- топливо авиационное
то́пливо авиацио́нное — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата 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.
Литература:
Саблина З. А., Состав и химическая стабильность моторных топлив, М., 1972;
Дубовкин Н. Ф., Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Справочник, М., 1985.Ф. П. Фёдоров.
Таблица 1. Основные данные авиационных бензинов.
Примечание. Температура начала перегонки не ниже 40°С, кристаллизации — не выше — 60°С.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 Таблица 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 температуре 20°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 (10 250) 43,2 (10 300) 43 (10 250) 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 «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. Свищёв Г. Г.. 1998.
