Авиационное топливо - Aviation fuel

Авиационный бензовоз
В некоторых аэропортах подземные топливопроводы позволяют дозаправляться без использования автоцистерн. Грузовики везут необходимые шланги и насосное оборудование, но без топлива.

Авиационное топливо находятся нефть -на основании топливо, или смеси нефти и синтетического топлива, используемые для самолет. К ним предъявляются более строгие требования, чем к топливу, используемому на земле, например: обогрев и дорожный транспорт и содержат добавки для улучшения или сохранения свойств, важных для характеристик топлива или обращения с ним. Они есть керосин -на основании (JP-8 и Самолет А-1 ) для газотурбинных самолетов. Использование поршневых самолетов бензин а те, у кого дизельные двигатели, могут использовать реактивное топливо (керосин).[1] К 2012 году все самолеты, эксплуатируемые военно-воздушными силами США, были сертифицированы для использования смеси керосина и синтетического топлива, полученного из угля или природного газа, в соотношении 50-50, в качестве способа стабилизации стоимости топлива.[2]

Удельная энергия - важный критерий при выборе топлива для самолета. Намного более высокая способность аккумулирования энергии углеводородного топлива по сравнению с батареями до сих пор не позволяла электрический самолет с помощью электрические батареи в качестве основного накопителя энергии движущей силы становится пригодным даже для небольших личных самолетов.

Виды авиационного топлива

Обычная авиация топливо

Реактивное топливо

Наземная заправка МИГ-29 с танкера УРАЛ (2011 г.).
Основная статья: Реактивное топливо

Реактивное топливо это топливо от прозрачного до соломенного цвета на основе неэтилированный керосин (Джет А-1) или нафта -керосин смесь (Jet B). Похожий на дизельное топливо, его можно использовать в любом двигатели с воспламенением от сжатия или турбинные двигатели.[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 вспышки, 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

Основная статья: Avgas

Avgas (среднийiation газoline) используется в небольших самолетах, легких вертолетах и ​​старинных самолетах с поршневыми двигателями. Его формулировка отличается от общепринятой. бензин (бензин Великобритания), используемые в автомобили который в авиации обычно называют могасом или автогазом.[4] Хотя он бывает разных классов, его 100 октановое число выше, чем у «обычного» автомобильного бензина, который колеблется от 91 в США до 95 в Европе.

Новые виды авиационного топлива

Биотопливо

Альтернативы традиционному ископаемому авиационному топливу, новое топливо, производимое биомасса в жидкость метод (как устойчивое авиационное топливо ) и некоторые прямые растительные масла также можно использовать. [5]

Такие виды топлива, как устойчивое авиационное топливо имеют то преимущество, что на самом воздушном судне не требуется никаких модификаций, при условии, что характеристики топлива соответствуют спецификациям по смазывающей способности и плотности, а также достаточному набуханию эластомерных уплотнений в существующих топливных системах самолетов.[6] Экологичное авиационное топливо а смеси ископаемых и альтернативных видов топлива из экологически чистых источников позволяют снизить выбросы твердых частиц[7] и парниковые газы. Однако они не используются широко, поскольку по-прежнему сталкиваются с политическими, технологическими и экономическими препятствиями, такими как в настоящее время значительно дороже авиационного топлива, производимого традиционным способом.[8][9][10]

Сжатый природный газ и сжиженный природный газ

Основная статья: Natural_gas § Транспорт

Сжатый природный газ (CNG) и сжиженный природный газ (СПГ) - это сырье для топлива, которое самолет может использовать в будущем. Были проведены исследования возможности использования природного газа.[11] и включить самолет "SUGAR Freeze" в рамках программы NASA N + 4 Advanced Concept Development (разработанной командой Boeing's Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR)). В Туполев Ту-155 был испытательным стендом альтернативного топлива, который работал 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.[нужна цитата ]

Производство авиационного топлива

Производство авиационного топлива делится на две категории: топливо, пригодное для турбинные двигатели и топливо, подходящее для поршневых двигателей с искровым зажиганием. Для каждого существуют международные спецификации.

Реактивное топливо газотурбинное топливо, используемое в винтовых и реактивных самолетах и ​​вертолетах. Имеет низкий вязкость при низкой температуре, имеет ограниченный диапазон плотности и теплотворной способности, горит чисто и остается химически стабильным при нагревании до высокой температуры.[13]

Авиационный бензин, часто называемый «avgas» или 100-LL (с ​​низким содержанием свинца), представляет собой высокоэффективную форму бензин для самолетов, с упором на чистоту, антидетонационный характеристики и минимизация свеча зажигания обрастание. 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 самолетов, таким как авиакомпании и военные.[14]

Содержание энергии

В чистая энергия для авиационных топлив зависит от их состава. Вот некоторые типичные значения:[15]

  • БП Авгаз 80, 44.65  MJ / кг, плотность при 15 ° С - 690 кг /м3 (30,81 МДж / литр).
  • Керосин типа BP Jet A-1, 43,15 МДж / кг, плотность при 15 ° С 804 кг / м3.3 (34,69 МДж / литр).
  • Керосин типа BP Jet TS-1 (для более низких температур), 43,2 МДж / кг, плотность при 15 ° C 787 кг / м3.3 (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 основном углеводороды (парафины, олефины, нафтены, и ароматика ), добавки, такие как антиоксиданты дезактиваторы металлов, биоциды, стабилизаторы статического электричества, 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 описывается их октановое число.

Спирт, смеси спиртов и другие альтернативные виды топлива могут использоваться экспериментально, но спирт не разрешен ни в одной сертифицированной спецификации авиационного топлива.[18] В Бразилии Embraer Ipanema EMB-202A - это версия сельскохозяйственного самолета Ipanema с модифицированным двигателем Lycoming IO-540-K1J5, позволяющим работать на этиловый спирт. 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

В Конвенция о международной гражданской авиации (ИКАО) (Чикаго, 1944 г., статья 24) освобождает авиационное топливо, уже загруженное в самолет при посадке (и остающееся в нем), от налогов на импорт.[22] Двусторонний соглашения о воздушном сообщении регулируют освобождение от налогов на авиационное топливо. 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 авиационное топливо, но ряд других стран проявили интерес. Во время дискуссии в Парламент Великобритании упущенный налоговый доход из-за освобождения от налога на авиатопливо оценивался в 10 миллиардов фунтов стерлингов ежегодно.[24] Кроме того, запланированное включение международной авиации в Схема торговли выбросами Европейского Союза в 2014 году был назван «незаконным налогом» странами, включая НАС и Китай, которые ссылаются на Чикагскую конвенцию.[25]

Сертификация

Топливо должно соответствовать спецификации, чтобы его можно было использовать в сертифицированных самолетах. В Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработала спецификации как для автомобильного, так и для авиационного бензина. Эти спецификации - ASTM D910 и ASTM D6227 для авиационного бензина и ASTM D439 или ASTM D4814 (последняя редакция) для автомобильного бензина.

В использовании

Резервуары для хранения авиационного топлива на Межконтинентальный аэропорт Джорджа Буша, Хьюстон, Техас

Авиационное топливо обычно поступает в аэропорт по трубопроводным системам, таким как CEPS. Затем его перекачивают и выгружают из цистерны или топливозаправщик. Затем топливо подается на припаркованный самолет и вертолеты. В некоторых аэропортах есть насосы, похожие на заправочные станции какой самолет должен рулить. В некоторых аэропортах есть постоянный трубопровод к стоянкам для больших самолетов.

Подача авиационного топлива на самолет осуществляется одним из двух способов: подкрылом или подкрылом.

Overwing

Заправка HK36-TTC Супер Димона

Заправка топливом через крыло используется на небольших самолетах, вертолетах и ​​всех самолетах с поршневыми двигателями. Заправка крыла аналогична машина Заправка топливом - открывается один или несколько топливных портов, и топливо подается обычным насосом.

Подкрылье

Наиболее широкофюзеляжный самолет используйте двойной одноточечный

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 заправки под давлением присоединяется шланг высокого давления и подача топлива на 275кПа (40 psi ) и максимум 310 кПа (45 фунтов на кв. дюйм) для большинства коммерческих самолетов. Давление для военных самолетов, особенно истребителей, составляет до 415 кПа (60 фунтов на кв. Дюйм). Воздух, вытесняемый в баках, обычно выходит 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 заправить все баки. Множественные насадки позволяют увеличить поток топлива.

Пропуск топлива

Из-за опасности перепутать типы топлива, помимо четкой маркировки всех контейнеров, транспортных средств и трубопроводов, принимаются меры для различения авиационного и авиационного топлива. Отверстие в топливных баках самолетов, требующих авиационного газа, не может быть больше 60.миллиметры в диаметре. Avgas часто окрашивают и выпускают из насадки с диаметр 40 мм (49 мм в США).[27][28]

Топливо для реактивных двигателей имеет цвет от прозрачного до соломенного и выходит из специальной форсунки, называемой J-образным изливом или утконосом, у которого есть прямоугольное отверстие размером более 60 мм по диагонали, чтобы не помещаться в порты для газа. Однако у некоторых реактивных и газотурбинных самолетов, таких как некоторые модели вертолета Astar, заправочный порт слишком мал для J-образного патрубка, и поэтому требуется меньшее сопло.[нужна цитата ]

Меры безопасности

British Airways Airbus A321 заправляется

Любая операция по заправке может быть очень опасной, и авиационные операции имеют характеристики, которые необходимо учитывать. Когда самолет летит по воздуху, он может накапливаться статичное электричество. Если он не рассеивается перед заправкой, может возникнуть электрическая дуга и воспламенить пары топлива. Чтобы предотвратить это, самолет электрически соединяется с заправочным устройством перед началом заправки и не отключается до завершения заправки. В некоторых регионах также требуется заземление самолета и / или бензовоза.[29] Системы заправки под давлением включают выключатель мертвеца чтобы исключить неконтролируемую работу.

Авиационное топливо может нанести серьезный ущерб окружающей среде; все заправочные автомобили должны иметь оборудование для борьбы с разливами топлива. Огнетушители должен присутствовать при любой заправке топливом. Пожарные силы аэропорта прошли специальную подготовку и оборудованы для борьбы с возгоранием и разливом авиационного топлива. Авиационное топливо необходимо проверять ежедневно и перед каждым полетом на наличие загрязняющих веществ, таких как воды или грязь.

Авгаз - единственное оставшееся транспортное топливо, содержащее свинец. Свинец в газе предотвращает детонацию или детонацию двигателя, которые могут привести к внезапной поломке двигателя. Свинец - это токсичное вещество, которое может вдыхаться или всасываться в кровоток, и FAA, EPA и промышленность сотрудничают, чтобы удалить его из avgas.[нужна цитата ]

Многие авиакомпании теперь требуют, чтобы ремни безопасности оставались расстегнутыми, если пассажиры находятся на борту во время дозаправки.[нужна цитата ]

А Carson Helicopters С-61Н Fire King заправляется во время тушения пожаров в Южная река, Западная Австралия

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б https://www.skybrary.aero/bookshelf/books/2478.pdf
  2. ^ https://www.airforcemag.com/article/0712fuel/
  3. ^ Комиссия США по случаю столетия полетов. "Авиационное топливо". Архивировано из оригинал 20 апреля 2012 г.. Получено 10 мая 2012.
  4. ^ Разработка Piston Aero Engines, Билл Ганстон, 1999, Патрик Стивенс Лимитед, ISBN  1 85260 599 5, стр.36
  5. ^ 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. Дои:10.1186 / s13068-018-1020-4. ЧВК  5801801. PMID  29445419.
  6. ^ Капоран, Эдвин; и другие. (2011). «Исследования химической, термической стабильности, набухания уплотнений и выбросов альтернативных топлив для реактивных двигателей». Энергия и топливо. 25 (3): 955–966. Дои:10.1021 / ef101520v.
  7. ^ Moore, R.H .; и другие. (2017). «Смешивание биотоплива снижает выбросы частиц авиационными двигателями в крейсерских условиях» (PDF). Природа. 543 (7645): 411–415. Дои:10.1038 / природа21420. PMID  28300096.
  8. ^ "Отчет РРЭБ" (PDF). kic-innoenergy.com. В архиве (PDF) из оригинала 14 сентября 2016 г.. Получено 7 мая 2018.
  9. ^ Отчет IATA по альтернативным видам топлива за 2014 г.
  10. ^ «Вывод на рынок биотоплива». Архивировано из оригинал на 2016-11-05. Получено 2016-12-27.
  11. ^ «Конструирование самолетов - Лаборатория авиации и окружающей среды Массачусетского технологического института». Архивировано из оригинал на 2016-12-30. Получено 27 декабря 2016.
  12. ^ EnergyWire. «Может ли природный газ использоваться в качестве топлива для коммерческих рейсов будущего?». В архиве из оригинала от 05.11.2016. Получено 2016-12-27.
  13. ^ Air BP. «Авгаз против реактивного топлива». Архивировано из оригинал 25 апреля 2012 г.. Получено 10 мая 2012.
  14. ^ Sergeant Oil & Gas Co Inc. «Авиационный бензин». В архиве из оригинала 28 мая 2012 г.. Получено 10 мая 2012.
  15. ^ Air BP. Справочник продуктов BP В архиве 2011-06-08 на Wayback Machine. Проверено 13 сентября 2008 г.
  16. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала на 2017-04-08. Получено 2017-04-07.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  17. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала на 2017-04-07. Получено 2017-04-07.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  18. ^ FAA. «Документ FAA по безопасности этанола». Архивировано из оригинал 12 января 2012 г.. Получено 10 мая 2012.
  19. ^ «Команда - Авангардная эскадрилья». В архиве из оригинала 16 октября 2016 г.. Получено 27 декабря 2016.
  20. ^ "Двигатели Lycoming для использования этанола" (PDF). caddet-re.org. Архивировано из оригинал (PDF) 17 мая 2017 г.. Получено 7 мая 2018.
  21. ^ Двигатели Rotax на смеси этанола и обычного топлива В архиве 21 сентября 2013 г. Wayback Machine
  22. ^ Библиотека Палаты общин. «Налогообложение авиационного топлива. Стандартное примечание SN00523 (2012)» (PDF). п. 3, примечание 11. Получено 4 ноя 2016.
  23. ^ «ОТЧЕТ о Европейской стратегии мобильности с низким уровнем выбросов - A8-0356 / 2017». www.europarl.europa.eu. В архиве из оригинала от 6 декабря 2017 г.. Получено 7 мая 2018.
  24. ^ Лукас, Кэролайн. «Субсидирует ли правительство авиакомпании на 10 миллиардов фунтов стерлингов?». 2012. Проверка фактов. В архиве из оригинала 17 августа 2013 г.. Получено 27 августа 2013.
  25. ^ Малина, Роберт (2012). «Влияние схемы торговли квотами на выбросы Европейского Союза на авиацию США». Журнал управления воздушным транспортом. 19: 36–41. Дои:10.1016 / j.jairtraman.2011.12.004. HDL:1721.1/87114. В архиве из оригинала 15 февраля 2015 г.. Получено 27 августа 2013.
  26. ^ «ЗАПРАВКА КОМЕТЫ». В архиве из оригинала 17 мая 2013 г.. Получено 2 июля 2013.
  27. ^ CSGNetwork.com. "Авиационное топливо-Авгаз Информационный авиационный бензин". В архиве из оригинала 25 мая 2012 г.. Получено 10 мая 2012.
  28. ^ Shell.com. «Марки и характеристики AvGas». Архивировано из оригинал 28 мая 2012 г.. Получено 10 мая 2012.
  29. ^ «Правила и положения» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-01-05. Получено 2010-04-22.

внешние ссылки