Современная авиация в основном
оснащена воздушно-реактивными двигателями
(ВРД). В этих двигателях топливо в камеру
сгорания подается непрерывно, и вследствие
этого процесс горения протекает постоянно.
Лишь для запуска двигателя используют
постороннее зажигание. Также непрерывно
поступает в камеру сгорания ВРД и воздух (требуемый
для сжигания топлива), предварительно
сжатый и нагретый в компрессоре.
Газообразные продукты сгорания из камеры
сгорания поступают в турбину, где часть
тепловой энергии превращается в
механическую работу вращения колеса
турбины, от вала которого приводится в
движение ротор компрессора, а также
топливный и масляный насосы. После турбины
продукты сгорания топлива в виде газового
потока проходят реактивное сопло и,
расширяясь в нем, создают реактивную силу
тяги, с помощью которой и осуществляется
полет самолета.
В ВРД топливо из баков самолета под
небольшим давлением (0,02-0,03 МПа) подается
подкачивающим насосом через систему
фильтров тонкой очистки к основному
топливному насосу-регулятору высокого
давления (0,8-1,0 МПа). С помощью последнего
топливо, проходя через форсунки,
распыливается в камерах сгорания в
нагретый и сильно завихренный воздушный
поток, что обеспечивает увеличение
поверхности испарения топлива и
равномерное распределение его паров по
всему объему камеры сгорания двигателя.
В турбореактивных двигателях топливо,
проходя через топливо-масляный радиатор,
снижает температуру смазочного масла, т.е.
выполняет функцию охлаждающей среды.
Помимо этого, топливо используют и для
смазывания деталей трения топливных
насосов. Кроме того, изменяя подачу топлива
с помощью топливорегулирующей аппаратуры,
регулируют скорость полета самолета.
Основная электризация
происходит на фильтрах, особенно на
фильтрах тонкой очистки. Электризация
топлива при фильтрации может возрастать в
200 раз. Поэтому с повышением требований к
чистоте топлива, т.е. с увеличением тонкости
фильтрации опасность воспламенения
топливо-воздушных смесей от разрядов
статического электричества значительно
возрастает.
Существуют различные технические способы
защиты от статического электричества:
нейтрализаторы, азотирование воздушных
подушек над топливом, антиэлектризующие
фильтры. Однако они лишь локально решают
проблему.
Единственным способом, обеспечивающим и
гарантирующим безопасность прокачки
топлив и заправки авиатехники и танкеров,
является применение антистатических
присадок.
Реактивные топлива вырабатывают
для самолетов дозвуковой авиации по ГОСТ
10227-86 и для сверхзвуковой авиации по ГОСТ
12308-89. Согласно ГОСТ 10227-86 предусмотрено
производство пяти марок топлива: ТС-1, Т-1, Т-1С,
Т-2 и РТ. По ГОСТ 12308-89 производят две марки
топлива: Т-6 и Т-8В.
Массовыми топливами в настоящее время
практически являются топлива двух марок: ТС-1
(высшего и первого сортов), РТ (высшей
категории качества).
Основное сырье для производства массовых
реактивных топлив - среднедистиллятная
фракция нефти, выкипающая в пределах
температур 140-280°C.
Топливо ТС-1. В зависимости от качества
перерабатываемой нефти (содержания
меркаптанов и общей серы в дистиллятах)
топливо получают либо прямой перегонкой,
либо в смеси с гидроочищенным или
демеркаптанизированным компонентом (смесевое
топливо). Содержание гидроочищенного
компонента в смеси не должно быть более 70 %
во избежание значительного снижения
противоизносных свойств. Гидроочистку
используют, когда в керосиновых
дистиллятах нефти содержание общей и
меркаптановой серы не соответствует
требованиям стандарта, демеркаптанизацию -
когда только содержание меркаптановой серы
не соответствует требованиям стандарта. Из
процессов демеркаптанизации практическое
применение в нашей стране и за рубежом
нашел процесс "Мерокс" и его
модификации. В процессе "Мерокс" общее
количество серы не уменьшается, при этом
содержащиеся в дистиллятах меркаптаны
окисляются в дисульфиды кислородом воздуха
в присутствии специального катализатора.
Процесс идет в щелочной среде.
Топливо Т-1 продукт прямой перегонки
малосернистых нефтей нафтенового
основания с пределами выкипания 130-280 °С.
Содержит большое количество нафтеновых
кислот и имеет высокую кислотность, поэтому
его подвергают защелачиванию с последующей
водной промывкой (для удаления
образующихся в результате защелачивания
натриевых мыл нафтеновых кислот).
Наличие значительного количества
гетероатомных соединений, в основном
кислородсодержащих, обусловливает, с одной
стороны, относительно хорошие
противоизносные свойства и достаточно
приемлемую химическую стабильность
топлива, с другой - низкую
термоокислительную стабильность.
Длительный опыт применения топлива Т-1 в
авиации показал, что вследствие его низкой
термоокислительной стабильности имеют
место повышенные смолистые отложения в
двигателе НК-8, установленном на основных
типах самолетов гражданской авиации (ТУ-154,
ИЛ-62, ИЛ-76), в результате чего резко (почти в 2
раза) сокращаются сроки службы двигателя.
Производство топлива Т-1 очень ограничено, и
его вырабатывают только по первой
категории качества.
Топливо Т-2 (первой категории качества) -
продукт прямой перегонки широкого
фракционного состава, выкипающий при
температуре от 60 до 280 °С; содержит до 40 %
бензиновой фракции, что обусловливает
высокое давление его насыщенных паров и
низкие вязкость и плотность.
Повышенное давление насыщенных паров
топлива Т-2 создает опасность образования
паровых пробок в топливной системе
самолета, что ограничивает высоту его
полета.
Низкая вязкость обусловливает плохие
противоизносные свойства топлива, что
ограничивает срок службы топливных
агрегатов, а низкая плотность ограничивает
дальность полетов. Топливо Т-2 является
резервным по отношению к топливам ТС-1 и РТ.
Топливо РТ получают, как правило,
гидроочисткой прямогонных дистиллятов с
пределами выкипания 135-280 °С. В качестве
сырья для гидроочистки используют
дистилляты, из которых нельзя получить
топливо ТС-1 из-за повышенного сверх нормы
содержания общей и меркаптановой серы.
При гидроочистке из нефтяного дистиллята
удаляются агрессивные и нестабильные
соединения, содержащие серу, азот и
кислород, при этом повышается термическая
стабильность, как было указано ранее, и
снижается коррозионная агрессивность
топлива.
Для улучшения пониженных в результате
применения гидрогенизационных процессов
химической стабильности и противоизносных
свойств в топливо вводят антиокислительные
и противоизносные присадки.
При переработке малосернистых западно-сибирских
нефтей топливо РТ может быть получено
прямой перегонкой с введением
антиокислительной и противоизносной
присадок для сохранения высокого уровня
эксплуатационных показателей.
Топливо РТ полностью соответствует
требованиям, предъявляемым к реактивным
топливам высшей категории качества, и
находится на международном уровне,
превосходя его по отдельным
эксплуатационным свойствам. Оно имеет
высокие противоизносные свойства,
химическую и термоокислительную
стабильность, не агрессивно в отношении
конструкционных материалов, практически не
содержит меркаптанов и содержит менее 0,02 %
общей серы, может храниться до 10 лет без
изменения качества и полностью
обеспечивает ресурс работы двигателя.
Топливо Т-6 получают, применяя процессы
глубокого гидрирования.
Топливо Т-8В получают из дистиллятов
прямой перегонки нефти с применением
процесса гидроочистки. При переработке
малосернистых нефтей топливо может быть
получено прямой перегонкой нефти. В топливо
Т-6 и Т-8В для улучшения химической
стабильности и повышения противоизносных
свойств вводят присадки: антиокислительную
Агидол-1 - 0,003-0,004 % (мас. доля) и
противоизносную "К" - 0,002-0,004 % (мас. доля).
Характеристики реактивных топлив,
предназначенных для сверхзвуковой авиации,
- топлив Т-6 и Т-8В, вырабатываемых по ГОСТ
12308-80, приведены в таблице.
Характеристики реактивных топлив |
|||||||
Показатели |
ТС-1* |
Т-1 |
Т-1С |
Т-2 |
РТ |
Т-6 |
Т-8В |
Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее |
780(775) |
800 |
810 |
755 |
775 |
840 |
800 |
Фракционный состав: |
|||||||
температура начала перегонки , °С: |
|||||||
не ниже |
- |
- |
- |
60 |
135 |
195 |
165 |
не выше |
150 |
150 |
150 |
- |
155 |
- |
- |
отгоняется при температуре, °С, не выше: |
|||||||
10 % |
165 |
175 |
175 |
145 |
175 |
220 |
185 |
50 % |
195 |
225 |
225 |
195 |
225 |
255 |
Не норм. |
90 % |
230 |
270 |
270 |
250 |
270 |
290 |
Не норм. |
98 % |
250 |
280 |
280 |
280 |
280 |
315 |
280 |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре: |
|||||||
20 °С, не менее |
1,30(1,25) |
1,50 |
1,50 |
1,05 |
1,25 |
<4,5 |
>,5 |
-40 °С, не более |
8 |
16 |
16 |
6 |
16 |
60 |
16 |
Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее |
43120(42900) |
42900 |
42900 |
43100 |
43120 |
42900 |
42900 |
Высота некоптящего пламени, мм, не менее |
25 |
20 |
20 |
25 |
25 |
20 |
20 |
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива |
<0,7 |
<0,7 |
<0,7 |
<0,7 |
0,2-0,7 |
0,4-0,7 |
0,4-0,7 |
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более |
2,5 (3,5) |
2,0 |
2,0 |
3,5 |
0,5 |
0,8 |
0,9 |
Температура, °С: |
|||||||
вспышки в закрытом тигле, не ниже |
28 |
30 |
30 |
- |
28 |
62 |
45 |
начала кристаллизации, не выше |
-60 |
-60 |
-60 |
-60 |
-55 |
-60 |
-50 |
Термоокислительная стабильность в статических условиях при 150 °С, не более: |
|||||||
содержание осадка, мг/100 см3 топлива |
18 |
35 |
6 |
18 |
6 |
6 |
6 |
содержание растворимых смол, мг/100 см3 топлива |
- |
- |
- |
- |
30 |
60 |
- |
содержание нерастворимых смол, мг/100 см3 топлива |
- |
- |
- |
- |
3 |
Отс. |
- |
содержание фактических смол, мг/100 см3, не более |
3(5) |
6 |
6 |
5 |
4 |
4 |
4 |
Массовая доля, %, не более: |
|||||||
ароматических углеводородов |
22 |
20 |
20 |
22 |
22 |
10 |
22 |
общей серы |
0,20(0,25) |
0,10 |
0,10 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,10 |
меркаптановой серы |
0,003(0,005) |
- |
0,001 |
0,005 |
0,001 |
Отс. |
0,001 |
нафталиновых углеводородов |
- |
- |
- |
- |
1,5 |
0,5 |
2,0 |
Зольность, %, не более |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
Люминометрическое число, не ниже |
- |
- |
- |
- |
50 |
45 |
50 |
Термоокислительная стабильность динамическим методом при 150-180 °С: |
|||||||
перепад давления на фильтре за 5 ч, кПа, не выше |
- |
- |
- |
- |
10 |
10 |
10 |
отложения на подогревателе, баллы, не более |
- |
- |
- |
- |
2 |
1 |
1 |
Взаимодействие с водой, баллы, не более: |
|||||||
состояние поверхности раздела |
1 |
- |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
состояние разделенных фаз |
1 |
- |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
Удельная электрическая проводи мость, пСм/м: |
|||||||
при температуре заправки техники, не менее |
50 |
- |
- |
50 |
50 |
- |
50 |
при 20 °С, не более |
600 |
- |
- |
600 |
600 |
- |
600 |
Давление насыщенных паров, гПа не более, |
- |
- |
- |
133 |
- |
- |
- |
* В скобках приведены значения показателей для ТС-1 первого сорта, отличные от значений для высшего сорта. |
|||||||
Примечания. 1. Для всех топлив: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, мыл нафтеновых кислот, механических примесей и воды - отсутствие; испытание на медной пластинке при 100 °С в течение 4 ч - выдерживает. 2. Удельная электрическая проводимость нормируется только для топлив, содержащих антистатическую присадку "Сигбол". 3. Топлива ТС-1 высшего и первого сорта, Т-2 и РТ, предназначенные для применения во всех климатических зонах, за исключением района I 1 (по ГОСТ 16350-80), допускается вырабатывать с температурой начала кристаллизации не выше -50 °С. Допускается применять в климатическом районе I 1 (ГОСТ 16350-80) топлива ТС-1 и РТ с температурой начала кристаллизации не выше -50 °С при температуре воздуха у земли не ниже -30 °С в течение 24 ч до вылета. Топливо для применения в климатическом районе I 1 с температурой начала кристаллизации не выше -55 °С (РТ) и -60 °С (ТС-1) вырабатывают по требованию потребителей. 4. Топливо Т-1С предназначено для специального потребления. 5. В топливе после длительного хранения (более 3 лет) допускается отклонение от норм, указанных в таблице: по кислотности - на 0,1 мг КОН/ 100 см3 топлива; по содержанию фактических смол - на 2 мг/100 см3 топлива; по количеству осадка при определении термоокислительной стабильности в статических условиях - на 2 мг/100 см3 топлива. |
Отечественные марки топлив не уступают по качеству топливам других стран, а по некоторым показателям превосходят их.