ООО Авиагамма


Быстрый переход:

Авиационные двигатели:

   ROTAX 447 UL
   ROTAX 503 UL
   ROTAX 582 UL
   ROTAX 912 UL /A /F
   ROTAX 912 ULS /S
   ROTAX 915 iS /iSc
   ROTAX 912 iS /iSc Sport
   ROTAX 914 UL /F

Техническая информация:

   Документация ROTAX
и ООО Авиагамма

   Трёхмерные модели
двигателей и агрегатов

   Габаритно-установочные чертежи
двигателей и агрегатов

   Обмен опытом
   Наша фотогалерея.
Аппараты с авиационными двигателями ROTAX

Знакомьтесь, ROTAX!

Карты и двигатели для картинга ROTAX

Сервис


   Вы находитесь здесь: www.aviagamma.ru > Техническая информация >
   Обмен опытом > К вопросу об «автогуталине» и паровых пробках.

Перейти к версии для печати...   
К вопросу об «автогуталине» и паровых пробках.

Лето прошло, можно поговорить про паровые пробки. На одном уважаемом интернет-ресурсе в рамках жаркого диспута пришлось дать развернутый ответ на тему авиационного и автомобильного бензинов, паровых пробок и о связанной (или не связанной) с этими понятиями аварийности. Думаю, информация будет полезна и разработчикам и эксплуатантам лёгкой авиационной техники с силовыми установками на базе двигателей ROTAX.

Дискуссия была жаркой, уважаемых коллег громогласно обвинять не собирался. Но, согласен, слово «бред» несёт излишне экспрессивную окраску и, извинившись, заменю его на эвфемизм «некорректно».

Итак, моё мнение, которое я ниже постараюсь аргументировать, таково:

1. Само сравнение автомобильного бензина с авиационным в контексте эксплуатации авиационного двигателя, разработанного, испытанного, сертифицированного и допущенного к эксплуатации на авиационном бензине некорректно.
2. Приравнивать кипение топлива до насоса к кипению топлива после насоса некорректно.
3. Считать любое самопроизвольное выключение двигателя отказом двигателя некорректно.
4. Считать любое закипание бензина исключительно проблемой качества бензина некорректно.

Разберём поподробней.

Принципиальные отличия авиационного бензина от автомобильного.

Для начала сравним качественный авиационный и качественный автомобильный бензины по нормативно-техническим документам, которым они должны соответствовать.

1. Температура начала кипения.

В старом ГОСТ 2084-77 на автобензин указывалась температура начала кипения для летних бензинов 35оС (30оС — только для АИ95). Для зимних бензинов параметр не нормируется. Техническим регламентом Таможенного Союза и действующими ГОСТами не параметр нормируется. По результатам анализов температура начала кипения автобензина находится в диапазоне от 30 до 42оС.

Для авиационного бензина в нормативной документации температура начала кипения бензина не нормируется, но требуется указывать параметр в паспорте (сертификате). По данным сертификатов и паспортов, представленных на различных сайтах продавцов авиационного бензина ,это значение находится в диапазоне от 36 до 45оС. То, что не нормируется — может быть и верно, т. к. страшна не столько температура начала кипения бензина, сколько объем легкокипящих фракций в бензине.

2. Количество легких фракций.

Без легких фракций в бензине невозможно запустить двигатель, т. к. горит только испаренный бензин. И именно температура кипения легких фракций характеризует возможность запуска холодного двигателя в холодное время года.

В старом ГОСТе на бензин было указано, что 10% объема бензина отгоняется при температуре 70...75оС. В новых ГОСТах изменена методика определения объема легких фракций (что в свое время вызвало много возмущений в рядах борцов за качество бензина) и указывается, что при 70оС отгоняется от 15 до 50% объема.

В нормативной документации на авиационный бензин нормируется отгонка 10% бензина при температуре 75оС для 100LL, и 82оС для 91/115.

Нововведение по автобензину, конечно, дало увеличение легких фракций и сделало невозможным сравнить его с авиабензином, но и без этого понятно, что принципиальным отличием авиационного и автомобильного бензинов является количество легких фракций. В автобензине их больше, чем в авиабензине.

3. Склонность к образованию паровых пробок.

Начало образования паровых пробок, безусловно, зависит от температуры начала кипения бензина. Но объем паровой пробки, т. е. степень ее опасности зависит от количества легких фракций в бензине. Этот параметр бензина характеризуется давлением насыщенных паров.

В старом ГОСТе на автобензин это параметр был 29...49 кПа при 38оС. В новых ГОСТах — от 45 до 100 кПа, но с разбивкой по климатическим зонам. Для лета средней полосы это 45...60 кПа.

В нормативной документации на авиабензин 91/115 — 38 кПа, на 100LL — 49 кПа при 38оС. Безусловно, стойкость к паровым пробкам у авиационного бензина выше. И данное утверждение называть «некорректным высказыванием» даже мысли не было.

4. Присадки и добавки.

В автобензине, кроме углеводородов, содержится еще что-то. Во-первых, это — антидетонаторы. Базовый бензин, из которого получают товарный бензин, имеет октановое число в диапазоне 80...90 единиц по исследовательскому методу. Разный бензин получают путем добавления разного количества антидетонаторов. Самый часто используемый антидетонатор МТБЭ (метилтретбутиловый эфир) кипит при 55,2оС. ГОСТом запрещено использование антидетонаторов на основе свинца, марганца и железа. Так же запрещено использование ММА (монометиланелин). А ещё ГОСТ ограниченно допускает наличие следующих спиртов:

  • Этанол (кипит при 78оС);
  • изопропиловый спирт (82,4оС);
  • изобутиловый спирт (117,4оС);
  • третбутиловый спирт (82,2оС).
  • Применение метанола запрещено.

Исходя из этого, утверждение, что паровые пробки в автобензине образуются из-за эфиров и спиртов некорректно.

Ограничение использования кислородсодержащих веществ (не более 2,7% массовой доли кислорода в бензине) вызвано недопущением снижения удельной теплоты сгорания. Величина не нормируемая, однако, по справочным данным для всех бензинов указано значение 44...47 МДж/кг. Плотность бензина также не нормируется, но должна быть обязательно указана в паспорте (сертификате). Поэтому нельзя точно сказать, сколько энергии в одном литре авиабензина и автобензина, но чисто теоретически можно допустить, что современные «экто-» «эко-» «альти-» «моющие» бензины имеют меньшую теплотворную способность примерно на 2,7 % процента.

В авиационном бензине присадки есть тоже. Кроме этиловой жидкости, содержащей свинец и бром, там есть антиокислители, антистатики. Что касается спиртов, то ни допусков, ни ограничений нет. Надеюсь, что их там просто нет и быть не должно, но «не так страшен черт, как его малютка».

Испытания двигателей с 10% содержанием спиртов в бензине показало отсутствие влияния на состояние деталей. ROTAX ограничивает наличие спиртов в бензине величиной 5%.

5. Количество тяжелых фракций.

Это следующее отличие автомобильного бензина от авиационного. В авиабензине нет тяжелых фракций.

Конец кипения автобензина 210оС, авиабензина 170оС.

Остаток в колбе у автобензина 2%, у авиабензина 1,5%.

Поэтому у авиабензина более высокая полнота сгорания и все прочие преимущества, связанные с этим. Чисто теоретически будет на 0,5% выше мощность, меньше нагара и чище масло... Может быть...

6. Детонационная стойкость.

Пожалуй, самый важный параметр и главное отличие. Для автомобильного бензина октановое число по исследовательскому методу указано в названии бензина: 92, 95, 98. По моторному методу октановое число в среднем ниже на 10 единиц, т.е., соответственно: 82, 85, 88. Для авиационного бензина 100LL октановое число по моторному методу должно быть не ниже 99,6 единиц.

При этом, степень сжатия у настоящих авиационных моторов принципиально ниже, чем у автомобильных, и этот аргумент чаще всего используется в спорах про «можно ли лить АИ 95(98) вместо 100LL». К сожалению, склонность двигателя к детонации зависит не только от степени сжатия. Склонность к детонации зависит от диаметра и скорости движении поршня, формы и температуры камеры сгорания, расположение и конструкция клапанов, расположение и количество свечей, состав топливовоздушной смеси и качество смесеобразования, фазы впуска-выпуска и опережений зажигания.... И каждый из этих факторов имеет существенное влияние на склонность двигателя к детонации.

Детонационная стойкость бензина, на самом деле, не такой простой параметр, и вовсе не может гарантировать работу двигателя без детонации. Важной характеристикой бензина является детонационная стойкость фракций или распределение детонационной стойкости по фракциям. У авиационного бензина детонационная стойкость фракций практически одинакова. К сожалению, не нашел конкретных справочных данных, но, учитывая компоненты авиабензина, думаю, что разница в октановом числе фракций составляет не более 5 единиц.

Для автомобильного бензина есть конкретная цифра. Октановое число легких фракций (выкипающих при 100оС) не должно отличаться от октанового числа бензина более чем на 10 единиц. Это еще более важное отличие автобензина от авиабензина. Именно легкие фракции быстрее испаряются, быстрее попадают в цилиндр и из-за них начинается детонация. Поэтому, при использовании автобензина вместо авиабензина есть рекомендации избегать резких приемистостей, максимального режима, температур и прочее...

В настоящее время качество фальсификации бензина выросло (извиняюсь за невольный оксюморон) и при проведении анализа бензина на детонационную стойкость и фракционный состав мы получаем заключение лаборатории о соответствии ГОСТу. При этом бензин почти коричневый, воняет газом или тухлой рыбой. Выявить же наличие в бензине железа и ММА не предоставляется возможным. А именно эти присадки применяются для фальсификации, суть которой — максимально использовать прямогонный и газоконденсатный бензины. Остается только анализ октанового числа легкий фракций.

Теперь вернемся к паровым пробкам.

Для начала их надо разделить на две разновидности.

Первая разновидность паровой пробки.

Это — паровая пробка после насоса. Основная причина — кипение топлива из-за воздействия высокой температуры. Такая пробка возникает при значительно более высокой температуре, чем температура начала кипения бензина. В среднем, это 65...75оС для автобензина и 67-80оС для авиабензина. «Существенная» разница, не правда ли?..

Основные способы борьбы с такой разновидностью паровых пробок — установка теплозащитных рукавов на топливные магистрали в подкапотном пространстве и установка обратной магистрали (с жиклером, дабы не уронить давление топлива) для удаления воздушных пробок и организации постоянной циркуляции топлива для охлаждения горячего участка. И даже при такой конструкции топливной системы можно получить паровую пробку как на автобензине, так и на авиабензине. Причиной может стать любая короткая остановка двигателя: дозаправка топливом, «химией», смена экипажа, замена «боекомплекта» и прочее. Летчик, взлетающий после такой паузы должен знать про вероятность возникновения паровой пробки. Обязательно проконтролировать давление топлива и стабильность положения стрелки указателя. При появлении паровой пробки значение давления топлива заметно не стабильно. Правда, многие приборы имеют избыточное демпфирование стрелки. Но, в любом случае, отсутствие указателя давления топлива практически переводит летчика в разряд «божественного ветра» (в переводе японского — камикадзе).

В нашей практике были случаи, когда эти меры не давали нужного результата. Короткая стоянка. Запуск. Паровую пробку контролируем по указателю, и ждем пока успокоится стрелка. На дозаправку уходит 3 минуты, на удаление паровой пробки 10 минут, а время не ждет... В аналогичном случае, эксплуатант 912-го «Ротакса» в южном регионе сделал более эффективную систему. Он установил вместо штатного механического насоса электрический насос высокого давления и регулятор давления топлива. Обратная магистраль для сброса избытка топлива — большого сечения и без жиклера. Буквально через несколько секунд после запуска можно было выполнять взлет. Для такой системы были взяты штатные насос и регулятор от ROTAX 914. Когда вспоминают заднеприводные ВАЗы, у которых в жару закипал бензин в насосе, почему-то забывают про переднеприводные ВАЗы, которые в эту же жару спокойно проезжали мимо. А просто дело в том, что у них есть обратная магистраль и им не надо «мокрую тряпку на насос».

Когда приводят в пример упавшие самолеты по причине остановки двигателя и, не видя конструкции топливной системы, уверенно комментируют: «Закипел автогуталин!», это, по меньше мере, некорректно, хотя факт формально верный. Только, при этом, на том же «автогуталине» тут же летают много других самолетов и у них все хорошо. Ну и есть ли гарантия, что в тех примерах авиабензин бы не закипел?!..

Вторая разновидность паровой пробки.

Образование паровой пробки перед насосом. Чаще используется термин «кавитация», т. к. топливо закипает из-за разряжения в линии всасывания. Безусловно, температура топлива и его свойства (давление насыщенных паров) также влияют на кавитацию. Чем выше температура топлива и выше давление насыщенных паров, тем при меньшем разряжении произойдет кавитация.

Способы борьбы.

  1. Если нет всасывающей магистрали, значит, не может быть и кавитации ни автобензина, ни авиабензина. Самое правильное расположение насоса — в баке. Аргументы про энергонезависимость насоса от электросистемы самолета абсолютно верные. Более того, есть требование норм летной годности, в которых предписано наличие в системе двух насосов с независимым приводом. Но это не значит, что нельзя использовать в системе два электрических насоса, как, к примеру, это сделано на 914 «Ротаксе». Понятно, что для многих данный двигатель «ни разу ни авиационный», но, тем не менее, имеет сертификат типа. Так вот, основной электрический насос запитан от генератора (плюсовая шина до основного выключателя), а дополнительный электрический — от аккумулятора (плюсовая шина после основного выключателя). Правда, многие производители ЛА, даже сильно авторитетные и сертифицированные, при установке данного двигателя данный нюанс не берут во внимание...
  2. Снижение температуры топлива. Здесь основным является борьба с нагревом баков и топлива из-за воздействия солнечных лучей.
  3. Снижение сопротивления всасывающей магистрали, если она все же есть. Диаметр, длина, повороты, соединения и прочее, что влияет на сопротивление всасывающей магистрали. Пропускная способность фильтров и их чистота, сечение пожарного крана (не забывать открывать!!!), чистота вентиляции топливного бака...
  4. Высота полета. Если замахиваться на рекорды высоты, то наддув баков и погружные насосы понадобятся и авиабензину. А если до 4000 метров, то никакой специальной подготовки не требуется и для автомобильного бензина.

Статья по теме — Производство бензинов

Дмитрий Петров,
ноябрь, 2016 г.

Фото с сайта www.roadarch.com
Разработка и поддержка сайта:
Алексей Бородуля
aleksey.borodulya@gmail.com
ООО Авиагамма © 2002—2017
Информация о правах и вебсайте
Яндекс.Метрика