fremtiden for generelle Flybrændstoffer
i øjeblikket er de to hovedtyper af brændstof, der anvendes i luftfart, Avgas 100ll og Jet A-1; Jet A-1 til turbinemotorer og Avgas til gnisttændingsstempelmotorer. Hvis du er en general aviation pilot, er den, du sandsynligvis mere bekendt med, Avgas, og det er dette, som vi vil koncentrere os om her.
som du måske ved, indeholder Avgas Tetra Ethyl bly (TEL) – tilsætningsstoffet, der for nylig er blevet forbudt i brændstof til biler i Den Europæiske Union af miljømæssige årsager. Selv om den samlede brændstofmængde, der anvendes i luftfarten, er mindre end 0,5% af den, der anvendes i bilindustrien i Europa, er der et betydeligt pres fra Miljølobbyister for at fjerne eller erstatte TEL i Avgas og producere en blyfri kvalitet.
for at forstå, hvad der er involveret, skal vi først se på, hvilke fordele TEL har. Som du måske ved af problemerne med bilbrændstoffer, danner blyforbindelser fra TEL et beskyttende lag på ventilsædet og forhindrer, at de bløde ventilsæder eroderer. Uden TEL små områder af en blød metal ventil sæde vil smelte til ventilen og være’ plukket ‘ fra forsiden af sædet.
når de er fastgjort til ventilen, danner de en slibende overflade, der yderligere beskadiger ventilsædet. Denne kombination af handlinger er kendt som Valve Seat Recession (VSR), da ventilens sæde er slidt væk og fordybninger i cylinderhovedet. Løsningerne på dette er enten at bruge et VSR-additiv eller passe hærdede ventilsæder, der er modstandsdygtige over for denne handling.
VSR-tilsætningsstoffer bruges nu ofte i Blyudskiftningsbensin på bilforgårde, men af flere grunde er de endnu ikke godkendt til brug i luftfartsmotorer. Dette betyder, at den eneste nuværende metode til at forhindre Ventilsæderecession for luftfartsmotorer, der bruger blyfri brændstof, ville være at passe til hærdede ventilsæder. Dette er almindeligt i ny fremstilling Avco Lycoming og Teledyne Continental motorer, men nogle ældre motorer skal ændres.
det andet større problem med blyfri brændstoffer er oktantallet.
Oktanklassificering er et mål for, hvor modstandsdygtigt et brændstof er over for detonation eller “pinking”; jo højere Oktanklassificering, jo mere kan brændstof / luftblandingen komprimeres, uden at detonation sker. For at gøre dette klart er oktanklassificering ikke et mål for mængden af energi i brændstoffet, men er et mål for dets modstand mod detonation.
fordelen eller højere oktanbrændstoffer er, at der kan anvendes et højere kompressionsforhold eller supercharging-forhold, hvilket derefter fører til en højere motorcykluseffektivitet, hvilket igen betyder mere effekt for en given brændstofforbrænding. Imidlertid, at forvirre tingene yderligere, der er fire vigtigste måder at måle octan rating, RON, man, Lean blanding og rige blanding ratings.
vejbrændstoffer har tendens til at blive målt på en RON – skala, hvor blyfri brændstoffer har tendens til at være 95 – 98 RON, men kun er 85-87 man. Avgas måles på magert blanding (svarende til MON), men har også en rig blanding oktan rating.
den magre Blandingsklassificering er 100 oktan (15 oktan højere end den sammenlignelige 85 MON for blyfri Mogas), men Avgas har også en rig Blandingsklassificering på 130, hvilket gør det muligt at bruge højere tryk på supercharger-boost, uden at detonation forekommer. Dette er især et problem, når du bruger høje strømindstillinger i lav højde, for eksempel under start.
som du kan se tlf i Avgas gør en væsentlig forskel for oktan rating og uden det oktan ratings ville være tilbage ned til 80 – 85 Lean blanding – niveauet for vejbrændstof – i stedet for 100 / 130. Dette er ikke et problem for de fleste typiske moderne normalt aspirerede motorer, da deres kompressionsforhold er ret beskedne, og detonation ville ikke være et problem med 80 – 85 magert blanding oktanbrændstof.
for flyvemaskiner med trykladede eller turboladede motorer ville anvendelsen af blyfri lavoktan imidlertid ikke være egnet. Den eneste måde at betjene disse turbomotorer på nuværende blyfri teknologibrændstoffer ville være at reducere boosttrykket af supercharging betydeligt og massivt de-rate motorerne. Denne de-rating ville være så alvorlig, at mange af motorerne ikke længere ville være kraftige nok til det pågældende fly.
moderne luftfart blyfri brændstoffer er i øjeblikket under udvikling, såsom 82UL i USA. Dette er en 82 oktan Lean blanding rating brændstof og er godkendt til brug i moderne ikke turbo Avco Lycomings motorer blandt andre. Det er dog endnu ikke tilgængeligt i Europa, men heller ikke alle kan bruge det – din flyproducent skal rejse et Flymodifikationsdokument for at godkende dets anvendelse.
nogle nye Cessna ‘ er er godkendt til at bruge 82UL, men de fleste flytyper har i øjeblikket ikke producentens godkendelse. Den potentielle mængde avgas-stempelmotorer over hele verden, der kunne bruge denne klasse, anslås at være omkring 60%, skønt nogle af disse sandsynligvis ville have brug for ændringer i brændstofsystemet inden godkendelse.
til dato er der ingen tilsætningsstoffer til rådighed til at erstatte TEL, som øger oktantallet – additiverne, der anvendes i brændstof til udskiftning af bly til biler, løser kun problemet med ventilsæde-recession og påvirker ikke brændstofets oktantal. Derfor, hvis Avgas 100ll skulle forsvinde, ville den eneste anden mulighed, der i øjeblikket er tilgængelig for ejere med turbo-eller superladede motorer, være, at flyproducenten rejser en ændring for at erstatte deres motor med enten en turboprop-eller dieselmotor.
dette bringer os videre til det andet nylige fremskridt inden for generelle Luftfartsmotorer; udviklingen af flere motorproducenter af dieselmotorteknologi. Shell er involveret med alle de store potentielle luftfart dieselmotor producenter og arbejder tæt på disse projekter. Disse motorer tilbyder potentielt flere betydelige fordele i forhold til Avgas-motorer.
de returnerer op til 30% bedre brændstoføkonomi, bruger Jet A-1 snarere end Avgas og har potentialet til at blive eftermonteret til mange lette fly og erstatte deres nuværende avgas-type motorer. Ulempen vil være omkostningerne ved motorudskiftning og ændring af fly, og mens nogle applikationer muligvis kan drage fordel af denne teknologi, vil dette ikke være en løsning for alle.
så sammenfattende præsenterer Luftfartsmotorer mange unikke udfordringer for udviklingen af Avgas, og som sådan er der endnu ingen fast Dato for at erstatte Avgas 100ll, men der kan ikke være nogen tvivl om, at til sidst blyholdige Avgas vil blive trukket tilbage fra brug. Dette synes dog ikke sandsynligt, før egnede fuldt udviklede alternativer er tilgængelige; en situation, der sandsynligvis vil være flere år ude i fremtiden.