Виды авиационного топлива

Почему самолет не может загореться во время заправки

При заправке воздушного судна оператор топливозаправщика заземляет машину в специальной точке заземления на стоянке самолета. Затем присоединяет трос выравнивания потенциалов для снятия статического напряжения, накопленного в полете, чтобы оно ушло в землю. Только после принятия всех мер безопасности оператор приступает к заправке.

Москва, 28 фев — ИА Neftegaz.RU. Где в самолете хранится авиационное топливо? Правда ли, что заправка воздушных судов не сложнее, чем заправка автомобиля? Может ли в самолете оказаться некачественный керосин? На эти и другие вопросы «Энергии+» в День гражданской авиации ответил Дмитрий Сахно — главный специалист по надежности оборудования для заправки самолетов компании Газпром нефть.

Почему в самолете не может оказаться некачественного топлива

Перед заправкой самолета авиационный керосин проходит несколько ступеней проверки. Когда его привозят с нефтеперерабатывающего завода на склады топливной компании, осуществляется входной контроль качества. Затем проводят детальный лабораторный анализ, и только после этого топливу выдают паспорт.

Перед заправкой в самолет авиационный керосин проходит несколько этапов контроля: в баки судна попадает только качественное топливо

Последняя проверка ждет перед заправкой в крыло — это аэродромный контроль. Его проводят командир воздушного судна (или кто-то из пилотов) и оператор топливозаправщика. С нижней точки цистерны в подготовленную чистую посуду отбирается проба. Ее смотрят на просвет, чтобы определить, что в топливе нет механических примесей, воды и кристаллов льда. Когда экипаж убедился в качестве топлива и дано разрешение на заправку, оператор приступает к ней.

Авиационное топливо — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата для получения теплов

Авиационное топливо — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата для получения тепловой энергии в процессе окисления кислородом воздуха (сжигания).
Делится на 2 типа — авиационный бензин и керосин, а для ракетного топлива — еще нафтил.
Бензин применяются, как правило, в поршневых двигателях, керосин — в турбореактивных.
Также известны разработки дизельных поршневых авиационных моторов, которые использовали дизельное топливо, а в настоящее время — керосин.
На данный момент из-за прогрессирующего дефицита нефти ищутся способы для замены нефтяного авиационного топлива, в том числе рассматриваются варианты топлива: синтетическое, криогенное (включая жидкий водород), криогенное метановое топливо (КМТ) и другие.
Любой авиационный двигатель рассчитывается под определенный тип (сорт) топлива, на котором он выдает требуемые параметры по мощности, приемистости, надежности, ресурсу, и рекомендуемые аналоги топлива, на которых допускается, как правило, ограниченная эксплуатация, с потерей ряда характеристик двигателя.

13 августа 2021 в 15:10 , 19 июня 16:02

Применение SAF позволяет сократить выбросы парниковых газов на 80 %

Устойчивое авиационное топливо (Sustainable aviation fuel, SAF) — это экологически чистое авиационное топливо, используемое в реактивных самолетах и ​​сертифицированное как экологически безопасное.
Оно производится из экологически чистого сырья и по своему химическому составу очень похоже на традиционное ископаемое авиационное топливо.
Реактивное топливо обладает большим запасом энергии для своего веса, и именно эта плотность энергии действительно сделала возможными коммерческие полеты.
На сегодняшний день нет никаких других жизнеспособных вариантов быстрой перевозки групп людей на очень большие расстояния, поэтому мы зависим от этого вида топлива в авиации.

Существует 2 типа SAF:

• синтетическое — получают из диоксида углерода и воды обычно с применением электролиза;
• биотопливо — получают путем преобразования биомассы из растительных и отработанных масел, животного жира, отходов сельского хозяйства, целлюлозы, водорослей, сырья для производства сахара и крахмала.

Такое топливо имеет низкий углеродный след.
Применение SAF позволяет сократить выбросы парниковых газов на 80 %.

Впервые важность разработки альтернатив реактивному топливу обсудили в 2007 г. на сессии Международной организации гражданской авиации (ИКАО, ICAO).
Концепция экологически устойчивого авиатоплива была выдвинута ИКАО уже в 2009 г.
По данным организации, к началу 2021 г. с применением SAF выполнено более 350 тыс. пассажирских рейсов.

Некоторые страны уже разработали стратегии по переходу на SAF:

• США и Австралия планируют заменить им традиционное горючее на 50 % к 2050 г.,
• Норвегия, Швеция и Финляндия — на 30% к 2030 г.,
• Израиль — на 20 % к 2025 г.,
• Испания, Франция и Германия — на 2 % к 2025 г.

SAF можно смешивать на 50% с традиционным авиатопливом, и все тесты качества проводятся в соответствии с традиционным авиатопливом.
С ним можно обращаться так же, как с традиционным авиатопливом, поэтому никаких изменений в инфраструктуре заправки или для самолета, желающего использовать SAF, не требуется.

Как топливо «путешествует» по самолету

Большинство гражданских самолетов заправляют через специальный штуцер, установленный в крыле (к нему проще всего подвести заправщик). Затем топливо распределяется по бакам через специальную систему. Внутри самолета есть насосы, с помощью которых можно перекачивать и распределять авиакеросин из одного бака в другой. Насосы увеличивают давление, чтобы в емкости с керосином не образовались воздушные подушки, обеспечивая стабильную подачу топлива в камеру сгорания.

В большинстве самолетов перед попаданием в двигатель авиационный керосин из баков перекачивается в расходный бак, расположенный в центре судна.

От чего зависит количество топлива в самолете

Объем закачиваемого в судно топлива рассчитывается перед каждой заправкой: для этого учитывают остаток топлива в самолете, предстоящий маршрут, примерную общую массу пассажиров и груза. На современных летательных аппаратах есть бортовые компьютеры, которые управляют в том числе заправкой. На них можно выставить нужное количество топлива, и баки автоматически закроются после заполнения.

Как заправляют самолеты

Специальных АЗС для пассажирских самолетов в воздухе нет. Заправить судно можно только на земле. В крупных гражданских аэропортах строят централизованные заправочные системы (ЦНЗ) для перекачивания подготовленного топлива по трубам: со склада до гидранта. Гидранты устанавливают на перроне в зонах стоянки судов. Специальная машина подъезжает на стоянку, подключается к гидранту и самолету и заправляет его.

Большинство аэропортов в нашей стране крупными не назовешь: ЦНЗ в них нет, но на помощь приходят аэродромные топливозаправщики — грузовые машины с оборудованием для заправки и цистернами объемом 5–60 м³. Топливо в эти цистерны закачивают в пунктах налива, расположенных на складах.

Топливозаправщик — специальная машина с оборудованием для заправки самолетов

Реактивное топливо

Керосин — фракция нефти, выкипающая в основном в интервале температур 200-300°С
Реактивное топливо, топливо для авиационных реактивных двигателей — это как правило, керосиновые фракции, получаемые прямой перегонкой из малосернистой (например, Т-1) и сернистой (ТС-1) нефти.
В настоящее время прямоперегонного авиационного топлива мало, широко применяется гидроочистка и добавка присадок.
Керосин применяется для бытовых целей как печное и моторное топливо, растворитель лаков и красок.
Реактивное топливо применяется в качестве горючего для газотурбинных двигателей (ГТД) самолетов и вертолётов гражданской и военной авиации, и кроме того, топливо на борту воздушного судна также может использоваться в качестве теплоносителя или хладагента (топливно-воздушные и топливно-масляные радиаторы), и в качестве рабочей жидкости гидросистем (например, управление сечением реактивного сопла двигателя).
Также реактивное топливо широко применяются как растворитель при техническом обслуживании воздушных судов, при очистке от загрязнений ручным либо машинным способом (например, в ультразвуковой установке для очистки фильтров в качестве рабочей жидкости применяется авиакеросин).
Авиационное реактивное топливо проходит в общей сложности до 8 ступеней контроля качества, а в Российской Федерации, кроме того, и приемку военным представителем.

Для реактивного топлива основными показателями качества являются:

• массовая и объемная теплота сгорания;
• термостабильность топлива;
• давление насыщенных паров;
• кинематическая вязкость;
• совместимость с конструкционными и уплотнительными материалами;
• нагарные и противоизносные свойства;
• электропроводность;
• серность;
• кислотность.

Реактивное топливо вырабатывается в основном из среднедистиллятных фракций нефти, выкипающих при температуре 140-280 С° (лигроино-керосиновых).
Широкофракционные сорта реактивного топлива изготовляются с вовлечением в переработку бензиновых фракций нефти.

Для получения некоторых сортов реактивного топлива (Т-8В, Т-6) в качестве сырья применяются вакуумный газойль и продукты вторичной переработки нефти.

Реактивное топливо на 96-99 % состоят из углеводородов, в составе которых различают 3 основные группы:

• парафиновые;
• нафтеновые;
• ароматические.

Кроме углеводородов в реактивном топливе в незначительных количествах присутствуют сернистые, кислородные, азотистые, металлорганические соединения и смолистые вещества.
Их содержание в реактивном топливе Регламентируется стандартами.
В России и странах СНГ, эксплуатирующих советскую авиатехнику, используются следующие типы авиационного топлива:

Варианты авиационного топлива

Для заправки гражданских и военных самолётов используют всего два вида топлива: керосин и авиационный бензин. И хоть оба варианта приемлемы по своим техническим показателям, всё же есть между ними такие отличия, которые диктуют пригодность для того или иного воздушного судна. Так, для поршневых ДВС используется авиационный бензин, а для газотурбинных двигателей — дизель.

Само по себе любое горючее для авиации – это топливо, которое попадая в камеру сгорания, даёт тепловую энергию в турбинах. И этой энергии должно хватить, чтобы поток газа из турбин мог оттолкнуть всё тело самолёта от воздуха и поднять его вверх.

Для авиационного топлива важны показатели:

• температура сгорания, а также та, при которой горючее будет стабильным;

• серность и уровень кислотности;

• вязкость и парообразование;

• нейтральность ко всем материалам, из которых могут быть сделаны детали и прокладки.

Разница между видами авиационного топлива заключается не только в характеристиках. А также оно различается и по востребованности. Всё больше марок самолётов конструируется именно под керосин, то есть реактивное топливо. Двигатели для самолётов, рассчитанные на работу от бензина, отходят на второй план.  

Авиационный керосин

Углеводородное топливо, которое получают из малосернистых и сернистых фракции нефти, и есть авиационный керосин. Используется для этого прямая перегонка либо гидроочистка с последующим добавлением необходимых присадок. Второй способ наиболее распространён в современной переработке нефтепродуктов.

Авиационный керосин, он же реактивное топливо, делится на два вида. Один изготавливается для дозвуковой авиации и называется Т-1, Т-2. Второй же для сверхзвуковых самолётов: Т-6 и Т-8В.

Разница между ними существенная. В каждом случае требуется вырабатывать определённую мощность, причём для сверхзвуковой авиации она должна быть больше. Соответственно, реактивное топливо для неё по своему составу тяжёлое, то есть имеет более крупную фракцию, чем, например, керосин ТС–1, аналог дизеля Jet-A.

В технологии получения крупнофракционного керосина присутствует вакуумный газойль. Температура работы 195–315 С°.

Это не значит, что мелкофракционное топливо для самолётов хуже. Дело в том, что оно быстрее сгорит при разогреве сверхзвукового двигателя. Если же такой керосин использовать для обычной, дозвуковой авиации, то его состав даст работать двигателям идеально.

В процессе изготовления мелкофракционного керосина используются бензиновые фракции. Температура работы в диапазоне 140–280 С°.

Есть и такие показатели, которые одинаковы для обоих видов реактивного топлива. Чтобы оно было использовано наиболее эффективно, добавляются специальные присадки.

1. Препятствующая образования статики. Благодаря этой присадке исключается риск накопления статического электричества. Если её не использовать, увеличение статики может привести к возгоранию керосина прямо в топливном отсеке самолёта.

2. Предотвращающая окисление. Используется, чтобы двигатель авиационного судна получал одинаково хорошее топливо на протяжении всего рейса. Если ее не использовать, то под воздействием высоких температур в реактивном топливе начинают образовываться смолы. Результат — двигатель уже будет не керосин получать, а совершенно другую жидкость, не способную довести без проблем самолёт до пункта назначения.

3. Уменьшающая трение. Благодаря такой присадке минимизируется износ деталей двигателя. Если её не использовать, то велика вероятность неожиданных поломок во время рейса.

4. Не дающая воде превратиться в кристаллы. В составе керосине допускается мизерный % воды. На определённой высоте, под воздействием низких температур она может кристаллизоваться.

Точный состав реактивного топлива знают только технологи. В целях безопасности и честной конкуренции между нефтеперерабатывающими заводами, эта информация не может предаваться гласности.

Авиационный бензин

С помощью прямой перегонки нефти или риформинга, и последующего добавления этила получают авиационный бензин. Перегонка используется всё реже, так как не даёт возможность повысить октановое число. Современные технологии производства позволяют выпускать авиационный бензин того качества, которого требует двигатель самолёта.

Как и в случае с авиационным керосином, бензин для воздушных судов тоже делится на два вида: прямогонный с низким октановым числом и октил-бензин в высоким содержанием октана. В зависимости от его числа, бензин делится по маркам: Б-70, Б-92, Б-95, Б-100/130.

Используется авиабензин малыми судами, чаще всего, частного сектора. Поршневые двигатели для авиации всё больше становятся исключением, чем правилом. А потому и использование бензина для самолётов с каждым годом уменьшается. Исключение касается только Б-70, так как эта марка топлива используется для промывки деталей, что всегда было и будет необходимо.

Отличие авиабензина от автомобильного бензина довольно условное. Если бензин по своей сути — топливо для поршневых двигателей, то неважно, в машине такой мотор стоит или в относительно небольшом самолёте. На сегодняшний день частные владельцы малых воздушных судов предпочитают использовать именно автомобильный бензин АИ-95.

Оно идеально подходит для поршневых двигателей внутреннего сгорания, которые устанавливаются на судах малой авиации. А также соответствует основным требованиям благодаря современным присадкам:

• защищает детали от коррозии;

• не подвержен детонации;

• выдерживает температуру кипения до 205 С°.

К слову сказать, прямогонный бензин, то есть тот, что с низким октановым числом, выдерживает температуру только до 130 С°. И когда-то это был один из поводов отказаться от использования низкооктановых марок бензина в сфере авиации.

Авиационное топливо и октановое число

Один из характерных признаков авиационного керосина и бензина — октановое число. Это показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива. Говоря простым языком, октановое число говорит о том, насколько топливо может выдерживать сжатие и не самовоспламениться.

Чем выше октановое число у авиационного керосина и бензина, тем стабильнее топливо. Однако здесь происходит интересный момент.

Керосин по своей природе не имеет высокого октанового числа. Как правило, оно не превышает показатель «50». Именно по этой причине в авиационном дизельном топливе антидетонационных присадок гораздо больше, чем в бензине.

Современные технологии позволили добиться от авиационного керосина показателей, гораздо лучших, чем способен дать даже самый высокооктановый бензин.

Сегодня в РФ используется регламентированное реактивное топливо. В законодательстве прописаны виды и типы керосина для каждой марки самолёта.

С совершенствованием двигателей, изменяется и состав горючего, что незамедлительно учитывается в законодательных актах. Это позволяет авиации РФ быть безопасной эффективной.

Сколько керосина помещается в топливные баки

Среднемагистральный самолет может вместить до 15 т топлива. Такое количество позволяет пролететь около 7000 км, то есть добраться, например, из Москвы в Новосибирск. Более крупные дальнемагистральные самолеты, которые пролетают свыше 7000 км, могут вместить и израсходовать за полет более 100 т авиационного керосина.

Как заправляют самолёты и сколько нужно топлива

Для заполнения топливных баков самолёта используются разные способы. Во-первых, прямо к аэродрому может быть подведён трубопровод. Во-вторых, в технической зоне могут стоять цистерны, и из них происходит заправка с помощью насоса. В случае с небольшим самолётом возможен и третий способ, то есть заправка прямо из автоцистерны, как из колонки АЗС.

Ещё один способ заправки возможен прямо в воздухе. Но это уже касается больше военной техники, а не гражданской.

На вопрос о том, сколько нужно топлива для заправки самолёта, ответить очень сложно. Можно составлять формулы с показателями расстояния, веса самолёта с пассажирами и полными баками, с погрешностью на ветер и прочими. Но нам никогда не узнать точную цифру, сколько топлива нужно для заправки.

Всё дело в том, что ёмкость баков современной авиатехники — это закрытая информация для общественности. Только устаревшие самолёты, которые изучают как наглядное пособие в музеях, может похвастать открытостью во всех отношениях.

Однако, даже если бы конструкционные особенности каждой модели самолёта были доступны для всех, мы всё равно не смогли бы с точностью рассчитать расход топлива у разных самолётов. Причина может быть масса и одна из них — постоянное совершенствование авиационного топлива и увеличение его КПД.

Где в самолете хранится топливо

Авиационный керосин хранится в топливных баках, расположенных в крыле и центральной части воздушного судна. Размещение в крыле улучшает аэродинамические свойства самолета и упрощает управление им.

При взлете против движения судна дует сильный встречный ветер, и крыло начинает изгибаться в местах крепления к корпусу — самолет «машет крыльями», как птица, что затрудняет управление судном. Топливо в крыле препятствует изгибу и позволяет достичь нужной жесткости благодаря силе тяжести, прямопропоциональной массе топлива. Когда самолет в небе, тот же эффект помогает центрировать судно, которое одновременно пытаются вывести из равновесия четыре силы: давление воздуха сверху, встречный ветер, воздушные потоки снизу и с боков.

При заходе на посадку, напротив, лучше, если масса самолета, включая топливо, будет меньше. Чем меньше масса, тем ниже нагрузка на корпус и деформация шасси при приземлении. Поэтому к концу рейса остается только аварийный запас топлива.

Требования к видам горючего для самолётов

От того, какое топливо будет залито в бак самолёта, зависит, прежде всего, безопасность полёта. Второстепенное влияние, но не менее важное, горючее для воздушных судов оказывает ещё на ряд факторов:

• дальность рейса — чем хуже топливо, тем меньшее КПД от него можно получить;

• долговечность деталей — в качественном нефтепродукте всегда есть присадки, предотвращающие излишнее трение и возникновение коррозии;

• «выхлоп» в атмосферу — современное топливо не должно загрязнять окружающую среду.

Всё это только поверхностные требования, понятные обывателю. Каждый человек, садясь в самолёт, хочет долететь до своего пункта назначения целым и невредимым, и желательно с наименьшим количеством пересадок. И, конечно же, сегодня нет тех, кто не думал бы о сохранении природы.

Если же говорить о лётчиках, техниках и конструкторах, то они со знанием дела предъявляют к авиационному топливу гораздо больше требований. Конечно же, они ведут к тем же результатам, которых хотим и мы, простые обыватели. Только требования специалистов больше нацелены на недопущение даже намёка на нештатную ситуацию, а не решение только видимых проблем.

Авиационный бензин

Основная область применения авиационного бензина — топливо высоконагруженных поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Основной способ производства авиационного бензина — прямая перегонка нефти, каталитический крекинг или риформинг без добавки или с добавкой высококачественных компонентов, этиловой жидкости и различных присадок.
Для авиабензина основными показателями качества являются:

• детонационная стойкость (определяет пригодность бензина к применению в двигателях с высокой степенью сжатия рабочей смеси без возникновения детонационного сгорания);
• фракционный состав (говорит об испаряемости бензина, что необходимо для определения его способности к образованию рабочей топливовоздушной смеси; характеризуется диапазонами температур выкипания (40-180(°)С) и давлений насыщенных паров (29-48 кПа));
• химическая стабильность (способность противостоять изменениям химического состава при хранении, транспортировке и применении).

Классификация авиационного бензина основывается на их антидетонационных свойствах, выраженных в октановых числах и в единицах сортности.
Сорта советского авиационного бензина ранее маркировались по системе: буква Б и через дефис — цифра, обозначающая октановое число.

Как пример, в СССР в 1950^х гг. выпускался авиационный бензин — Б-59, Б-70, Б-74, Б-78б и Б-78г, причем 2 последних несколько различались по химическому составу, что обозначали литеры после цифры: б — это из бакинских месторождений нефти, а г — из грозненских.
В дальнейшем для повышения октанового числа в бензин вводилась антидетонационная присадка:

• продукт Р-9 (тетраэтилсвинец — 55%, бромистый этил — 35%, монохлорнафталин — 10%, красный краситель);
• продукт В-20 (тетраэтилсвинец — 55%, бромистый этил — 35%, дихлорэтан — 10%, синий краситель);

Присадка добавлялось по объёму от 1 до 4 см³/литр.

Бензин с присадкой имел маркировку:

• на основе Б-59: 1Б-59(73), 2Б-59(78), 3Б-59(81), 4Б-59(82)
• на основе Б-70: 1Б-70(80), 2Б-70(85), 3Б-70(87), 4Б-70(88)
• на основе Б-74: 1Б-74(85), 2Б-74(88), 3Б-74(90), 4Б-74(92)
• на основе Б-78: 1Б-78(87), 2Б-78(92), 3Б-78(93), 4Б-78(95)
• где цифра перед буквой Б означает объём количества присадки в см³/литр бензина.

В скобках число показывает итоговое октановое число смеси бензина с присадкой.
Также готовились топливные смеси, с добавлением в бензин бензолов и изооктанов, с октановым числом 95:
Смесь №1: 60% Б-70, 20% изооктана и 20% неогексана.
Смесь №2: 60% Б-70, 20% алкилбензола и 20% неогексана.
Смесь №3: 60% Б-70, 32% изооктана и 8% изопентана.
С распространением турбореактивных двигателей производство авиационного бензина было значительно сокращено.
К концу 20^го века в производстве оставались этилированный бензин Б-91/115 и Б-95/130, которые маркируются по ГОСТ 1012-72 через дробь: в числителе — октановое число или сортность на бедной смеси, в знаменателе — сортность на богатой смеси.
Затем производство этого бензина в России было полностью прекращено, а парк легкомоторной авиации начал использовать автомобильный бензин АИ-95 или импортный бензин AVGAS 100LL (с осени 2016 года 100LL производится в РФ по ГОСТ Р 55493-2013).
Также осталось производство бензина Б-70, который долгое время применялся в качестве горючего для турбостартеров двигателей самолётов типа Ту-16, Ту-22, МиГ-21 и ряда др.
В настоящее время этот бензин в основном применяется при техническом обслуживании техники в качестве растворителя.

Заправка самолета «в крыло»

В самолетах определенных типов есть дополнительный топливный бак, как правило, размещенный в хвосте. Это позволяет увеличить дальность полета и так же влияет на центровку судна, как топливо в крыле (за счет силы тяжести), но в намного меньшей степени. Поэтому в последнюю очередь расходуется топливо из баков в крыле.