Диссертация (1172995), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Единственным отличием норм на данную марку от32норм для марки Avgas 100LL является сниженное на 19% содержание свинца (неболее 0,43 мл ТЭС/л). В 2011 году FAA одобрила применение авиабензина маркиAvgas 100VLL на воздушных транспортных средствах, сертифицированных дляработы на бензине Avgas 100LL.Поскольку норма содержания свинца в марке Avgas 100VLL ужесточена,при неизменных требованиях к остальным свойствам, бензин данной маркидолжен производиться на более высокооктановой углеводородной базе.Основным компонентом в рецептуре данной марки является техническийизооктан.Технический изооктан по ГОСТ 4095-75 [19] применялся еще в 1970-хгодах как компонент при производстве авиационного бензина марок Б-95/130 иБ-100/130 на Ново-Бакинском НПЗ и в ПО «Грознефтеоргсинтез».На рисунке 3 представлена зависимость значений сортности эталонногоизооктана от содержания в нем ТЭС, согласно которой для достижения 115 ед.необходимо добавить 0,12 мл ТЭС, а для достижения 130 ед.
– 0,35 мл ТЭС наСортность, ед.литр изооктана [20].155150145140135130125120115110105100Норма для марки Avgas 100LLНорма для марки Б-91/1150 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1Концентрация ТЭС, мл/лВлияние содержания тетраэтилсвинца на сортность эталонногоизооктана33Таким образом, использование изооктана в качестве основного базовогокомпонента авиабензина позволяет добиться антидетонационных свойств,сравнимых с маркой Avgas 100LL при более низком содержании свинца. Крометого, благодаря большой доле изооктана, авиабензин марки Avgas 100VLLотличается повышенной химической стабильностью.В настоящее время в России отсутствует промышленное производствоизооктана, однако проводятся научно – исследовательские работы, в результатекоторых создаются пилотные установки для производства изооктана.
В даннойработе одной из задач поставлено исследование рецептуры авиабензинаAvgas 100VLL на базе образца технического изооктана, полученного напилотной установке в процессе димеризации изобутилена.Несмотрянато,чтоТЭСявляетсялучшейизизвестныхантидетонационных присадок, в последние несколько десятилетий наметиласьявная тенденция к отказу от его применения. Например, в США, еще в 1972 годубыл введен запрет на использование ТЭС и производство двигателей,рассчитанных на этилированный бензин (полный отказ от этилированногоавтобензина был завершен к 1986 году), в ЕС и Китае – в 2000 г., в России, какбыло указано выше, в 2003 году.
Это, в первую очередь, связано с его высокойтоксичностью и с накапливанием токсичных соединений свинца в окружающейсреде.Отказ от применения ТЭС в авиабензинах не мог произойти так же быстро,как в случае с автобензинами, из-за большого парка поршневых старыхвоздушных судов, находящихся в эксплуатации и требующих толькоэтилированный авиабензин.
А так же из – за малого, по сравнению савтобензинами, объемом потребления, что не приносит слишком большогоущерба окружающей среде. Однако в этой области также видна явная тенденцияк отказу от ТЭС. В мире разрабатываются марки неэтилированного авиабензина,а новые поршневые авиадвигатели проектируются с таким расчетом, чтобысуществовала возможность из эксплуатации на таком топливе.34Частьсовременнойзарубежнойпоршневойавиационнойтехникиразрабатывается для работы как на авиационном бензине марок 100LL (100/130),91/96 и 80/87, так и на автомобильном бензине. В таблице 8 приведеныобщемировые данные по количеству произведённых поршневых воздушныхсудов ведущими компаниями-изготовителями за последние 5 лет.Таблица 8 - Общемировое производство поршневых воздушных судов в 20092013 гг.
и их требования к авиационному бензинуНаименование производителя и моделивоздушного суднаСамолетыКол-во, ед.Рекомендуемая мин.марка бензинаCirrus Aircraft Cirrus SR22T379100/130Cirrus Aircraft Cirrus SR2270180/87 или 100/130*Cirrus Aircraft Cirrus SR2023480/87Cessna Aircraft Company CE-162/17277080/87Cessna Aircraft Company CE-182/206/350/400748100/130Piper Aircraft580100/130 или 91/96*Diamond Aircraft DA-20/40/42773100/130 или 91/96*Beechcraft Corporation Bonanza A/G36/ и B/G58267Flight Design ASTM CT Series254CubCrafters CC11-100/CC11-160/CC18-180168100/130Автомобильный с ОЧМне менее 8580/87American Champion13680/87 или 91/96GippsAero Pty61100/130Extra Aircraft56100/130Liberty Aerospace30100/130Maule Air Incorporated30100/130Robinson Helicopter Company R44 Raven I/II130791UL или100/130*Robinson Helicopter Company R2220380/87Enstrom Helicopter Corp.
F-28/2808100/130Вертолеты_________________________* В зависимости от типа устанавливаемого двигателя.35Как видно, преимущественную долю занимают воздушные суда, длякоторых требуется бензин с ОЧМ не ниже 100 ед. и сортностью не ниже 130 ед.(100/130), однако не менее 30% новых воздушных судов могут работать наавиационном бензине марок 80/87, 91/96, 91 UL, а на также автомобильномбензине [15].Также нужно отметить, что все ведущие производители двигателей, такиекак Lycoming, Continental Motors, Rotax и UL Power выпускают илиразрабатываютавиационныепоршневыедвигателидляработынанеэтилированном авиационном или автомобильном бензинах (таблица 9) [21, 22,23, 24].Таблица 9 - Современныепредназначенныедляпоршневыеработынаавиационныенеэтилированномдвигатели,авиационномилиавтомобильном бензинахНаименование производителя и модельавиационного поршневого двигателяРекомендуемый тип топлива(мин.
марка)LycomingO-235-K, L, M, N, P;O-320-B, D;IO-320-B, D;AEIO-320-A, B, C;LIO- 320-B;HO-360-C;HIO-360-B, G;O-540-A, E, F, G, H, J;IO-540-C, D, N, T, V, W, AB, AF91ULContinental MotorsO200 AFIO360 AFTSIO550 K1 Certified91UL91UL94ULRotax912 (80hp), 582 (65hp)912 iS Sport (100hp), 912 (100hp), 914 (115hp)Автомобильный с ОЧМ не менее 83Автомобильный с ОЧМ не менее 85UL PowerUL260i, UL350i, UL390i, UL520iUL260iS, UL350iS, UL390iS, UL520iSАвтомобильный с ОЧМ не менее 87Автомобильный с ОЧМ не менее 8936Кроме того, в перспективе следует ожидать полного отказа отиспользования этилированных авиабензинов в Европе и США, соответственно иостановка производства этиловой жидкости, что принесет большие трудности впроизводство этилированных бензинов в России.Таким образом, проведение исследований и разработка неэтилированногоавиационного бензина является наиболее актуальным направлением в этойобласти.Как было отмечено выше, основным производителем и потребителемавиационного бензина в мире являются США, поэтому неслучайно, что наиболееширокие и систематические исследования по разработке неэтилированногоавиационного бензина в течение последних 20 лет и до настоящего времениосуществляются в этой стране.В США работа по снижению содержания свинца в авиабензине дала рядпрактических результатов.
Одним из них стало введение в стандарт ASTM D910новой марки бензина – Avgas 100VLL, свойства которого описаны выше.Помимо разработки малоэтилированных марок авиационного бензина вСША действуют стандарты на неэтилированный авиабензин марок 82UL, 87UL(ASTM D6227 [25]) и 91UL (ASTM D7547 [26]). Помимо этого с цельюпроведения эксплуатационных и сертификационных испытаний разработаныстандарты на тестовый неэтилированный авиабензин марок 94UL (ASTM D7592[27]) и 102 UL (ASTM D7719 [28]).ВСШАразработкатопливнойкомпозициинеэтилированногоавиационного бензина ведется с конца 1990-х годов под руководствомкоординационного совета по научным исследованиям (Coordinating ResearchCouncil, Inc. (CRC)).
В 2010 CRC выпустил итоговый отчет [29], в которомпредставлены результаты 4 этапов исследований по разработке и испытаниямтопливныхкомпозицийнеэтилированногоавиационногобензинаальтернативного 100LL. В ходе работы были испытаны 279 различных37топливных композиций, для приготовления которых использовались 10 видовкомпонентов и присадок, основными из которых являлись:- алкилат – продукт взаимодействия н-бутиленов с изобутаном;- авиа-алкилат - продукт фракционирования алкилата (верхний погон) –традиционный базовый компонент этилированного авиационного бензина100LL;- супер-алкилат(техническийизооктан)–продуктпроцессовдимеризации изобутилена с последующим гидрированием образующихсядимеров – содержит не менее 90% 2,2,4-триметилпентана, ОЧМ и сортностькоторого приняты за 100 ед.- толуол – ароматический углеводород, характеризуется высокимизначениями ОЧМ и сортностью;- этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ) – продукт взаимодействияизобутилена с этанолом.
Широко применяется вместо метил-трет-бутиловогоэфира (МТБЭ) в качестве высокооктанового компонента автомобильныхбензинов, особенно в странах ЕС.- этанол – одноатомный спирт, получаемый из биомассы (биоэтанол) илигидратацией этилена (синтетический этанол), широко применяемый во всеммире в качестве высокооктанового компонента автомобильных бензинов,особенно в США.- мета-толуидин (3-метиланилин) – ароматический амин, обладающийвысокой антидетонационной эффективностью.- метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганец(МЦТМ)–эффективный антидетонатор. Ранее широко применялся во многих странах, втом числе и в России, в качестве альтернативы тетраэтилсвинцу припроизводстве автомобильных бензинов. В настоящее время ограниченноиспользуется в некоторых странах.38Главный вывод CRC, сформулированный по итогам проделанной работызаключается в том, что невозможно получить неэтилированный авиационныйбензин полностью соответствующий требованиям ASTM D910 для марки 100LL.В 2011 году в США был создан комитет по переходу на неэтилированныйавиационный бензин (Unleaded Avgas Transition Aviation Rulemaking Committee(UAT ARC)), в который вошли производители летальных аппаратов, двигателейи топлива, а также отраслевые государственные и научные организации (таблица10) [30].КомитетомбылирассмотренырезультатыисследованийCRCиразработана подробная дорожная карта по дальнейшим испытаниям ивнедрению неэтилированного авиационного бензина, названная PAFI (PistonAviation Fuels Initiative).Таблица 10 - Состав комитета США по переходу на неэтилированныйавиационный бензин (UAT ARC)Специализация/Член комитетаобласть ответственностиОбщее руководствоФедеральная администрация авиации США (FAA)СертификацияFAAПроизводители авиационных Ассоциация производителей воздушных судов и авиационныхдвигателей и воздушныхдвигателей для авиации общего назначения (GAMA);судовПроизводители: Cessna, Cirrus, Continental, Lycoming .Агентство по охране окружающей среды США (EPA);Охрана окружающейПодразделение по охране окружающей среды и энергетикесреды и экологияFAA.СистематопливообеспеченияНациональная ассоциация воздушного транспорта США(NATA)Исследования и разработки Технический центр FAA (William J.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
