Реактивное топливо. Марки топлива


Реактивное топливо для сверхзвуковой авиации


Реактивное топливо
Реактивное топливо
Современная авиация в основном оснащена воздушно-реактивными двигателями (ВРД). В этих двигателях реактивное 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 реактивное 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 реактивное 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.

Основные свойства реактивных топлив:

  • хорошая испаряемость для обеспечения полноты сгорания;
  • высокие полнота и теплота сгорания, предопределяющие дальность полета самолета;
  • хорошие прокачиваемость и низкотемпературные свойства для обеспечения подачи топлива в камеру сгорания;
  • низкая склонность к образованию отложений, характеризуемая высокой химической и термоокислительной стабильностью;
  • хорошая совместимость с материалами: низкие противокоррозионные свойства по отношению к металлам и отсутствие воздействия на резиновые технические изделия;
  • хорошие противоизносные свойства, обусловливающие небольшое изнашивание деталей топливной аппаратуры;
  • антистатические свойства, препятствующие накоплению зарядов статического электричества, что обеспечивает пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.
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.

Ассортимент, качество и состав реактивного топлива

Реактивное топливо 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 реактивными 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.

Реактивное 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.

Реактивное 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 реактианого 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.

Реактивное 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.

Реактивное 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.

Реактивное топливо Т-6 получают, применяя процессы глубокого гидрирования.

Реактивное 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 реактивного топлива, предназначенных для сверхзвуковой авиации, - топлив Т-6 и Т-8В, вырабатываемых по ГОСТ 12308-80, приведены в таблице.

Характеристики реактивных топлив


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 реактивных 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 реактивных 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 реактивном 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 реактивных  топлив не уступают по качеству топливам других стран, а по некоторым показателям превосходят их.

Комментариев нет :

Отправить комментарий

Введите свой email address:

Delivered by FeedBurner