на выбросы в Европейском союзе на авиацию США» . Журнал управления воздушным транспортом . 19 : 36–41. DOI : 10.1016 / j.jairtraman.2011.12.004 . ЛВП : 1721,1 / 87114 . Архивировано 15 февраля 2015 года . Проверено 27 августа 2013 года .
- ^ «ЗАПРАВКА КОМЕТЫ» . Архивировано 17 мая 2013 года . Проверено 2 июля 2013 года .
- ^ CSGNetwork.com. "Авиационное топливо-Авгаз Информационный авиационный бензин" . Архивировано 25 мая 2012 года . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ Shell.com. «Марки и технические характеристики AvGas» . Архивировано из оригинального 28 мая 2012 года . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ «Правила и положения» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 05 января 2011 года . Проверено 22 апреля 2010 .
Внешние ссылки
- История реактивного топлива (от AirBP )
- Технический обзор авиационного топлива ( Chevron Global Aviation )
- «Шаак и его жена совершили перелет через Атлантический океан на одномоторном самолете в 1989 году, используя 100% этанол» . Декабрь 2005. Архивировано из оригинала на 2006-09-27.
- Air NZ видит спасение от биотоплива в ятрофе .
- Справочник World Jet Fuel Specifications, 2008 г.
- Справочник Shell Aviation Fuels