Алфавитный указатель

Топливо авиационное

Топливо авиационное — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя ЛА для получения тепловой энергии в процессе окисления кислородом воздуха (сжигания). К Т. а. относятся авиационные бензины и реактивные топлива. Первые применяются в поршневых двигателях, вторые — в турбореактивных и турбовинтовых.

Из совокупности показателей, характеризующих качество авиационного бензина, наиболее важными являются детонационную стойкость, фракционный состав и химическая стабильность. Детонационная стойкость определяет пригодность бензина к применению в двигателях с высокой степенью сжатия рабочей смеси без возникновения детонационного сгорания, вызывающего большие ударные нагрузки на поршни и перегрев головок цилиндров. Фракционный состав характеризует испаряемость бензина, что определяет его способность к образованию рабочей топливовоздушной смеси; химическая стабильность — способность противостоять изменениям химического состава при хранении, транспортировке и применении.

Авиационные бензины получают главным образом из бензиновых фракций путём прямой перегонки нефти, каталитического крекинга или риформинга без добавки или с добавкой высококачественных компонентов, этиловой жидкости и различных присадок. Фракционный состав авиационных бензинов характеризуется диапазонами температур выкипания (40—180°С) и давлений насыщенных паров (29—48 кПа).

Классификация авиационных бензинов основывается на их антидетонационных свойствах, выраженных в октановых числах и в единицах сортности. Сорта отечественных авиационных бензинов маркируются, как правило, дробью: в числителе — октановое число или сортность на бедной смеси, в знаменателе — сортность на богатой смеси, например, Б‑95/130. Встречается маркировка авиационных бензинов и по одним октановым числам (например, Б‑70). Авиационные бензины выпускаются трёх марок: Б‑95/130, Б‑91/115 и Б‑70 (табл. 1). Из перечисленных сортов наибольшее применение находят авиационные бензины Б‑91/115 и Б‑95/130.

Основными показателями качества реактивных топлив являются массовая и объёмная теплота сгорания, термостабильность топлива, давление насыщенных паров, вязкость при минусовых температурах, совместимость с конструкционными и уплотнительными материалами, нагарные и противоизносные свойства. Совокупности перечисленных требований авиационные бензины не удовлетворяют главным образом из-за пониженной плотности, высокой испаряемости и плохих смазочных свойств. В связи с этим бензины в качестве основных топлив для ТВД и ТРД не применяются.

Реактивные топлива вырабатываются в основном из среднедистиллятных фракций нефти, выкипающих при температуре 140—280°С (лигроино-керосиновых). Широкофракционные сорта реактивных топлив (Т‑2) изготовляются с вовлечением в переработку также бензиновых фракций нефти. Для получения некоторых сортов реактивных топлив (Т‑8В, Т‑6) в качестве сырья применяются вакуумный газойль и продукты вторичной переработки нефти. В реактивные топлива могут вводиться функциональные присадки (антиокислительные, противоизносные и др.).

Реактивные топлива на 96—99% состоят из углеводородов, в составе которых различают три основные группы — парафиновые, нафтеновые и ароматические. Содержание каждой из этих групп в составе топлива определяется природой нефти и технологией его производства. Содержание в топливе ароматических углеводородов регламентируется стандартами главным образом из-за их повышенной склонности к нагарообразованию и дымлению. Ограничивается в реактивных топливах также содержание непредельных углеводородов (через показатель «йодное число») как химически нестабильных. Кроме углеводородов в реактивных топливах в незначительных количествах присутствуют сернистые, кислородные, азотистые, металлорганические соединения и смолистые вещества. Их содержание в реактивных топливах Регламентируется стандартами. Так, например, нормируется содержание сернистых соединений, зольных продуктов, органических кислот и смол. Ограничение количества указанных гетероатомных соединений в топливе вызвано их отрицательным влиянием на термостабильность, антикоррозионные и некоторые другие эксплуатационные свойства.

По способу получения реактивные топлива делятся на прямогонные и гидрогенизационные. Первые (Т‑1, ТС‑1, Т‑2) получаются непосредственно из отогнанных фракций нефти без их глубокой переработки. Технология получения вторых (РТ, Т‑8В, Т‑6) включает такие процессы, как гидроочистку (РТ, Т‑8В), глубокое гидрирование (Т‑6), гидрокрекинг (Т‑8В), основным содержанием которых является воздействие водорода при высоких давлениях и температурах на углеводороды и гетероорганические соединения нефти. При гидроочистке из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные и содержащие серу, азот и кислород нестабильные соединения практически без изменения углеводородного состава топлива. При гидрокрекинге и гидрировании наряду с очисткой исходного сырья происходит изменение его углеводородного состава (превращение непредельных соединений в насыщенные).

Применение гидрогенизационных процессов при производстве реактивных топлив позволяет расширить сырьевую базу топлив и значительно повысить их термостабильность. Основными сортами отечественных реактивных топлив являются ТС‑1, РТ и Т‑6 (табл. 2).

Топливо ТС‑1 является массовым реактивным топливом для дозвуковой авиации и сверхзвуковой авиации с ограниченной продолжительностью сверхзвукового полёта. Топливо РТ полностью удовлетворяет эксплуатационным требованиям, предъявляемым к топливу ТС‑1, и может применяться вместо него. Вместе с тем, будучи более термостабильным, оно допускает нагрев в топливной системе силовой установки до более высоких температур, и поэтому допущено к применению в теплонапряжённых двигателях самолётов с увеличенной продолжительностью сверхзвукового полёта, в течение которого вследствие аэродинамического нагревания возможно значительного повышение температуры топлива в баках самолёта.

Топливо Т‑6 высокотермостабильное, имеет повышенную плотность и низкое давление насыщенных паров. Эти качества определяют применение топлива Т‑6 на высокоскоростных самолётах с большой продолжительностью сверхзвукового полёта.

Наряду с основными сортами реактивных топлив промышленностью могут вырабатываться резервные. Резервным по отношению к топливу ТС‑1 является топливо Т‑2, резервным по отношению к топливам РТ и Т‑6 — топливо Т‑8В. Топливо Т‑2 — широкофракционное прямогонное реактивное топливо с плотностью не менее 755 кг/м3, давлением насыщенных паров не более 13 кПа, выкипающее в диапазоне температур 60—280°С. Благодаря более широкому, чем у топлива ТС‑1, фракционному составу топливо Т‑2 имеет по сравнению с топливом ТС‑1 в 1,3—1,8 раза больший выход из нефти. Топливо Т‑8В характеризуется повышенной плотностью (не менее 800 кг/м3), примерно вдвое меньшим, чем у топлив ТС‑1 и РТ, давлением насыщенных паров и высокой термостабильностью.

В связи с постепенным истощением запасов нефтяного сырья исследуются новые виды авиационных топлив, в том числе синтетическое топливо, криогенное топливо (включая жидкий водород), криогенное метановое топливо (КМТ) и др. В 1989—90 на жидком водороде и КМТ был испытан самолёт Ту‑155, в 1987—88 на сконденсированном техническом бутане — вертолёт Ми‑8Т. См. также Боросодержащее топливо.

Лит.: Саблина З. А., Состав и химическая стабильность моторных топлив, М., 1972; Дубовкин Н. Ф., Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Справочник, М., 1985.

Табл. 1 — Основные данные авиационных бензинов

Показатель

Марка бензина

Б‑95/130

Б‑91/115

Б‑70

Содержание тетраэтилсвинца, г на 1 кг бензина, не более………

3,3

2,5

0

Детонационная стойкость:

октановое число по моторному методу, не менее……………….

95

91

70

сортность на богатой смеси…..

130

115

Теплота сгорания (низшая), МДж/кг (ккал/кг), не менее…...

43,2 (10300)

43,2 (10300)

Фракционный состав:

перегоняется при температуре, °С, не выше:

 

 

 

10%……………………………... 

82

82 

88

50%……………………………...

105

105

105

90%……………………………...

145

145

145

97,5%……………………………

180

180

180

остаток, %, не более…………...

1,5

1,5

1,5

давление насыщенных паров, кПа;

не менее………………………...

29

29

не более…………………………

48

48

48

Йодное число, г иода на 100 г бензина, не более………………

10

2

2

Содержание смол, мг на 100 мл бензина, не более………………

4

3

2

Цвет……………………………

Жёлтый

Зелёный

Бесцветный

Примечание. Температура начала перегонки не ниже 40°С, кристаллизации — не выше — 60°С.

 

Табл. 2 — Основные данные реактивных топлив.

Показатель

Марка топлива

ТС‑1

РТ

Т‑6

Плотность при 20°С, кг/м3, не менее………………………...

775

775

840

Фракционный состав:

 

 

 

температура начала перегонки, °С,

не выше…………………………

150

не ниже…………………………

135

195

перегоняется при температуре, °С,

не выше:

 

 

 

10%……………………………..

165

175

220

50%……………………………...

195

225

255

90%……………………………...

270

270

290

98%……………………………...

250

280

315

Вязкость кинематическая, сСт: при температуре20°С,

не менее………………………...

1,25

1,25

не более…………………………

4,5

при температуре -40°С,

не более…………………………

8

16

60

Теплота сгорания(низшая), МДж/кг(ккал/кг), не менее……

 

43

(10250)

43,2

(10300)

43

(10250)

Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже……………...

28

28

Температура начала кристаллизации, °С, не выше…………………………….

-60

-60

-60

Иодное число, г иода на 100 г топлива, не более

3,5

0,5

1

Содержание смол, мг на 100 мл топлива, не более………………

5

4

6

Энциклопедия авиации