Чем заправляют самолеты: виды топлива, контроль качества и технологии заправки

Чем заправляют самолеты

Топливо для самолетов бывает двух видов. Поршневые двигатели, которыми оборудуются небольшие самолеты и вертолеты, работают на бензине — так же, как и автомобильные моторы. Правда, по составу такое топливо несколько отличается от автомобильного. Газотурбинные двигатели (турбореактивные и турбовинтовые), которыми сегодня оснащены практически все коммерческие воздушные суда, потребляют топливо для реактивных двигателей, которое также называют авиакеросином.

Основная марка авиакеросина, которым в России заправляют почти все пассажирские, транспортные и военные дозвуковые самолеты и большую часть вертолетов — ТС-1 — топливо сернистое. Оно вырабатывается из нефти с высоким содержанием серы.

В Европе основа системы авиатопливообеспечения — керосин Jet A-1. Он считается более экологичным как раз за счет меньшего содержания серы — при его производстве прямогонная керосино-легроиновая фракция полностью проходит процедуру гидроочистки. Российский авиакеросин — это смесь гидроочищеного и неочищенного прямогонного дистиллятов. В целом же это аналоги — более того, отечественный продукт может использоваться при гораздо более низких температурах, чем «Джет». ТС-1 сегодня наравне с Jet A-1 включен в международные документы и руководства по эксплуатации не только самолетов российского производства, но и лайнеров семейств Airbus и Boeing (правда, только выполняющих полеты по России). Но это авиакеросин для гражданской авиации, не предназначенный для сверхзвуковых самолетов.

«Газпром нефть» запустила НИОКР по созданию неэтилированного авиационного бензина. Вместе с учеными из Всероссийского научно-исследовательского института нефтяной промышленности специалисты компании в 2014 году занялись разработкой рецептуры неэтилированного топлива с октановым числом 91, и сейчас эта работа уже завершена.

Основное авиатопливо для сверхзвуковой авиации — РТ. При его производстве с помощью гидроочистки из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные, а также нестабильные соединения, содержащие серу, азот и кислород

При этом повышается термическая стабильность топлива, что крайне важно при полетах на сверхзвуковых скоростях, когда за счет трения о воздух нагревается весь корпус самолета, а вместе с ним и топливо в баках

Разумеется, РТ, обладающее такими характеристиками, можно использовать и в обычных воздушных судах вместо ТС-1. Для самых же скоростных самолетов применяется авиакеросин Т-6, обладающий еще большей термостабильностью и повышенной плотностью.

Что касается авиабензина, то это, по сути, автомобильное моторное топливо, но с улучшенными свойствами, влияющими на надежность работы двигателя. Именно потребность в повышении детонационной стойкости, октанового числа, сортности, обеспечивающих запас динамических характеристик и надежности, заставляет производителей авиабензина добавлять в него тетраэтилсвинец (этилировать). Из-за токсичности эта присадка давно запрещена при производстве автомобильного бензина, но двигатель самолета работает в гораздо более напряженном режиме, а создать неэтилированный авиабензин, не уступающий по характеристикам этилированному, октановое число которого превышает 92–95, пока не удалось никому.

При этом самым современным и совершенным самолетам и вертолетам с поршневыми двигателями нужен авиабензин с повышенным октановым числом — не меньше 100. Поэтому разработкой экологичных аналогов этилированного авиабензина 100LL (одна из самых востребованных марок в мире) сегодня занимаются ведущие производители и научные центры во всем мире. В том числе подобная программа существует и у «Газпром нефти».

100 тысяч авиарейсов выполняется в мире каждый день

Что такое авиационное топливо?

Топливом для использования в авиационной отрасли называется горючее вещество, предназначенное для подачи в смеси с воздухом в камеру сгорания самолётного двигателя. Цель – получение тепловой энергии, которая выделяется в момент окисления смеси кислородом, то есть сгорания. Топливо, заливаемое в кессонные баки летательных аппаратов, делится на два вида.

Авиационный бензин

Данный вид топлива получается с помощью прямой перегонки, риформинга или каталитического крекинга. Основными физико-химическими показателями авиабензина являются:

стойкость к детонации;
химическая стабильность;
фракционный состав.

Для бензина характерными являются высокая испаряемость и пригодность к образованию необходимых для текущих условий полёта топливо-воздушных смесей.

Данный вид горючей смеси применяется для сжигания в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Самолёты с такими моторами летают на небольшие расстояния на местных авиалиниях, используются для проведения демонстрационных полётов и авиашоу. Наиболее популярными в российской малой авиации считались марки этилированного бензина для нормальных и обеднённых смесей, разработанные к последней четверти прошлого века – Б91/115 и Б95/130. Сегодня парк малой авиации полностью заправляется обычным бензином АИ-95, либо импортным топливом AVGAS 100LL.

Интересно: Как газон на футбольном поле делают полосатым?

Авиационный керосин

Для сжигания в камере сгорания турбореактивного самолётного двигателя обычный бензин не годится. В поршневых двигателях используется эффект резкого воспламенения бензиновоздушной смеси для создания толчка на головке цилиндра. Совсем иной принцип используется в реактивных двигателях

Здесь важно, чтобы горение было плавным. Именно это и обеспечивает сжигаемый авиационный керосин

Для заливки в кессоны реактивных самолётов используется топливо, которое получают из среднедистиллятной керосиновой фракции нефти с температурой выкипания 150-280°С. 96-98% состава авиационного керосина – это нафтеновые, парафиновые и ароматические углеводороды. Остальная доля в составе – за смолами, азотистыми и металлоорганическими соединениями.

Состав и свойства керосина

Керосин, состав и свойства которого подходят для создания реактивного горючего, заправки различных приборов и промывки механизмов, отличается высокой степенью прокачиваемости. Также он востребован благодаря отсутствию новообразований и отложений.

Керосин как горючее имеет широкий спектр применения, от ракет до камер для обжига и приборов освещения

Способ переработки сырья отражается на содержании различных примесей. В нем могут присутствовать кислородные, сернистые и азотные соединения. Число углеводородов указывается в процентах:

Непредельные – до 2.
Ароматические – от 5 до 25.
Нафтеновые – от 20 до 50.
Алифатические – от 20 до 60.

При различных t фракционный состав керосина меняет свой объем. Для 20°С и 25°С – 200%, для 80°С – 270%. Грамотное расщепление сложно компонентной смеси на отдельные части проводится исходя из свойств продуктов нефти.

Выписка показателей керосина в соответствии с ГОСТом 4753-68

Что такое керосин

Находящийся в агрегатном состоянии жидкости, представляет собой смесь различных углеводородов. Основным сырьем для получения керосина остается нефть, как основной источник различных горючих и смазочных фракций. В современных промышленных масштабах топливо получается путем классической перегонки или ректификации. Основное применение керосина определяется его физико-химическими свойствами. Температура кипения находится в интервале от 150 до 250 градусов, более устойчив к детонации, безопасен при использовании на больших высотах. Спектр задействования достаточно широк: используется в осветительных приборах, садовой технике, дизельных электростанциях, авиационных двигателях и ракетах.

На вид керосин представляет собой прозрачную маслянистую жидкость. Может иметь желтоватый оттенок, который зависит от способа получения (сферы применения).

Кто открыл керосин

Изобретение этой углеводородной жидкости приписывается древнему ученому из Персии – Рази Мухаммеду. Открытие керосина произошло в результате простой дистилляции, когда из сырой нефти фактически была выпарена одна из ее фракций. С учетом развития точных наук на то время точно было определить состав керосина не возможно. По этой причине жидкость вплоть до 19 века применялась по своему элементарному свойству – горючести в составе осветительных архитектурных элементов.

Использование керосина как запатентованного вещества датируется 1854 годом. В этот период начинается эра изобретений, поэтому Авраам Геснер поспешил закрепить за собой патент за светлым маслянистым веществом.

Почему эта жидкость называется керосином

Своим названием керосин обязан древним грекам. Перевод слова Keros звучит как воск. Именно так воспринимали далекие предки человечества то вещество. Достаточно простой способ получения позволил накапливать внушительные запасы маслянистой жидкости. Получаемый параллельно мазут, однако не нашел такого широкого применения как керосин по температуре горения в составе ламп или простейших обогревателей. Нередко излишки «древнего воска» сжигались прямо в хранилищах. Так происходило до тех пор, пока не была досконально изучена химическая структура вещества.

«Летучая мышь»

Керосиновые лампы для многих стали приветом из прошлого, о котором хочется вспомнить порой. Мало кто пользуется ими теперь дома. Но разве такое забудешь? К примеру, керосиновая лампа «Летучая мышь». Кто же ее не помнит? Она является чем-то родным, тем, что напоминает о детстве. Это, конечно, не официальное название. Но именно так ее называли в народе. И связано это было с дрожащим огоньком. Он мерцал, окутывая фитилек, который обычно вырезали из войлока. Это те воспоминания, о которых не хочется забывать. Многие назовут их лирикой. Поэтому вернемся к насущному.

Керосиновая лампа «Летучая мышь» продается и в настоящее время. Она может стать приятным украшением дома или веранды. Ее стоимость на сегодняшний день составляет порядка восьми с половиной тысяч рублей.

Что такое авиационное топливо?

Авиационный бензин

стойкость к детонации;
химическая стабильность;
фракционный состав.

Интересно: Почему дети сосут палец? Причины, что делать, фото и видео

Авиационный керосин

Здесь важно, чтобы горение было плавным. Именно это и обеспечивает сжигаемый авиационный керосин

«Летучая мышь»

Получение керосина

Удивительные свойства нефти изменять свои характеристики в результате дистилляции замечены много веков назад. Но только в XVIII веке начали использовать продукты, полученные в результате данного процесса. Уже тогда ученые писали о том, что в результате перегонки нефть изменяет свой цвет с темного на светло-желтый. При этом отмечалось, что, в отличие от исходного материала, светлое вещество загорается очень легко. Эти наблюдения и легли в основу дальнейшего использования нефти и получения керосина.

Керосин получается из нефти путем ее перегонки (или ректификации). Второй вариант – вторичная переработка все того же «черного золота». В отдельных случаях состав подвергают дополнительно гидроочистке. Данный процесс улучшает качество вещества. В результате данных процессов содержание ароматических углеводородов в веществе становится равным 14-30 %.

Керосин осветительный получается из простого керосина. Для этого последний подвергается гидроочистке. Если рассматривать этот процесс с химической точки зрения, то атомы водорода присоединяются к молекулам углеводородов, входящих в состав керосина. В результате этого нарушаются связи молекул ароматических углеводородов с серой и другими химическими элементами. Таким образом ненужные компоненты удаляются.

Примечания

↑
Данилевский, Виктор Васильевич. Русская техника. — Л.: Лениздат, 1949. — С. 245.
Султанов, Чапай Али оглы. . sultanov.azeriland.com. — ««…здесь из земли выходит удивительное количество масла, за которым приезжают из отдалённых рубежей Персии; оно служит во всей стране для освещения их домов.» Дж. Дюкет, XVI век». Дата обращения: 28 февраля 2018.
Ангарский, А. Первый фотоген // Техника — молодёжи. — 1940. — № 5. — С. 42—43.
↑
Russell, Loris S. A Heritage of Light: Lamps and Lighting in the Early Canadian Home. — University of Toronto Press, 2003. — ISBN 0802037658.
. Дата обращения: 2 апреля 2013.
. Дата обращения: 2 апреля 2013.
. Дата обращения: 2 апреля 2013.
. Дата обращения: 2 апреля 2013.
. Дата обращения: 2 апреля 2013.

Требования к бензину для авиации

По сравнению с автомобильным горючим, требования ГОСТа к авиационному бензину гораздо жёстче. Его изготовление регламентировано числом технологических процессов. Горючую жидкость для летательных средств разрабатывают, учитывая все особенности конструкции топливных систем и моторов в самолётах.

Специальные требования к авиационным бензинам, которые используются в авиации:

Повышенная испаряемость. Этот параметр облегчает пуск двигателя, улучшает качество смеси.
Стойкость к взрыву при повышенных нагрузках.
Маленькая гигроскопичность (поглощение влаги).
Устойчивость к пониженной температуре.

Как из 92 бензина сделать 76-й

К примеру, понизим при помощи керосина октановое число 92-го бензина до 76-го. При этом у нас есть 5 литров 92-го бензина и нам нужно выяснить сколько в него необходимо добавить керосина, чтобы получить бензин с октановым числом 76?

Для начала, по первой формуле, посчитаем количество керосина в литре получаемого 76-го бензина:

K= (92-76) / (92-45) = 16 / 47 ≈ 0.34 л

Далее по третьей формуле вычисляем какое количество керосина нужно добавить в 5 литров 92-го бензина:

K_к= (5 ⋅ 0.34) / (1-0.34) = 1.7/0.66 ≈ 2.58 л

Итог: чтобы получить 76-й бензин из 5-ти литров 92-го нужно второй разбавить 2.58 литрами керосина.

Достоинства и недостатки

Недостатки

использование дорогих катализаторов и водорода, который становится все более дефицитным на НПЗ
необходимость блоков очистки углеводородных и водородсодержащих газов от сероводорода и установок для переработки H2S до серы или серной кислоты
удаление практически всех гетероатомных соединений, способных образовывать на металлических поверхностях защитные пленки, что приводит к ухудшению противоизносных свойств топлив.

Достоинства

значительное улучшение основных характеристик нефтепродуктов
уменьшение коррозии оборудования
снижение негативного влияния продуктов сгорания топлива на атмосферу
улучшение запаха и цвета смазочных масел (по сравнению с контактной очисткой глинами)

Чем заправляют самолеты?

Существует понятие авиационного топлива. Это горючее вещество, которое сжигается в камере сгорания двигателя и выделяет тепловую энергию. Топливо бывает двух видов:

авиационный бензин;
авиационный керосин.

Каждый тип топлива применяется в определенных целях, поэтому утверждение, что в авиации используют только керосин, неверно. Бензин необходим для работы поршневых двигателей. На авиакеросине летают воздушные суда с газотурбинными двигателями.

Заправка самолета через люк, расположенный в крыле

В прошлом разрабатывались поршневые моторы, которые должны были работать на дизельном горючем. Однако позже дизель заменили керосином. Поскольку запасы нефти истощаются, ведутся поиски новых видов топлива на основе других материалов. Рассматриваются варианты применения криогенного, синтетического и других альтернативных видов горючего.

Важно понимать, что любой авиадвигатель разрабатывается под определенный вид топлива, который позволяет ему работать в полную силу. Также предполагаются альтернативные сорта горючего, на которых техника сможет работать, но с некоторыми ограничениями

Интересный факт: первые авиамоторы работали на обычном бензине, которым заправляют авто. Позже появилась необходимость в совершенствовании топлива. Например, в СССР основными сортами авиабензина были Бакинский и Грозненский, потому что поставляли их заводы Баку и Грозного.

Авиабензин в нынешнее время используется мало, поскольку на смену ему пришло более подходящее топливо на основе керосина. Бензин должен быть устойчивым к детонированию, иметь стабильный химический и фракционный состав.

Чтобы добиться нужных параметров, производители топлива этилировали его тетраэтилсвинцом. Однако данное вещество крайне токсично и запрещено к использованию. Других вариантов улучшения качества бензина пока не найдено. Специалисты всего мира работают над этой проблемой.

Дозаправка самолета в воздухе

Для заправки того или иного вида авиации используются определенные марки реактивного топлива. В России и странах СНГ дозвуковые самолеты разного назначения заправляют топливом сернистым (ТС-1). В Европе в этих целях применяют Jet A-1 (более экологически безопасный аналог).

Сверхзвуковые самолеты летают на РТ – сорте авиакеросина, который проходит тщательную гидроочистку от различных примесей и соединений. Фактически его можно использовать и в дозвуковой авиации.

Двигатели некоторых сверхзвуковых самолетов нуждаются в еще более качественном термостойком горючем – например, марки Т-6 и Т-8В. Его производство требует существенных материальных затрат, поэтому используется исключительно в целях Министерства обороны РФ.

Необходимое для заправки количество топлива

Основной технической характеристикой самолета считается расход топлива, от этого напрямую зависят расходы на обслуживание. Количество авиакеросина зависит от модели воздушного судна и параметров полета, при перелетах на близкие расстояния предполагается экономия.

Количество топлива на борту зависит от следующих факторов:

маршрут;
дополнительные пункты пересадки;
погодные условия.

Заправка в аэропортах осуществляется двумя способами:

по насосам из резервуаров;
по трубопроводу.

Все горючее проходит тщательную проверку по 12 параметрам, средняя продолжительность заправки составляет 40 мин., при необходимости может проводиться дозаправка в воздухе.

Область использования

Применяется керосин осветительный в лампах. Независимо от названия, это его основная, но не единственная сфера использования.

Применяется он также в бытовых приборах для отопления или приготовления пищи. Сюда можно отнести:

Керогаз — нагревательное устройство, которое раньше было широко распространено. При его работе нет прямого горения керосина, он просто испаряется. За счет этого не происходит образования копоти.
Керосинка, отличающаяся от предыдущего вида тем, что в ней керосин уже горит. Поэтому использовать другие веды керосина нельзя из-за возможного образования сажи.
Примус, который схож с газовой горелкой. Отличается он только другим видом топлива. Его часто берут с собой туристы и рыбаки.

Еще одна область использования — в аппаратах, которые режут металл. Распространенность в данных сферах обусловлена главным образом тем, что пламя при горении керосина не коптит.

Кроме того, керосин данного вида может использоваться в качестве растворителя. Применяется он при производстве клея, лакокрасочных материалов, резины, в быту (при очистке одежды, кожаных изделий и так далее).

Итоги

Можно ли добавлять ацетон в бензин? Никто не вправе вам запретить. Однако, несмотря на положительные результаты исследований добавления ацетона в бензин, которые проводились (из доступных источников, только на одноцилиндровом четырехтактном двигателе), однозначно можно сказать, что при добавлении ацетона произойдет следующее:

Увеличение ваших расходов на топливо.
Нестоящее внимания, улучшение рабочих характеристик двигателя (практически нулевой выигрыш), которое затмится будущими проблемами.
Какой-никакой, но все же рост выбросов в атмосферу вредных и загрязняющих веществ.
Ацетон является очень сильным растворителем и хорошо вступает в реакцию с синтетикой. Он без сомнения медленно, но верно съест кольцевые уплотнители или любую другую резиновую часть. В конечном счёте, все это приведет к обширному ремонту топливной системы. Хуже всего, если это случится во время движения автомобиля.
Существует вероятность того, что если в топливе будет вода, то ацетон вступит в реакцию, а сформированная эмульсия может подвергнуть коррозии форсунки инжектора и топливный насос.
Никто не возьмёт на себя ответственность за предоставленную информацию. Добавляли ацетон в бензин? Последствия лежат только на вас.

Также следует отметить:

В исследованиях лишь отмечался возможный потенциал этой смеси, и необходимости дальнейшей модернизации топливной системы будущих автомобилей в случае дальнейших успешных экспериментов.
Хранить ацетон в пластмассовой таре нельзя. Он достаточно быстро её разъест

Важно также помнить, что это легковоспламеняющееся вещество. Ни в коем случае не используйте воду при тушении пожара.
При попадании ацетона на лакокрасочное покрытие автомобиля не пытайтесь вытереть ацетон тряпкой, смывайте его водой.
Более полное сгорание топливовоздушной смеси с добавлением ацетона всего лишь неподтвержденное предположение, и не имеет под собой научных доказательств

Основано оно на том, что у ацетона высокое давление паров, выше, чем у бензина, вследствие чего ацетон испаряется быстрее и замедляет испарение бензина, что в свою очередь, помогает обеспечивать более полное сгорание ТВС.
Всегда найдутся люди готовые продать, что угодно.

Есть два верных средства, которые помогут уменьшить расход топлива и сэкономить, они проверенные и стопроцентные:

Не газуй, когда не надо.
Экономит тот, кто контролирует расход.