Дневник американского механика - Украинский авиационный форум

За последние годы Вайбер стал платформой для общения узких групп по интересам. Кое какие статьи родились там, одну, относительно топлива я хочу опубликовать тут.

Заметка для журнала Мурзилка:

О разнице между украинским MOGAS и AVGAS 100LL

В заметке постарался раскрыть некоторые аспекты общим планом, что бы каждый читающий по своему желанию мог изучить его глубже.
Для начала поговорим о различиях в моторах, авиационный и автомобильный. Авиационный опозитный поршневой, имеет:
1. Расчетное время горения 80 милисекунд. На цикле сжатия за (допустим) 5 град до ВМТ происходит воспламенение воздушно-топливной смеси, которая загорается и расширение газов происходит по химически запрограммированному пути. У ав двигателя нету системы регулирования опережения зажигания, поэтому химическая формула топлива есть технологическая деталь работы мотора. В автомобильном двигателе, есть развитая система опережения угла зажигания, базирующаяся в том числе на показаниях датчиков детонации, на лямбда зондах. Поэтому автомобильный мотор может надежно работать на более широкой номенклатуре топлив. Нарушение правила распределения газов внутри камеры сгорания приводит к:
- отклонению в распределении сил воздействующих на поршень и шатун, нарушая балансировку сил инерции при вращении коленвала. Другими словами, у каждого поршня свой угловой градус для высвобождения энергии на шейку шатуна. Если высвобождение энергии происходит в другом диапазоне сектора цикла, это уменьшает термодинамическую эффективность ДВС, увеличивая износ деталей.
- к выбросу перегретых газов через выпускной коллектор. Это приводит к температурной коррозии седла выпускного клапана, перегреву коллектора, общему повышению температуры двигателя и головки цилиндра в частности.
- к возникновению детонации. При перегреве выпускного клапана, на фоне менее стабильного оксигенатного топлива, происходит самовоспламенение смеси вне цикла, что приводит к динамической перегрузке всех механических частей двигателя, и чаще всего к трещинам в алюминиевых головках, в зоне оребрения.

По этим причинам запрещено обеднять топливную смесь при полетах на автомобильном топливе.

2. Система смазки ав двигателя. В авиационном двигателе, используется масло класса ashless dispersant с низкой вязкостью. Это не моющее масло! Это хитрый тип масла заточенный под огромные зазоры ав двигателя. Одно из очень важных свойств масла это его способность оставлять пленку на деталях. Топливо, с моющим эффектом категорически противопоказано для ав двигателя. Модели с верхним расположением рапредвала, а это ВСЕ модели Lycoming страдают от коррозии лобиков кулачков при использовании моющих топлив, пары которых с легкостью преодолевают кольца и скапливаются в верхней части корпуса двигателя. Именно поэтому бюллетень 1070 требует использования специальных присадок, или уже содержащихся в масле W100Plus или добавляющихся отдельно под торговой маркой CamGuard. Эта присадка образовывает ионноактивный слой на трущихся поверхностях, являясь относительно устойчивой к некоторым видам автомобильного топлива.
Ещё одна зона в цилиндрах является особенно уязвимой к вымыванию масла это внутренняя поверхность направляющей выпускного клапана. Там особенно нужен тетроэтилсвинец, который является детонационным стабилизатором в AVGAS 100 LL.

3. Топливная аппаратура и система хранения топлива. Тут нужно понять, что самолет это машина обязанная работать безаварийно на высотах, многократно превышающих высоты работы автомобилей. Высотные свойства топлив выражаются в уровне парообразовании или температурой кипения. Тут отличия в сертификации достигают огромной разницы так как для автомобильного топлива высотные параметры незначительны. Однако если посмотреть на сертификат AVGAS 100LL, то видно что при 60 град, парообразование достигает 10% от объема, а для 95 Orlen (EN228) 40%. А вот какого давления достигают пары у AVGAS 100LL при 37.8 град: 48.8 kPa. А для EN228 такой параметр не оговаривается, просто говорится что зимой не более 90 kPa.
О чем это все? Можно разделить на три проблемы:
- с высотой, точка кипения топлива падает. Для авиационного топлива это не проблема, в то время как автомобильное закипит быстрее, и образующие пары создадут пробки, а двигатель начнет работать на обедненной смеси, что естественным образом вызовет перегрев. Ну а если не предпринять меры, то начнет работать с перебоями или заглохнет. Для предотвращения такого сценария, ВС работающий на EN228 топливе должен быть оснащен монитором двигателя и электрическим насосом расположенным рядом с баком, по аналогии как это сделано на автомобиле. Разница в расположении насоса очевидна, обычно на ав двигателе насос смонтирован на крышке редуктора, т.е. он тянет, а не толкает. Тянущий насос способствует кипению, толкающий - предотвращает. Т.к. в самолетах обычно баки в крыльях, а подкачивающий насос нужно устанавливать рядом с баком, то выход это иметь расходный бак, куда топливо стекает гравитационно. Такая схема не предусмотрена на самолетах спроектированных для авиационного топлива, поэтому в разъяснении UK CAA полет на EN228 разрешен до высот 6000 футов и не выше.
- парообразование. Это очень похожий пункт, с разницей лишь в том, что EN228 при одинаковой заданной температуре, будет создавать большее давление насыщенный паров чем AVGAS. Это влияет и на пожароопасность.
- хранение. Если топливные баки резиновые, то наличие спиртовых оксигенатор, резину высушивают, многократно уменьшая ресурс баков. Если баки кисонные, то полисульфидный герметик использующийся для герметизации баков не устойчив к спиртам, это приведет к подтеканиям по крыльям. Если бак алюминиевый, то спирт содержащийся в топливе, притянет к себе воду, что приведет к коррозии нижней части отстойника, или в случае с високопланом, коррозии топливного крана.

Целью моего анализа является достижение такого уровня просветления, что бы выбор топлива, стал сознательным. Если вы выбрали автомобильное топливо, то поговорим о топливе с заправочных станций. На заправочные станции топливо попадает со складов владельцев заправочных станций, а не из складов производителя топлива. Этот интересный нюанс хорошо описан в сертификационных бумагах к авиационному топливу. Там сказано, что путь топлива от производителя до бака самолета должен происходить наиболее коротким путем, а заправщики должны быть сертифицированы. Короткая фраза, таит в себе огромный смысл, который заключается в гарантии химического состава топлива вплоть до попадания в бак. Это требование на удовлетворяется в случае покупки топлива на АЗС. скажу прямо: вы не знаете, что именно покупаете на АЗС. Те сертификаты, которые висят у касс, составлены не технологами, а юристами, и целью имеют не информировать потребителей о качествах топлива, а предотвращение урона от жалоб. Так, после покупки оптовой партии топлива у производителя, сеть АЗС будет дорабатывать топливо для извлечения наибольшей прибыли, понимая, что автомобили съедят почти все. Для удовлетворения минимальным требованиям EN228 покупайте топливо только у производителя!

Примечание от Александра (Днепр, Mooney)

Что до последнего - чуть по-другому. Более высокая степень парообразования (читай - скорость испарения) приводит к более значительному падению температуры в карбюраторе. А значит пары воды воздуха, поступающего в карбюратор, будут конденсироваться, а затем и образовывать лёд, при более высокой температуре окружающей среды.
И если для авгаза температура возможного обледенения карбюратора +21 градус Цельсия и ниже, то для могаза, вероятно, она может быть и выше.