Что такое авиационное топливо?

Горючее вещество, которое, попадая в камеру самолетного двигателя, взаимодействует с воздухом и выделяет тепловую энергию, называют авиационным топливом.

Это либо керосин, используемый в турбореактивных моторах, либо бензин высокой очистки (авиационный), применяемый для двигателей поршневых.

В негабаритных судах и вертолетах установлены поршневые двигатели, а коммерческие современные воздушные суда оснащены газотурбинными моторами.

Требование к горючему для авиации

Понятно, что требования, выдвигаемые к такому топливу, гораздо выше, чем к используемому для заправки наземного транспорта.

Отклонение от законодательно закрепленных требований к горючему может привести к повреждению и ускоренному износу двигателя, что повышает риск катастроф.

Важнейшим показателем качества для бензина является его способность гореть без детонации (взрыва) – детонационная стойкость.

Помимо этого к основным требованиям относятся:

• полное соответствие  силовой установке ЛА;
• фракционный состав, указывающий на испаряемость, позволяющую оценить способность образовывать топливовоздушную рабочую смесь;
• стабильность химическая, т.е. способность во время хранения не менять химический состав;
• отсутствие химических составляющих, негативно отражающихся на свойствах топлива;
• максимальное значение (указывается изготовителем) термоокислительной стабильности;
• процент присадок (антистатических, антиокислительных и пр.) не должен превышать нормативных значений;
• октановое число должно находиться в пределах 91 (для бедной смеси) – 115 (для обогащенной).

Для холодных районов рекомендуется использовать горючее, температура плавления кристаллов которого не ниже 600 градусов. Параметр этот определяется на основе среднестатистических региональных погодных условий.

Производство авиабензина

Авиационный бензин, как было сказано, используется как топливо для поршневых высоконагруженных моторов. Для его получения используют прямую перегонку нефти, метод риформинга (без добавок и с таковыми) и крекинга.

При перегонке нефть разделяется в ректификационной башне на фракции, которые имеют разную температуру кипения.

Нефть предварительно нагревают. Затем, охлаждая и конденсируя пар, отбирают с разных уровней дистилляты с отличающейся температурой кипения.

На отдельных этапах процесса получают керосин с бензином. Выход последнего достигает 15% от массы перерабатываемого нефтепродукта.

В самом низу колонны остается остаток – мазут, который идет на дальнейшую переработку.

Крекинг – это химический метод. Используя его, удается повысить выход бензина до 60%, чего требует растущий спрос на этот продукт  (высокомолекулярные фракции расщепляются на фракции меньшей молекулярной массы).

В качестве сырья, помимо нефти, используются полученные при перегонке фракции.

Различные группы углеводов разлагаются с разной скоростью. Самая высокая она у парафиновых углеводов, самая низкая – у ароматических.

При использовании катализаторов – веществ, ускоряющих процесс, крекинг называют каталитическим. Он (в сравнении с термическим) более эффективный, а качество получаемого бензина – более высокое. Недостатком метода является быстрый выход из строя катализаторов.

Если же процесс проходит при высокой температуре (470-540 градусов) – его называют термическим. При его осуществлении под давлением 2-5 Мпа, речь идет о жидкофазном крекинге, при давлении 0,2-0,6 Мпа — о парофазном. Варьирует в широких пределах (от нескольких часов до 30 минут), в зависимости от выбранного способа производства, время получения готового продукта.

Еще один способ носит название риформинг. Суть его заключается в преобразовании углеводородов линейных и нециклических в ароматические бензолподобные молекулы с достаточно высоким значением октанового числа.

В принципе, метод является одним из видов крекинга. Он подразделяется на:

• риформинг каталитический (платформинг – катализатором выступает платина). Проводится при  480-510 градусах и давлении – 15-30 ат. При повышении давления до 50 ат – на выходе получают  бензин с октановым числом до 98;
• термический. Происходит процесс при высокой температуре и применении катализатора. Используют парафиновые фракции с температурой кипения 95-205 градусов.

Важно:

Если предпочтительно получение бензина в большом количестве, применяют платиновый катализатор, нанесен который на алюмосиликатный или алюмооксидный носитель.

Помимо этих способов получения авиатоплива, есть и другие:

• полимеризация. В результате ее из олеинов получаются жидкие фракции с октановым числом от 80 до 82;
• алкилирование;
• изомеризация, эффективна в странах, использующих крекинг в небольших объемах. Большой недостаток – токсичные вещества, наносящие непоправимый вред окружающей среде;
• гидрокрекинг. Гидрирование под высоким давлением раньше широко использовалось немцами.

Чем заправляют самолеты, и каким топливом?

В основном, самолеты, занимающиеся перевозкой пассажиров, заправляют реактивным топливом. Причем, строго тем видом, на который рассчитан двигатель, т.е. который обеспечивает оптимальные характеристики.

Для судов, оснащенных поршневыми двигателями, авиабензин является таким горючим.  Керосин применяют для реактивных моторов. Это топливо делится на подвиды, что помогает выбрать оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации.

Для пассажирских воздушных лайнеров это марки Т-1 и Т-2. Для самолетов военных, летающих на сверхзвуковых скоростях, используется более тяжелое топливо – Т- 6 и Т-8.

Авиатопливо

Сегодня в авиации используют авиабензин и керосин. Как выше говорилось, первый  применяется в судах, где установлены поршневые двигатели, второй – в турбореактивных самолетах.

Дефицит нефти, наблюдаемый в последние годы, заставляет искать альтернативное топливо, но пока только ведутся разработки. Пытаются заменить его синтетическим топливом, криогенным, метановым криогенным горючим (КМГ) и другими. Но пока это только поиски.

Авиакеросин

Практически все воздушные суда России (военные, транспортные, пассажирские), а также вертолеты заправляют авиакеросином марки ТС-1.

В европейских странах основой авиатопливо обеспечения является более экологичный керосин марки Jet A-1. В нем серы содержится во много раз меньше, чем в российском.

Но, достоинством отечественного продукта является возможность применения при температурах более низких, чем аналог европейский.

Виды авиатоплива

Каким топливом заправить самолет? Это зависит от его характеристик. Настоящее время, выбор не так велик – авиационный бензин и керосин, также называемый реактивным топливом. В странах СНГ и России наиболее распространенным топливом, которым заправляют советскую турбовинтовую технику, является марка ТС – 1, получаемая прямой прогонкой нефти (температура 150-250 градусов).

К слову, на нем может летать и зарубежная техника, использующая в основном полный аналог  — марку Jet-A.

Авиакеросин

Керосин — авиационное топливо, применяемое для заправки воздушных судов, оборудованных газотурбинными двигателями, вертолетов, военной авиации. Оно проходит 8 степеней контроля качества и собой представляет жидкие фракции, полученные способом перегонки малосернистой нефти. Температура выкипания нефти находится в интервале 140-280 градусов по Цельсию.

Помимо прямого назначения, оно может применяться в качестве хладагента и теплоносителя, рабочей жидкости для гидравлических систем.

В России это горючее может быть нескольких марок:

• Т-1, Т-2 и ТС-1 – для дозвуковых пассажирских ЛА;
• Т-6 и Т-8В – для более продвинутых технически самолетов сверхзвуковых:
• РТ – для Ту-22 и Су – 27.

Основные параметры:

• теплота сгорания (массовая и объемная);
• давление пара;
• термическая стабильность;
• совместимость с материалами;
• вязкость;
• процент серы;
• электропроводность;
• кислотность;
• устойчивость к износу;
• нагарность.

Авиационный бензин

Главным техническими параметрами  топлива, применяемого для заправки судов с высоконагруженными поршневыми моторами,  считаются: стабильность фракционная и химическая, детонационная стойкость. Для улучшения свойств к нему добавляют различные присадки.

В связи с выросшей популярностью турбореактивных двигателей в конце 20 века значительно сократили выпуск авиационного бензина. На то время производили только марки  Б-95/130 и Б-91/115. Маркировка указана в соответствие с ГОСТ: октановое число — числитель, сортность – знаменатель. Позже и его заменили на АИ-95, аналогичный  импортному AVGAS 100LL.

Спецприсадки для авиационного топлива

Для улучшения свойства авиатоплива используются присадки. С их помощью возможно стабильнее сделать работу двигателя, уменьшить (а то и исключить) негативные влияния внешней среды, увеличить срок эксплуатации всего самолета.

Их видов достаточно много:

• антистатические  — присадки, уменьшающие накопление статического электричества, следовательно, и вероятность взрыва, повышающие теплопроводность,
• не допускающие кристаллизации воды, которая опасна остановкой двигателей;
• антиокислительные – предотвращающие вероятность окисления;
• противоизносные – восстанавливающие свойства топлива, понижающиеся после гидроочистки.

Нужно ли заправляться топливом без присадок или использовать последние, зависит от установленного на лайнере двигателя и его модели.

Стоимость авиатопливо и одной заправки самолета?

В среднем топливо для пассажирских лайнеров  стоит в районе 47-50 тысяч рублей. В отдельных районах величина может превышать указанную цифру: до 80 000 рублей придется заплатить за тонну на Камчатке.

Для расчета одной заправки необходимо знать объем топливных баков и расстояние до пункта приземления. Разброс цен достаточно большой и может  отличаться в 3 раз. Если расстояние от Санкт-Петербурга до Москвы, например, преодолевать на Як – 40, сумма заправки составит 450 тысяч рублей, а если лететь на Боинге – порядка 150 тысяч рублей.

Особенности авиационного топлива

Воздушный транспорт России для полетов использует авиационное топливо, которое отличается повышенным качеством от того, которое применяется для автомобилей. Он отличается более высокой детонационной стойкостью и октановым числом, фракционным составом и химической стабильностью.

Эти характеристики важны для нормальной работы двигателя, что снижает риск аварий.

Расход топлива

Эта летно-техническая характеристика является одной из наиболее важных. Чем меньше она, тем выше эффективность воздушного лайнера и меньше затраты на заправку.

Не всегда просто определить величину необходимого горючего: зависит это от многих составляющих. Потребление в целом характеризуют такие данные, как часовой и удельный расход.

От чего зависит расход топлива?

Вопрос этот настолько важен, что о нем задумываются еще на стадии проектировки судна.

Чтобы вычислить, сколько потребуется горючего на перелет, следует воспользоваться специальными формулами, которые имеются у лиц, которые отвечают за заправку.  В свободном доступе их нет, поэтому воспользоваться ими широкой общественности не удастся.

Основные факторы, оказывающие влияние на эту характеристику:

• скорость;
• вес без нагрузки;
• коммерческая нагрузка;
• погода;
• модель установленного двигателя;
• особенности конструкции.

Для расчета количества нужного для полета топлива, потребуется учесть вес дополнительного оборудования.

Общее представление об этом получить можно, ознакомившись с таблицей.

Часовой и удельный расход топлива

Чтобы рассчитать необходимый объем горючего, важно знать величину часового расхода и удельного.

Первый параметр подразумевает топливо, необходимое на час перелета. Среднее значение обычно лежит в пределах 1-15 тысяч кг/ч. Скорость, которую берут для расчета – крейсерская (базовая, на которой происходят все пассажирские перевозки). Величина ее не превышает 80% от предельной скорости.

Под расходом удельным подразумевают количество топлива, которое воздушный лайнер использует за определенное время либо расстояния относительно тяги, установленного на нем двигателя (или же мощности). Этот вид исчисления наиболее часто используется для расчетов, т.е.:

• масса или объем топлива в граммах, килограммах или литрах;
• время или расстояние в часах и километрах;
• тяга или мощность в килограмм-силе или лошадиных силах.

Для перевозок пассажирских может применяться иной подход, в основе которого лежат: масса топлива, расходуемого на километр пути, и количество пассажиров. Эти данные позволят грамотно выбрать самолет, который с минимальными затратами перевезет нужное число пассажиров.

Расход топлива у разных самолетов

Понятно, что для самолетов разных марок расход топлива будет различным. Чем он ниже, тем рентабельнее машина. Но, показатель даже одного и того же самолет в разных погодных условиях, при различной коммерческой загрузке и крейсерской скорости будет различаться.

Популярные гражданские самолеты

Чем больше по габаритам самолет, тем больше ему необходимо топлива. Следовательно, использование больших лайнеров на малых расстояниях совсем не рентабельно. Поэтому, современные воздушные лайнеры по популярности занимают следующие позиции:

• Ил-96-400М (расход 7977 кг/ч);
• Ту-214 – 3700 кг/ч;
• Boeing 737-900 – 2650 кг/ч;
• Boeing 777-300ER – 7800 кг/ч;
• Boeing 787-10 – 5700 кг/ч;
• Airbus A320-200 – 2500 кг/ч;
• Airbus A380 – 13000;
• SSJ100 – 1700.

Популярные военные самолеты

Британский популярный журнал Flight International составил рейтинг наиболее популярных военных самолетов мира.

В ТОП-10 вошли 4 самолета, стоящие на вооружении России. Уступив первое место американскому F-16, второе место заняли истребители Су-27/30. В ТОПе на 5 месте еще один российский многоцелевой Миг – 29. Седьмое занял штурмовик Су-25, а замыкает список Су-24.

Где у самолета находятся баки

Все модели новых самолетов имеют в крыльях, стабилизаторе или киле кессон-баки – герметическую полость, изготовленную из резиновых материалов, что при перегрузке и ударе предотвращает повреждение.

Иногда, чтобы повысить безопасность, эти кессон-баки размещают в специальных отсеках.

Особо крупные лайнеры оснащены несколькими баками для топлива, которые при помощи шлангов соединены между собой. С помощью насосов горючее можно перекачивать из одного бака в другой.

Военные самолеты часто оборудуются подвесными баками, которые дополняют основной, т.е. позволяют иметь больший запас топлива.

У многих самолетов для хранения горючего предусмотрены баки, находящиеся в крыльях и центральной части. Расходуется вначале топливо из расположенных в крыльях отсеков, а затем из концевых емкостей.

Важно:

Но, к двигателям поступает топливо лишь из расходного бака, куда насосами его перекачивают из дополнительных.

У других дополнительный бак имеется в хвосте. Это позволяет утяжелить заднюю часть и облегчить взлет, улучшить центровку во время полета.

Как заправляют самолеты

Для заправки воздушных судов существует два способа – классический, применяемый в аэропортах, и в воздухе (во время полета).

Дозаправка в воздухе

Дозаправка в полете – процедура сложная, требующая от пилотов большого опыта. Применяется редко в условиях, когда невозможно приземлиться. Самолеты приближаются на 20 метров, соединяются с помощью штанги, шланга-конуса или по методу крыло в крыло.

Способ придуман в России более 100 лет назад. Это опасный и зрелищный процесс. Обычно заправщиком выступает Ил-78М модернизированный, который может дозаправить истребители Миг29/32, для чего потребуется до 6 минут, Су – 27, штурмовик Су -24М, бомбардировщики Ту-160 и Ту-95 (20 минут).

Заправка в аэропортах

На стоянках предусмотрены для заправки гидранты, которые предназначены для перекачки топлива в баки самолетов.  Распространен и второй способ – использование  топливозаправщиков – цистерн разной емкости, в которые горючее подвозят к самолетам, предварительно наполнив их в пунктах налива. Для безопасности пассажиров заправку проводят до их посадки в самолет.

У оператора имеется прибор с кнопкой, которую требуется нажимать  с определенной периодичностью. Пропущенное нажатие воспринимается системой как нештатная ситуация, и подача топлива прекращается. Автоматика отключается, когда в бак поступило запланированное количество топлива.

Сколько в среднем заправляют топлива

Для того чтобы ответить на вопрос о том, сколько нужно залить топлива в самолет, важно

знать расстояние до пункта назначение, наличие промежуточных пунктов приземления, учитывать метеоусловия. Также нужно учесть количество горючего, необходимого при ожидании посадки и на непредвиденные обстоятельства.

Требования к бензину для авиации

Чтобы предотвратить риск катастроф, повреждение двигателей и их быстрый износ, важно, выбирая топливо, брать во внимание предъявляемые к нему требования.

Базовые требования для него такие же, как описано в разделе «Требование к горючему для авиации».

Отличие от обычного дизельного топлива

Топливо для авиации – это продукт нефтеперегонки. От дизтоплива он отличается степенью очистки. То есть, вначале методом щелочной обработки получают бензиновую и керосиновую фракции, и только потом — дизельное топливо.  РТ не содержит кислорода, серы и азота, а в дизтопливе они могут присутствовать.

Керосин отличается высокой устойчивости к детонации, что важно для воздушного транспорта, летающего на сверхзвуковой скорости, когда корпус ЛА нагревается из-за трения о воздух (в том числе топливный бак). Температура кипения, октановое число, молекулярная масса и вязкость у них тоже разные.

Смесь нафтеновых, ароматических и парафиновых углеводов, строго выверенная в процентном соотношении, используют исключительно для двигателей, работающих на низких оборотах.