Yleisilmailupolttoaineiden tulevaisuus

tällä hetkellä kaksi pääasiallista ilmailussa käytettävää polttoainetyyppiä ovat Avgas 100ll ja Jet A-1; Jet a-1 turbiinimoottoreissa ja avgas kipinäsytytteisissä mäntämoottoreissa. Jos olet yleisilmailun lentäjä, yksi olet luultavasti tutumpi on Avgas ja se on se, johon keskitymme täällä.

kuten ehkä tiedätte, Avgas sisältää Tetra – Etyylilyijyä (TEL) – lisäainetta, joka on hiljattain kielletty autojen etupolttoaineissa Euroopan unionissa ympäristösyistä. Vaikka lentoliikenteessä käytetyn polttoaineen kokonaismäärä on alle 0,5 prosenttia Euroopan autoteollisuuden polttoainemäärästä, ympäristöalan edunvalvojat painostavat huomattavasti poistamaan tai korvaamaan AVGAS: n ja tuottamaan lyijytöntä laatua.

ymmärtääksemme, mistä on kyse, meidän on ensin tarkasteltava TEL: n etuja. Kuten ehkä tiedätte autojen polttoaineisiin liittyvistä ongelmista, TEL: n Lyijyyhdisteet muodostavat suojakerroksen venttiilin istuimeen ja estävät pehmeiden venttiilien istuinten kulumisen. Ilman TEL: ää pehmeän metalliventtiilin istuimen pienet alueet sulautuvat venttiiliin ja ”nyppivät” istuimen pinnalta.

kun ne on kiinnitetty venttiiliin, ne muodostavat hankaavan pinnan, joka vaurioittaa venttiilin istuinta entisestään. Tämä toimintojen yhdistelmä tunnetaan nimellä Valve Seat Lama (VSR), koska venttiilin istuin kuluu pois ja uppoaa sylinterikanteen. Tämän ratkaisuina käytetään joko VSR-lisäainetta tai kovetettuja venttiilinistuimia, jotka kestävät tätä vaikutusta.

VSR-lisäaineita käytetään nykyään yleisesti lyijyä korvaavassa bensiinissä autojen etuvarustuksissa, mutta useista syistä niitä ei ole vielä hyväksytty käytettäväksi ilmailumoottoreissa. Tämä tarkoittaa sitä, että ainoa nykyinen tapa estää lyijytöntä polttoainetta käyttävien lentomoottoreiden Venttiilinistuinten lama olisi asentaa karkaistut venttiilinistuimet. Tämä on yleistä uuden valmistuksen Avco Lycoming-ja Teledyne Continental-moottoreissa, mutta osa vanhemmista moottoreista vaatisi muutoksia.

toinen merkittävämpi lyijyttömien polttoaineiden ongelma on Oktaaniluokitus.

Oktaaniluokitus on polttoaineen räjähdyskestävyyden tai ”pinkingin” mitta; mitä korkeampi oktaaniluku on, sitä enemmän polttoaine-ilmaseosta voidaan puristaa ilman, että räjähdystä tapahtuu. Oktaaniluokitus ei siis mittaa polttoaineen energiamäärää, vaan sen räjähdyskestävyyttä.

etuna tai korkeammalla oktaanisella polttoaineella on se, että voidaan käyttää korkeampaa puristussuhdetta tai ahtaussuhdetta, mikä sitten johtaa suurempaan Moottorin syklin hyötysuhteeseen, mikä puolestaan tarkoittaa enemmän tehoa tietylle polttoaineen poltolle. Kuitenkin sekoittaa asioita edelleen, on neljä pääasiallista tapaa mitata Oktaaniluokitus, RON, MON, Lean seos ja rikas seos luokitukset.

maantieliikenteen polttoaineet mitataan yleensä RON – asteikolla, jossa lyijyttömät polttoaineet ovat yleensä 95 – 98 RON mutta ovat vain 85-87 MON. Avgas mitataan laihalla seoksella (samanlainen kuin MON), mutta sillä on myös rikas Seosoktaaniluokitus.

Lean-seoksen luokitus on 100 oktaania (15 oktaani korkeampi kuin lyijyttömän mogasin vastaava 85 MON), mutta Avgas: lla on myös rikas Seosluokitus 130, mikä mahdollistaa korkeamman ahtimen ahtopaineen käytön ilman räjähdystä. Tämä on ongelma erityisesti silloin, kun käytetään suuritehoisia asetuksia matalalla, esimerkiksi lentoonlähdön aikana.

kuten näette TEL in Avgas tekee merkittävän eron oktaaniluokitukseen ja ilman sitä Oktaaniluokitukset olisivat takaisin alas 80 – 85 Lean seos – taso maantieliikenteen polttoaineiden – sijasta 100 / 130. Tämä ei ole ongelma useimmille tyypillisille nykyaikaisille normaalisti hengittäville Moottoreille, sillä niiden puristussuhteet ovat melko vaatimattomat, eikä räjäytys olisi ongelma 80-85 laihaa Seosoktaanista polttoainetta käytettäessä.

ahtimella tai turboahdetulla moottorilla varustetuissa lentokoneissa ei kuitenkaan voida käyttää matalaoktaanista lyijytöntä polttoainetta. Ainoa tapa käyttää näitä turbomoottoreita nykyisillä lyijyttömillä teknologiapolttoaineilla olisi vähentää merkittävästi ahtimen ahtopainetta ja poistaa moottorit massiivisesti. Tämä huonokuntoisuus olisi niin vakava, että monet moottoreista eivät olisi enää riittävän tehokkaita kyseiseen lentokoneeseen.

nykyään kehitetään ilmailun lyijyttömiä polttoaineita, kuten Yhdysvalloissa 82UL. Tämä on 82-oktaaninen Lean – seospolttoaine,joka on hyväksytty käytettäväksi nykyaikaisissa Avco Lycomings-moottoreissa. Sitä ei kuitenkaan ole vielä saatavilla Euroopassa, mutta kaikki eivät myöskään voi käyttää sitä – lentokonevalmistajan on esitettävä Lentokonemuutosasiakirja sen käytön hyväksymiseksi.

jotkut uudet cessnat on hyväksytty käyttämään 82UL: ää, mutta useimmilla konetyypeillä ei tällä hetkellä ole valmistajan hyväksyntää. Avgas-mäntämoottoristen ilma-alusten, jotka voisivat käyttää tätä laatua, potentiaalinen määrä maailmanlaajuisesti arvioidaan olevan noin 60%, vaikka jotkut näistä todennäköisesti tarvitsisivat polttoainejärjestelmän muutoksia ennen hyväksymistä.

tähän mennessä ei ole olemassa Tel: n korvaavia lisäaineita, jotka nostaisivat Oktaaniluokitusta – autojen lyijyä korvaavissa polttoaineissa käytettävät lisäaineet ratkaisevat vain venttiilinistuinten taantuman ongelman eivätkä vaikuta polttoaineen Oktaaniluokitukseen. Jos Avgas 100ll siis katoaisi, ainoa tällä hetkellä turbo-tai ahtomoottorilla varustettujen omistajien käytettävissä oleva vaihtoehto olisi, että lentokonevalmistaja nostaisi muutoksen, jolla heidän moottorinsa korvataan joko potkuriturbiini-tai dieselmoottorilla.

tästä päästään toiseen Yleisilmailumoottoreiden viimeaikaiseen edistykseen; useiden moottorivalmistajien dieselmoottoritekniikan kehitykseen. Shell on mukana kaikkien suurten mahdollisten ilmailun dieselmoottoreiden valmistajien kanssa ja tekee tiivistä yhteistyötä näiden projektien parissa. Nämä moottorit tarjoavat mahdollisesti useita merkittäviä etuja Avgas-moottoreihin verrattuna.

ne palauttavat jopa 30% paremman polttoainetaloudellisuuden, käyttävät Jet A-1: tä Avgas: n sijaan, ja niillä on mahdollisuus jälkiasentaa moniin kevyisiin lentokoneisiin korvaten nykyiset Avgas-tyyppiset moottorinsa. Huonona puolena ovat moottorin vaihdon ja lentokoneen muokkauksen kustannukset, ja vaikka jotkin sovellukset voivat hyödyntää tätä tekniikkaa, tämä ei ole ratkaisu kaikille.

joten yhteenvetona, Ilmailumoottorit esittää monia ainutlaatuisia haasteita kehittämiseen Avgas ja sellaisenaan ei ole vielä varmaa päivämäärää korvata Avgas 100ll, mutta ei voi olla epäilystäkään siitä, että lopulta lyijyä Avgas poistetaan käytöstä. Tämä ei kuitenkaan näytä todennäköiseltä, ennen kuin sopivia täysin kehittyneitä vaihtoehtoja on saatavilla; tilanne on todennäköisesti useiden vuosien päässä tulevaisuudessa.