Benzyny lotnicze - gatunki, specyfikacje i wymagania

Benzyny lotnicze - gatunki, specyfikacje i wymagania
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Jednymi z najważniejszych, wytwarzanych w największych ilościach, produktami przerobu ropy naftowej są benzyny silnikowe, stosowane jako paliwo silników z zapłonem iskrowym.

Benzyny są mieszaninami wieloskładnikowymi ciekłych węglowodorów wrzących w zakresie 40-2100C (do 170-180OC w przypadku benzyn lotniczych) tworzonymi przez komponowanie frakcji benzynowych pochodzących z pierwotnych i wtórnych procesów przerobu ropy naftowej. Ze względu na przeznaczenie benzyny silnikowe dzieli są na benzyny samochodowe i benzyny lotnicze. Benzyny lotnicze w stosunku do benzyn samochodowych stanowią zaledwie ułamek procenta udziału w rynku benzyn silnikowych (np. w Polsce to ok. 0,1%). Z tego powodu benzyny lotnicze nie są produkowane w większości rafinerii, zarówno w Europie, jak i na świecie. Obecnie w Europie benzyny lotnicze produkowane są zaledwie przez cztery firmy, do których zalicza się jedyny producent w Polsce - OBR SA w Płocku.
Benzyny lotnicze (ang. Aviation Gasoline, AVGAS) produkowane są jako benzyny ołowiowe (ang. AVGAS Leaded) i bezołowiowe (and. AVGAS Unleaded). Od benzyn samochodowych różnią się zarówno składem, jak i szeregiem parametrów fizykochemicznych.

Jednym z najważniejszych parametrów obu rodzajów benzyn silnikowych jest liczba oktanowa, definiowana jako wskaźnik odporności benzyny na spalanie detonacyjne w silnikach z zapłonem iskrowym. Przyczyną detonacji w silniku jest zbyt gwałtowny proces spalania. Detonacje prowadzą do uszkodzenia silnika, szczególnie panewek i wału korbowego. W mniejszym stopniu niekorzystnie wpływają na zawory, tłoki i korbowód. Umownie przyjęto odporność detonacyjną n-heptanu równą 0, a odporność detonacyjną izooktanu (2,2,4-tójmetylopentanu) za równą 100. Liczbę oktanową oznacza się w znormalizowanych, jednocylindrowych silnikach ze zmiennym stopniem sprężania.

Liczbę oktanową określa się metodą badawczą (LOB, ang. RON) i metodą motorową (LOM, ang. MON). Liczba oktanowa badawcza benzyny określa lżejsze warunki pracy silnika, natomiast liczba oktanowa motorowa warunki pracy w zakresie wyższych obciążeń i temperatur.

Ze względu na to, że silniki lotnicze z zapłonem iskrowym pracują przy wyższych obciążeniach i temperaturach niż silniki samochodowe, wartość LOM jest ważniejszym parametrem niż wartość LOB. Dlatego przy określaniu gatunku handlowej benzyny lotniczej w nazwie podawana jest minimalna wartość LOM, w odróżnieniu od benzyn samochodowych dla których podawana jest minimalna wartość LOB. Na przykład nazwa gatunku benzyny lotniczej 91UL oznacza, że charakteryzuje się ona minimalną wartością LOM 91 jednostek, a nazwa benzyny samochodowej - bezołowiowa 95 oznacza, że minimalna wartość LOB tego gatunku benzyny wynosi co najmniej 95 jednostek.

Dodatkowym parametrem antydetonacyjnym benzyny lotniczej w odróżnieniu od benzyny samochodowej jest tzw. liczba wyczynowa (ang. Performance number). Liczba wyczynowa jest wskaźnikiem odporności benzyny lotniczej na zjawisko detonacji w silnikach z zapłonem iskrowym pracujących na bogatej mieszance. Pozwala ona określić procentowo wielkość mocy rozwijanej przez silnik lotniczy.

W zależności od rodzaju tłokowego silnika lotniczego obecnie najczęściej stosowanymi gatunkami benzyn lotniczych są benzyny:
• ołowiowe: niskoołowiowa AVGAS 100 LL (LOM: min. 100, LL - ang. Low Lead), niskoołowiowa AVGAS 100 VLL (LOM: min. 100, VLL - ang. Very Low Lead) i ołowiowa B 91/115 (LOM: min. 91, wartość 115 to minimalna wartość liczby wyczynowej). Benzyny te zawierają odpowiednio max. 0,56 g ołowiu/litr, 0,45 g ołowiu/litr i max. 1,60 g Pb/litr.
• bezołowiowe: 91UL (LOM: min. 91, ang. Ultra Lead) i 85UL (LOM: min. 85).
Wszystkie te gatunki benzyn lotniczych są produkowane w OBR SA w Płocku.

Oprócz odpowiednich wartości liczb oktanowych benzyny lotnicze muszą (zgodnie z wymaganiami normowymi) spełniać kilkanaście innych parametrów fizykochemicznych charakteryzujących lotność, wartość energetyczną, właściwości niskotemperaturowe, odporność na starzenie w czasie magazynowania, brak zanieczyszczeń czy działanie korodujące na metale.

Lotność benzyn decyduje o procesie jej odparowania, tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej oraz procesie spalania i określana jest składem frakcyjnym oraz prężnością par.

Skład frakcyjny benzyny oznacza się za pomocą destylacji w znormalizowanych warunkach oznaczania. Normalizowane są temperatury początku destylacji, która określa lotność benzyny, czyli zdolność do odparowania paliwa, temperatury wrzenia 10%, 40% obj.,50% obj., 90% obj. i końca destylacji. Temperatura wrzenia 10% obj. pozwala ocenić skłonność benzyny do tworzenia korków paliwa w układzie zasilania oraz łatwość rozruchu silnika. Temperatury destylacji 40 i 50% obj. określają średnią odparowalność paliwa, która decyduje o szybkości nagrzewania silnika i stabilność jego pracy. Temperatura destylacji 90% obj. i końca destylacji określają zawartość najcięższych, trudno odparowujących składników benzyny. Normowane są ponadto parametry składu frakcyjnego, takie jak wydajność, pozostałość i straty.

Prężność par jest parametrem decydującym o zdolności benzyny do odparowania w gaźniku lub cylindrze silnika. Definiowana jest jako ciśnienie wywierane przez pary produktu, w określonych, znormalizowanych warunkach pomiaru. Ściśle znormalizowane wartości prężność par benzyny, w zakresie 38-49 kPa, w temperaturze 37,8OC gwarantują jej właściwe odparowanie i zapobieganie powstawaniu korków parowych w układzie zasilania silnika. O właściwościach energetycznych benzyny decydują takie parametry jak gęstość i wartość opałowa dolna. Gęstość benzyny podawana jest w kg/m3, w temperaturze 15°C. W przypadku benzyny lotniczej, jest to bardzo ważny parametr decydujący o masie paliwa w zbiornikach samolotu, a po uwzględnieniu wartości opałowej, jest miarą energii zawartej w benzynie wpływającej bezpośrednio na zasięg samolotu.

Benzyna lotnicza musi spełniać ważny parametr - temperaturę krystalizacji, która w zależności od obowiązującej normy nie może być wyższa niż -58 lub -600C. Są to wartości maksymalnych temperatur przy których rozpoczyna się proces wytrącania kryształków z benzyny. Własnościami określającymi zawartość zanieczyszczeń i odporność na starzenie w trakcie magazynowania są takie parametry jak: działanie korodujące na miedź, zawartość żywic obecnych, zawartość siarki, odporność na utlenianie, oddziaływanie z wodą i przewodnictwo elektryczne.

Węglowodory, z których składa się benzyna nie działają korodująco na metale. Korozję metali wywołują inne rodzaje związków chemicznych mogące znajdować się w paliwie, takie jak związki siarki czy organiczne lub nieorganiczne kwasy rozpuszczalne w wodzie. Najbardziej agresywne korozyjnie są aktywne związki siarki (np. siarkowodór), szczególnie w obecności wody. Obecność każdego z czynników korozyjnych jest niedopuszczalna powyżej znormalizowanego, niskiego stężenia. Obecność aktywnych związków siarki identyfikowana jest poprzez wykonanie badania działania korodującego na płytkach miedzi. Zawartość żywic obecnych jest ważnym wskaźnikiem określającym skłonność benzyny do tworzenia osadów (nagarów) na ściankach elementów układu paliwowego oraz w strefach wysokich temperatur w procesach spalania benzyny (zawory, tłoki, komora spalania itp.). Osady w benzynie stopniowo wypalają się i prowadzą do powstawania tzw. nagarów w silniku. Maksymalna zawartość żywic obecnych nie może być wyższa niż 3 mg/100 ml benzyny.

Parametrem mówiącym o przydatności paliwa do przechowywania i magazynowania jest zawartość żywic potencjalnych (tzw. stabilność oksydacyjna). Długotrwałe przechowywanie paliw powoduje starzenie się i tym samym zmiany jego parametrów fizykochemicznych. Procesy starzenia mogą być również katalizowane przez związki chemiczne wchodzące w skład elementów konstrukcyjnych zbiorników magazynowych. Zawartość żywic potencjalnych benzynie lotniczej nie może być wyższa niż 6 mg/100 ml, a ilość osadów nie powinna przekraczać 2 mg/100 ml benzyny.

Innym normowanym parametrem benzyn lotniczych jest oddziaływanie z wodą. Pozwala na określenie w benzynie lotniczej obecności związków rozpuszczalnych w wodzie tj. głównie alkoholi. Zawartość alkoholi w benzynie lotniczej (głównie etanolu) jest niedopuszczalna ze względu na niebezpieczeństwo rozdziału faz w obecności wody, zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia korków parowych i możliwość oblodzenia gaźnika silnika lotniczego. Objętość warstwy wodnej nie może być wyższa niż 2 ml na 100 ml paliwa.

Benzyny zawierające wodę lub zanieczyszczenia wykazują skłonność do gromadzenia ładunków elektryczności statycznej. Może to powodować wystąpienie wyładowań elektrycznych i wybuchu oparów paliwa. Jest to szczególnie niebezpieczne w lotnictwie. W związku z tym do paliw lotniczych dodaje się dodatki antyelektrostatyczne i kontroluje przewodność elektryczną paliwa. Ilość tych dodatków i wartość przewodności elektrycznej jest ściśle określona w normach. Przewodnictwo elektryczne benzyn powinno zawierać się w przedziale 50-450 pS/m (w niektórych normach do 600 pS/m) Wyższa wartość przewodnictwa elektrycznego benzyny może być powodem zakłóceń pracy elektronicznych urządzeń pomiarowych samolotu.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

SŁOWA KLUCZOWE I ALERTY

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Benzyny lotnicze - gatunki, specyfikacje i wymagania

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!