Авиационный бензин: характеристика

Авиационный бензин – это легковоспламеняющаяся жидкость, которая поступает в мотор летательного аппарата, смешиваясь с воздухом, чтобы получить тепловую энергию в результате процесса окисления кислородом поступающего воздуха в камеру сгорания. На таком топливе работают поршневые двигатели.

В авиационном бензине ценятся следующие показатели:

• Детонационная стойкость.
• Химическая стабильность.
• Фракционный состав.

Измерение параметра стойкости к детонации авиационного бензина необходимо для принятия решения о пригодности использования такого топлива в агрегатах, где происходит высокая степень сжатия поступающей из бензобака смеси. Для нормальной работы мотора летательного аппарата важно избежать детонационного возгорания.

Фракционный состав необходимо знать для определения испаряемости бензина. Во время измерения выясняется, образует ли топливно-воздушную смесь.

Химическая стабильность – это противостояние изменениям состава горючей жидкости при транспортировке, хранении и эксплуатации.

Виды бензинов, используемых в авиации

Существует 2 вида базовых бензина – прямогонный и актил-бензин. Первый вид горючего получил популярность в середине XX века, добывали его путём прямой перегонки. Прямогонную горючую смесь получают методом ректификации и последующего отбора нефтяных фракций, которые испаряются при определённом нагреве. Если фракции испаряются при температуре до 100 градусов по Цельсию, бензин относят к первому сорту, если температура нагревания для испарения составляет до 110 градусов, то бензин именуют специальным. Если нефтяные фракции испаряются в бензине при температуре до 130 градусов, то горючее имеет 2 сорт качества.

У разных сортов бензина, полученных посредством перегонки, существует единый фактор, который их объединяет – низкое октановое число. При помощи прямогонного метода бензиновую смесь с ОЧ выше 65 получить возможно лишь из нефти, добытой в Азербайджане, Краснодарском крае, на Сахалине и территории Средней Азии. В других местах добычи «чёрного золота» горючая смесь из-за наличия парафиновых углеводородов получается с низким ОЧ.

Достоинства прямогонного бензина

Положительными качествами прямогонных бензинов являются:

• стабильность;
• антикоррозийные свойства;
• прекрасная испаряемость;
• высокая теплопроводность (около 10 500 б. кал/кг);
• устойчивость к низким температурам (до 100 градусов Цельсия);
• малая гигроскопичность.

Поскольку у такого топлива слишком высокая детонационная стойкость, его используют только вместе с примесями, в результате чего октановое число повышается.

Что такое октановое число?

Октановое число характеризует стойкость к детонации у горючего материала, т. е. способность жидкости самовоспламеняться во время сжатия в ДВС. Октановое число равняется содержанию изооктана в горючей смеси совместно с веществом н-гептаном. Смесь должна быть эквивалента по сопротивлению и детонации к исследуемому образцу топлива в нормальных условиях. Вещество изооктан плохо окисляется, поэтому его стойкость к детонации приняли за 100 единиц, а вещество н-гептан детонирует даже при малейшем сжатии, поэтому стойкость к детонации у него принята за ноль. Для определения сопротивляемости к детонации бензина, у которого ОЧ превышает 100 единиц, создали специальную шкалу. В ней используется изооктан с добавкой тетраэтилсвинца в разном количестве.

Разновидности ОЧ

Октановые числа делятся на два вида: ОЧМ и ОЧИ. ОЧИ (исследовательское октановое число) демонстрирует, как реагирует бензин при малой и средней нагрузке двигателя. Для определения ОЧИ используется установка, имитирующая мотор с одним цилиндром. Конструкция способна сжимать жидкость с переменной силой. Частота вращения коленвала равняется 600 об./мин при температуре 50 градусов Цельсия.

ОЧМ (моторное октановое число) демонстрирует поведение горючей жидкости во время больших нагрузок. Метод определения похож на предыдущей, однако частота вращения коленвала установки, имитирующей двигатель, составляет 900 об./мин, а температура воздуха на испытаниях достигает 150 градусов по Цельсию.

Повышение ОЧ благодаря присадкам

Современные моторы, использующиеся в авиации, нуждаются в топливе с минимальным октановым числом – не менее 95 единиц. Очищенные бензины после прямой перегонки получаются с низким октановым числом, они не подходят для использования в современных авиационных моторах. Повышения антидетонационных свойств можно добиться при помощи присадок. Ранее для этих целей применялась только этиловая жидкость. В наши дни были разработаны целые комплексы для увеличения ОЧ, которые содержат в себе кислородосодержащие компоненты, эфиры, стабилизаторы, красители, антикоррозийные вещества и многое другое.

Отличие бензина Б 91 115 от Avgas 100 ll

Авиационный бензин Б 91 115 – это смесь топлива, полученного прямой перегонкой с использованием каталитического риформинга. В состав такого топлива включены алкилбензолы, толуол и различные присадки (этил, антиокислитель, краситель). Авиационный бензин Avgas 100 ll состоит из смеси подобных высокооктановых и базовых компонентов. Для получения такой марки топлива добавляют этил, краситель и присадки, препятствующие образованию коррозии и статического электричества.

Отличия между двумя марками горючих веществ заключается в сортности, используемых присадках, компонентах и различном содержании тетраэтилсвинца. В первом сорте горючего количество тетраэтилсвинца не должно быть больше 2,5 г/кг, во втором – 0,56 г/л. Буквенный шифр ll в названии означает низкое содержание свинца в топливе. Чем меньше свинца в авиационном бензине, тем лучше его экологические характеристики. Более чистый бензин не только защитит природу от уничтожения, но и снизит отравляющее воздействие горючего на работников, постоянно вынужденных контактировать с ним. Стоит отметить, что законодательство РФ не регламентирует добавление в состав авиационного топлива присадок против коррозии, кристаллизации и статики.

Сортность топлива

Сортность смеси влияет на ее устойчивость к взрыву во время работы ДВС при максимально возможной мощности. К примеру, в сорте горючего под № 115 допускается прирост мощности во время работы ДВС на 15 процентов больше, чем на изооктане. Сортность авиационного бензина Avgas 100 ll, согласно документации, должна быть не менее 130 единиц. У авиационного бензина 91 115 – не меньше 115 единиц, исходя из ГОСТа 1012 на авиационные бензины. Топливо Avgas 100 ll даёт прирост к мощности, но только в том случае, если ДВС работает на обогащённой смеси. Мощность в этом случае увеличивается на 15 процентов, по сравнению с горючим сорта Б 91 115.

Производство авиабензина

Производство авиационного бензина – это сложный процесс, который заключается в следующих технологических операциях:

• Производство различных компонентов (стабильный катализатор, толуол и т. д.).
• Процесс фильтрации присадок и других компонентов.
• Смешивание присадок и компонентов.

В нашей стране авиабензин не производится. Причина кроется в запрете на производство этила в РФ. Даже если недостающий компонент закупать за границей, производство горючего материала экономически невыгодно из-за малых объёмов его потребления. Готовое топливо для летательных аппаратов закупается за границей. Сложившаяся ситуация ставит авиационную промышленность в России в невыгодное положение, ведь производство отечественных летательных аппаратов зависит от закупочных цен на топливо из-за границы, а также объёма закупок.

Зачем нужен тетраэтилсвинец в составе авиабензина?

В авиационные бензины в обязательном порядке добавляют вещество под названием тетраэтилсвинец (ТЭС). Это выгодно с точки зрения экономии, так как при его наличии в составе горючее имеет большую детонационную стойкость во время сжигания в моторе. Помимо этого, ТЭС препятствует износу подвижных частей двигателя самолёта. Необходимо добавить, что ТЭС в чистом виде не используется, его превращают в этиловую жидкость. Содержание тетраэтилсвинца в такой жидкости достигает 50 процентов.

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.

Бензин Б-70

Бензин авиационный Б-70 – это легковоспламеняющееся горючее, имеющее едкий запах. Попадание его на кожу, глаза или во внутренние органы может привести к необратимым процессам, так как вещество это весьма токсично. Все необходимые работы с таким горючим проводятся с работающей вентиляцией, а для защиты человека используют перчатки из резины.

Технические характеристики авиационного бензина Б-70:

• бесцветное и прозрачное вещество;
• плотность при комнатной температуре составляет не более 0,7 г/см³;
• начало перегонки – не выше 80 градусов Цельсия;
• процесс перегонки осуществляется при температуре не выше 100 градусов по Цельсию;
• ароматические углеводы в составе занимают не более 1,5 процентов;
• доля серы – не более 1,5%.