framtiden för allmänna Flygbränslen
för närvarande är de två huvudsakliga typer av bränsle som används inom luftfarten Avgas 100ll och Jet A-1; Jet A-1 för turbinmotorer och Avgas för gnisttändning kolvmotorer. Om du är en allmänflygpilot är den du förmodligen mer bekant med Avgas och det är detta som vi kommer att koncentrera oss på här.
som du kanske vet innehåller Avgas Tetra etyl bly (TEL) – tillsatsen som nyligen har förbjudits i fordons förgård bränslen i Europeiska unionen av miljöskäl. Även om den totala bränslevolymen som används inom luftfarten är mindre än 0, 5% av den som används inom fordonssektorn i Europa, finns det ett stort tryck från Miljölobbyister att ta bort eller ersätta TEL i Avgas och producera en blyfri kvalitet.
för att förstå vad som är inblandat måste vi först titta på vilka fördelar TEL har. Som du kanske vet från problemen med Bilbränslen bildar blyföreningar från TEL ett skyddande skikt på ventilsätet och förhindrar att de mjuka ventilsätena eroderar. Utan TEL små områden av en mjuk metall ventilsätet kommer att smälta till ventilen och vara’ plockade ’ från framsidan av sätet.
när de är fästa vid ventilen bildar de en slipande yta som ytterligare skadar ventilsätet. Denna kombination av åtgärder är känd som Valve Seat Recession (VSR) eftersom ventilens säte slits bort och urtag i cylinderhuvudet. Lösningarna på detta är att antingen använda en VSR-tillsats eller montera härdade ventilsäten som är resistenta mot denna åtgärd.
VSR-tillsatser används nu ofta i Blyersättningsbensin på fordons förgårdar, men av flera skäl är de ännu inte godkända för användning i flygmotorer. Detta innebär att den enda nuvarande metoden för att förhindra Ventilsätets Recession för flygmotorer som använder blyfria bränslen skulle vara att montera härdade ventilsäten. Detta är vanligt i ny tillverkning Avco Lycoming och Teledyne Continental motorer, men vissa äldre motorer skulle behöva ändras.
det andra mer signifikanta problemet med blyfria bränslen är oktantalet.
oktantal är ett mått på hur resistent ett bränsle är att detonera eller ”rosa”; ju högre oktantal, desto mer kan bränsle / luftblandningen komprimeras utan att detonation händer. För att göra detta klart är oktantal inte ett mått på mängden energi i bränslet, men är ett mått på dess motståndskraft mot detonation.
fördelen eller högre oktanbränslen är att ett högre kompressionsförhållande eller överladdningsförhållande kan användas, vilket sedan leder till en högre motorcykeleffektivitet, vilket i sin tur innebär mer effekt för en given bränsleförbränning. Men för att förvirra saker ytterligare finns det fyra huvudsakliga sätt att mäta Oktanvärde, RON, MON, mager blandning och rika Blandningsbetyg.
vägbränslen tenderar att mätas på RON-skala, för vilka blyfria bränslen tenderar att vara 95 – 98 RON men är bara 85 – 87 mån. Avgas mäts på mager blandning (liknar MON) men har också en rik blandning Oktanvärde.
den magra blandningen är 100 oktan (15 oktan högre än jämförbar 85 mån för blyfri Mogas) men Avgas har också en rik blandning på 130 vilket gör att högre överladdningstryck kan användas utan att detonation uppstår. Detta är särskilt ett problem när du använder höga effektinställningar vid låg höjd, till exempel under start.
som du kan se TEL i Avgas gör en signifikant skillnad för oktantalet och utan det skulle oktantalet vara tillbaka till 80 – 85 mager blandning – nivån för vägbränslen – istället för 100 / 130. Detta är inte ett problem för de flesta typiska moderna normalt aspirerade motorer eftersom deras kompressionsförhållanden är ganska blygsamma och detonation skulle inte vara ett problem med 80 – 85 mager blandning Oktanbränsle.
för flygplan med överladdade eller turboladdade motorer skulle dock användning av blyfria bränslen med låg oktan inte vara lämpligt. Det enda sättet att driva dessa turbomotorer på nuvarande blyfria teknikbränslen skulle vara att avsevärt minska laddningstrycket för överladdningen och massivt avgradera motorerna. Denna avklassificering skulle vara så allvarlig att många av motorerna inte längre skulle vara tillräckligt kraftfulla för flygplanet i fråga.
moderna flyg blyfria bränslen utvecklas för närvarande, till exempel 82UL i USA. Detta är en 82 oktan mager blandning rating bränsle och är godkänd för användning i moderna icke turbo Avco Lycomings motorer bland andra. Det är dock ännu inte tillgängligt i Europa men inte alla kan använda det – din flygplanstillverkare måste ta upp ett Flygplansmodifieringsdokument för att godkänna användningen.
vissa nya Cessnas är godkända för att använda 82UL, men de flesta flygplanstyper har för närvarande inte tillverkarens godkännande. Den potentiella mängden Avgaskolvmotorerade flygplan över hela världen som kan använda denna klass beräknas vara cirka 60%, även om vissa av dessa förmodligen skulle behöva ändringar av bränslesystemet före godkännande.
hittills finns det inga tillsatser tillgängliga för att ersätta TEL som ökar oktantalet-tillsatserna som används i fordonsbränslen för Blybyte hanterar bara problemet med ventilsätets recession och påverkar inte bränslets oktantal. Därför om Avgas 100ll skulle försvinna, skulle det enda andra alternativet som för närvarande är tillgängligt för ägare med turbo-eller superladdade motorer vara att flygplanstillverkaren höjer en modifiering för att ersätta sin motor med antingen en turboprop eller dieselmotor.
detta leder oss vidare till de andra senaste framstegen inom allmänflygmotorer; utvecklingen av flera motortillverkare av dieselmotorteknik. Shell är involverad med alla de stora potentiella flygdieselmotortillverkarna och arbetar nära dessa projekt. Dessa motorer erbjuder potentiellt flera betydande fördelar jämfört med Avgas-motorer.
de återvänder upp till 30% bättre bränsleekonomi, använder Jet A-1 snarare än Avgas och har potential att eftermonteras till många lätta flygplan och ersätter sina nuvarande Avgas-motorer. Nackdelen kommer att vara kostnaden för motorbyte och flygplan modifiering och medan vissa applikationer kanske kan dra nytta av denna teknik, detta kommer inte att vara en lösning för alla.
så Sammanfattningsvis presenterar flygmotorer många unika utmaningar för utvecklingen av Avgas och som sådan finns det ännu inget fast datum för att ersätta Avgas 100ll, men det kan vara lite tvivel om att så småningom blyad Avgas kommer att dras tillbaka från användning. Detta verkar dock inte troligt förrän lämpliga fullt utvecklade alternativ finns tillgängliga; en situation som sannolikt kommer att vara flera år in i framtiden.