Luftfartsbrændstof - Aviation fuel
Aviation brændstoffer er råolie -baserede brændstoffer eller olie og syntetisk brændstof blandinger, der anvendes til magten fly . De har strengere krav end brændstoffer, der bruges til jordbrug, såsom opvarmning og vejtransport , og indeholder tilsætningsstoffer til forbedring eller vedligeholdelse af egenskaber, der er vigtige for brændstofydelse eller håndtering. De er petroleum- baserede ( JP-8 og Jet A-1 ) til gasturbinedrevne fly. Fly med stempelmotorer bruger benzin, og dem med dieselmotorer må bruge jetbrændstof (petroleum). I 2012 var alle fly, der drives af det amerikanske luftvåben, blevet certificeret til at bruge en 50-50 blanding af petroleum og syntetisk brændstof, der stammer fra kul eller naturgas, som en måde at stabilisere brændstofomkostningerne på.
Specifik energi er et vigtigt kriterium ved valg af brændstof til et fly. Den meget højere energilagringskapacitet for kulbrintebrændstoffer sammenlignet med batterier har hidtil forhindret elektriske fly i at bruge elektriske batterier som hoveddrivkraftlager til at blive levedygtige for selv små personlige fly.
Efterhånden som luftfarten bevæger sig ind i den vedvarende energitid, kan brintdrevne fly komme i almindelig brug. Disse er nul-emissioner for CO2, men ikke for NOx. Kryogent brint kan bruges som væske ved temperaturer under 20 K. Gasformigt brint involverer trykbeholdere ved 250-350 bar. Med materialer til rådighed i 2020'erne vil massen af tanke, der er stærke nok til at modstå denne form for højt tryk, i høj grad opveje selve brintbrændstoffet og i høj grad negere vægten til energifordelen af brintbrændstof frem for kulbrintebrændstoffer. Brint har en alvorlig volumetrisk ulempe i forhold til kulbrintebrændstoffer, men fremtidige blandede vingekroppsflydesign kan muligvis rumme denne ekstra volumen uden at udvide det befugtede område i høj grad .
Selvom det endelig er praktisk, er branchens tidslinje for vedtagelse af brint temmelig lang. Et alternativ til konventionelt luftfartsbrændstof, der er tilgængeligt på kort sigt, er biobrændstof til luftfart , undertiden betegnet bæredygtigt luftfartsbrændstof (SAF).
Typer af flybrændstof
Konventionelle luftfartsbrændstoffer
Jet brændstof
Jetbrændstof er et klart til halmfarvet brændstof baseret på enten blyfri petroleum (Jet A-1) eller en nafta - petroleum- blanding (Jet B). Ligesom dieselolie kan den bruges i enten kompressionstændingsmotorer eller turbinemotorer .
Jet-A driver moderne kommercielle passagerfly og er en blanding af ekstremt raffineret petroleum og forbrænder ved temperaturer ved eller over 49 ° C (120 ° F). Petroleumbaseret brændstof har et meget højere flammepunkt end benzinbaseret brændstof, hvilket betyder, at det kræver betydeligt højere temperatur for at antænde. Det er et brændstof af høj kvalitet; hvis den ikke klarer renheden og andre kvalitetstest til brug på jetfly, sælges den til jordbaserede brugere med mindre krævende krav, såsom jernbaner.
Avgas
Avgas ( av iation gas oline) anvendes af små fly, lette helikoptere og årgang stempelmotorer fly. Dens formulering adskiller sig fra den konventionelle benzin (Storbritannien: benzin eller "luftfartssind" i denne sammenhæng), der bruges i motorkøretøjer, der almindeligvis kaldes mogas eller autogas i luftfartssammenhæng. Selvom den findes i mange forskellige kvaliteter, er dens oktantal højere end for "almindelig" benzin.
Nye luftfartsbrændstoffer
Biobrændstoffer
Alternativer til konventionelle fossilbaserede luftfartsbrændstoffer, nye brændstoffer fremstillet via biomasse til flydende metode (som bæredygtigt luftfartsbrændstof ) og visse lige vegetabilske olier kan også bruges.
Brændstoffer som bæredygtigt luftfartsbrændstof har den fordel, at få eller ingen ændringer er nødvendige på selve flyet, forudsat at brændstofegenskaberne opfylder specifikationerne for smøring og densitet samt tilstrækkeligt svulmende elastomertætninger i nuværende flybrændstofsystemer. Bæredygtigt luftfartsbrændstof og blandinger af fossile og alternative brændstoffer, der er bæredygtige, giver lavere emissioner af partikler og drivhusgasser. De bliver imidlertid ikke brugt voldsomt, fordi de stadig står over for politiske, teknologiske og økonomiske barrierer, såsom at de i øjeblikket er dyrere end konventionelt producerede flybrændstoffer med stor margin.
Komprimeret naturgas og flydende naturgas
Komprimeret naturgas (CNG) og flydende naturgas (LNG) er råstoffer til brændstof, som fly kan bruge i fremtiden. Undersøgelser er blevet foretaget om muligheden for at bruge naturgas og inkluderer flyet "SUGAR Freeze" under NASA's N+4 Advanced Concept Development -program (lavet af Boeings Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR) -team). Den Tupolev Tu-155 var et alternativt brændstof testbed som fik næring på LNG. Den lave specifikke energi af naturgas, selv i flydende form i forhold til konventionelle brændstoffer, giver den en tydelig ulempe ved flyveapplikationer.
Produktion af flybrændstof
Produktionen af luftfartsbrændstof er opdelt i to kategorier: brændstof, der er egnet til turbinemotorer og brændstof, der er egnet til gnisttændingsstempler. Der er internationale specifikationer for hver.
Jetbrændstof er et gasturbinebrændstof, der bruges i propeller og jetfly og helikoptere. Den har en lav viskositet ved lav temperatur, har begrænsede tætheds- og brændværdier, brænder rent og forbliver kemisk stabil ved opvarmning til høj temperatur.
Luftfartsbenzin , ofte omtalt som "avgas" eller 100-LL (lavt bly), er en meget raffineret benzinform til fly med vægt på renhed, anti-knock egenskaber og minimering af tændrør . Avgas skal opfylde retningslinjerne for ydeevne for både den rige blandingstilstand, der kræves til startindstillinger for start og de slankere blandinger, der bruges under krydstogt for at reducere brændstofforbruget. Luftfartsbrændstof kan bruges som CNG -brændstof.
Avgas sælges i meget lavere volumen end flybrændstof, men til mange flere individuelle flyoperatører; der henviser til, at flybrændstof sælges i stor mængde til store flyoperatører, såsom flyselskaber og militær.
Energiindhold
Den nettoenergiindholdet til flybrændstof afhænger af deres sammensætning. Nogle typiske værdier er:
- BP Avgas 80, 44,65 MJ /kg, densitet ved 15 ° C er 690 kg/ m 3 (30,81 MJ/liter).
- Kerosintype BP Jet A-1, 43,15 MJ/kg, densitet ved 15 ° C er 804 kg/m 3 (34,69 MJ/liter).
- Petroleumstype BP Jet TS-1 (ved lavere temperaturer), 43,2 MJ/kg, densitet ved 15 ° C er 787 kg/m 3 (34,00 MJ/liter).
Massefylde
I præstationsberegninger bruger flyproducenter en massefylde af flybrændstof på omkring 6,7 lb/USgal eller 0,8 kg/l.
Specifikke tilfælde er:
- Bombardier Aerospace : Challenger Multi-role Aircraft er en særlig missionsvariant af Bombardier Challenger 650 business jet-platformen. Bombardier baserer ydeevnen på brugen af brændstof med en gennemsnitlig lavere opvarmningsværdi på 18.550 BTU/lb (43,147 MJ/kg) og en densitet på 0,809 kg/l (6,75 lb/US gal).
- Embraer : I sin lufthavnsplanlægningsmanual til E195 bruger den en vedtaget brændstoftæthed på 0,811 kg/l (6,77 lb/US gal).
Kemisk sammensætning
Luftfartsbrændstoffer består af blandinger af over to tusinde kemikalier, primært kulbrinter ( paraffiner , olefiner , naphthener og aromater ), tilsætningsstoffer såsom antioxidanter og metal -deaktiverende midler, biocider, statiske reduktionsmidler, ishæmmere, korrosionshæmmere og urenheder. Hovedkomponenter omfatter n-heptan og isooctan . Ligesom andre brændstoffer er luftfartsbrændstof til gnisttændte stempelmotorer beskrevet af deres oktantal .
Alkohol, alkoholblandinger og andre alternative brændstoffer kan bruges eksperimentelt, men alkohol er ikke tilladt i nogen certificeret luftfartsbrændstofspecifikation. I Brasilien er Embraer Ipanema EMB-202A en version af Ipanema landbrugsfly med en modificeret Lycoming IO-540-K1J5 motor for at kunne køre på ethanol . Andre flymotorer, der blev ændret til at køre på 100% ethanol, var flere andre typer Lycoming-motorer (herunder Lycoming 235N2C og Lycoming IO-320) og visse Rotax-motorer.
Skat
Den Konventionen om International Civil Luftfart (ICAO) (Chicago 1944 Artikel 24), fritager luft brændstoffer allerede lastes på et luftfartøj ved landing (og som forbliver på fly) for importafgifter skatter. Bi-laterale luftfartsaftaler regulerer afgiftsfritagelse for luftfartsbrændstoffer. I løbet af et EU -initiativ er mange af disse aftaler blevet ændret for at tillade beskatning. Også i beslutningsforslaget om en europæisk parlaments resolution om en europæisk strategi for lavemissionsmobilitet er det fastslået, at "mulighederne for harmoniserede internationale foranstaltninger til petroleumsbeskatning til luftfart" skal undersøges. Australien og USA modsætter sig en verdensomspændende afgift på flybrændstof, men en række andre lande har udtrykt interesse. Under en debat i det britiske parlament blev den afgivne skatteindkomst på grund af fritagelse for afgift på flybrændstof anslået til 10 milliarder pund årligt. Desuden er den planlagte inddragelse af international luftfart i EU 's emissionshandelsordning i 2014 blevet kaldt en' ulovlig skat 'af lande, herunder USA og Kina , der henviser til Chicago -konventionen.
Certificering
Brændstoffer skal overholde en specifikation for at blive godkendt til brug i typecertificerede fly. Den American Society for Testing and Materials (ASTM) udviklede specifikationer for bil benzin samt flybenzin. Disse specifikationer er ASTM D910 og ASTM D6227 til luftfartsbenzin og ASTM D439 eller ASTM D4814 (seneste revision) til benzin i biler.
I brug
Luftfartsbrændstof ankommer generelt til lufthavnen via rørledningssystemer, såsom CEPS . Det pumpes derefter over og udleveres fra et tankskib eller en bowser . Brændstoffet køres derefter op til parkerede fly og helikoptere . Nogle lufthavne har pumper svarende til tankstationer, som flyet skal køre til. Nogle lufthavne har permanent rørføring til parkeringsområder for store fly.
Luftbrændstof overføres til et fly via en af to metoder: overwing eller underwing.
Overwing
Overwing brændstof bruges på mindre fly, helikoptere og alle stempelmotorfly. Vingen brændstofpåfyldning ligner bil brændstofsystem - en eller flere brændstoffer porte er åbnet og brændstoffet pumpes ind med en konventionel pumpe.
Underving
Underwing-brændstof, også kaldet enkeltpunktstankning eller trykpåfyldning, hvor det ikke afhænger af tyngdekraften, bruges udelukkende på større fly og udelukkende til jetbrændstof.
Ved trykpåfyldning tilsluttes en højtryksslange, og brændstof pumpes ind ved 275 kPa (40 psi ) og maksimalt 310 kPa (45 psi) for de fleste kommercielle fly. Tryk for militære fly, især krigere, varierer op til 415 kPa (60 psi). Luft, der forskydes i tankene, ventileres normalt over bord gennem en enkelt udluftning på flyet. Fordi der kun er et fastgørelsespunkt, er brændstoffordelingen mellem tanke enten automatiseret, eller den styres fra et kontrolpanel ved brændstofpunktet eller i cockpittet. En tidlig brug af trykpåfyldning var på de Havilland Comet og Sud Aviation Caravelle . Større fly giver mulighed for to eller flere fastgørelsespunkter; dette omtales dog stadig som enkeltpunkts tankning, da begge fastgørelsespunkter kan tanke alle tankene op. Flere vedhæftede filer giver mulighed for en hurtigere gennemstrømningshastighed.
Fejlfyldning
På grund af faren for forvirring af brændstoftyperne er der taget forholdsregler for at skelne mellem avgas og jetbrændstof ud over tydeligt at markere alle containere, køretøjer og rør. Åbningen på brændstoftanke til fly, der kræver avgas, må ikke være større end 60 millimeter i diameter. Avgas farves ofte og dispenseres fra dyser med en diameter på 40 mm (49 mm i USA).
Jetbrændstof er klart til halmfarvet og dispenseres fra en speciel dyse kaldet en J-tud eller ænderbillede, der har en rektangulær åbning større end 60 mm diagonalt, for ikke at passe ind i avgasporte. Nogle jet- og turbinefly, f.eks. Nogle modeller af Astar -helikopteren, har imidlertid en brændstofport for lille til J -tuden og kræver derfor en mindre dyse.
Sikkerhedsforanstaltninger
.jpg)
Enhver tankning kan være meget farlig, og luftfartsoperationer har egenskaber, som skal tilgodeses. Når et fly flyver gennem luften, kan det akkumulere statisk elektricitet . Hvis dette ikke forsvinder før tankning, kan der opstå en lysbue og antænde brændstofdampe. For at forhindre dette er fly forbundet elektrisk til brændstofapparatet, inden brændstoffet begynder, og frakobles først, efter at brændstoffet er fuldført. Nogle regioner kræver, at flyet og/eller brændstofvognen også er jordforbundet. Trykbrændstofsystemer indeholder en dødmandsskifte for at forhindre uovervåget drift.
Luftbrændstof kan forårsage alvorlig miljøskade; alle brændstofkøretøjer skal have udstyr til at kontrollere brændstofspild. Brandslukkere skal være til stede ved enhver tankning. Lufthavns brandslukningskræfter er specielt uddannet og udstyret til at håndtere brande og spild i luftfartsbrændstof. Luftbrændstof skal kontrolleres dagligt og før hver flyvning for forurenende stoffer som vand eller snavs.
Avgas er det eneste tilbageværende blyholdige transportbrændstof. Bly i avgas forhindrer beskadigelse af motorbank eller detonation, der kan resultere i et pludseligt motorfejl.
Se også
Referencer
eksterne links
- Jetbrændstoffers historie (af AirBP )
- Luftfartsbrændstof teknisk gennemgang (af Chevron Global Aviation )
- "Shauck og hans kone fløj et enkeltmotorsfly over Atlanterhavet i 1989 ved hjælp af 100% ethanol" . December 2005. Arkiveret fra originalen 2006-09-27.
- Air NZ ser frelse af biobrændstoffer i jatropha .
- World Jet Fuel Specification 2008 håndbog
- Shell Aviation Fuels Håndbog